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1、班组大讲堂：经纬仪的基本操作水平角的测量原理 水平角是指过空间两条相交方向线所作的铅垂面间所夹的二面角，角值为0360。空间两直线OA和OB相交于点O，将点A，O，B沿铅垂方向投影到水平面上，得相应的投影点A，O，B，水平线OA和OB的夹角就是过两方向线所作的铅垂面间的夹角，即水平角。 水平角的大小与地面点的高程无关。 测量角度的仪器在测量水平角时必须具备两个基本条件： （1）能给出一个水平放置的，且其中心能方便地与方向线交点置于同一铅垂线上的刻度园盘水 平度盘； （2）要有一个能瞄准远方目标的望远镜，且要能在水平面和竖直面内作全圆旋转，以便通过望远镜 瞄准高低不同的目标A和B。图中水平角为A
2、和B两个方向读数之差：=b-a 垂直角的测量原理 垂直角是指在同一铅垂面内，某目标方向的视线与水平线间的夹角，也称竖直角或高度角；垂直角的角值为090。 视线与铅垂线的夹角称为天顶距，天顶距z的角值范围为0180。 当视线在水平线以上时垂直角称为仰角，角值为正；视线在水平线以下时为俯角，角值为负，如图所示。 由此可知测角仪器经纬仪还必须装有一个能铅垂放置的度盘垂直度盘，或称竖盘。 光学经纬仪的分类 按物理特性分：游标经纬仪、光学经纬仪和电子经纬仪。 按测角精度分： DJ07 一测回水平方向中误差0.7:用于一等三角; DJ1 一测回水平方向中误差1.0:用于一、二等三角; DJ2 一测回水平方
3、向中误差2.0:用于三、四等三角; DJ6 一测回水平方向中误差6.0:用于地形测图、一般工程。 DJ为“大地”、“经纬仪”的汉语拼音缩写。 3.2.2 DJ6光学经纬仪 DJ6经纬仪是一种广泛使用在地形测量、工程及矿山测量中的光学经纬仪。主要由水平度盘、照准部和基座三大部分组成。 1）基座部分 用于支撑基照准部，上有三个脚螺旋，其作用是整平仪器 2)照准部 照准部是经纬仪的主要部件，照准部部分的部件有水准管、光学对点器、支架、横轴、竖直度盘、望远镜、度盘读数系统等。 3）度盘部分 DJ6光学经纬仪度盘有水平度盘和垂直度盘，均由光学玻璃制成。水平度盘沿着全圆从0360顺时针刻画，最小格值一般为
4、1或30。 4)度盘读数装置及读数方法 光学经纬仪的读数系统包括水平和垂直度盘、测微装置、读数显微镜等几个部分。水平度盘和垂直度盘上的度盘刻划的最小格值一般为1或30，在读取不足一个格值的角值时，必须借助测微装置，DJ6级光学经纬仪的读数测微器装置有测微尺和平行玻璃测微器两种。 （1）测微尺读数装置 目前新产DJ6级光学经纬仪均采用这种装置。 在读数显微镜的视场中设置一个带分划尺的分划板，度盘上的分划线经显微镜放大后成像于该分划板上，度盘最小格值（60)的成像宽度正好等于分划板上分划尺1分划间的长度，分划尺分60个小格，注记方向与度盘的相反，用这60个小格去量测度盘上不足一格的格值。量度时以零
5、零分划线为指标线。 如图所示： 水平度盘读数为10004.5 垂直度盘读数为8906.3 （2）单平行玻璃板测微器读数装置 单平行玻璃板测微器的主要部件有：单平行板玻璃、扇形分划尺和测微轮等。这种仪器度盘格值为30，扇形分划尺上有90个小格，格值为30/90=20。 测角时，当目标瞄准后转动测微轮，用双指标线夹住度盘分划线影像后读数。整度数根据被夹住的度盘分划线读出，不足整度数部分从测微分划尺读出。 如图水平度盘的读数为84208垂直度盘读数为884724。 （3）读数显微镜 光学经纬仪读数显微镜的作用是将读数成像放大，便于将度盘读数读出。 5）水准器 光学经纬仪上有23个水准器，其作用是使处
