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1、经纬仪及其使用介绍光学经纬仪的种类，重点介绍 J6级光学经纬仪的构造和使用方法。学习水平角，竖直角的测量原理和使用经纬仪测量的方法，经纬仪的检验与校正方法，使用经纬仪测量角时应注意的事项，学习用经纬仪进行视距测量的方法。第一节 光学经纬仪的构造光学经纬仪具有精度高、体积小、重量轻、密封性好和使用方便等优点，并采用玻璃度盘和光学测微装置，故有读数准确和使用方便等优点，已普遍取代了精度低、使用金属度盘及游标读数的游标经纬仪。光学经纬仪有很多类型，按精度系列可分为 J07、J 1、J 2、J 6、J 15、J 60等 6 个等级，“J”是经纬仪的代号，下标数字为该仪器一测回方向中误差，单位为秒。下面
2、着重介绍适用于地形测量和一般工程测量中常用的 J6级经纬仪。一、J 6级光学经纬仪的构造主要由照准部、水平度盘和基座三部分组成，如图 4-1 为杭州红旗光学仪器厂生产的图 4-1 CJH-1 型 J6级经纬仪1读数显微镜 2.瞄准架 3望远镜 4度盘离合扳钮 5脚螺旋 6、三角座 7水平度盘水准器 8反光镜 9竖盘指标水准管 10长反光镜 11望远镜制动板钮 12望远镜微动螺旋 13照准部微动螺旋 14轴座固定螺旋 15水平度盘 16竖盘指标水准管微动螺旋 17竖轴 18中轴套 19照准部制动扳钮CJH-1 型 J6级经纬仪。（一）照准部 为经纬仪上部可转动的部分，由望远镜 3、横轴、竖盘、支
3、架、竖轴 17、水平度盘水准器 7 以及光学读数系统等组成。望远镜在支架上可绕横轴作仰俯转动，并由望远镜制动板钮 11 和微动螺旋 12 控制。竖直度盘、横轴与望远镜连成一体，随望远镜一起转动。在竖直度盘同侧支架上设有竖盘指标水准管 9，用以指示竖盘指标的标准位置，可用竖盘指标水准管微动螺旋 16 进行调节。照准部下端的竖轴 17 插入中轴套 18 内，中轴套下端与轴座固连，置于基座内，用轴座固定螺旋 14 紧固，使用仪器时切勿松动该螺旋，以防仪器分离坠落。照准部可绕竖轴在水平方向旋转，并由水平制动板钮 19 和微动螺旋 13 控制其转动。为了整平仪器，照准部上设有水平度盘水准器 7。（二）水
4、平度盘 水平度盘 15 是用优质玻璃制成，盘上按顺时针方向刻有从 0360的分划，度盘分划值为 1，用来测量水平角。水平度盘与一金属的空心轴套（称外轴）结合，套在中轴套 18 之外。通常水平度盘 15 是静止的，不随照准部一起转动。若要它转动，可按下水平度盘离合板钮（也称复测板钮）4，使水平度盘与照准部结合在一起，这样，水平度盘能随照准部一起转动。如不需要度盘一起转动时，可将离合板钮 4 板上，使水平度盘和照准部脱离。有许多经纬仪不设水平度盘离合板钮 4，而设置一个水平度盘变位手轮，转动手轮，水平度盘即随之转动。（三）基座 基座上有三个用作整平仪器的脚螺旋 5。基座借助中心螺旋与三脚架头连接。
5、二、J 6级光学经纬仪的读数方法J6级光学经纬仪的水平度盘和竖直度盘的分划线通过一系列的棱镜和透镜作用，就象于望远镜旁的读数显微镜内，观测者用读数显微镜读取读数。J 6级光学经纬仪的读数方法可分为下列两种。（一）分微尺测微器及其读数法 图 4-2 为 CJH-1 型光学经纬仪读数系统光路图。光线经 反 光 镜 1 反 射 进 入 进 光 窗 2 后光 分 两 路 ： 一 路 经 照 明 棱 镜 3 照 亮 了 竖 盘 4 的 分 划 ， 经 转 向 棱 镜 5 和 竖 盘 物 镜 组 6 以 及转 向 棱 镜 7 将 竖 盘 分 划 线 成 象 在 刻 有 分 微 尺 的 指 标 镜 8 的
