經緯儀使用教程

1、經緯儀及角度測量第一節(jié) 角度測量原理角度測量包括水平角測量和豎直角測量，是測量的三項基本工作之一。角度測量最常用的儀器是經緯儀。水平角測量用于計算點的平面位置，豎直角測量用于測定高差或將傾斜距離改算成水平距離。一、水平角測量原理水平角是地面上一點到兩目標的方向線投影到水平面上的夾角，也就是過這兩方向線所作兩豎直面間的二面角。用表示，角值范圍0360 。如圖3-1所示，設A、B、C是任意三個位于地面上不同高程的點，B1A1、B1C1為空間直線BA、BC在水平面上的投影，B1A1與B1C1的夾角就是為地面上BA、BC兩方向之間的水平角。為了測出水平角的大小，可以設想在B點的上方水平地安置一個帶有順

2、時針刻畫、注記的圓盤，并使其圓心O在過B點的鉛垂線上，有一刻度盤和在刻度盤上讀數(shù)的指標。觀測水平角時，刻度盤中心應安放在過測站點的鉛垂線上，直線BA、BC在水平圓盤上的投影是、，此時如果能讀出、在水平圓盤上的讀數(shù)和，那么水平角就等于減去，即。因此，用于測量水平角的儀器必須有一個能讀數(shù)的度盤，并能使之水平。為了瞄準不同方向，該度盤應能沿水平方向轉動，也能高低俯仰。當度盤高低俯仰時，其視準獨應劃出一豎直面，這樣才能使得在同一豎直面內高低不同的目標有相同的水平度盤讀數(shù)。經緯儀就是根據上述要求設計制造的一種測角儀器。 圖3-1 水平角測量原理 圖3-2 豎直角測量原理二、豎直角測量原理 豎直角是同一豎

3、直面內視線與水平線間的夾角。角值范圍為-90+ 90。視線向上傾斜，豎直角為仰角，符號為正。視線向下傾斜，豎直角為俯角，符號為負。 豎直角與水平角一樣，其角值也是度盤上兩個方向讀數(shù)之差。不同的是豎直角的兩個方向中必有一個是水平方向。任何類型的經緯儀，制作上都要求當豎直指標水準管氣泡居中，望遠鏡視準軸水平時，其豎盤讀數(shù)是一個固定值。因此，在觀測豎直角時，只要觀測目標點一個方向并讀取豎盤讀數(shù)便可算得該目標點的豎直角，而不必觀測水平方向。 第二節(jié) DJ6級光學經緯儀一、經緯儀概述 1按讀數(shù)系統(tǒng)區(qū)分類：光學經緯儀（如圖3-3）、游標經緯儀、電子經緯儀 （如圖3-4）2按編制了標準分類：DJ07、DJ1

4、、DJ2、DJ6、DJ15及DJ60 圖3-3 光學經緯儀 圖3-4 電子經緯儀二、DJ6級光學經緯儀的構造 經緯儀的構造主要分三部分，如圖3-5所示。圖3-5 DJ6型光學經緯儀構造1基座 基座用來支承整個儀器，并借助中心螺旋使經緯儀與腳架結合。其上有三個腳螺旋，用來整平儀器。豎軸軸套與基座連在一起。軸座連接螺旋擰緊后，可將照準部固定在基座上，使用儀器時，切勿松動該螺旋，以免照準部與基座分離而墜落。 2水平度盤 水平度盤是玻璃制成的圓環(huán)，在其上刻有分劃，從0360，順時針方向注記，用來測量水平角。度盤軸套套在豎軸軸套的外面，繞軸套旋轉。在水平度盤下方的度盤軸套上，有些儀器裝有金屬圓盤，用于復

5、測，稱為復測盤。 3照準部 照準部上有望遠鏡、橫軸、支架、豎軸、水準管、水平制微動、豎直制微動及讀數(shù)裝置等。 經緯儀的各部分構件名稱如圖3-6所示。圖3-6 DJ6型光學經緯儀三、DJ6級光學經緯儀的讀數(shù)方法 1分微尺測微器及其讀數(shù)方法，如圖3-7（a）所示。分微尺測微器的結構簡單，讀數(shù)方便，具有一定的讀數(shù)精度，廣泛應用于J6級光學經緯儀。 讀數(shù)的主要設備為讀數(shù)窗上的分微尺，水平度盤與豎盤上1的分劃間隔，成象后與分微尺的全長相等。上面的窗格里是水平度盤及其分微尺的影象，下面的窗格里是豎盤和其分微尺的影象。分微尺分成60等分，格值1，可估讀到0.1。讀數(shù)時，以分微尺上的零線為指標。度數(shù)由落在分微