6、于工作状态的经纬仪垂直轴铅垂、水平度盘水平，水准器分管水准器和园水准器两种。 （1）管水准器 管水准器安装在照准部上，其作用是仪器精确整平。 （2）圆水准器 圆水准器用于粗略整平仪器。它的灵敏度低，其格值为8 2mm 。 3.3 测回法及方向法测水平角 水平角观测的工作环节包括：安置经纬仪、照准目标、读数、记录。 3.3.1 经纬仪安置 将经纬仪正确安置在测站点上，包括对中和整平二个步骤。 1）对中 指将仪器的纵轴安置到与过测站的铅垂线重合的位置。首先据观测者的身高调整好三脚架腿的长度，张开脚架并踩实，并使三脚架头大致水平。将经纬仪从仪器箱中取出，用三脚架上的中心螺旋旋入经纬仪基座底板的螺旋孔
7、。对中可利用垂球或光学对中器进行。 （1）垂球对中 挂垂球于中心螺旋下部的挂钩上，调垂球线长度至垂球尖与地面点间的铅垂距2毫米，垂球尖与地面点的中心偏差不大时通过移动仪器，偏差较大时通过平移三脚架，使垂球尖大致对准地面点中心，偏差大于 2mm 时，微松连接螺旋，在三脚架头微量移动仪器，使垂球尖准确对准测站点，旋紧连接螺旋紧。 (2)光学对点器对中 调节光学对点器目镜、物镜调焦螺旋，使视场中的标志圆(或十字丝)和地面目标同时清晰；旋转脚螺旋，令地面点成像于对点器的标志中心，此时，因基座不水平而圆水准器气泡不居中；调节三脚架腿长度，使圆水准器气泡居中，进一步调节脚螺旋，使水平度盘水准管在任何方向气
8、泡都居中；光学对点器对中误差应小于 1mm 。 2）整平 整平指使仪器的纵轴铅垂，垂直度盘位于铅垂平面，水平度盘和横轴水平的过程。精确整平前应使脚架头大致水平，调节基座上的三个脚螺旋，使照准部水准管在任何方向上气泡都居中；方法如下：“左手螺旋法则”。 注意上述整平、对中应交替进行，最终既使仪器垂直轴铅垂，又使铅垂的垂直轴与过地面测站点标志中心的铅垂线重合。 3.3.2 照准点上照准标志与瞄准方法 照准标志：测量角度时，仪器所在点称为测站点，远方目标点称为照准点，在照准点上必须设立照准标志便于瞄准。测角时用的照准标志有觇牌、或测钎、垂球线等。 瞄准目标方法和步骤： 1）将望远镜对向明亮的背景(如
9、天空)，调目镜调焦螺旋，使十字丝最清晰。 2) 旋转照准部，通过望远镜上的外瞄准器，对准目标，旋紧水平及垂直制动螺旋。 3) 转动物镜调焦螺旋至目标的成像最清晰，旋竖直微动螺旋和水平微动螺旋，使目标成像的几何中心与十字丝的几何中心（竖丝）重合，目标被精确瞄准。 3.3.3 水平角观测方法 地面测量中水平角观测方法有测回法和方向观测法。 1）测回法 适用于观测两个方向形成的单角。 盘左位置(竖盘在望远镜左边又称正镜)： （1）顺时针旋转照准部瞄准起始目标A（又称观测的零方向），读水平度盘读数A左； （2）松开水平制动螺旋，顺时针转照准部瞄准目标B，读水平度盘读数B左；得盘左位置时上半测回角值：