6、平 面 上 ， 再 经 过 转 向 棱 镜 9 和转 象 透 镜 10 在 读 数 显 微 镜 目 镜 的 焦 平 面 上 成 象 ； 另 一 路 光线经转向棱镜 12 的折射，透镜13 的聚光，照亮水平度盘 14，经转向棱镜 15，和水平度盘物镜组 16，以及转向棱镜 17，将水平度盘的分划线也成象在指标镜 8 上，此后的光路与竖盘光路相平行。如图 4-3 所示，度盘分划值为 1，图中 115 和 116 两根分划线为水平度盘的象，47 和 48 的两根分划线为竖盘的象。分微尺为以 1弧长分成 60 格，因此，分微尺最小分划值为 1，可估读至0.1 。读数时，先调节读数显微镜目镜，使度盘和分
7、微尽分划线均很清晰，然后先读出位于分微尺中的度盘分划线的注记度数，再以度盘分划线为指标，在分微尺上读取分数，估读秒数，两者相加即得度盘读数。如图 4-3 中水平度盘读数为 11556 0，竖盘读数为4809 0。采用上述读数方法的除我国多数厂家生产的 J6级经纬仪外，还有蔡司 030、020、意大利 T4150 等光学经纬仪也都采用这种读数方法。（二）单平板玻璃测微器及其读数方法 北光 DJ6-1 光学经纬是采用这种读数方法，图 4-4 是它的读数系统光路图。从图中可以看出，与分微尺测微器在构造上不同的地方是：经过竖盘的光线先折向水平度盘，然后与水平度盘的光线一起转向指标镜 1；在光路系统中增
8、设一块可以偏转的平板玻璃 2，和一块与平板玻璃构造上相连的扇形测微分划板3，转动测微手轮 4，平板玻璃 2 和测微分划板3 就绕同一轴转动一角度，使通过平板玻璃的光线平行移动一段微小的距离。其移动量可从测微分划板的摆动幅度得出。转动测微手轮时 ， 在 读 数 显 微 镜 中 可 以 看 到 度 盘 分 划 象 和测 微 分 划 板 上 测 微 尺 的 象 ， 同 时 相 对 于 指 标 镜 上 的 指 标 线 移 动 。 度 盘 分 划 象 移 动 一 格 ， 恰 好是 测 微 尺 的 象 移 动 整尺段。故度盘上不足一个分 划 的 读 数 可 以 根 据 测 微 尺 读 取 。 该 仪 器
9、度 盘最 小 分 划 值为 30，注记至度。测微尺上最小分划值为 20，估读四分之一格（5） ，每 5一注记，整尺段为 30。读数时，先转动测微手轮，使度盘上某一分划线精确地夹在双丝指标的中间并读取该分划的度盘读数 ， 然 后 再 加 上 单 丝 指 标 处 的 读 数 。 如 图 4-5（ a） 中 ， 水 平 度 盘 读数为2930 +23 20 =2953 20 ；图 4-5（ b） 中 ， 竖 直 读 数 为 117+02 10 =11702 10 。三、经纬仪的使用经纬仪的基本操作为：对中、整平、瞄准和读数。（一）对中对中的目的是使仪器中心与测站点位于同一铅垂线上。其操作步骤为：（1
10、）张开脚架，调节脚架腿，使其高度适宜，并通过目估使架头水平、架头中心大致对准测站点。（2）从箱中取出经纬仪安置于架头上，旋紧连接螺旋，并挂上锤球。如锤球尖偏离测站点较远，则需移动三脚架，使锤球尖大致对准测站点，然后将脚架尖踩实。（3）略微松开连接螺旋，在架头上移动仪器，直至锤球尖准确对准测站点，最后再旋紧连接螺旋。（二）整平整平的目的是调节脚螺旋使水准管气泡居中，从而使经纬仪的竖轴竖直，水平度盘处于水平位置。其操作步骤如下：（1）旋转照准部，使水准管平行于任一对脚螺旋（图 4-6（a） ） 。转动这二个脚螺旋，使水准管气泡居中。（2）将照准部旋转 90，转动第三个脚螺旋，使水准管气泡居中（4-
11、6（b） ） 。（3）按以上步骤重复操作，直至水准管在这两个位置上气泡都居中为止。使用光学对中器进行对中、整平时，首先通过目估初步对中（也可利用锤球） ，旋转对中器目镜看清分划板上的刻划圆圈，再拉伸对中器的目镜筒，使地面标志点成象清晰。转动脚螺旋使标志点的影像移至刻划圆圈中心。然后，通过伸缩三脚架腿，调节三脚架腿的长度，使经纬仪圆水准器气泡居中，再调节脚螺旋精确整平仪器。接着通过对中器观察地面标志点，如偏刻划圆圈中心，可稍微松开连接螺旋，在架头移动仪器，使其精确对中，此时，如水准管气泡偏移，则再整平仪器，如此反复进行，直至对中、整平同时完成。（三）瞄准瞄准目标的步骤如下：（1）目镜对光将望远镜
