面朝大海，春暖花开，这是一句温暖的诗。然而，除此之外，我们还可以看到水平面。这很不浪漫，是吧？甚至有点扫兴，但水平面很有用，它是地球提供给我们的一个天然基准。放在桌子上的一杯水，杯子中的水面也会自然形成水平面。精确一点讲，水平面是与重力垂直的平面，所谓调平就是使一个平面与水平面平行。
经纬仪是一种测量目标方位角和高低角的仪器，这两个角都是基于水平面测量的。俗话说：“无规矩，不成方圆”。如果没有水平面，经纬仪测角就会失去度量基准。因此，无论是早期的游标经纬仪，还是后来的光学经纬仪、电子经纬仪乃至全站仪，它们的底部均设置有调平基座，用来建立仪器测量的水平基准。
调平看似普通，往往并不引人注意；实际上，它远非看起来那么简单。调平基座具有多个封闭环，运动复杂且不直观。从机构学上讲，它与大名鼎鼎的Stewart和Delta并联机器人同属并联机构家族。然而，调平基座如同并联机器人领域的灰姑娘，很久都没有受到重视，这大概就是熟视无睹吧！
除了机构学的家世渊源，调平基座还涉及运动学设计的理论背景。运动学设计研究的是机构自由度、约束及其相互关系问题。它以旋量代数为数学工具，以解析几何为形象化方法，涉及经典力学中的一些基础概念问题。
调平基座一般有四螺旋方式和三螺旋方式两类。四螺旋调平基座在早期的游标经纬仪多有使用，现在大部分调平基座基于“三点确定一个平面”的设计概念而采用三螺旋方式。四螺旋调平以相对的两个螺杆为一组，旋高其中一个螺杆时，相应的要旋低与之相对的另一个螺杆，二者配合使用进行调平。这种调平基座本质上是过约束的，容易产生变形或晃动，现在已很少使用。
三螺旋调平的结构形式多样。一种是调平螺钉直接与地面接触，通过逐次转动螺钉进行调平。这种支承方式是欠约束的，仪器与地面之间的相对自由度不为零。如果地面较为光滑，调平时仪器容易发生转动，产生运动干扰。还有一种存在运动干涉的三螺旋调平基座。由于底板上的沟槽不能适应调平螺杆的运动，需要依靠结构的间隙或变形进行补偿，否则，会造成机构卡死。
德国Zeiss公司的TH1经纬仪三螺旋调平基座采用Maxwell联接作为支承，通过压板压在调平螺钉的大球面上与底座形成封闭结构，保证基座的稳定性和抗干扰能力。以TH1经纬仪的调平结构为代表，今天调平基座已经成为大地测量仪器的标准部件。
然而，这些调平基座的约束设计仍存在问题。为此，我们不禁要问：“如何设计既没有欠约束和过约束，又能避免运动干涉的调平基座呢？”这就是精确约束调平基座的概念。它通过Kelvin联接保证仪器具有确定位置，并仅使用两点进行调平，具有运动确定，控制简单的优点。
在手动调平时代，运动学设计缺陷导致的调平运动不确定问题并不突出，因为人是个智能系统，可以根据不同情况进行决策和修正。然而，计算机对不确定性问题往往力不从心，这就是调平基座难于自动控制的重要原因之一。
近年来，大型光电经纬仪对全自动测量、远程操作及监控的需求日益迫切，自动调平是其中的关键问题之一。针对这一需求，中国科学院光电技术研究所研制了精密、重载自动调平基座，其负载能力大于1.5吨，调平精度优于2角秒。这种调平基座基于斜面-垫铁式结构，并采用了独特的挠性板结构，可以获得良好的平面刚度和动力学性能。此外，该基座创新性地采用矢量变换调平算法，保证自动调平的精度和效率。
调平基座的演化发展体现了工程师们精益求精、尽善尽美的精神，我们从中可以发现，运动学设计理论的应用带来调平方法和设计概念的进步，这使调平基座的结构不是更复杂，而是更简单，这恰恰体现了“简洁是美”的设计理念。