經(jīng)緯儀使用教程

1、經(jīng)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(jīng)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?qū)A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(biāo)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(shè)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(shè)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(biāo)。觀測水平角時，刻度盤中心應(yīng)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(yīng)能沿水平方向轉(zhuǎn)動，也能高低俯仰。當(dāng)度盤高低俯仰時，其視準獨應(yīng)劃出一豎直面，這樣才能使得在同一豎直面內(nèi)高低不同的目標(biāo)有相同的水平度盤讀數(shù)。經(jīng)緯儀就是根據(jù)上述要求設(shè)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(nèi)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(jīng)緯儀，制作上都要求當(dāng)豎直指標(biāo)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(biāo)點一個方向并讀取豎盤讀數(shù)便可算得該目標(biāo)點的豎直角，而不必觀測水平方向。 第二節(jié) DJ6級光學(xué)經(jīng)緯儀一、經(jīng)緯儀概述 1按讀數(shù)系統(tǒng)區(qū)分類：光學(xué)經(jīng)緯儀（如圖3-3）、游標(biāo)經(jīng)緯儀、電子經(jīng)緯儀 （如圖3-4）2按編制了標(biāo)準分類：DJ07、DJ1

4、、DJ2、DJ6、DJ15及DJ60 圖3-3 光學(xué)經(jīng)緯儀 圖3-4 電子經(jīng)緯儀二、DJ6級光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造 經(jīng)緯儀的構(gòu)造主要分三部分，如圖3-5所示。圖3-5 DJ6型光學(xué)經(jīng)緯儀構(gòu)造1基座 基座用來支承整個儀器，并借助中心螺旋使經(jīng)緯儀與腳架結(jié)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(zhuǎn)。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(fù)

5、測，稱為復(fù)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(jīng)緯儀的各部分構(gòu)件名稱如圖3-6所示。圖3-6 DJ6型光學(xué)經(jīng)緯儀三、DJ6級光學(xué)經(jīng)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(jié)構(gòu)簡單，讀數(shù)方便，具有一定的讀數(shù)精度，廣泛應(yīng)用于J6級光學(xué)經(jīng)緯儀。 讀數(shù)的主要設(shè)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(biāo)。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(xué)經(jīng)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(gòu)和測微輪組成。轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動；測微尺和平板玻璃同步轉(zhuǎn)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(dāng)度盤分劃影象移動一個分劃值（30）時，測

7、微尺也正好轉(zhuǎn)動30。第三節(jié) DJ2光學(xué)經(jīng)緯儀一、 DJ2級光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造與DJ6級光學(xué)經(jīng)緯儀相比，DJ2級光學(xué)經(jīng)緯儀的精度較高，在結(jié)構(gòu)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(shè)備的不同。DJ2級光學(xué)經(jīng)緯儀常用于較高精度的工程測量。如圖3-8所示，為國產(chǎn)的DJ2級光學(xué)經(jīng)緯儀的外形，其各部件的名稱如圖所注。圖3-8 DJ2級光學(xué)經(jīng)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(biāo)水準管；14-豎盤指標(biāo)水準管微動螺旋；15-光學(xué)對點器；16-水平度盤照明反光鏡二、DJ2級光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)方法近年來生產(chǎn)的DJ2級光學(xué)經(jīng)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(xué)經(jīng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(jīng)緯儀的使用經(jīng)緯儀的使用主要包括經(jīng)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(diào)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(biāo)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(biāo)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(biāo)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(zhuǎn)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(nèi)或外轉(zhuǎn)動這兩個腳螺旋，使水準管氣泡居中。將照準部旋轉(zhuǎn)90，轉(zhuǎn)動第三個腳螺旋，使水準管氣泡居中，按以上步驟反復(fù)進行，直到照準部轉(zhuǎn)至任意位置氣泡皆居中為止。如圖3-10所示。 圖3-10 經(jīng)緯儀整平 圖3-11 瞄準目標(biāo)（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(biāo)，具體操作步驟如下：1調(diào)節(jié)目鏡調(diào)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(biāo)，使在望遠鏡內(nèi)能看到目標(biāo)物象，然后旋緊上述兩制動螺旋。3轉(zhuǎn)動物鏡調(diào)焦使物象清晰，注意消除視差。4旋轉(zhuǎn)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(biāo)，如圖3-11所示。（四）讀數(shù)照準目標(biāo)后，打開反光鏡，并調(diào)整其位置，使讀數(shù)窗內(nèi)進光明亮均勻。然后進行讀數(shù)顯微鏡調(diào)焦，使讀數(shù)窗內(nèi)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(jīng)緯儀，對中、整平后盤左位置精確瞄準左目標(biāo)A，調(diào)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(zhuǎn)動照準部，瞄準右方B目標(biāo)，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(biāo)，讀取水平度盤讀數(shù)B右，再瞄準左方目標(biāo)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(biāo)讀數(shù)減去左目標(biāo)讀數(shù)，當(dāng)不夠減時則將右目標(biāo)讀數(shù)加上按360。3）當(dāng)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(yīng)根據(jù)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(biāo)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(dāng)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(biāo)之后，應(yīng)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(yīng)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(biāo)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(jié)構(gòu) 豎盤固定在望遠鏡旋轉(zhuǎn)軸的一端，隨望遠鏡在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動，而用來讀取豎盤讀數(shù)的指標(biāo)，并不隨望遠鏡轉(zhuǎn)動，因此，當(dāng)望遠鏡照準不同目標(biāo)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(nèi)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(jié)構(gòu)特點是，當(dāng)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(yīng)為90，盤右應(yīng)為270。因此，進行豎直角測量時，只需讀取目標(biāo)方向的豎盤讀數(shù)，便可根據(jù)不同度盤注記形式相對應(yīng)的計算公式計算出所測目標(biāo)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(dāng)抬高視線觀測一目標(biāo)時，豎盤讀數(shù)為，則豎直角為 （3-4）盤右，如圖3-15（）所示， 當(dāng)抬高視線觀測原目標(biāo)，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(biāo)點A（中絲切于目標(biāo)頂部）如圖3-18。 2調(diào)節(jié)豎盤指標(biāo)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(diào)節(jié)豎盤指標(biāo)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(biāo)豎盤位置豎盤讀數(shù)半測回豎直角

