這個(gè)東西在從事過工程技術(shù)、工程測量的人眼里，屬于常識，一寫就是很初級的科普文了，而且沒幾個(gè)人關(guān)注這事，意義不大。姑且相對簡單的說一下吧。由于是科普，說法比較大眾，也有不嚴(yán)謹(jǐn)之處。畢竟不是教材。首先您說的水平儀，我可以判斷您想說的其實(shí)是水準(zhǔn)儀，因?yàn)樗絻x的作用可以在解釋水準(zhǔn)儀時(shí)一并解釋了，下文就有。水準(zhǔn)儀的基本原理有倆，第一先得到一個(gè)水平視線，這條視線旋轉(zhuǎn)360度所得到的平面與水平面是完全平行的面；第二是將觀測結(jié)果量化，即以明確標(biāo)記或者數(shù)字的方式描述和判斷觀測結(jié)果。第一個(gè)原理的實(shí)現(xiàn)很簡單。其實(shí)所謂水準(zhǔn)儀，簡單些說就是一個(gè)望遠(yuǎn)鏡筒下面安一個(gè)水平儀，并且望遠(yuǎn)鏡筒可以旋轉(zhuǎn)一周。普通的長這樣(不是廣告，隨手拿的)

主體是個(gè)望遠(yuǎn)鏡筒，觀測中有十字絲，下面會看到。通過調(diào)節(jié)下方的支腿和旋鈕達(dá)到水平，簡稱調(diào)平。如何調(diào)節(jié)有點(diǎn)小技巧，不多說了，圖正中間有個(gè)白色的小圓形，那就是個(gè)微型的水平儀，放大后長這樣:

一個(gè)裝有液體的小圓盤，里面有個(gè)小氣泡，然后在正中畫一個(gè)小圓圈，只要?dú)馀菸挥趫A圈中間了，儀器就水平了。有時(shí)候不是圓形的，是長條的水準(zhǔn)管，長下面這樣:

一個(gè)平面內(nèi)像上圖那樣放兩個(gè)呈90度，調(diào)節(jié)使這兩個(gè)氣泡都居中，儀器就水平了。

第二個(gè)原理就是量化觀測結(jié)果，我們用水準(zhǔn)尺，長這樣:

這個(gè)尺子一般是木頭或者鋁合金的，長從2米到5米(可伸縮)不等，把它戳在要測的點(diǎn)上，用已經(jīng)調(diào)平的水準(zhǔn)儀觀測，看見的內(nèi)容是這樣:

如果一個(gè)平面上三個(gè)不在同一直線的點(diǎn)的讀數(shù)完全相同，那這個(gè)面理論上就是水平的。同理可以測出兩個(gè)點(diǎn)之間的高差。要測一張桌子平不平，用小氣泡就行了。測一個(gè)大平面比如樓面，就用水準(zhǔn)儀?，F(xiàn)在有紅外線、電子等多種更高級的水準(zhǔn)儀了，但大致原理一樣。在水準(zhǔn)儀的基礎(chǔ)上，經(jīng)緯儀就是讓望遠(yuǎn)鏡筒能平面轉(zhuǎn)360度的同時(shí)可以立面轉(zhuǎn)至少180度，而且平轉(zhuǎn)、豎轉(zhuǎn)的角度數(shù)都可以精確的讀出，它長這樣

這是個(gè)比較初級的經(jīng)緯儀，它的觀測視野與普通的水準(zhǔn)儀有所不同，視野中心不只有十字線，總之用這個(gè)和上面看到的水準(zhǔn)尺，不但可以觀測高度讀數(shù)，還可以根據(jù)一個(gè)計(jì)算公式較準(zhǔn)確的讀出水平距離。我們現(xiàn)在更多的使用功能更強(qiáng)大的全站儀，基本原理是相同的，但是是用光學(xué)原理測量距離，精度非常高。全球坐標(biāo)系統(tǒng)以0度經(jīng)線和0度緯線的交點(diǎn)為原點(diǎn)，任意一點(diǎn)都可以用唯一的數(shù)據(jù)來描述，我們利用衛(wèi)星測繪技術(shù)，可以幾秒鐘確定任意一點(diǎn)的坐標(biāo)，工程位置也是以關(guān)鍵點(diǎn)位的坐標(biāo)來確定的。那么，能測出兩點(diǎn)間的距離，也能測出準(zhǔn)確的角度，應(yīng)用三角函數(shù)原理，這個(gè)平面里的基本幾何問題就都可以解決了吧，軸線邊線交點(diǎn)什么的都可以找到了。下面就是幾何問題了，我就不用再多說了吧。測量有兩個(gè)工作，測出未知點(diǎn)的數(shù)據(jù)，以及根據(jù)已知數(shù)據(jù)找到對應(yīng)點(diǎn)。這離不開大量的計(jì)算，計(jì)算才是測量工作的靈魂。就這樣了。