角度测量原理与经纬仪的使用
一．角度测量的原理及相关基本概念
前面我们仪器学习了测量工作中的三项基本工作之一的高程测量，今天我们来一起学习又一项基本工作——角度测量，角度测量包括水平角测量和竖直角测量，其中水平角测量是用于测量地面点的位置，竖直角测量是用于间接测定地面点的高程。
（一）水平角的测量原理
水平角概念：从一点到两目标的方向线垂直投影在水平面上所成的角，β。如书图3－1。
为了测定水平角β，那么可设想在过角顶B点上方安置一个水平度盘，水平度盘上面带有顺时针刻划、注记。我们可以在BA方向读一个数n，在BC方向读一个数m，那水平角β就等于m减n，用公式表示为
β＝右目标读数m－左目标读数n
水平角值为0～360°。
（二）竖直角的测量原理
竖直角概念：测站点到目标点的视线与水平线间的夹角，用α表示。如书图3－2：α为AB方向线的竖直角。其值从水平线算起，向上为正，称为仰角，范围是0°～90°；向下为负，称为俯角，范围为0°～－90°。
天顶距概念：视线与测站点天顶方向之间的夹角，图3－2中以Z表示，其数值为0°～180°，均为正值。与竖直角的关系：
α＝90°－Z
为了测定天顶角或竖直角，那我们同测水平角类似，在A点安置一个竖直度盘，同样是带有刻划和注记。这个竖直度盘随着望远镜上下转动，瞄准目标后则有一个读数，那此读数就为竖直角。
根据上述角度测量原理，研制出的能同时完成水平角和竖直角测量的仪器称为经纬仪。经纬仪按不同测角精度又分成多种等级，如DJ1、DJ2、DJ6、DJ10等。D、J为“大地测量”和“经纬仪”的汉语拼音第一个字母，数字表示该仪器测量精度。DJ6表示一测回方向观测中误差不超过±6″。工程中常用的精度有2″、6″和10″。
二．DJ6型光学经纬仪
（一）基本构造：照准部，水平度盘，基座
（二）读数方法：最常见的读数方法有分微尺法、单平板玻璃测微器法和对径符合读法。下面分别说明其构造原理及读数方法。
1．分微尺法
分微尺法也称带尺显微镜法，多用于DJ6级仪器。由于这种方法操作简单，不含隙动差，
其应用日广。如国产的TDJ6，Leica T16等都采用这种方法。
这种测微器是一个固定不动的分划尺，它有60个分划，度盘分划经过光路系统放大后，
其1°的间隔与分微尺的长度相等。即相当于把1°又细分为60格，每格代表1′，从读数
显微镜中看到的影像如书图3－6所示。图中H代表水平度盘，V代表竖直度盘。度盘分划
注字向右增加，而分微尺注字则向左增加。分微尺的0分划线即为读数的指标线，度盘分划
线则作为读取分微尺读数的指标线。从分微尺上可直接读到1′，还可以估读到0.1′。图3
－6中的水平度盘读数为215°07.3′。
2．单平板玻璃测微器法（简单介绍）
3．对径符合读法（介绍）
三．经纬仪的使用
（一）安置经纬仪在测量角度以前，首先要把经纬仪安置在设置有地面标志的测站上。
所谓测站。即是所测角度的顶点。安置工作包括对中、整平两项。
1．对中
在安置仪器以前，首先将三脚架打开，抽出架腿，并旋紧架腿的固定螺旋。然后将三个架腿安置在以测站为中心的等边三角形的角顶上。这时架头平面即约略水平，且中心与地面点约略在同一铅垂线上。
从仪器箱中取出仪器，用附于三脚架头上的连结螺旋，将仪器与三脚架固连在一起，然后即可精确对中。
根据仪器的结构，可用垂球对中，也可用光学对中器对中。
垂球对中（简单介绍）
如果使用光学对中器对中，可以先用垂球粗略对中，然后取下垂球，再用光学对中器对中。但在使用光学对中器时，仪器应先利用脚螺旋使圆水准器气泡居中，再看光学对中器是否对中。如有偏离，仍在仪器架头上平行移动仪器，在保证圆水准气泡居中的条件下，使其与地面点对准。如果不用垂球粗略对中，则一面观察光学对中器一面移动脚架，使光学对中器与地面点对准。这时仪器架头可能倾斜很大，则根据圆水准气泡偏移方向，伸缩相关架腿，使气泡居中。伸缩架腿时，应先稍微旋松伸缩螺旋，待气泡居中后，立即旋紧。因为光学对中器的精度较高，且不受风力影响，应尽量采用。待仪器精确整平后，仍要检查对中情况。因为只有在仪器整平的条件下，光学对中器的视线才居于铅垂位置，对中才是正确的。
2．整平
经纬仪整平的目的，乃是使竖轴居于铅垂位置。整平时要先用脚螺旋使圆水准气泡居中，以粗略整平，再用管水准器精确整平。
由于位于照准部上的管水准器只有一个，如图3－10所示，可以先使它与一对脚螺旋连线的方向平行，然后双手以相同速度相反方向旋转这两个脚螺旋，使管水准器的气泡居中。再将照准部平转90°，用另外一个脚螺旋使气泡居中。这样反复进行，直至管水准器在任一方向上气泡都居中为止。在整平后还需检查光学对中器是否偏移。如果偏移，则重复上述操作方法，直至水准气泡居中，对中器对中为止。
（二）照准目标
1．水平角观测时，应尽量照准目标的底部。当目标较近时，成像较大，则用单丝平分目标；当目标较远时，成像较小，则用双丝夹住目标或用单丝与目标重合。
2．竖直角观测时，应用中横丝照准目标顶部或某一预定部位。
（三）读数或置数
1．读数：按照先前介绍的读数方法进行。
2．置数：照准需要的方向，使水平度盘读数为某一预定值叫做置数。具体方法是：先照准后置数。照准目标后，打开度盘变换手轮保险装置，转动度盘变换手轮，使度盘读数等于预定读数，然后，关上变换手轮保险装置。
水平角和竖直角的观测
一．水平角观测
一）测回法测水平角
当所测的角度只有两个方向时，通常都用测回法观测。如图3－1示，欲测OA 、OB 两方向之间的水平角∠AOB 时，在角顶O 安置仪器，在A 、B 处设立观测标志。经过对中、整平以后，即可按下述步骤观测。
图 3－1 (1)将复测扳手扳向上方。松开照准部及望远镜的制动螺旋。利用望远镜上的粗瞄器，以盘左(竖盘在望远镜视线方向的左侧时称盘左)粗略照准左方目标A 。关紧照准部及望远镜的制动螺旋，再用微动螺旋精确照准目标，同时需要注意消除视差及尽可能照准目标的下部。对于细的目标，宜用单丝照准，使单丝平分目标像；而对于粗的目标，则宜用双丝照准，使目标像平分双丝，以提高照准的精度。最后读取该方向上的读数左a 。
(2) 松开照准部及望远镜的制动螺旋，顺时针方向转动照准部，粗略照准右方目标B 。再关紧制动螺旋，用微动螺旋精确照准，并读取该方向上的水平度盘读数左b 。盘左所得角值即为：左左左b a -=β。以上称为上半测回。
