太原大学学报如何引导学生认识与使用测量仪器刘娟（太原大学建工系，山西太原要应用水准测量原理，使用水准仪进行，平面位置则是通过对地面点位角度测量与距离测量，计算点位的坐标；另一方面，还要解决测设的问题：把图纸上的数据利用仪器，采取一定的方法，放样到地面以供施工使用。在测定与测设过程中，主要使用到了水准仪与经讳仪，学生在学习过程中，因受到实验设施配备的限制，相关资料查阅的限制，只是用到部分精度等级的仪器，如何使得学生对于其他精度等级的仪器也能正确认识与使用，关键在于引导学生正确找到相互之间的同与异，找到相互的关联与引申。
-），女，山西文水人，太原大学建工系教师，在读硕士研究生。
建筑工程测量中，完成水准测量与角度测量所使用的仪器分别是水准仪与经纬仪，学生在学习过程中，因各方面的限制不可能把各种精度等级的仪器都认识与使用，而在学生实习中以及以后的工作中，又会遇到各种类型的仪器，如何能够让学生在学习中正确认识与使用仪器，本文结合实际教学拟做以下的总结与归纳。
一、水准测量与水准仪水准测量的主要目的是测出一系列点的高程。通常称这些点为水准点。从水准点高程数值的大小，能对一定范围内地表高低有个完整的了解。
水准测量原理是利用一条水平视线，并借助水准尺，来测定地面两点间的高差，这样就可由已知点的高程推算出未知点的高程。
水准仪是水准测量所使用的仪器。根据水准测量的原理，水准仪的主要作用是提供一条水平视线，并能照准水准尺进行读数。因此，水准仪主要由望远镜、水准器、基座三部分构成。望远镜的功能是要使得从望远镜内所看到的目标影像无论远近都清清楚楚。水准器是用来指示视准轴是否水平或仪器竖轴是否竖直的装置。基座的作用是支撑仪器的上部并与三脚架连接。
DS3微倾式水准仪的精度为每公里往返测高差中数偶然中误差3mm.建筑工程测量广泛使用DS3水准仪。学生在学习中也是认识与使用DS3微倾式水准仪。
DS3水准仪的望远镜所形成的是倒像。水准器有管水准器和圆水准器。管水准器是用来指示视准轴是否水平；圆水准器用来指示竖轴是否竖直。
使用DS3水准仪进行测量，要先借助圆水准器的气泡居中，使仪器竖轴大致铅直，从而视准轴粗略水平，就需要调节三个脚螺旋，学生在整平过程容易盲目与慌乱，所以，引导学生用两手相对转动两个脚螺旋，使气泡沿此两脚螺旋连线方向居中，再转动第三个脚螺旋，使气泡居中（总结出气泡移动方向与左手大指转动脚螺旋的方向一致）；然后瞄准水准尺，调节使得十字丝与目标的像都十分清晰；通过符合气泡观察窗看水准管气泡，转动微倾螺旋，使气泡的半像吻合，即表示水准仪的视准轴已水平，立即用十字丝横丝在水准尺上读数，由于望远镜中看到的水准尺是倒像，所以读数在学生使用中问题颇多，除了通过反复读数练习，实际上引导学生注意观察尺上数字，可以总结出从上往下、从小到大读取读数，由于根据水准管的气泡居中而获得水平视线，所以每次读数时都要用微倾螺旋将水准管气泡调至居中位置，学生在开始使用时容易忘记，到能熟练操作便不成问题。
使用DS3微倾式水准仪每次读数都要用微倾螺旋将水准管气泡调至居中位置，这对于提高水准测量的速度是很大的障碍。DZS3自动安平水准仪解决了这个问题。
自动安平水准仪利用自动安平补偿器代替水准管，观测时能自动获得水平视线的读数。它借助安平补偿器自动地把视准轴置平，通过“补偿器”达到“补偿”的目的。这样，由于水准仪整置不当、地面有微小的振动或脚架的不规则下沉等等造成的视线不水平，就可以由“补偿器”迅速调整而得到正确的读数。观测速度当然也就提高了。
自动安平水准仪的使用与微倾式水准仪大致相同。首先利用脚螺旋使圆水准器气泡居中，然后将望远镜瞄准水准尺，即可用十字丝横丝进行读数。应该注意的是自动安平水准仪在目镜下安装有补偿器控制按钮，观测时，轻轻按动按钮，如尺上读数无变化，则说明补偿器处于正常的工作状态，否则要进行修理。补偿器中的金属吊丝相当脆弱，使用时要防止剧烈震动，以免损坏。学生在学习中没有机会操作，通过这样的认识与使用的引导，应该有所收获。
精密水准仪主要用于国家一、二级水准测量和高精度的工程测量中，例如建筑物沉降观测，大型精密设备安装等测量工作。
精密水准仪的构造与DS3水准仪基本相同，其不同点是：水准管分划值较小，一般为10/2mm，望远镜放大率较大，一般不小于40倍，望远镜的亮度好，仪器结构稳定，受温度的变化影响小等；并且为了提高读数精度，精密水准仪上设有光学测微器，配精密水准尺使用。
精密水准仪的使用与一般水准仪基本相同，不同之处是用光学测微器测出不足一个分格的数值，通过测微轮的调节使视线上、下平行移动，使十字丝的楔形丝正好夹住一个整分划线，视线在对准整分划过程中平移的距离显示在测微尺读窗中。
精密水准仪也有在自动安平水准仪上加一测微器，使用方法同自动安平水准仪及上述精密水准仪。