10、左=B左A左 以上称上半测回； 盘右位置(竖盘在望远镜右边又称倒镜)： （3）倒转望远镜，逆时针旋转照准点瞄目标B，读水平度盘读数B右。 （4）逆时地针转动照准部瞄准目标A，读水平度盘读数A右；得盘右位置下半测回观测得角值： 右= B右A右 这个过程称为下半测回。 上、下半测回称一测回，对DJ6级光学经纬仪，如果上、下半测回角值差的限差不大于40时，则取盘左盘右水平角的均值作一测回的角值： =（左+右）/2 用盘左、盘右观测水平角B取其中值，可以抵消大部分仪器误差对测角的影响。， 2）方向观测法 一个测站上需要观测的方向数在2个以上时，要用方向观测法。 （1）观测程序 盘左位置： A-oB-o
11、C-oD-oA 盘右位置： A-oD-oC-oB-oA 再次瞄准目标A称为归零，进行归零观测的目的是：检查度盘在观测过程中是否发生变动。 半测回归零差零方向归零方向值一零方向起始方向值，对于DJ6经纬仪其允许值（限差）为18。 （2）全圆方向观测法记录、计算 表格记录说明： （1）记录顺序：盘左自上而下，盘右自下而上； （2）计算 2C 值： 2C 值即视准误差的两倍值.， 2C =盘左读数（盘右读数180）， 2C 本身为一常数，故 2C 的变化可作为观测质量检查的一个指标； （3）计算半测回归零差零方向归零方向值一零方向起始方向值，对于DJ6经纬仪其允许值（限差）为18； 左=00218-
12、00212=+6 右=1800208-00200=+8 （4）一测回盘左、盘右方向平均值：当 2C 变化不大时，取盘左、盘右读数的均值作该方向一测回的最终方向值（只计算秒值）； （5）归零方向值的计算：先取零方向A的平均值（4个值的平均值），并令其为00000，其它各方向的方向值均减去第一个方向的方向值，计算结果称为归零方向值； （6）对于DJ6经纬仪，在各测回同一方向的方向值互差不超限24的情况下，对各观测方向取平均值作最终值。 3）度盘变换 当测回较多时，测回之间要改变度盘位置，以减弱度盘分划不均匀对测角的影响。设观测n个测回，则每个测回的改变值为180/n。如需观测3个测回，则各测回度盘
13、（零方向）应分别置于0、60、120。 3.4 光学经纬仪的检验与校正方法 经纬仪是测角仪器，从测角原理可知，它必须满足下面两个条件： （1）照准面必须铅垂，才能形成正确的两面角； （2）水平度盘必须水平，才能正确量度两面角。 3.4.1 光学经纬仪应满足的几何条件 经纬仪有纵轴（竖轴）VV、水准管轴LL、视准轴ZZ、水平轴（横轴）HH及圆水准器轴OO等几大轴线。视准轴为望远镜的物镜中心与十字丝中心的连线，是瞄准目标时的视线。竖轴为照准部旋转轴，正常使用时应保持铅垂；水准管轴在气泡居中时，应水平；圆水准轴在其气泡居中时，应铅垂；横轴是望远镜的旋转轴，正常状态应水平。 为保证经纬仪的正常使用，上
14、述各轴线间必须满足测角一定几何关系，包括： (1) 水准管轴垂直于纵轴(LLVV)； 当LL水平时，可保证VV的铅垂 （2）圆水准轴平行于纵轴(OOVV)； （3）视准轴垂直于横轴(ZZHH)； 当HH水平时，只要ZZHH，就保证了视准面是铅垂的 （4）横轴垂直于纵轴(HH上VV)； 当VV铅垂，只要保证HH上VV，就保证了HH的水平，也就保证了ZZ扫出来的视准面是铅垂的 (5) 十字丝纵丝垂直于横轴； (6) 竖盘指标应处于正确位置； （7）光学对点器视准轴位置正确。 3.4.2 经纬仪的检验校正 1）水准管轴垂直于纵轴的检验校正(LLVV) （1）检验 大致整平仪器，并转照准部，使水准管轴与仪器任两脚螺旋连线平行，调节这对脚螺旋使水准仪管气泡居中。再转照准部180，若气泡仍居中，说明该几何条件满足，否则应校正仪器。 （2）校正