(3) 将望远镜纵转180°，改为盘右。重新照准右方目标B ，并读取水平度盘读数右b 。然后顺时针或逆时针方向转动照准部，照准左方目标A 。读取水平度盘读数右a ，则盘右所得角值右右右b a -=β。以上称为下半个测回。两个半测回角值之差不超过规定限值时，取盘左盘右所得角值的平均值2右
左βββ+=，即为一测回的角值。根据测角精度的要求，可
以测多个测回而取其平均值，作为最后成果。观测结果应及时记入手簿，并进行计算，看是否满足精度要求。
手簿的格式见实习手簿。
值得注意的是：上下两个半测回所得角值之差，应满足有关测量规范规定的限差，对于DJ 6级经纬仪，限差一般为30″或40″。如果超限，则必须重测。如果重测的两半测回角值之差仍然超限，但两次的平均角值十分接近，则说明这是由于仪器误差造成的。取盘左盘右角值的平均值时，仪器误差可以得到抵消，所以各测回所得的平均角值是正确的。 两个方向相交可形成两个角度，计算角值时始终应以右边方向的读数减去左边方向的读数。如果右方向读数小于左方向读数，则应先加360°后再减，例如表3－1中右β＝11°23′20″+360°－298°47′00″＝72°36′20″。若用298°47′00″－11°23′20″＝287°23′40″，所得的则是∠AOB 的外角。所以测得的是哪个角度与照准部的转动方向无关，与先测哪个方向也无关，而是取决于用哪个方向的读数减去哪个方向的读数。在下半测回时，
仍要顺时针转动照准部，是为了消减度盘带动误差的影响。
二）方向观测法测水平角
当在一个测站上需观测多个方向时，宜采用这种方法，因为可以简化外业工作。它的直接观测结果是各个方向相对于起始方向的水平角值，也称为方向值。相邻方向的方向值之差，就是它的水平角值。
如图3－2所示，设在O 点有OA 、OB 、OC 、OD 四个方向，其观测步骤为：
图 3－2 (1) 在O 点安置仪器，对中、整平。
(2) 选择一个距离适中且影像清晰的方向作为起始方向，设为OA 。
(3) 盘左照准A 点，并安置水平度盘读数，使其稍大于0°，用测微器读取两次读数。
(4) 以顺时针方向依次照准B 、C 、D 诸点。最后再照准A ，称为归零。在每次照准时，都用测微器读取两次读数。以上称为上半测回。
(5) 倒转望远镜改为盘右，以逆时针方向依次照准A 、D 、C 、B 、A ，每次照准时，也是用测微器读取两次读数。这称为下半测回，上下两个半测回构成一个测回。
(6) 如需观测多个测回时，为了消减度盘刻度不匀的误差，每个测回都要改变度盘的位置，即在照准起始方向时，改变度盘的安置读数。为使读数在圆周及测微器上均匀分布，如用DJ 2级仪器作精密测角时，则各测回起始方向的安置读数依下式计算：
()()⎪⎭⎫ ⎝⎛-''+-'+-︒=
21n 0601011180i i i n R
式中n ——总测回数； i ——该测回序数。
每次读数后，应及时记入手簿。手簿的格式见实习手簿。
数据整理：表中4、7两栏横线上下分别为盘左、盘右时的两次测微器读数。5、8两栏为两次读数的平均值。第9栏为同一方向上盘左盘右读数之差，名为2c ，意思是二倍的照准差，它是由于视线不垂直于横轴的误差引起的。因为盘左、盘右照准同一目标时的读数相差180°，所以()︒--=1802R L c 。第10栏是盘左盘右的平均值，在取平均值时，也是盘右读数减去180°后再与盘左读数平均。起始方向经过了两次照准，要取两次结果的平均值作为结果。从各个方向的盘左盘右平均值中减去起始方向两次结果的平均值，即得各个方向的方向值。
为避免错误及保证测角的精度，对各项操作都规定了限差。
二．竖直角观测
一）竖盘的构造
为测竖直角而设置的竖直度盘(简称竖盘)固定安置于望远镜旋转轴(横轴)的一端，其刻划中心与横轴的旋转中心重合。所以在望远镜作竖直方向旋转时，度盘也随之转动。另外有一个固定的竖盘指标，以指示竖盘转动在不同位置时的读数，这与水平度盘是不同的。
竖直度盘的刻划也是在全圆周上刻为360°，但注字的方式有顺时针及逆时针两种。通常在望远镜方向上注以0°及180°，如下图所示。在视线水平时，指标所指的读数为90°或270°。竖盘读数也是通过一系列光学组件传至读数显微镜内读取。
(a) (b)
对竖盘指标的要求，是始终能够读出与竖盘刻划中心在同一铅垂线上的竖盘读数。为了满足这个要求，它有两种构造形式：一种是借助于与指标固连的水准器的指示，使其处于正确位置，在早期的仪器都属此类；另一种是借助于自动补偿器，使其在仪器整平后，自动处于正确位置。
(1) 指标带水准器的构造
这种构造如下图所示。指标装在一个支架上，支架套在横轴的一端，因而可以绕横轴旋转。在支架上方安装一个水准器，下方安装一个微动螺旋。旋转微动螺旋，指标可绕横轴作微小转动，同时水准器的气泡也发生移动。当气泡居中时，指标即居于正确位置。
(2) 指标带补偿器的构造
补偿器的构造有两类形式，但都是借助重力作用，以达到自动补偿而读出正确读数的目的。一类是液体补偿器，利用液面在重力作用下自动水平，以达到补偿的目的；另一类是利用吊丝悬挂补偿元件，在重力作用下稳定于某个位置，以达到补偿的目的。现只对液体补偿器的补偿原理加以说明。
液体补偿器的构造原理如下图所示。补偿原件是一个盛有透明液体的容器。如果仪器的竖轴位于铅垂位置。则容器内的液体表面水平，容器的底也是水平的；液体相当于一块平面平行玻璃扳，而指标I也位于过竖盘刻划中心的铅垂线上，如下图(a)，当视线水平时，则指标成像于竖盘的90°处。如果仪器有少许倾斜，如下图(b)，则指标I偏离过竖盘刻划中心的铅垂线，液体容器的底也发生倾斜，但液体表面仍处于水平位置。所以这时液体实际形成
了一个光楔，如果视线是水平的，则指标I的成像通过光楔的折射，仍然成像于度盘的90°处，这就达到了自动补偿的目的。
(a) (b)
二）竖直角的观测方法
由竖直角的定义已知，它是倾斜视线与在同一铅垂面内的水平视线所夹的角度。由于水平视线的读数是固定的，所以只要读出倾斜视线的竖盘读数，即可求算出竖直角值。但为了消除仪器误差的影响，同样需要用盘左、盘右观测。其具体观测步骤为：
1. 在测站上安置仪器，对中，整平。
2. 以盘左照准目标，如果是指标带水准器的仪器，必须用指标微动螺旋使水准器气泡居中，然后读取竖盘读数L，这称为上半测回。
3. 将望远镜倒转，以盘右用同样方法照准同一目标，使指标水准器气泡居中后，读取竖盘读数R，这称为下半测回。
如果用指标带补偿器的仪器，在照准目标后即可直接读取竖盘读数。根据需要可测多个测回。
三）竖直角的计算