18、指標(biāo)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(biāo)差 當(dāng)視線水平時，盤左豎盤讀數(shù)應(yīng)為90，盤右為270。事實上，讀數(shù)指標(biāo)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(biāo)差，簡稱指標(biāo)差。指標(biāo)差本身有正負號，一般規(guī)定當(dāng)豎盤讀數(shù)指標(biāo)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(biāo)差為： （3-9）表3-4 豎盤指標(biāo)差 豎盤位置視線水平瞄準目標(biāo)盤左盤

19、右第六節(jié) 經(jīng)緯儀的檢驗與校正一、照準部水準軸應(yīng)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(zhuǎn)動該對角螺旋使氣泡居中，再將照準部旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動腳螺旋使氣泡居中。重復(fù)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(nèi)。 二、十字絲豎絲應(yīng)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(biāo)轉(zhuǎn)動望遠鏡微動螺旋，使其移至豎絲另一端，若目標(biāo)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(zhuǎn)動十字絲分劃板，使豎絲端點至點狀目標(biāo)的間隔減小一半，再返轉(zhuǎn)到起始端點。重復(fù)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(yīng)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(zhuǎn)動水平微動螺旋，使水平度盤讀數(shù)為右 ，此時目標(biāo)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(fù)檢驗校正，直到差值在2內(nèi)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(shè)置和經(jīng)緯儀同高的點標(biāo)志（或在墻上設(shè)同高的點標(biāo)志），在B點設(shè)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(biāo)志，固定照準部，倒轉(zhuǎn)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(fù)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(biāo)點標(biāo)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(yīng)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(biāo)差的檢驗和校正 豎盤指標(biāo)差檢校的目的是使豎盤指標(biāo)差等于0，如圖3-23所示。檢校方法 安置經(jīng)緯儀整平后，用盤左、盤右兩個位置瞄準同一個目標(biāo)，分別調(diào)豎盤指標(biāo)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(biāo)差。

23、若值超過1時，應(yīng)進行校正。校正方法 保持望遠鏡盤右位置瞄準目標(biāo)P不變，計算不含指標(biāo)差時的盤右正確讀數(shù)，。轉(zhuǎn)動豎盤指標(biāo)水準管微動螺旋使豎盤讀數(shù)為，此時豎盤指標(biāo)水準管氣泡一定不會居中。用校正針撥動豎盤指標(biāo)水準管一端的校正螺絲，使氣泡居中即可。此項校正須反復(fù)進行。圖3-23 豎盤指標(biāo)差六、光學(xué)對中器的檢驗校正 檢校的目的是使光學(xué)對中器的光學(xué)垂線與儀器豎軸重合，即儀器對中后，繞豎軸旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)至任何方向仍然對中，如圖3-24所示。圖3-24 光學(xué)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(dāng)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(biāo)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(biāo)偏心當(dāng)照準的目標(biāo)與其它地面標(biāo)志中心不在一條鉛垂線上時，兩點位置的差異稱目標(biāo)偏心或照準點偏