在确定地面点的位置时，常常要进行角度测量。角度测量分为水平角测量与竖直角测量。水平角测量用于求算点的平面位置，竖直角测量用于测定高差或将倾斜距离改化成水平距离。角度测量利用经纬仪瞄准目标，所读出的两个方向度盘读数之差即为角值。水平角度是相交的两直线之间的夹角在水平面上的投影。竖直角度是同一竖直面内视线与水平线间的夹角。
经纬仪是角度测量常用的仪器。由角度测量原理得知，经纬仪须有一刻度盘和在刻度盘上读数的指标。观测水平角时，刻度盘中心应安放在过测站点的铅垂线上，并能使之水平。为了瞄准不同方向，经纬仪的望远镜应能沿水平方向转动，也能高低俯仰。当望远镜高低俯仰时，其视准轴应划出一竖直面，这样才能使得在同一竖直面内高低不同的目标有相同的水平度盘读数。测定竖直角，与观测水平角一样是两个方向读数之差，不过竖盘设计，当视线水平时，不论是盘左还是盘右，其读数是个定值，正常状态是90.的整倍数。
D6光学经纬仪的精度指标“一测回方向中误差”为6"（或稍小于6"）。学生在学习中可以实际操作D6光光经纬仪。
D6光学经纬仪主要由基座、水平度盘、照准部组成。基座用来支撑整个仪器，并借助中心螺旋使经纬仪与脚架结合，其上有三个脚螺旋用来整平仪器。水平度盘用来测量水平角，其上刻有分划，从0.- 360.照准部上有望远镜装置（用来瞄准目标）、竖盘装置（用来测量竖直角，包括竖直度盘、竖盘指标水准管和竖盘指标水准管微动螺旋，观测竖直角时，当望远镜为找寻目标而在竖直面内上下转动时，竖盘被带着一起转动，所以正常位置是用水准管气泡居中表示指标的标准位置）、光学读数显微镜（用来读取水平度盘和竖直度盘读数）、管状水准器（用来整平仪器）。
使用经纬仪观测水平角，要先将仪器安置在角的顶点上，包括对中和整平：对中的目的是使仪器的中心与测站点位于同一铅垂线上，对中的工作在学生实验过程很费时，所以引导学生通过一定的方法摸索来快捷地完成对中工作，那就是灵活使用三脚架。学生在架头上移动仪器并不难，难在脚架的控制，这个时候使用脚架，如果垂球尖与测站点相差不大时，可只动一条腿，并要保持架顶大致水平，如果相差较大，则要通过两条腿前后左右摆动进行调整，整平是利用脚螺旋使照准部水准管气泡居中（气泡运动方向与左手大指运动方向一致）；然后瞄准目标读取水平度盘读数。观测竖直角，读数前要转动竖盘指标水准管微动螺旋，使竖盘指标水准管气泡居中，读取竖盘读数。
D6光学经纬仪的读数设备采用分微尺测微器，度盘分划值为1，分微尺分成60等份，格值为1，可估读到0. 6即6".读数时，以分微尺上的零线为指标，度数由落在分微尺上的度盘分划的注记读出，小于1.的数值，即分微尺零线至该度盘刻度线间的角值，由分微尺上读出。
D2光学经纬仪的观测精度高于D6光学经纬仪。
在结构上，D2光学经纬仪望远镜的放大倍数较大，照准部水准管的灵敏度较高、度盘格值较小，并在竖盘光路中安装了补偿器，用以取代竖盘指标水准管，使仪器在一定的倾斜范围内能读得相应于指标水准管气泡居中时的读数，也就是说，竖盘指标可以自动归零。这种补偿装置的原理与水准仪的自动安平补偿原理基本相同。表现在读数设备上的不同，D2光学经纬仪的读数设备有这么两个特点：，D6光学经纬仪采用单指标读数，受度盘偏心的影响。D2光学经纬仪采用对径重合读数法，相当于利用度盘上相差180.的两个指标读数并取其平均值，可消除度盘偏心的影响。第二，D2光学经纬仪在读数显微镜中只能看到水平度盘或竖直度盘的一种，读数时，可通过转动换像手轮，选择所需要的度盘影像。
D2光学经纬仪的使用与D6光学经纬仪的使用基本相同。先将仪器安置在角的顶点上，包括对中和整平；然后瞄准目标读取度盘读数。使用过程要注意，竖盘补偿装置的/与off状态，换像手轮的“-”与“I”状态。
D2光学经纬仪一般采用对径分划线影像符合的读数设备。仪器的度盘每度有注记，每隔20有一分划即度盘的小格值为20，度盘影像的上下分划线移动量为半格（10），即秒盘上读数范围为10，故不到10的分值和秒值可由秒盘读出。秒盘一格为1"，因此小可估读到电子经纬仪精度已达0.5"以内，其方便、快捷、，但价格较昂贵。
电子经纬仪与光学经纬仪的根本区别在于它用微机控制的电子测角系统代替光学读数系统。主要特点是：，使用电子测角系统，能将测量结果自动显示出来，实现了读数的自动化和数字化。第二，采用积木式结构，可和光电测距仪合成全站型电子速测仪，配合适当的接口，可将电子手簿记录的数据输入计算机，以进行数据处理和绘图。
尽管学生在学习过程受到使用仪器的限制，只能熟练掌握水准仪与经纬仪的一种精度等级仪器的使用，但是，通过比较、引导、介绍与参观，学生对于其它精度等级的仪器也能正确使用。而在引导学生认识与使用仪器的过程，也不可能将所有型号与精度等级的仪器一一列出，因此还应该在引导过程同时要引导学生学会触类旁通，锻炼学生思考、解决问题的能力。
（责任编辑：陈东佐）