竖直角的计算方法，因竖盘刻划的方式不同而异。但现在已逐渐统一为全圆分度，顺时针增加注字，且在视线水平时的竖盘读数为90°。现以这种刻划方式的竖盘为例，说明竖直角的计算方法、如遇其他方式的刻划，可以根据同样的方法推导其计算公式。
如上图所示，当在盘左位置且视线水平时，竖盘的读数为90°(图中(a))，如照准高处一点A(图中(b))，则视线向上倾斜，得读数L。按前述的规定，竖直角应为“＋”值，所以盘左时的竖直角应为：
L
-
︒
=90
左
α
当在盘右位置且视线水平时，竖盘读数为270°(图中(c))，在照准高处的同一点A时(图中(d))，得读数R。则竖直角应为：
︒
-
=270
R
右
α
取盘左、盘右的平均值，即为一个测回的竖直角值，即
2180
2
︒
-
-
=
+ =
L
R
右
左α
αα
如果测多个测回，则取各个测回的平均值作为最后成果。
观测结果应及时记入手簿，手簿的格式见实习手簿。
四）竖盘指标差
如果指标不位于过竖盘刻划中心的铅垂线上，则如下图所示，视线水平时的读数不是90°或270°，而相差x ，这样用一个盘位测得的竖直角值，即含有误差x ，这个误差称为竖盘指标差。为求得正确角值α，需加入指标差改正。即：
x +=左αα (3－1)
x -=右αα (3－2)
解上两式可得：
2左
右ααα+= (3－3)
2左
右αα-=x (3－4)
从(3－3)式可以看出，取盘左、盘右结果的平均值时，指标差x 的影响已自然消除。将(3－1)减去(3－2)式，可得：
2360︒
-+=L R x (3－5)
即利用盘左、盘右照准同一目标的读数，可按上式直接求算指标差x 。如果x 为正值，说明视线水平时的读数大于90°或270°，如果为负值，则情况相反。
以上各公式是按顺时针方向注字的竖盘推导的，同理也可推导出逆时针方向注字竖盘的计算公式。
在竖直角测量中，常常用指标差来检验观测的质量，即在观测的不同测回中或不同的目标时，指标差的较差应不超过规定的限值。例如用DJ6级经纬仪作一般工作时，指标差的较差要求不超过25″。此外，在单独用盘左或盘右观测竖直角时，按(3－5)或(3－6)式加入指标差x ，仍可得出正确的角值。
§3-5 经纬仪的检验与校正
按照计量法的要求，经纬仪与其他测绘仪器一样，必须定期送法定检测机关进行检测，以评定仪器的性能和状态。但在使用过程中，仪器状态会发生变化，因而仪器的使用者应经
常利用室外方法进行检验和校正，以使仪器经常处于理想状态。
一、经纬仪应满足的主要条件
从测角原理已知：为了能正确地测出水平角和竖直角，仪器要能够精确地安置在测站点上；仪器竖轴能安置在铅垂位置；视线绕横轴旋转时，能够形成一个铅垂面；当视线水平时，竖盘读数应为90°或270°。
为满足上述要求，仪器应具备下述的理想关系：
1. 照准部的水准管轴应垂直于竖轴
2．照准部管水准器应垂直于仪器竖轴
3．视准轴应垂直于横轴
4．横轴应垂直于竖轴
5．横轴应垂直于竖盘且过其中心
二、经纬仪的检验和校正方法
经纬仪检验的目的，就是检查上述的各种关系是否满足。如果不能满足，且偏差超过允许的范围时。则需进行校正。检验和校正应按一定的顺序进行，确定这些顺序的原则是：
1. 如果某一项不校正好，会影响其他项目的检验时，则这一项先做。
2. 如果不同项目要校正同一部位，则会互相影响，在这种情况下，应将重要项目在后边检验，以保证其条件不被破坏。
3. 有的项目与其他条件无关，则先后均可。
现分别说明各项检验与校正的具体方法：
(一) 照准部的水准管轴垂直竖轴
检验：先将仪器粗略整平后，使水准管平行于一对相邻的脚螺旋，并用这一对脚螺旋使
L'已居于水平位置。如果两者不相垂直(如下图(a))，则竖水准管气泡居中，这时水准管轴L
V'不在铅垂位置。然后将照准部平转180°，由于它是绕竖轴旋转的，竖轴位置不动，轴V
则水准管轴偏移水平位置，气泡也不再居中，如下图(b)。如果两者不相垂直的偏差为α，则平转后水准管轴与水平位置的偏移量为2α。
校正：校正时用脚螺旋使气泡退回原偏移量的一半，则竖轴便处于铅垂位置，如下图(c)。再用校正装置升高或降低水准管的一端，使气泡居中，则条件满足，如下图(d)。
水准管校正装置的构造如图所示。如果要使水准管的右端降低，则先顺时针转动下边的螺旋，再顺时针转动上边的螺旋；反之，则先逆时针转动上边的螺旋，再逆时针转动下边的螺旋。校正好后，应以相反的方向转动上下两个螺旋，将水准管固紧。
(二) 十字丝竖丝垂直横轴
检验：以十字丝竖丝的一端照准一个小而清晰的目标点，再用望远镜的微动螺旋使目标点移动到竖丝的另一端，如下图所示。如果目标点到另一端时仍位于竖丝上，则理想关系满
足。否则，需要校正。
(a) (b)
校正：校正的部位为十字丝分划板，它位于望远镜的目镜端。将护罩打开后，可看到四个固定分划扳的螺旋，如书图3－24所示。稍微拧松这四个螺旋，则可将分划板转动。待转动至满足理想关系后，再旋紧固定螺旋，并将护罩上好。
(三) 视准轴垂直于横轴
检验：选一长约100m的平坦地面，将仪器架设于中间O处，并将其整平。如下图所示，先以盘左位置照准设于离仪器约50m的一点A。再固定照准部，将望远镜倒转180°，改为盘右，并在离仪器约50m于视线上标出一点B1。如果仪器理想关系满足，则A、O、B1三点必在同一直线上。当用同样方法以盘右照准A点，再倒转望远镜后，视线应落于B1点上。如果第二次的视线未落于B1点，而是落于另一点B2，即说明理想关系不满足，需要进行校正。
校正：由上图可以看出，如果视线与横轴不相垂直，而有一偏差角c，则∠B1OB2=4c。将B1B2距离分为四等份，取靠近B2点的等分点B，则可近似地认为∠BOB2=c。在照准部不动的条件下，将视线从OB2，校正到OB，则理想关系可得到满足。
由于视线是由物镜光心和十字丝交点构成的，所以校正的部位仍为十字丝分划板。在书图3－24中，校正分划板左右两个校正螺旋，则可使视线左右摆动。旋转校正螺旋时，可先松一个，再紧另一个。待校正至正确位置后，应将两个螺旋旋紧，以防松动。
(四) 横轴垂直于竖轴
检验：在竖轴位于铅垂的条件下，如果横轴不与竖轴垂直，则横轴倾斜。如果视线已垂直横轴，则绕横轴旋转时构成的是一个倾斜平面。根据这一特点，在作这项检验时，应将仪器架设在一个高的建筑物附近。当仪器整平以后，在望远镜倾斜约30°左右的高处，以盘左照准一清晰的目标点A，然后将望远镜放平，在视线上标出墙上的一点B，如下图(a)所示。再将望远镜改为盘右，仍然照准A点，并放平视线，在墙上标出一点C，如下图(b)。如果仪器理想关系满足，则B、C两点重合。否则，说明这一理想关系不满足，需要校正。