6、尺上的度盤分劃的注記讀出，小于1的數(shù)值，即分微尺零線至該度盤刻度線間的角值，由分微尺上讀出。 （a）測微尺讀數(shù)窗 （b）單平板玻璃測微器的讀數(shù)方法圖3-7 DJ6光學經緯儀讀數(shù)方法2單平板玻璃測微器及其讀數(shù)方法 單平板玻璃測微器主要由平板玻璃、測微尺、連接機構和測微輪組成。轉動測微輪，通過齒輪帶動平板玻璃和與之固連在一起的測微尺一起轉動；測微尺和平板玻璃同步轉動，單平板玻璃測微器讀數(shù)窗的影象下面的窗格為水平度盤影象；中間的窗格為豎直度盤影象；上面較小的窗格為測微尺影象。度盤分劃值為30，測微尺的量程也為30 ，將其分為90格，即測微尺最小分劃值為20，當度盤分劃影象移動一個分劃值（30）時，測

7、微尺也正好轉動30。第三節(jié) DJ2光學經緯儀一、 DJ2級光學經緯儀的構造與DJ6級光學經緯儀相比，DJ2級光學經緯儀的精度較高，在結構上除望遠鏡的放大倍數(shù)較大，照準部水準管的靈敏度較高，度盤格值較小外，主要表現(xiàn)在讀數(shù)設備的不同。DJ2級光學經緯儀常用于較高精度的工程測量。如圖3-8所示，為國產的DJ2級光學經緯儀的外形，其各部件的名稱如圖所注。圖3-8 DJ2級光學經緯儀1-讀數(shù)顯微鏡；2-照準部水準管；3-水平制動螺旋；4-軸座連接螺旋；5-望遠鏡制動螺旋；6-瞄準器；7-測微輪；8-望遠鏡微動螺旋；9-換像手輪；10-水平制動螺旋；11-水平度盤位置變換手輪；12-豎盤照明反光鏡；13-

8、豎盤指標水準管；14-豎盤指標水準管微動螺旋；15-光學對點器；16-水平度盤照明反光鏡二、DJ2級光學經緯儀的讀數(shù)方法近年來生產的DJ2級光學經緯儀，都采用了數(shù)字化讀數(shù)裝置。如圖3-9所示，右下方為分劃重合窗，右上方讀數(shù)窗中上面的數(shù)字為整度數(shù)，凸出的小方框中所注數(shù)字為整10數(shù)；左下方為測微尺讀數(shù)窗。圖3-9 DJ2光學經緯儀讀數(shù)窗測微尺刻劃有600小格，每格為1，可估讀至0.1。測微尺讀數(shù)窗左邊注記數(shù)字為分，右邊注記為10。讀數(shù)步驟如下：1轉動測微輪，使分劃重合窗中上、下分劃線重合，見圖3-9（），并在讀數(shù)窗中讀出度數(shù)；2在凸出的小方框中讀出整10數(shù)；3在測微尺讀數(shù)窗中讀出分及秒數(shù)；4將以上

9、讀數(shù)相加即為度盤度數(shù)。如圖3-9（）中度數(shù)為963715。觀測豎直角時讀數(shù)方法同上，只是必須轉動換像手輪，使度盤從水平度盤到豎直度盤。第四節(jié) 水平角測量一、經緯儀的使用經緯儀的使用主要包括經緯儀的對中、整平、瞄準和讀數(shù)等操作步驟。（一）對中 對中目的是使儀器的中心與測站點位于同一鉛線上。 1打開三腳架，調節(jié)腳架高度適中，目估三腳架頭大致水平，且三腳架中心大致對準地面標志中心。2將儀器放在腳架上，并擰緊連接儀器和三腳架的中心連接螺旋，雙手分別握住另兩條架腿稍離地面前后左右擺動，眼睛看對中器的望遠鏡，直至分劃圈中心對準地面標志中心為止，放下兩架腿并踏緊。3升落腳架腿使氣泡基本居中，然后用腳螺旋精確

