水准仪与经纬仪操作经验之谈

陈晓娟

摘要：水准仪最基本的功能是测定两点之间的高差，用于高程传递测量；经纬仪的主要功能是用来测量角度的，包括水平角和竖直角，最常用的是水平角的测量。但在具体测量过程中，容易混淆两种仪器的操作。本文针对实践教学过程中学生容易出现的问题，阐述兩种仪器在具体操作过程中的容易混淆之处，便于熟练掌握仪器的操作。

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.

关键词：水准仪；经纬仪；安置；粗平；精平

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

中图分类号：P213 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）23-0179-03

1 概述

水准仪是建立一条水平视线测定地面两点之间高差的一种仪器，其主要部件有望远镜、水准器、基座三大部分，如图1所示。按结构分为微倾水准仪、自动安平水准仪、激光水准仪和数字水准仪（又称电子水准仪）。水准仪的具体操作步骤包括：水准仪的安置、粗略整平、瞄准、精平、读数五个步骤。

经纬仪是一种测量水平角和竖直角的仪器，是根据测角原理设计的，其主要部件有照准部、水平读盘、基座三大部分，如图2所示。经纬仪根据度盘刻度和读数方式的不同，分为电子经纬仪和光学经纬仪。经纬仪的操作步骤包括：对中、整平、瞄准、读数。

水准仪、经纬仪这两种仪器都是工程中经常用到的仪器，在初学时对两种仪器的操作经常有学生混淆，使得仪器操作过程时间较长，而且测量结果存在错误。因此，本文重点针对这部分内容进行阐述，便于仪器的顺利操作，减少操作错误，降低测量误差。

2 水准仪、经纬仪操作步骤

2.1 水准仪具体操作步骤

2.1.1 安置仪器

首先打开三脚架的三个架腿并使得脚架高度适中，一般要求与测量者的身高大致平齐，这样方便操作仪器，目估使得三脚架的架头保持大致水平；检查三脚架的三个架腿是否安置稳定，如果架腿安置不稳固，用脚踩实脚尖。拧紧三脚架的脚架伸缩螺旋，从仪器箱中取水准仪，然后把水准仪放置在三脚架架头上并拧紧三脚架下面的连接螺旋，这样就把水准仪牢固地与三脚架连接在一起。

2.1.2 粗略整平

粗略整平，简称粗平，水准仪的粗平是通过调整水准仪的三个脚螺旋使得圆水准器气泡居中，此时水准仪的竖轴大致处于竖直位置，从而使得水准仪的视准轴基本处于水平位置。在具体调节水准仪三个脚螺旋的过程中，调整的规则是：圆水准器气泡的移动方向与左手大拇指移动的方向—致，两手同时向内或者同时向外旋转，即气泡移动的方向与右手大拇指移动的方向相反，如图3所示。

2.1.3 瞄准

瞄准水准尺之前，首先需要进行望远镜目镜调节，转动望远镜的目镜调焦螺旋，使得十字丝分划清晰。然后再转动望远镜，用望远镜上方的照门和准星大致对准水准尺方向，此时拧紧水准仪制动螺旋。然后从望远镜中观察，转动望远镜的物镜调焦螺旋使得目标成像清晰，再调整微动螺旋，使纵丝在水准尺中间。

2.1.4 精平与读数

眼睛通过位于目镜左方的符合水准气泡观察窗仔细观察水准管气泡，右手轻轻转动微倾螺旋，使气泡两端的成像吻合，也即形成“U”字形，即表示水准仪的视准轴已精确水平。这时，就可用十字丝的中丝在水准尺上读数。水准仪进行读数时应从小往大，并估读到毫米位。

2.2 经纬仪的具体操作步骤

2.2.1 架设仪器

打开三脚架，使架头大致水平，并粗略对中，将经纬仪安置在三脚架架头上，旋紧连接螺旋。

2.2.2 仪器对中

经纬仪对中的目的是使仪器的中心与测站点位于同一铅垂线上，具体可以通过移动脚架位置进行对中，当仪器大致对中时，可以通过旋转经纬仪的三个脚螺旋使对中标志准确对准测站点的中心。

2.2.3 仪器整平

经纬仪整平的目的是使得经纬仪竖轴处于铅垂位置，水平度盘处于水平位置。

经纬仪的粗平是通过伸缩三脚架其中两个架腿长度，来使得圆水准气泡居中的。

经纬仪的精平是通过调节经纬仪的三个脚螺旋，使得管水准气泡居中，具体操作如图4所示。

再次检查光学对中器是否对中，若有少量偏差，可打开连接螺旋平移基座，使其精确对中，旋紧连接螺旋，再检查水准气泡居中。经纬仪的操作时一个反复对中整平的过程，对中之后进行整平，整平之后需要再检查对中情况。只有对中、整平同时满足条件，仪器的安置才完成。

2.2.4 瞄准与读数

①目镜对光：调节目镜调焦螺旋使得十字丝分划清晰。②瞄准和物镜对光：通过望远镜上的照门粗略瞄准目标，通过调节物镜调焦螺旋使得目标成像清晰。与水准仪一样，需要注意消除视差，精确瞄准目标。③读数：调整照明反光镜的方向，使得读数窗亮度适中，旋转读数显微镜的目镜调焦螺旋使得刻划线清晰，然后进行读数。

3 水准仪、经纬仪操作区别

3.1 仪器安置位置不同

利用水准仪进行高程测量时，水准仪的安置位置是在前、后视距大致相等处，如图5所示，这样能够消除一些测量误差。

而经纬仪进行角度测量时，经纬仪必须准确安置在测点上，如图6所示，这也是经纬仪需要对中的原因所在。

3.2 粗平方法不同

水准仪粗平是通过旋转三个脚螺旋使得圆水准器泡居中，如图3所示。

而经纬仪的粗平是通过伸缩三脚架的架腿来达到圆水准器泡居中的目的。

3.3 精平方法不同

水准仪的精平是通过旋转微倾螺旋使得管水准器泡居中。

而经纬仪的精平是通过旋转三个脚螺旋使得管水准器泡居中，如图4所示。

3.4 瞄准位置不同

水准仪瞄准时是十字丝的纵丝在水准尺的中间，用横丝的中丝进行读数。

而经纬仪进行水平角测量瞄准时是用十字丝纵丝的双丝夹住目标，并且尽量瞄准目标的底部进行读数。

3.5 消除减小误差的方法不同

水准仪测量高差时，通过前后视距大致相等的方法来减小消除误差。

经纬仪测量水平角时，通过盘左盘右观测取平均值的方法来减小消除误差。

3.6 读数位置不同

利用水准仪进行测量时，直接在望远镜目镜中进行读数即可。

而利用经纬仪进行测量时，读数必须从读数显微镜窗口进行读数。

4 结语

水准仪、经纬仪作为工程上最常用的测量仪器，为了能快速熟练准确地进行水準测量和角度测量，必须熟练掌握操作要点，防止因混淆两种仪器的操作方法，而造成测量错误。

参考文献：

[1]李青岳.工程测量学[M].北京：测绘出版社，1984.

[2]李青岳，陈永奇.工程测量学[M].北京：测绘出版社，1995.

[3]张正禄.工程测量学[M].武汉：武汉大学出版社，2002.