(a) (b) (c) (d)
校正：由于盘左盘右倾斜的方向相反而大小相等，所以取B、C的中点M，则A、M在
同一铅垂面内。然后照准M点，将望远镜抬高，则视线必然偏离A点，而落在A 处，如上图(c)所示。在保持仪器不动的条件下，校正横轴的一端，使视线落在A上，如上图(d)，则完成校正工作。
在校正横轴时，需将支架的护罩打开。其内部的校正装置是一个偏心轴承，当松开三个轴承固定螺旋后，轴承可作微小转动，以迫使横轴端点上下移动。待校正好后，要将固定螺旋旋紧，并上好护罩。
由于这项校正需打开支架护罩，一般不宜在野外进行。
（五）竖盘指标差的检验校正
检验：检验竖盘指标差的方法，是用盘左、盘右照准同一目标，并读得其读数L和R 后，按公式计算其指标差值。当指标差的绝对值大于1′时，则应进行校正。
校正：
A．竖盘指标水准管装置的经纬仪。保持盘右照准原来的目标不变，这时的正确读数应为R－x。用指标水准管微动螺旋将竖盘读数安置在R－x的位置上，这时水准管气泡必不再居中，调节指标水准管校正螺旋，使气泡居中即可。上述的每一项校正，一般都需反复进行几次，直至其误差在容许的范围以内。
B．竖盘指标自动归零装置的经纬仪，对于这种经纬仪一般交由专业维修人员进行维修。
(六) 光学对中器的视线与竖轴旋转中心线重合
检验：如果这一理想关系满足，光学对中器的望远镜绕仪器竖轴旋转时，视线在地面上照准的位置不变。否则，视线在地面上照准的轨迹为一个圆圈。
由于光学对中器的构造有在照准部上和基座上两种，所以检验的方法也不同。
对于安装在照准部上的光学对中器，将仪器架好后，在地面上铺以白纸，在纸上标出视线的位置，然后将照准部平转180°，如果视线仍在原来的位置，则理想关系满足。否则，需要校正。
对于安装在基座上的光学对中器，由于它不能随照准部旋转，不能采用上述的方法。可将仪器平置于稳固的桌子上，使基座伸出桌面。在离仪器1.3m左右的墙面上铺以白纸，在纸上标出视线的位置，然后在仪器不动的条件下将基座旋转180°，如果视线偏离原来的位置，则需校正。
校正：造成光学对中器误差的原因有二：一是在直角棱镜上视线的折射点不在竖轴的旋转中心线上；一是望远镜的视线不与竖轴的旋转中心线垂直，或者直角棱镜的斜面与竖轴的旋转中心线不成45°。
由于前一种原因影响极小，所以都校正后者。不同厂家生产的仪器，可校正的部位也不同。有的是校正对中器的望远镜分划板，如北光的DJ2E；有的则是校正直角棱镜，如上三光的DJK-6即是。
由于检验时所得前后两点之差是由二倍误差造成的，因而在标出两点的中间位置后，校正有关的螺旋，使视线落在中间点上即可。对中器分划板的校正与望远镜分划板的校正方法相同。直角棱镜的校正装置位于两支架的中间，图3－33为上三光DJK-6校正装置的示意图。调节螺旋1，则视线前后移动，调节螺旋2、3，则视线左右移动。
§3－6 角度测量的误差分析
在角度测量中，由于多种原因会使测量的结果含有误差。研究这些误差产生的原因、性质和大小，以便设法减少其对成果的影响。同时也有助于预估影响的大小，从而判断成果的可靠性。
影响测角误差的因素有三类：即仪器误差、观测误差、外界条件的影响。
一、仪器误差
仪器虽经过检验及校正，但总会有残余的误差存在。仪器误差的影响，一般都是系统性的，可以在工作中通过一定的方法予以消除或减小。
主要的仪器误差有：水准管轴不垂直于竖轴，视线不垂直横轴、横轴下垂直竖轴、照准部偏心，光学对中器视线不与竖轴旋转中心线重合及竖盘的指标差等。
(一) 水准管轴不垂直竖轴
这项误差影响仪器的整平，即竖轴不能严格铅垂，横轴也不水平。但安置好仪器后，它的倾斜方向是固定不变的，不能用盘左盘右消除。如果存在这一误差，可在整平时于一个方向上使气泡居中后，再将照准部平转180°，这时气泡必然偏离中央。然后用脚螺旋使气泡移回偏离值的一半，则竖轴即可铅垂。这项操作要在互相垂直的两个方向上进行，直至照准部旋转至任何位置时，气泡虽不居中，但偏移量不变为止。
(二) 视线不垂直横轴
如上图所示：如果视线与横轴垂直时的照准方向为AO ，当两者不垂直而存在一个误差角c 时，则照准点为O 1。如要照准O ，则照准部需旋转c '角。这个c '角就是由于这项误差在一个方向上对水平度盘读数的影响。由于c '是c 在水平面上的投影，从上图可知：
ρ⋅='AB BB c 1
而 11,c o s OO BB AO AB ==α
所以 ααραs e c c o s c o s 1⋅==⋅=
'c c AO OO c
由于一个角度是由两个方向构成的，则它对角度的影响为：
()1212
sec sec αα-='-'=∆c c c c 式中α2、α1为两个方向的竖直角。
由上式可知，在一个方向上的影响与误差角c 及竖直角α的正割的大小成正比；对一个角度而言，则与误差角c 及两方向竖直角正割之差的大小成正比，如两方向的竖直角相同，则影响为零。
因为在用盘左、盘右观测同一点时，其影响的大小相同而符号相反，所以在取盘左盘右的平均值时，可自然抵消。
(三) 横轴不垂直竖轴
因为横轴不垂直竖轴，则仪器整平后竖轴居于铅垂位置，横轴必发生倾斜。视线绕横轴旋转所形成的不是铅垂面，而是一个倾斜平面，如上图所示。过目标点O 作一垂直于视线方向的铅垂面，O '点位于过O 的铅垂线上。如果存在这项误差，则仪器照准O 点，将视线放平后，照准的不是O '点而是O1点。如果照准O '，则需将照准部转动ε角。这就是在一个方向上，由于横轴下垂直竖轴，而对水平度盘读数的影响，倾斜直线1OO 与铅垂线之间的夹角i 与横轴的倾角相同，从上图可知：
ρε⋅''=O A O O 1
O O i
O O '
⋅='ρ1
故
αεtg i O A O O i ⋅=''⋅
=
式中i ——横轴的倾角
α——视线的竖直角
它对角度的影响为： ()1212ααεεεtg tg i -=-=∆
由上式可见，它在一个方向上对水平度盘读数的影响，与横轴的倾角及目标点竖直角的正切成正比；它对角度的影响，则与横轴的倾角及两个目标点的竖直角正切之差成正比。当两方向的竖直角相等时，其影响为零。
由于对同一目标观测时，盘左盘右的影响大小相同而符号相反，所以取平均值可以得到抵消。
(四) 照准部偏心
