中職測量水準儀的歷史及應用探析

楊澤中

(重慶市育才職業教育中心 重慶 401520)

一、水準儀的歷史

水準儀是在17～18世紀發明了望遠鏡和水準器后出現的。20世紀初，在制出內調焦望遠鏡和符合水準器的基礎上生產出了微傾水準儀。20世紀50年代初出現了自動安平水準儀；60年代研制出了激光水準儀；90年代出現了電子水準儀。微傾水準儀是通過手動調整使水準儀獲得水平視線；自動安平水準儀是通過補償器自動獲得水平視線；電子水準儀則是在自動安平水準儀的基礎上實現電子讀數、自動記錄、存儲和計算的光機電一體化的高科技產品。

自動安平水準儀與微傾水準儀相比沒有水準管和微傾螺旋，使用時只要使圓水準器的氣泡居中，借助儀器內的補償器即可得到水平視線，因此使用這種儀器，可大大縮短觀測時間。它還具有操作簡單、速度快、精度穩定、可靠等優點，因此，該類型儀器被廣泛應用于國家三、四等水準測量和一般工程及大型機器安裝等水準測量。本文將以目前工程中最常用的國產自動安平水準儀為例進行介紹。

國產水準儀按其精度可分為DS05、DS1、DS3、DS10等不同型號。工程測量中最常用的是DS3型水準儀，其中字母D和S分別表示“大地測量”和“水準儀”漢語拼音的第一個字母，字母中如含有Z則表明為自動安平水準儀；字母后的數字下標表示儀器的精度等級，即每公里往返測量高差中數的偶然中誤差，以mm為單位，數字越小，精度越高。

二、水準儀的應用

水準儀是精密光學儀器，主要用于水準測量工作。使用前應熟悉儀器有關的性能和結構，仔細閱讀儀器說明書，弄清每個部件的名稱和作用，以及使用方法和注意事項。操作人員對儀器的熟悉程度和操作熟練程度，會對水準測量工作的效率和精度產生重要影響。下面，讓我們根據以下步驟引導來認識、了解水準儀，學會正確的使用方法。

步驟1：儀圖對照，熟悉各部件的名稱及作用。

參照前述知識點內容，試著說出圖4中所示儀器各部件的名稱和作用，并填寫記錄下來。

步驟2：安置水準儀。將三腳架撐開，將儀器從箱內取出，一手拿住望遠鏡，一手托住基座，放上架頭后，立即旋緊連接螺旋。

步驟3：粗平。擺動三腳架的一條架腿使圓水準器氣泡大致居中（氣泡部分進入圓圈），任意選定一對腳螺旋，用雙手同時向內（或向外）旋轉這對腳螺旋，使氣泡沿著這兩個腳螺旋連線的平行方向移動，直到過水準器零點且與該連線垂直的“中垂方向”線上為止。然后再轉動第三個腳螺旋使氣泡移至圓圈中央。

試試看，你能夠擺動一條架腿直接使得圓氣泡居中嗎？

步驟4：瞄準。目鏡對光看清十字絲，利用粗瞄器大致瞄準水準尺，從望遠鏡中能看清水準尺，轉動微動手輪使得十字絲對準水準尺邊緣或中央，檢查并消除視差。

步驟5：讀數。認識水準尺的分劃和注記規律，從小往大的方向讀取4位讀數，并記入表1，相互檢查復核讀數是否正確。

表1 水準儀使用讀數記錄表

步驟6：結束裝箱。操作結束后，將基座三個腳螺旋回旋到適中位置，松開連接螺旋，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，實踐操作結束。

隨堂測試：水準儀主要部件有哪些？各有什么作用？請復習本任務所學內容，結合水準儀操作實踐經驗，填寫表2。

表2 水準儀部件名稱及操作效果對照分析表

測量工作是在地球表面進行的，其實質是確定地面點的位置。為了確定地面點的空間位置，需要建立坐標系。一個點在空間的位置需要三個坐標量來表示。在一般測量工作中，常將地面點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系（或高斯平面直角坐標系）和指定的高程系統。