水準(zhǔn)儀與經(jīng)緯儀操作經(jīng)驗(yàn)之談

陳曉娟

摘要：水準(zhǔn)儀最基本的功能是測(cè)定兩點(diǎn)之間的高差，用于高程傳遞測(cè)量；經(jīng)緯儀的主要功能是用來測(cè)量角度的，包括水平角和豎直角，最常用的是水平角的測(cè)量。但在具體測(cè)量過程中，容易混淆兩種儀器的操作。本文針對(duì)實(shí)踐教學(xué)過程中學(xué)生容易出現(xiàn)的問題，闡述兩種儀器在具體操作過程中的容易混淆之處，便于熟練掌握儀器的操作。

Abstract： The most basic function of the level is the determination of height difference between two points， which is used for height transfer measurements； the main function of theodolite is to measure the angle， including horizontal angle and vertical angle， and the most commonly used is to measure the horizontal angle. But in the specific measurement process， it is easy to confuse the operation of the two instruments. In view of the problems easily occurring in the practice teaching process among students， this paper expounds the easily confused places of the two instruments in the concrete operation process， so that they can master the operation of the instrument skillfully.

關(guān)鍵詞：水準(zhǔn)儀；經(jīng)緯儀；安置；粗平；精平

Key words： level；theodolite；location；rough flat；fine flat

中圖分類號(hào)：P213 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）23-0179-03

1 概述

水準(zhǔn)儀是建立一條水平視線測(cè)定地面兩點(diǎn)之間高差的一種儀器，其主要部件有望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器、基座三大部分，如圖1所示。按結(jié)構(gòu)分為微傾水準(zhǔn)儀、自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀、激光水準(zhǔn)儀和數(shù)字水準(zhǔn)儀（又稱電子水準(zhǔn)儀）。水準(zhǔn)儀的具體操作步驟包括：水準(zhǔn)儀的安置、粗略整平、瞄準(zhǔn)、精平、讀數(shù)五個(gè)步驟。

經(jīng)緯儀是一種測(cè)量水平角和豎直角的儀器，是根據(jù)測(cè)角原理設(shè)計(jì)的，其主要部件有照準(zhǔn)部、水平讀盤、基座三大部分，如圖2所示。經(jīng)緯儀根據(jù)度盤刻度和讀數(shù)方式的不同，分為電子經(jīng)緯儀和光學(xué)經(jīng)緯儀。經(jīng)緯儀的操作步驟包括：對(duì)中、整平、瞄準(zhǔn)、讀數(shù)。

水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀這兩種儀器都是工程中經(jīng)常用到的儀器，在初學(xué)時(shí)對(duì)兩種儀器的操作經(jīng)常有學(xué)生混淆，使得儀器操作過程時(shí)間較長(zhǎng)，而且測(cè)量結(jié)果存在錯(cuò)誤。因此，本文重點(diǎn)針對(duì)這部分內(nèi)容進(jìn)行闡述，便于儀器的順利操作，減少操作錯(cuò)誤，降低測(cè)量誤差。

2 水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀操作步驟

2.1 水準(zhǔn)儀具體操作步驟

2.1.1 安置儀器

首先打開三腳架的三個(gè)架腿并使得腳架高度適中，一般要求與測(cè)量者的身高大致平齊，這樣方便操作儀器，目估使得三腳架的架頭保持大致水平；檢查三腳架的三個(gè)架腿是否安置穩(wěn)定，如果架腿安置不穩(wěn)固，用腳踩實(shí)腳尖。擰緊三腳架的腳架伸縮螺旋，從儀器箱中取水準(zhǔn)儀，然后把水準(zhǔn)儀放置在三腳架架頭上并擰緊三腳架下面的連接螺旋，這樣就把水準(zhǔn)儀牢固地與三腳架連接在一起。

2.1.2 粗略整平

粗略整平，簡(jiǎn)稱粗平，水準(zhǔn)儀的粗平是通過調(diào)整水準(zhǔn)儀的三個(gè)腳螺旋使得圓水準(zhǔn)器氣泡居中，此時(shí)水準(zhǔn)儀的豎軸大致處于豎直位置，從而使得水準(zhǔn)儀的視準(zhǔn)軸基本處于水平位置。在具體調(diào)節(jié)水準(zhǔn)儀三個(gè)腳螺旋的過程中，調(diào)整的規(guī)則是：圓水準(zhǔn)器氣泡的移動(dòng)方向與左手大拇指移動(dòng)的方向—致，兩手同時(shí)向內(nèi)或者同時(shí)向外旋轉(zhuǎn)，即氣泡移動(dòng)的方向與右手大拇指移動(dòng)的方向相反，如圖3所示。

2.1.3 瞄準(zhǔn)

瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺之前，首先需要進(jìn)行望遠(yuǎn)鏡目鏡調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡的目鏡調(diào)焦螺旋，使得十字絲分劃清晰。然后再轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，用望遠(yuǎn)鏡上方的照門和準(zhǔn)星大致對(duì)準(zhǔn)水準(zhǔn)尺方向，此時(shí)擰緊水準(zhǔn)儀制動(dòng)螺旋。然后從望遠(yuǎn)鏡中觀察，轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡的物鏡調(diào)焦螺旋使得目標(biāo)成像清晰，再調(diào)整微動(dòng)螺旋，使縱絲在水準(zhǔn)尺中間。

2.1.4 精平與讀數(shù)

眼睛通過位于目鏡左方的符合水準(zhǔn)氣泡觀察窗仔細(xì)觀察水準(zhǔn)管氣泡，右手輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)微傾螺旋，使氣泡兩端的成像吻合，也即形成“U”字形，即表示水準(zhǔn)儀的視準(zhǔn)軸已精確水平。這時(shí)，就可用十字絲的中絲在水準(zhǔn)尺上讀數(shù)。水準(zhǔn)儀進(jìn)行讀數(shù)時(shí)應(yīng)從小往大，并估讀到毫米位。