所谓照准部偏心，即照准部的旋转中心与水平盘的刻划中心不相重合。这项误差只有在直径一端有读数的仪器才有影响，而采用对径符合读法的仪器，可将这项误差自动消除。 如下图所示，设度盘的刻划中心为O ，而照准部的旋转中心为O1。当仪器的照准方向为A 时，其度盘的正确读数应为a 。但由于偏心的存在，实际的读数为1a 。a a -1即为这项误差的影响。
照准部偏心影响的大小及符号是依偏心方向与照准方向的关系而变化。如果照准方向与偏心方向一致，其影响为零；两者互相垂直时，影响最大。在上图中，照准方向为A 时，读数偏大，而照准方向为B 时，则读数偏小。
当用盘左、盘右观测同一方向时，是取了对径读数，其影响值大小相等而符号相反，在取读数平均值时，可以抵消。
(五) 光学对中器视线不与竖轴旋转中心线重合
这项误差是影响测站偏心，将在后边详细说明，如果对中器是附在基座上，在观测测回数的一半时，可将基座平转180°再进行对中，以减少其影响。
(六) 竖盘指标差
这项误差是影响竖直角的观测精度。如果工作时预先测出，在用半测回测角的计算时予以考虑，或者用盘左、盘右观测取其平均值，则可得到抵消。
二、观测误差
造成观测误差的原因有二：一是工作时不够细心；二是受人的器官及仪器性能的限制。观测误差主要有：测站偏心、目标偏心、照准误差及读数误差。对于竖直角观测，则有指标水准器的调平误差。
(一) 测站偏心（仪器对中误差）
测站偏心的大小，取决于仪器对中装置的状况及操作的仔细程度。它对测角精度的影响如上图所示。设O 为地面标志点，1O 为仪器中心，则实际测得的角为β'
而非应测的β，两者相差为： 21δδβββ+='-=∆
由图中可以看出，观测方向与偏心方向越接近90°，边长越短，偏心距e 越大，则对测角的影响越大。所以在测角精度要求一定时，边越短，则对中精度要求越高。
(二) 目标偏心
在测角时，通常都要在地面点上设置观测标志，如花杆、垂球等。造成目标偏心的原因可能是标志与地面点对得不准，或者标志没有铅垂，而照准标志的上部时使视线偏移。
与测站偏心类似，偏心距越大，边长越短，则目标偏心对测角的影响越大。所以在短边测角时，尽可能用垂球作为观测标志。
(三) 整平误差
（四）照准误差
照准误差的大小，决定于人眼的分辨能力、望远镜的放大率、目标的形状及大小和操作的仔细程度。人眼的分辨能力一般为60″；设望远镜的放大率为v ，则照准时的分辨能力为。我国统一设计的DJ6及DJ2级光学经纬仪放大率为28倍，所以照准时的分辨力为
2.14″。照准时应仔细操作，对于粗的目标宜用双丝照准，细的目标则用单丝照准。
(四) 读数误差
对于分微尺读法，主要是估读最小分划的误差，对于对径符合读法，主要是对径符合的误差所带来的影响，所以在读数时宜特别注意。DJ6级仪器的读数误差最大为士12″，DJ2级仪器为±2″～3″。
(五) 竖盘指标水准器的整平误差
在读取竖盘读数以前，须先将指标水准器整平。DJ6级仪器的指标水准器分划值一般为30″，DJ2级仪器一般为20″。这项误差对竖直角的影响是主要因素。操作时宜分外注意。
三、外界条件的影响
外界条件的因素十分复杂，如天气的变化、植被的不同、地面土质松紧的差异、地形的起伏、以及周围建筑物的状况等，都会影响测角的精度。有风会使仪器不稳，地面土松软可使仪器下沉，强烈阳光照射会使水准管变形，视线靠近反光物体，则有折光影响。这些在测角时，应注意尽量予以避免。
简要介绍高精度观测要求。
§3－7 电子经纬仪简介
对电子经纬仪做简要的介绍 v ″
60
第三章经纬仪及其使用 3.1 水平角测量原理 3.1.1．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0°～360°。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O′A′和O′B′的夹角β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β为A和B两个方向读数之差：β=b-a 3.1.2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α，也称竖直角或高度角；垂直角的角值为0°～±90°。 视线与铅垂线的夹角称为天顶距，天顶距z的角值范围为0°～180°。
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。 3.2 经纬仪的结构与使用 3.2.1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。 3.2.2DJ6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。
经纬仪说明书 经纬仪说明书 1. 简介 经纬仪是一种用于测定地球上某一点的经度和纬度的仪器。它基于地球的自转和电子技术，通过测量太阳在地平面上的角度以及地球自转带来的时间差，来确定测量点的经纬度坐标。 2. 经纬仪的组成 经纬仪主要由以下几个部分组成： 2.1 底座 底座是经纬仪的基础支架，用于稳定仪器并固定在测量场地上。底座通常由坚固的金属或合金材料制成，具有稳定性和耐用性。 2.2 支臂 支臂是连接底座和测量仪器的部件，用于支撑和悬挂测量仪器。支臂一般具有可调节长度的设计，以适应不同高度和角度的测量需求。 2.3 水平仪 水平仪用于保持经纬仪水平。它通常由一个液体泡管和一个中间气泡组成。通过调整底座的水平度，可以保持经纬仪在测量过程中的平稳性。 2.4 望远镜 望远镜是经纬仪的核心部件，用于观测太阳在地平面上的角度。望远镜通常具有高放大倍率和清晰的镜片，以确保测量的精度和准确性。 2.5 测角装置 测角装置用于测量太阳在地平面上的角度，并将角度转化为相应的经度和纬度数值。测角装置通常由旋转轴和角度刻度组成，通过旋转轴来调整测量角度，并通过角度刻度来读取测量结果。 3. 使用方法 使用经纬仪进行经度和纬度测量的步骤如下：