10、整平。4檢查地面標志是否位于對中器分劃圈中心，若不居中，可稍旋松連接螺旋，在架頭上移動儀器，使其精確對中。 （二）整平 整平是利用其座上三個腳螺旋使照準部水準管氣泡居中，從而使豎軸豎直和水平度盤水平。 整平時，先轉動照準部，使照準部水準管與任一對腳螺旋的連線平行，兩手同時向內或外轉動這兩個腳螺旋，使水準管氣泡居中。將照準部旋轉90，轉動第三個腳螺旋，使水準管氣泡居中，按以上步驟反復進行，直到照準部轉至任意位置氣泡皆居中為止。如圖3-10所示。 圖3-10 經緯儀整平 圖3-11 瞄準目標（三）瞄準 測水平角時，瞄準是指用十字絲的縱絲精確地瞄準目標，具體操作步驟如下：1調節(jié)目鏡調焦螺旋，使十字絲

11、清晰。2松開望遠鏡制動螺旋和照準部制動螺旋，先利用望遠鏡上的準星瞄準目標，使在望遠鏡內能看到目標物象，然后旋緊上述兩制動螺旋。3轉動物鏡調焦使物象清晰，注意消除視差。4旋轉望遠鏡和照準部制動螺旋，使十字絲的縱絲精確地瞄準目標，如圖3-11所示。（四）讀數(shù)照準目標后，打開反光鏡，并調整其位置，使讀數(shù)窗內進光明亮均勻。然后進行讀數(shù)顯微鏡調焦，使讀數(shù)窗內分劃清晰，并消除視差。最后讀取度盤讀數(shù)并記錄。二、水平角觀測 （一）測回法 這種方法用于觀測兩個方向之間的單角。 如圖3-12所示，觀測程序如下：圖3-12 測回法觀測1在O點安置經緯儀，對中、整平后盤左位置精確瞄準左目標A，調整水平度盤為零度稍大，

12、讀數(shù)A左。 2松開水平制動螺旋，順時針轉動照準部，瞄準右方B目標，讀取水平度盤讀數(shù)B左。以上稱上半測回，角值為 （3-1）3松開水平及豎直制動螺旋，盤右瞄準右方B目標，讀取水平度盤讀數(shù)B右，再瞄準左方目標A，讀取水平度盤讀數(shù) A右。以上稱下半測回，角值為 （3-2）4上、下半測回合稱一測回。 （3-3）必須注意：1）上、下半測回的角值之差不大于40時，才能取其平均值作為一測回觀測成果。2）水平度盤是按順時針方向注記的，因此半測回角值必須是右目標讀數(shù)減去左目標讀數(shù)，當不夠減時則將右目標讀數(shù)加上按360。3）當測角精度要求較高時，往往要測幾個測回，為了減少度盤分劃誤差的影響，各測回間應根據測回數(shù)n

13、按180n 變換水平度盤位置。 測回法測角記錄計算格式如表3-1 。表3-1 水平角觀測手簿（測回法）測站測回豎盤位置目標水平度盤數(shù)半測回角值一測回角值各測回平均角值備注O1左A00318893012893015893021B893330右A1800324893018B2693342O2左A900330893030893027B1793400右A2700324893024B3593348（二）方向觀測法 適用于觀測兩個以上的方向。當方向多于二個時，每半測回都從一個選定的起始方向（零方向）開始觀測，在依次觀測所需的各個目標之后，應再次觀測起始方向（稱為歸零）稱為全圓方向法。如圖3-13所示。圖3

14、-13 方向觀測法如需觀測個測回，則各測回間仍應按變動水平度盤位置。記錄計算見表3-2方向觀測法計算手簿。表3-2 方向觀測法計算手簿 測站測回數(shù)目標讀 數(shù)2C=平均讀數(shù)歸零方向值各測回歸零方向值之平均值略圖及角值盤左盤右01（00206）A00206182020060020300000000000051132813152021820022B511542231153012511536511330C131541231154001213154061315200D182022420224018202241820018A0021218002066002092（900332）A9003302700324