2.2 經(jīng)緯儀的具體操作步驟

2.2.1 架設(shè)儀器

打開三腳架，使架頭大致水平，并粗略對(duì)中，將經(jīng)緯儀安置在三腳架架頭上，旋緊連接螺旋。

2.2.2 儀器對(duì)中

經(jīng)緯儀對(duì)中的目的是使儀器的中心與測(cè)站點(diǎn)位于同一鉛垂線上，具體可以通過移動(dòng)腳架位置進(jìn)行對(duì)中，當(dāng)儀器大致對(duì)中時(shí)，可以通過旋轉(zhuǎn)經(jīng)緯儀的三個(gè)腳螺旋使對(duì)中標(biāo)志準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)測(cè)站點(diǎn)的中心。

2.2.3 儀器整平

經(jīng)緯儀整平的目的是使得經(jīng)緯儀豎軸處于鉛垂位置，水平度盤處于水平位置。

經(jīng)緯儀的粗平是通過伸縮三腳架其中兩個(gè)架腿長(zhǎng)度，來使得圓水準(zhǔn)氣泡居中的。

經(jīng)緯儀的精平是通過調(diào)節(jié)經(jīng)緯儀的三個(gè)腳螺旋，使得管水準(zhǔn)氣泡居中，具體操作如圖4所示。

再次檢查光學(xué)對(duì)中器是否對(duì)中，若有少量偏差，可打開連接螺旋平移基座，使其精確對(duì)中，旋緊連接螺旋，再檢查水準(zhǔn)氣泡居中。經(jīng)緯儀的操作時(shí)一個(gè)反復(fù)對(duì)中整平的過程，對(duì)中之后進(jìn)行整平，整平之后需要再檢查對(duì)中情況。只有對(duì)中、整平同時(shí)滿足條件，儀器的安置才完成。

2.2.4 瞄準(zhǔn)與讀數(shù)

①目鏡對(duì)光：調(diào)節(jié)目鏡調(diào)焦螺旋使得十字絲分劃清晰。②瞄準(zhǔn)和物鏡對(duì)光：通過望遠(yuǎn)鏡上的照門粗略瞄準(zhǔn)目標(biāo)，通過調(diào)節(jié)物鏡調(diào)焦螺旋使得目標(biāo)成像清晰。與水準(zhǔn)儀一樣，需要注意消除視差，精確瞄準(zhǔn)目標(biāo)。③讀數(shù)：調(diào)整照明反光鏡的方向，使得讀數(shù)窗亮度適中，旋轉(zhuǎn)讀數(shù)顯微鏡的目鏡調(diào)焦螺旋使得刻劃線清晰，然后進(jìn)行讀數(shù)。

3 水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀操作區(qū)別

3.1 儀器安置位置不同

利用水準(zhǔn)儀進(jìn)行高程測(cè)量時(shí)，水準(zhǔn)儀的安置位置是在前、后視距大致相等處，如圖5所示，這樣能夠消除一些測(cè)量誤差。

而經(jīng)緯儀進(jìn)行角度測(cè)量時(shí)，經(jīng)緯儀必須準(zhǔn)確安置在測(cè)點(diǎn)上，如圖6所示，這也是經(jīng)緯儀需要對(duì)中的原因所在。

3.2 粗平方法不同

水準(zhǔn)儀粗平是通過旋轉(zhuǎn)三個(gè)腳螺旋使得圓水準(zhǔn)器泡居中，如圖3所示。

而經(jīng)緯儀的粗平是通過伸縮三腳架的架腿來達(dá)到圓水準(zhǔn)器泡居中的目的。

3.3 精平方法不同

水準(zhǔn)儀的精平是通過旋轉(zhuǎn)微傾螺旋使得管水準(zhǔn)器泡居中。

而經(jīng)緯儀的精平是通過旋轉(zhuǎn)三個(gè)腳螺旋使得管水準(zhǔn)器泡居中，如圖4所示。

3.4 瞄準(zhǔn)位置不同

水準(zhǔn)儀瞄準(zhǔn)時(shí)是十字絲的縱絲在水準(zhǔn)尺的中間，用橫絲的中絲進(jìn)行讀數(shù)。

而經(jīng)緯儀進(jìn)行水平角測(cè)量瞄準(zhǔn)時(shí)是用十字絲縱絲的雙絲夾住目標(biāo)，并且盡量瞄準(zhǔn)目標(biāo)的底部進(jìn)行讀數(shù)。

3.5 消除減小誤差的方法不同

水準(zhǔn)儀測(cè)量高差時(shí)，通過前后視距大致相等的方法來減小消除誤差。

經(jīng)緯儀測(cè)量水平角時(shí)，通過盤左盤右觀測(cè)取平均值的方法來減小消除誤差。

3.6 讀數(shù)位置不同

利用水準(zhǔn)儀進(jìn)行測(cè)量時(shí)，直接在望遠(yuǎn)鏡目鏡中進(jìn)行讀數(shù)即可。

而利用經(jīng)緯儀進(jìn)行測(cè)量時(shí)，讀數(shù)必須從讀數(shù)顯微鏡窗口進(jìn)行讀數(shù)。

4 結(jié)語(yǔ)

水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀作為工程上最常用的測(cè)量?jī)x器，為了能快速熟練準(zhǔn)確地進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量和角度測(cè)量，必須熟練掌握操作要點(diǎn)，防止因混淆兩種儀器的操作方法，而造成測(cè)量錯(cuò)誤。

參考文獻(xiàn)：

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