3.1 安装经纬仪 首先，将经纬仪底座固定在测量场地上，确保底座平稳和水平。 3.2 调整水平仪 使用水平仪调整经纬仪底座的水平度，确保仪器在测量过程中保持平稳。 3.3 对准目标 使用望远镜将经纬仪对准待测点的目标，并确保目标清晰可见。 3.4 测量角度 使用测角装置测量太阳在地平面上的角度，并记录测量结果。 3.5 计算经纬度 根据测量角度和已知的日期、时间信息，使用数学方法计算出经度和纬度的数值。 4. 注意事项 使用经纬仪进行测量时需要注意以下事项： - 在使用经纬仪前，请阅读并理解本说明书中的全部内容，确保正确操作仪器； - 在进行测量时，尽量选择无阴影和遮挡的测量场地，以确保太阳能够完整地照射到地平面上； - 在调整底座水平度时，使用水平仪仔细调整，确保水平度的准确性； - 在观测太阳角度时，需保持仪器稳定和目标清晰可见，避免手部颤抖和观测误差。 5. 维护保养 经纬仪的维护保养对于保持仪器的精度和寿命至关重要。以下是几点常见的维护保养 注意事项： - 定期清洁经纬仪的镜片和测角装置，确保无污染和无刮伤； - 使用防尘罩保护望远镜和测角装置，避免灰尘和水分进入； - 定期检查仪器的底座和支臂，确保稳定性和可调节性； - 储存经纬仪时，注意防潮和避免高温和阳光直射。 以上是经纬仪的使用说明和维护保养方法。希望本文对您能有所帮助，祝您使用愉快！
注意 当心激光 l 本仪器望远镜内装有激光光源, 为了防止激光损伤您的眼睛,切勿用眼睛直接观察望远镜内的光源。 l 不要频繁地遥控激光开关,以免损坏激光管。 前言 欢迎您使用 BOIF 牌产品。 DJJ2-2是我公司自主开发的大地测量仪器, 可以用于建筑施工等方面的专业测量。 本仪器属精密大地测量仪器,为了您正确、安全地使用本仪器,请您在使用前仔细阅读本说明书并妥善保存备用。如果您在阅读使用说明书或在使用产品过程中遇到什么难题 , 可随时拨打我公司客户服务部的电话 (010-******** , 我们会向您提供及时而热诚的技术支持和服务。 2008年 1月版 目录 1、仪器的原理及用途 (3) 2、仪器的技术参数 (3) 3、仪器的结构 (5)
4、电池的安装及更换 (8) 5、仪器的操作 (8) 6、仪器的校正 (10) 7、仪器附件 (12) 8、仪器的维修与保养 (13) 9、仪器内包装及装箱单 (14) 一、仪器的原理及用途 DJJ2— 2激光经纬仪的基本原理是采用一条激光束作可见参考线 , 其光轴与望远镜视准轴严格重合 , 因而这一激光束所指的水平方向及高角可通过经纬仪的水平度盘及垂直盘读出。 本仪器主要用于高层建筑施工及隧道的挖掘。大型机械设备 (如飞机机翼的安装、电梯的调试、管道的铺设等等。望远镜视准轴精密调成水平后 , 该仪器可作激光水准仪使用。 配合弯管目镜,可替代垂准仪使用。 二、仪器的技术参数 测量范围:0°-360°一测回水平方向标准偏差:2″ 一测回垂直方向标准偏差:6″
最短望远镜视距:2m 视距乘常数 :100 视距加常数 :0 放大倍数 :28× 有效孔径:40mm 视场角:1°30′ 水准器 : 长水准器20″ /2mm 圆水准器8′ /2mm 竖盘指标自动补偿器 工作范围±2′ 安置误差±0.3″ 激光管 波长 635nm 功率 5mW 激光测量距离 180m(白天 800m(夜晚视准轴与激光轴不同轴误差≤ 5″光斑直径:3mm/50m; 5mm/100m 仪器工作环境:-10℃~+40℃仪器电源 DC6V (5号碱性电池 4节连续工作时间 :>12小时
,J2-2光学经纬仪使用说明书 目录 ○1仪器用途 ○2仪器主要技术参数 ○3仪器结构 ○4仪器使用方法 ○5仪器的调整 ○6仪器的维护 ○7可供附件 仪器用途 J2-2经纬仪是一种精密光学测角仪器，此种仪器在国防建设、大地测量中占很重要的地位。可以广泛应用于国家和城市的三、四等三角测量。同时亦可用于铁路、公路、桥梁、水利、矿山以及大型企业的建筑，大型机器的安装和计量等工作。 仪器主要技术参数 一测回水平方向标准偏差±2″ 一测回垂直角测量标准偏差±6″ 望远镜正象 物镜通光口径φ40mm 放大倍率30 视场（1000m处）24m 最短视距离2m 乘常数100 加常数不清0 度盘和测微器具 水平度盘直径90mm 垂直度盘直径70mm 全园刻度值勤360 度盘最小格值勤20′ 测微器最小格值勤1′ 自动归零补偿器 补偿精度过±0.3″ 补偿范围±3′ 读数显微镜 水平系统放大率48 x 垂直系统放大率62 x 水准器 长水准器20″/2mm 圆水准器具8′/2mm 光学对点器
放大倍率3 x 视场角7°30′ 调焦范围0.3～6m 仪器重量 净重6kg 毛重9kg 一、望远镜 望远镜成正像、采用了双胶合一分离的物镜和对称式目镜。此种结构的望远镜，其成象质量以及在亮度和清晰方面均较好。 望远镜镜筒的上、下二面均装光学粗瞄准器，以便于在正倒镜观测时均可用其进行粗瞄。筒内装有反光板，以便于夜间观测时用其照明分划板。 望远镜分划板上附有保护玻璃片，以便于当分划板有污点时，可以清除，而不致于有十字丝脱色和其他损伤现象。 逆时针方向转动卡环（7），可根据用户所需，置换不同倍率的目镜。 二、竖轴系 本仪器采用的是半运动轴系。此种轴系的幌动角比标准园式园柱小（在同样参数条件下），轴系中的钢珠和轴套锥面具有自动归心作用，所以间隙的大小对轴的幌动影响不大。 半运动式轴系的优点的摩擦力矩小，耐磨性好，当轴套锥面磨损后，在更换直径不同的钢珠后仍可继续使用。同时温度对其影响也较小。 三、读数系统 本仪器采用了对径符合数字读数方式。因此，我们选用了透射工式度盘和1：1透镜式转象系统。并用移动光楔测微器作为测微系统。 移动光楔测微器的原理是光线通过光楔时，光线会发生转角不变。因此通过光楔移动后，由于光线的偏转点改变了而偏转角不变。因此，通过光楔的光线就产生了平行位移地动以这实现其测微的目的。 四、竖盘指标自动归零补偿器 本仪器采用了悬摆补偿器，它能消除仪器整平后的乘余误差给竖盘读数带来的影响，其原理是当仪器竖轴有一小倾角时，悬挂平板相应地的反向摆转一角度，使得通过平板的光线产生偏移，以此来消除竖轴倾斜时对竖盘读数的影响。支架上的按钮（图2），是用来检查补偿器是否正常工作的，整平仪器后，揿一下按钮，竖盘刻线（读数窗中）互相摆开，然后缓慢回复到初始位置，则补助偿工作正常。否则应排除故障。 仪器使用方法 本仪器配用三爪式基座。 一、置中 1、垂球对中 将三脚架架于测站点之上，悬挂垂球于三脚架三角基座下面的中心固定螺旋的弦线上，并使之对准站点中心，压脚架之脚尖入土中，使三脚架稳固。 仪器从箱中取出，一手握扶照准部，一手握住三角基座，小心地放于三角架头上，转动中心固定螺旋，将仪器轻轻地固定于脚架上，再转动脚螺旋（16），使园水泡（20）居中，将仪器在三角架上精细地移动，使垂球尖端正确对测站点，然后拧紧中心固定螺旋。 若对仪器上面的高点定中心，可自该点挂一垂球，当仪器整平和望远镜视准轴在水平位置时，使粗瞄准器上的红点对准垂球尖端。 2、光学对点器对中 精确的对则使用光学对点器，操作如下：先旋转对点器（18）目镜，使分划板清晰，再拉伸对点器镜管，
