楊澤中

(重慶市育才職業(yè)教育中心 重慶 401520)

一、水準(zhǔn)儀的歷史

水準(zhǔn)儀是在17～18世紀(jì)發(fā)明了望遠(yuǎn)鏡和水準(zhǔn)器后出現(xiàn)的。20世紀(jì)初，在制出內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡和符合水準(zhǔn)器的基礎(chǔ)上生產(chǎn)出了微傾水準(zhǔn)儀。20世紀(jì)50年代初出現(xiàn)了自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀；60年代研制出了激光水準(zhǔn)儀；90年代出現(xiàn)了電子水準(zhǔn)儀。微傾水準(zhǔn)儀是通過(guò)手動(dòng)調(diào)整使水準(zhǔn)儀獲得水平視線；自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀是通過(guò)補(bǔ)償器自動(dòng)獲得水平視線；電子水準(zhǔn)儀則是在自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)電子讀數(shù)、自動(dòng)記錄、存儲(chǔ)和計(jì)算的光機(jī)電一體化的高科技產(chǎn)品。

自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀與微傾水準(zhǔn)儀相比沒(méi)有水準(zhǔn)管和微傾螺旋，使用時(shí)只要使圓水準(zhǔn)器的氣泡居中，借助儀器內(nèi)的補(bǔ)償器即可得到水平視線，因此使用這種儀器，可大大縮短觀測(cè)時(shí)間。它還具有操作簡(jiǎn)單、速度快、精度穩(wěn)定、可靠等優(yōu)點(diǎn)，因此，該類(lèi)型儀器被廣泛應(yīng)用于國(guó)家三、四等水準(zhǔn)測(cè)量和一般工程及大型機(jī)器安裝等水準(zhǔn)測(cè)量。本文將以目前工程中最常用的國(guó)產(chǎn)自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀為例進(jìn)行介紹。

國(guó)產(chǎn)水準(zhǔn)儀按其精度可分為DS05、DS1、DS3、DS10等不同型號(hào)。工程測(cè)量中最常用的是DS3型水準(zhǔn)儀，其中字母D和S分別表示“大地測(cè)量”和“水準(zhǔn)儀”漢語(yǔ)拼音的第一個(gè)字母，字母中如含有Z則表明為自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀；字母后的數(shù)字下標(biāo)表示儀器的精度等級(jí)，即每公里往返測(cè)量高差中數(shù)的偶然中誤差，以mm為單位，數(shù)字越小，精度越高。

二、水準(zhǔn)儀的應(yīng)用

水準(zhǔn)儀是精密光學(xué)儀器，主要用于水準(zhǔn)測(cè)量工作。使用前應(yīng)熟悉儀器有關(guān)的性能和結(jié)構(gòu)，仔細(xì)閱讀儀器說(shuō)明書(shū)，弄清每個(gè)部件的名稱和作用，以及使用方法和注意事項(xiàng)。操作人員對(duì)儀器的熟悉程度和操作熟練程度，會(huì)對(duì)水準(zhǔn)測(cè)量工作的效率和精度產(chǎn)生重要影響。下面，讓我們根據(jù)以下步驟引導(dǎo)來(lái)認(rèn)識(shí)、了解水準(zhǔn)儀，學(xué)會(huì)正確的使用方法。

步驟1：儀圖對(duì)照，熟悉各部件的名稱及作用。

參照前述知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容，試著說(shuō)出圖4中所示儀器各部件的名稱和作用，并填寫(xiě)記錄下來(lái)。

步驟2：安置水準(zhǔn)儀。將三腳架撐開(kāi)，將儀器從箱內(nèi)取出，一手拿住望遠(yuǎn)鏡，一手托住基座，放上架頭后，立即旋緊連接螺旋。

步驟3：粗平。擺動(dòng)三腳架的一條架腿使圓水準(zhǔn)器氣泡大致居中（氣泡部分進(jìn)入圓圈），任意選定一對(duì)腳螺旋，用雙手同時(shí)向內(nèi)（或向外）旋轉(zhuǎn)這對(duì)腳螺旋，使氣泡沿著這兩個(gè)腳螺旋連線的平行方向移動(dòng)，直到過(guò)水準(zhǔn)器零點(diǎn)且與該連線垂直的“中垂方向”線上為止。然后再轉(zhuǎn)動(dòng)第三個(gè)腳螺旋使氣泡移至圓圈中央。

試試看，你能夠擺動(dòng)一條架腿直接使得圓氣泡居中嗎？

步驟4：瞄準(zhǔn)。目鏡對(duì)光看清十字絲，利用粗瞄器大致瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺，從望遠(yuǎn)鏡中能看清水準(zhǔn)尺，轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)手輪使得十字絲對(duì)準(zhǔn)水準(zhǔn)尺邊緣或中央，檢查并消除視差。

步驟5：讀數(shù)。認(rèn)識(shí)水準(zhǔn)尺的分劃和注記規(guī)律，從小往大的方向讀取4位讀數(shù)，并記入表1，相互檢查復(fù)核讀數(shù)是否正確。

表1 水準(zhǔn)儀使用讀數(shù)記錄表

步驟6：結(jié)束裝箱。操作結(jié)束后，將基座三個(gè)腳螺旋回旋到適中位置，松開(kāi)連接螺旋，取下儀器按原樣放回儀器箱，鎖好鎖扣。收好三腳架，連同儀器箱按要求擺放到位，實(shí)踐操作結(jié)束。

隨堂測(cè)試：水準(zhǔn)儀主要部件有哪些？各有什么作用？請(qǐng)復(fù)習(xí)本任務(wù)所學(xué)內(nèi)容，結(jié)合水準(zhǔn)儀操作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，填寫(xiě)表2。

表2 水準(zhǔn)儀部件名稱及操作效果對(duì)照分析表

測(cè)量工作是在地球表面進(jìn)行的，其實(shí)質(zhì)是確定地面點(diǎn)的位置。為了確定地面點(diǎn)的空間位置，需要建立坐標(biāo)系。一個(gè)點(diǎn)在空間的位置需要三個(gè)坐標(biāo)量來(lái)表示。在一般測(cè)量工作中，常將地面點(diǎn)的空間位置用平面位置和高程表示，它們分別從屬于大地坐標(biāo)系（或高斯平面直角坐標(biāo)系）和指定的高程系統(tǒng)。