15、6900327000000B1411700321165461411657511325C22155424155301222155361315204D2720400920354627203571820025A90033627003360900336手簿中兩倍照準誤差2C值的計算式為第五節(jié) 豎直角測量一、豎直度盤結構 豎盤固定在望遠鏡旋轉軸的一端，隨望遠鏡在豎直面內轉動，而用來讀取豎盤讀數(shù)的指標，并不隨望遠鏡轉動，因此，當望遠鏡照準不同目標時可讀出不同的豎盤讀數(shù)。二、豎直角計算公式豎直角是同一豎直面內傾斜視線與水平視線間的夾角，與水平角計算原理一樣，豎直角也是度盤上兩個方向讀數(shù)之差，但是由于視線水平

16、時的豎盤讀數(shù)為一常數(shù)（90的整數(shù)倍）。豎直度盤結構特點是，當豎盤水準管氣泡居中，且望遠鏡視線水平時，盤左位置的豎盤讀數(shù)應為90，盤右應為270。因此，進行豎直角測量時，只需讀取目標方向的豎盤讀數(shù)，便可根據不同度盤注記形式相對應的計算公式計算出所測目標的豎直角。豎直度盤注記形式常用的有兩種，如圖3-14所示。 圖3-14 豎直度盤 圖3-15 順時針豎直角測量 （a）盤左 （b）盤右現(xiàn)以順時針刻劃注記的豎盤為例，得出豎直角的計算公式。如圖3-15所示。盤左，如圖3-15（）所示，當抬高視線觀測一目標時，豎盤讀數(shù)為，則豎直角為 （3-4）盤右，如圖3-15（）所示， 當抬高視線觀測原目標，豎盤讀數(shù)

17、為，則豎直角為 （3-5）對于逆時針刻劃注記的豎盤，如圖3-16所示，可用類似的方法得出豎直角的計算公式為 （3-6） （3-7）圖3-16 逆時針豎直角測量 （a）盤左 （b）盤右三、豎直角的觀測與計算 如圖3-17所示，豎直角的觀測的計算步驟如下： 圖3-17 豎直角觀測 圖3-18 豎直角觀測瞄準1儀器安置于測站點上，盤左瞄準目標點A（中絲切于目標頂部）如圖3-18。 2調節(jié)豎盤指標水準管氣泡居中，讀數(shù)L，并記入表3-3中。 3盤右再瞄準A點并調節(jié)豎盤指標水準管氣泡居中，讀數(shù)R，記入表3-3中。 4計算豎直角。 （3-8）表3-3 豎直角觀測記錄手簿 測站目標豎盤位置豎盤讀數(shù)半測回豎直角

18、指標差一測回豎直角備 注（）（）（）（）A左76 30 613 29 54613 29 48豎盤為全圓順時針注記右283 29 4213 29 42B左109 26 1219 26 12919 26 21右250 33 3019 26 30四、豎盤指標差 當視線水平時，盤左豎盤讀數(shù)應為90，盤右為270。事實上，讀數(shù)指標往往偏離正確位置即90或270，而與正確位置相差一個小角度，該角度稱為豎盤指標差，簡稱指標差。指標差本身有正負號，一般規(guī)定當豎盤讀數(shù)指標偏離方向與豎盤注記方向一致時，取正號，反之取負號。見表3-4。 豎盤指標差為： （3-9）表3-4 豎盤指標差 豎盤位置視線水平瞄準目標盤左盤

19、右第六節(jié) 經緯儀的檢驗與校正一、照準部水準軸應垂直于儀器豎軸的檢驗和校正檢驗 先整平儀器，照準部水準管平行于任意一對腳螺旋，轉動該對角螺旋使氣泡居中，再將照準部旋轉180，若氣泡仍居中，說明此條件滿足，否則需要校正，如圖3-19所示。校正 用校正針撥動水準管一端的校正螺絲，先松一個后緊一個，使氣泡退回偏離格數(shù)的一半，再轉動腳螺旋使氣泡居中。重復檢驗校正，直到期水準管在任何位置時氣泡偏離量都在一格以內。 二、十字絲豎絲應垂直于儀器橫軸的檢驗校正檢驗 如圖3-20所示，用十字絲豎絲一端瞄準細小點狀目標轉動望遠鏡微動螺旋，使其移至豎絲另一端，若目標點始終在豎絲上移動，說明此條件滿足，否則需要校正。