J6光学经纬仪 经纬仪是一种主要用于精确测量水平角和垂直角的仪器。根据测角精度不同，经纬仪分为J07型、J1型、J2型、J6型和J15型。其脚符07、1、2、6等表示该类仪器的精度等级，其含义为一测回的 测角中误差分别为0.60.20.17.0''''±''±''±和、、等。经纬仪的国内外生产厂商很多，我国主要有北京 光学仪器厂、常州大地光学仪器厂、苏州一光仪器厂、南京测绘仪器厂等，国外主要有德国蔡司厂、瑞士威特(WILD)厂等。 地形测量中最常用的是J2型和J6型经纬仪。J2型经纬仪主要用于控制测量，J6型则主要用于图根控制测量和碎部测量。两种经纬仪的结构大体相同，本书主要介绍J6型经纬仪结构原理和使用方法，对于J2型经纬仪则着重介绍其使用方法。 1．J 6经纬仪的基本结构 图4-3所示是由德国蔡司厂生产的Theo 020经纬仪外观。 经纬仪的种类虽然很多，但其基本构造都主要由脚架、基座和照准部组成，如图4-4所示。脚架用于架设仪器；基座支撑着照准部并连接脚架；照准部是经纬仪的主体，它由如下组件构成： 竖轴 仪器照准部旋转所围绕的几何轴线，亦称“垂直轴”或“纵轴”。它由主轴和轴套组成，两者密合而又旋转灵活，其旋转的稳定程度是衡量仪器质量优劣的重要标志。测角时，它应位于铅垂线方向，并通过下部悬挂的垂球对准地面标志点，以保证照准部绕地面点的铅垂线水平旋转。 水平度盘 经纬仪上度量水平角的量器。为金属或光学玻璃制成的圆盘。盘面与竖轴正交，度盘中心由竖轴穿过，保证由指标读取的角为该点的水平角。 横轴 测量仪器上望远镜绕其俯仰纵转的几何轴线，亦称“水平轴”。它被支架撑起在水平度盘上方，与水平度盘平行而与竖轴垂直。 垂直度盘 经纬仪上度量垂直角的量器，亦称“竖盘”。安装在横轴的一端，盘面与横轴正交，度盘中心由横轴穿过，一般可随望远镜一同俯仰转动。 照准轴 望远镜物镜中心与十字丝交点的连线，它是照准目标的基准方向线，也称“视准轴”。它应与横轴正交并过横轴与竖轴的交点，以保证望远镜的俯仰面为过测站的铅垂面。 水准器 是安置平面或轴线处于水平或垂直位置的一种装有液体（通常为有较好流动性的液体，如乙醚，液体未装满，留有真空气泡）的玻璃器皿。通过调整三个基座螺丝的高度，同时观察水准器气泡的移动变化，使气泡到达正确的位置，可使竖轴铅垂，水平度盘水平，从而满足正确的测角状态。 竖轴、横轴和照准轴，俗称三轴。能否严格保持三轴之间的正交关系，是保证正确测角的关键。
经纬仪的使用说明书 说明书和操作技巧 满意答案 好评率：100% J6、J6E光学经纬仪使用说明书 一、仪器的用途和特点 本仪器的测角精度：水平方向一测回的方向误差不大于±6"；天顶距测量中误差不大于±9"，适用于低等控制测量，地形测量，矿山测量和工程导线测量等。本仪器具有下列特点： 1、望远镜采用内调焦系统（J6E 为正像内调焦系统），主物镜为三片分离型结构。分划板设有双丝和单丝，便于照准不同目标，水平和垂直分划丝上均有供测距用的视距丝。望远镜孔径大，鉴别率高，成像清晰，用于观测远近目标均适宜。 2、度盘读数采用光学带尺读数系统，在同一视场内可同时直接读取水平角和天顶距，并公用一个照明系统，使用方便，读数快速、精确。 3、对点器系一小型望远镜，用于对地面点进行观测，其物镜可随照准部转动；易于发现和消除对点误差，仪器还附有测锤，便于在不同条件下的对点工作。 4、竖轴采用强制定心球面导轨滚珠支承的半运动式轴系（结构示意图见下图），定向及置中精度高，对温度不敏感，不易卡死。由于强制定心和大型球面滚珠支承的摩擦力距较大，运转时有轻微“沙 沙”声，但绝不影响使用。 5、基座内设有防偏扭簧片，通过此簧片将基座上、下体作半刚性联接，可防止扭转，消除偏扭误差。 6、按用户要求可提供管状定心磁针。 7、仪器出厂前均经环境模拟试验和防霉、防雾处理，经久耐用。仪器可在－25°C ～＋40°C 环 境温度下工作。 二、仪器的主要技术参数 望远镜 成像 J6 倒像 J6E 正像 放大率 J6 28倍 J6E 29倍 物镜有效孔径 40毫米 视场角1°20′ 视距乘常数 100 视距加常数 0 鉴别率<3.6″ 调焦范围 2米～∞ 物镜壳外径φ46-0.05毫米 望远镜长度 180毫米 显微镜放大率 水平读数系统 73倍 竖直读数系统 74倍 读数系统 水平度盘分划直径 93.4毫米
§3.2 精密光学经纬仪的构造及使用方法 控制测量中，需用经纬仪进行大量的水平角和垂直角观测。使用经纬仪进行角度观测，最重要的环节是：仪器整平、照准和读数。我们围绕这三个环节，对光学经纬仪的构造和使用方法作如下介绍。 3.2.1 水准器 由前节可知，测角时必须使经纬仪的垂 直轴与测站铅垂线一致。这样，在仪器结 构正确的条件下，才能正确测定所需的角 度。要满足这一要求，必须借助于安装在 仪器照准部上的水准器，即照准部水准器。照准部水准器一般采用管状水准器。管水准器是 图3-3 水准轴与水准器轴 用质量较好的玻璃管制成，将玻璃管的内壁打磨成光滑的曲面，管内注入冰点低，流动性强，附着力较小的液体，并 留有空隙形成气泡，将管两端封闭，就成 为带有气泡的水准器，如图3-3所示。 1. 水准轴与水准器轴 为了便于观察水准器的倾斜量，在水准管的外壁上刻有若干个分划，分划间隔一般为2mm，其中间点称为零点。 水准器安置在一个金属框架内，并安装在经纬仪照准部支架上，所以把这种管状水准器称为照准部水准器。照准部水准器框架的一端有水准器校正螺旋，通过校正螺旋，使照准部水
