小科曰│水准测量仪器的部件都有什么作用，使用时候应该注意什么

小科曰

水准测量的原理讲完了，我们知道了转点、测站以及地球曲率和大气折光对水准测量的影响（想要复习的点这里小科曰│必看，知道这些才能去水准测量），今天我们就来说说水准测量中使用的仪器，拆分它的部件并进行解读。来吧，学习让我充实……

水准测量所使用的仪器成为水准仪，所用的工具有标尺、尺垫（希望你已经知道这一个知识点）。

一、DS3水准仪的构造

水准仪按照精度不同，分为DS₀₅、DS₁、DS₃、DS₁₀等几个级别。其中：DS₀₅、DS₁级水准仪为精密水准仪，主要用于高等水准测量；DS₃、DS₁₀级水准仪为普通水准仪，主要用于一般工程测量和地形测量。“D”和“S”分别为“大地测量”和“水准仪”的汉语拼音第一个字母，下标是该类仪器进行水准测量时，每公里往返高差中数偶然中误差。例如DS₃中的3代表这一类仪器每公里往返测高差中数偶然中误差≤±3mm。

水准仪主要由望远镜望远镜、水准器及基座三部分组成，虽然大家对水准仪都很熟悉，但在这里我们还是展示一下我们的水准仪。

当然，现在不仅有光学水准仪，电子水准仪也越来越多应用到测绘工作中，大家可以根据自己的需要进行选择。今天我们主要介绍光学水准仪。

望远镜由物镜、目镜、调教透镜和十字丝分划板组成。

物镜：采用复合透镜组，其作用是将远处的目标在十字丝附近形成缩小而明亮的实像。

目镜：其作用是将物镜所成的实像与十字丝一起放大成虚像。

调焦透镜：安装在物镜与十字丝分划板之间的凹透镜，它与物镜组成了复合透镜，当旋转调焦螺旋，前后移动凹透镜时，可以改变等效焦距，从而使目标的影像落在十字丝分划板平面上。再通过目镜的作用，就可以清晰地看到放大的十字丝和影像目标。

十字丝分划板：是用一块圆形并刻有分划线的平面玻璃，互相垂直的两条长丝称为十字丝，其中横丝是用于测高差的，而上下两条短丝称为视距丝，用于测量距离。通常简称中间的横丝为中丝，上下视距丝为上丝和下丝。

视准轴：望远镜的物镜光心与十字丝中心的连线，成为视准轴，又称照准轴。延长视准轴并使之水平，即得水平视线。

二、望远镜的性能

1、放大倍率

望远镜的放大倍率ν是从望远镜内所见到的物体的视角β与未通过望远镜直接观察物体的视角α之比。

由于望远镜镜筒的长度相对于望远镜与物体的距离是很短的，所以以眼睛在目镜处看物体与在物镜处看物体的两处视角可以认为是相等的，即物镜处的α为没有通过望远镜直接看到的物体的视角。当物体位于无限远的时候，物体的实像正处位于物镜的焦点上。

由此可见，为了得到较大的望远镜放大率，必须尽可能用长焦距的物镜与短焦距的目镜。但由于内调焦望远镜的f_物是一个等效焦距，由最后的式子可知是一个可变量，通常以物体在无限远处的放大率作为内调焦距望远镜的放大率。

2 、视场

望远镜静止不动时，通过望远镜能看到的空间，成为视场，视场是一个圆锥体，常用圆锥体的顶角ε来表示视场的大小。

ε≈2000/ν

可见，望远镜的视场与放大倍率成反比，而与物镜的孔径无关。望远镜的放大率越大，则能看清的远处的目标，但视场越小，因而找寻目标不容易。所以，望远镜的放大率并不是越大越好，而应该和仪器使用的目的相适应。

3、分辨率

这个词大家经常听到，那么这里的分辨率和我们经常听到的那个是一个么？

且听小科娓娓道来。

在下图中，A、B是两个发光点，光线经过光学系统后，它们的像a、b也位两个点。若A、B渐渐靠近，则a、b也渐渐靠近。

当A、B靠近至某一距离时，你将无法分辨a、b为两点了，是的，事情就是这样的，此时的θ角称为光学系统的分辨率，由光学理论可以知道;

Θ=140″/D

此θ角近目镜放大后应与人眼的最小分辨率（60″）相适应。若一望远镜物镜的有效孔径为50mm，算得θ=2.8″，即此时下图中A、B两点的像已经不能明显分离出a、b两点了。

此像经目镜放大40倍后，对人眼构成112″的角度，大于60″，但是，作为人类，我们仍旧无法清楚地分辨两点，得到的像只能是一个较大而模糊的斑点。相反，如果目镜的放大倍率过小，本来可以分辨的两个点，因为人眼分辨率的限制而不能分辨。是不是觉得很无奈？

所以，在制造望远镜的时候，既要注意放大率，又要注意分辨率。

4、视差

有时候，会出现这种情况，当望远镜瞄准目标之后，眼睛在目镜处上下、左右做少量的移动，发现十字丝和目标有着相对运动，这种现象被称为视差。

产生视差的原因是目标通过物镜之后的像没有与十字丝分划板重合，即十字丝分划板没有调清楚。消除视差的方法，（抓紧记）首先将望远镜对向明亮的背景，转动物镜进行调焦，使十字丝的分划线能看的十分清楚。

关于水准测量仪器的介绍我们今天先说到这里，我们下次接着说水准器与标尺和尺垫的一些知识。这些知识是有些枯燥，但是知其所以然能够让我们更好的应对在测绘中遇到的一些问题。