20、校正 旋下十字絲分劃板護罩，用小改錐松開十字絲分劃板的固定螺絲，微微轉動十字絲分劃板，使豎絲端點至點狀目標的間隔減小一半，再返轉到起始端點。重復上述檢驗校正，直到無顯著誤差為止，最后將固定螺絲擰緊。 圖3-19 照準部水準管軸的檢校圖3-20 十字絲檢驗三、視準軸應垂直于橫軸的檢驗和校正方法一： 檢驗 盤左瞄準遠處與儀器同高點A，讀取水平度盤讀數(shù)左，盤右再瞄準A點，讀取水平度盤讀數(shù)右。若左=右180，說明此條件已滿足，若差值超過2，則需要校正。 校正 計算正確讀數(shù)右=右+（左180）/2，轉動水平微動螺旋，使水平度盤讀數(shù)為右 ，此時目標偏離十字絲交點，用校正針撥動十線左、右校正螺旋，使十字絲交

21、點對準A點。如此重復檢驗校正，直到差值在2內為止，最后旋上十字絲分劃板護罩。 方法二： 圖3-21 視準軸檢驗檢驗 如圖3-21所示，在平坦場地選擇相距100m的A、B兩點，儀器安置在兩點中間的O點，在A點設置和經緯儀同高的點標志（或在墻上設同高的點標志），在B點設一根水平尺，該尺與儀器同高且與OB垂直。檢驗時用盤左瞄準A點標志，固定照準部，倒轉望遠鏡，在B點尺上定出B1點的讀數(shù)，再用盤右同法定出B2點讀數(shù)。若B1與B2重合，說明此條件滿足，否則需要校正。 校正 在B1、B2點間1/4處定出B3讀數(shù)，使。撥動十字絲左、右校正螺旋，使十字絲交點與B3點重合。如此反復檢校，直到B1B22mm為止。

22、最后旋上十字絲分劃板護罩。 四、橫軸與豎軸垂直的檢驗和校正在離建筑物10m處安置儀器，盤左瞄準墻上高目標點標志P（垂直角大于30），將望遠鏡放平，十字絲交點投在墻上定出P1點。盤右瞄準P點同法定出P2點。若P1P2點重合，則說明此條件滿足，若P1P25mm，則需要校正。由于儀器橫軸是密封的，故該項校正應由專業(yè)維修人員進行，如圖3-22所示。圖3-22 橫軸檢驗五、豎盤指標差的檢驗和校正 豎盤指標差檢校的目的是使豎盤指標差等于0，如圖3-23所示。檢校方法 安置經緯儀整平后，用盤左、盤右兩個位置瞄準同一個目標，分別調豎盤指標水準管氣泡居中后，讀取豎盤讀數(shù)L和R，然后按式（3-7）計算豎盤指標差。

23、若值超過1時，應進行校正。校正方法 保持望遠鏡盤右位置瞄準目標P不變，計算不含指標差時的盤右正確讀數(shù)，。轉動豎盤指標水準管微動螺旋使豎盤讀數(shù)為，此時豎盤指標水準管氣泡一定不會居中。用校正針撥動豎盤指標水準管一端的校正螺絲，使氣泡居中即可。此項校正須反復進行。圖3-23 豎盤指標差六、光學對中器的檢驗校正 檢校的目的是使光學對中器的光學垂線與儀器豎軸重合，即儀器對中后，繞豎軸旋轉轉至任何方向仍然對中，如圖3-24所示。圖3-24 光學對中器第七節(jié) 水平角測量的誤差來源及注意事項影響水平角測量精度的原因很多，歸納起來主要有儀器誤差、觀測誤差和外界條件的影響。一、儀器誤差 1視準軸誤差 望遠鏡視準軸不垂直于橫軸時，其偏離垂直位置的角值C稱視準差或照準差。 2橫軸誤差 當豎軸鉛垂時，橫軸不水平，而有一偏離值i ，稱橫軸誤差或支架差。 3豎軸誤差 觀測水平角時，儀器豎軸不處于鉛垂方向，而偏離一個角度，稱豎軸誤差。 二、觀測誤差1對中誤差觀測水平角時，對中不準確，使得儀器中心與測站點的標志中心不在同一鉛垂線上即是對中誤差，也稱測站偏心。 2目標偏心當照準的目標與其它地面標志中心不在一條鉛垂線上時，兩點位置的差異稱目標偏心或照準點偏