12、对向明亮背景，转动目镜对光螺旋，使十字丝成象清晰。（2）粗略瞄准松开照准部制动螺旋与望远镜制动螺旋，转动照准部与望远镜，通过望远镜上的照门和准星对准目标，然后旋紧制动螺旋。（3）物镜对光转动位于镜筒上的物镜对光螺旋，使目标成象清晰并检查有无视差存在，如果发现有视差存在，应重新进行对光，直至消除视差。（4）精确瞄准旋转微动蚴旋，使十字丝纵丝准确对准目标。（四）读数读数前应调整反光镜的位置与开合角度，使读数显微镜视场内亮度适当，然后转动读数显微镜目镜进行对光，使读数窗成象清晰，再按上节所述方法进行读数。第二节 水平角测量一、水平角测量原理观测水平角是确定地面点位的基本工作之一。空间相交的两条直线在
13、水平面上的投影所夹的角度叫水平角。如图 4-7 所示，通过地面上 AO、 BO 的 垂 直 面投 影 到 水 面 P 上为 A1O1、 B1O1， 则 A1O1B1= ， 便是 地 面上 OA 与 OB 两方向间的水平角。为了测出水平角 ，可在过 O 点铅垂线上任一点 O2处，放置一个有刻度的水平圆盘，使其中心与O2重合，则过 OA、OB 两竖直面与圆盘交线上的读数设为 a 和 b，如圆盘上的分划为顺时针方向注记，则得水平角： =ba二、水平角测量方法水平角观测的方法常用的有测回法和全圆测回法两种。（一）测回法测回法适用于 观 测 两 个 方 向 之 间 的 单 角 ， 如 图 4-8所示为采
14、用测回法观测水平角MON 的操作步骤：在测站 O 点安置经纬仪，以盘左位置（竖盘在望远镜视准方向的左侧）照准目标 M，读取水平度盘读数 左 ，m以顺时针方向转动照准部照准目标 N，读取水平度盘读数左 ，则盘左所测的角值为：MON 左 = 左 左nn以上完成了上半个测回。为了检核及消除仪器误差对测角的影响，应该以盘右位置再作下半个测回。作下半测回时，先照准左目标 N，逆时针方向转动照准部照准目标 M，设水水度盘读数分别为 右 、 左 ，则下半测回角值：mMON 右 = 右 右n用 J6级经纬仪观测水平角上、下两个半测回角值差（称不符值）应40。达到精度要求取平均值作为一测回的结果，即AOM= （
15、AOM 左 AOM 右 ）21表 4-1 是测回法水平角观测手簿。为提高角度观测的精度，往往需观测几个测回。为了减少度盘分划不均匀误差对测角的影响，要求每个测回之间将度盘变换 （ 为测回数） 。如 =2 时，各测回起始方向的no180n度盘读数应相差 90。为了操作和计算方便，应使第一测回 起 始 方 向 的 度 盘 读 数 常略大于 0，如表 4-1 为进行两个测回的观测记录，第一测 回 起 始 方 向 （ 盘 左 位 置 ） 度 盘 读 数为 00130，第二测回起始方向的度盘读数应为 90略多，表中为 900236。为此，对于设有水平度盘离合报钮或设有水平度盘变换手轮的仪器，则应使用水平度盘离合报钮或水平度盘变换手轮，使各测回起始方向的度盘读数等于所需要设置的读数。在计算角值时，如右目标度盘读数小于左目标度盘读数时，则应在右目标度盘读数中加 360再减左目标度盘读数。表 4-1 水平角观测手簿 （测回法）测站 竖盘位置 目标 水 平 度 盘 读 数 半 测 回 角 值 一 测 回 去 角 值 各 测 回 平 均 角 值 备注M 00130左N 6807 12 6805 42M 18001 420 右N 24807 306805 486805 45M 9002 36左N 15808 12 6805 36M 27002 48右N 33808 36 6805 486805 42