准器的水准器轴与仪器垂直轴正交。 所谓水准器轴，就是过水准器零点O ，水准管内壁圆弧的切线，如图3-3所示。另外，由于水准管内的液体比空气重，当液体静止时，管内气泡永远居于管内最高位置，如图3-3中的'O 位置。显然，过'O 作圆弧的切线，此切线总是水平的，我们称此切线为水准轴由此可知，使其水准轴与水准器轴相重合，即气泡最高点'O 与水准器分划中心O 重合，这时经纬仪的垂直轴与测站铅垂线重合，这个过程称为整置仪器水平。 2. 水准器格值 我们知道，当水准器倾斜时，水准 管内的气泡便会随之移动。不同的水准 器，虽然倾斜的角度完全相同，各自的 气泡移动量不会完全相同。这是因为不 同的水准器，它们的灵敏度不同。灵敏度以水准器格值表示。所谓水准器格值，就是当水准气泡移动一格时，水准器轴所变动的角度，也就是水准管上的一格所对应的圆心角。 如前所述，水准管的内壁是一圆弧，圆弧的曲率半径愈大，水准管上一格所对应的圆心角愈小，即水准器格值愈小，水准器的灵敏度就愈高。如图3-4，设气泡在水准管内移动一个格O 'O ，O 'O 所对应的圆心角为τ。若圆弧的半径为R ，则ρρττ("'"'R OO R OO ==或为常量206 265) 。 图3-4水准器格值 由于水准器轴与仪器的垂直轴正交，若气泡偏离水准器分划零点n 个格，当水准器格值"τ已知时，就可以按下式计算出仪器垂直轴倾斜的角度V ： "τ⋅=n V （3-2） 即垂直轴倾斜角度等于气泡偏离水准器零点的格数乘以水准器格值。
经纬仪的检验和校正 经纬仪应满足的条件 根据观测水平角的原理，要测出水平角的准确数值，经纬仪的水平度盘必须处于水平位置；望远镜上下转动时，其视准轴所旋转的视准面应为一垂直平面。为了保证上述要求，经纬仪各轴线之间要满足下列三项几何条件（图4-228）： 图4-228 经纬仪各轴线间几何条件 1．上盘上的水准管轴垂直于竖轴（仪器旋转轴）； 2．视准轴垂直于水平轴（即望远镜旋转轴或横轴）； 3．水平轴垂直于竖轴。 在测量工作中，常需要用十字丝的竖丝来瞄准标杆。因此还要满足竖丝应垂直于望远镜的旋转轴这项条件。但此项检验与校正应在二、三两项之间进行，以免影响主要条件的满足。 经纬仪的检验与校正 1．上盘水准管轴应垂直于竖轴 检验：将仪器大致置平，使上盘水准管和任意两脚螺旋平行，调整脚螺旋，使气泡居中。然后将上盘旋转180°（可利用度盘读数），若气泡仍然居中，则表示条件满足，否则应进行校正。 校正：用校正针拨动水准管校正螺丝，使水准管的一端抬高或降低，让气泡
退回偏离中点的一半，另一半调整脚螺旋使其居中。此项检验须反复进行，直至水准管不论轮到任何方向，气泡偏离中央不超过半格为止。 为了便于仪器整平，有的仪器上装有圆水准器。圆水准器的校正可根据已校正好的水准管进行，即利用水准管将仪器置平，拨动圆水准器校正螺丝（一松一紧），使气泡居中。圆水准器亦可单独进行校正，其方法见水准仪的检验与校正。 2．十字丝的竖丝应垂直于横轴 检验：将仪器安平，使望远镜十字丝交点对准远方一点目标，旋紧度盘制动螺旋（如为游标经纬仪，则旋紧游标盘及度盘制动螺旋），然后旋转望远镜微动螺旋，使其上下微动，若该点始终都在竖丝上移动，则表示条件满足。如果偏离竖丝（图4-229），说明竖丝不垂直于横轴。 图4-229 十字丝检验 校正：松开十字丝的两相邻校正螺丝，并转动十字丝环使满足条件。校正好以后，将松动的螺丝旋紧。由于各种仪器望远镜目镜整套的结构各不相同，故校正方法亦稍有差异。 3．视准轴垂直于横轴 检验：选一长为60~100m的平坦场地，在一端设置一点A，在另一端横置一分划尺B，横尺要大致与BA方向垂直；安置仪器于A、B中间，并使三者的高度接近。用望远镜十字丝中心对准A点，固定照准部及水平度盘（游标经纬仪则固定上下盘），倒转望远镜读出横尺上所截之数设为B'（图4-230）转动照准部180°，重新瞄准A点，再倒转望远镜读出横尺上纵丝所截之数为B"，如B'、B"读数相同，则说明视准轴与横轴垂直，否则条件不满足，应进行校正。 图4-230 视准轴检验
经纬仪及角度测量 第一节 角度测量原理 角度测量包括水平角测量和竖直角测量，是测量的三项基本工作之一。角度测量最常用的仪器是经纬仪。水平角测量用于计算点的平面位置，竖直角测量用于测定高差或将倾斜距离改算成水平距离。 一、水平角测量原理 水平角是地面上一点到两目标的方向线投影到水平面上的夹角，也就是过这两方向线所作两竖直面间的二面角。用β表示，角值范围0º～360 º。如图3-1所示，设A 、B 、C 是任意三个位于地面上不同高程的点，B 1A 1、B 1C 1为空间直线BA 、BC 在水平面上的投影，B 1A 1与B 1C 1的夹角β就是为地面上BA 、BC 两方向之间的水平角。 为了测出水平角的大小，可以设想在B 点的上方水平地安置一个带有顺时针刻画、注记的圆盘，并使其圆心O 在过B 点的铅垂线上，有一刻度盘和在刻度盘上读数的指标。观测水平角时，刻度盘中心应安放在过测站点的铅垂线上，直线BA 、BC 在水平圆盘上的投影是om 、on ，此时如果能读出om 、on 在水平圆盘上的读数m 和n ，那么水平角β就等于m 减去n ，即n m -=β。 因此，用于测量水平角的仪器必须有一个能读数的度盘，并能使之水平。为了瞄准不同方向，该度盘应能沿水平方向转动，也能高低俯仰。当度盘高低俯仰时，其视准独应划出一竖直面，这样才能使得在同一竖直面内高低不同的目标有相同的水平度盘读数。 经纬仪就是根据上述要求设计制造的一种测角仪器。 图3-1 水平角测量原理 图3-2 竖直角测量原理 二、竖直角测量原理 竖直角是同一竖直面内视线与水平线间的夹角。角值范围为-90°～+ 90°。视线向上倾斜，竖直角为仰角，符号为正。视线向下倾斜，竖直角为俯角，符号为负。 竖直角与水平角一样，其角值也是度盘上两个方向读数之差。不同的是竖直角的两个方向中必有一个是水平方向。任何类型的经纬仪，制作上都要求当竖直指标水准管气泡居中，望远镜视准轴水平时，其竖盘读数是一个固定值。因此，在观测竖直角时，只要观测目标点一个方向并读取竖盘读数便可算得该目标点的竖直角，而不必观测水平方向。
dj2经纬仪 DJ光学经纬仪 2 一、 DJ级光学经纬仪的构造 2 与DJ级光学经纬仪相比，DJ级光学经纬仪的精度较高，在结构上除望远镜的放大倍62 数 较大，照准部水准管的灵敏度较高，度盘格值较小外，主要表现在读数设备的不同。 DJ级光学经纬仪常用于较高精度的工程测量。如图3-8所示，为国产的DJ级光学经22纬仪的外形，其各部件的名称如图所注。 图3-8 DJ级光学经纬仪 2 1-读数显微镜;2-照准部水准管;3-水平制动螺旋;4-轴座连接螺旋;5-望远镜制动螺旋;6-瞄准器; 7-测微轮;8-望远镜微动螺旋;9-换像手轮;10-水平制动螺旋;11-水平度盘位置变换手轮;12-竖盘照明反光镜;13-竖盘指标水准管;14-竖盘指标水准管微动螺旋;15-光学对点器;16-水平度盘照明反光镜 二、DJ级光学经纬仪的读数方法 2
近年来生产的DJ级光学经纬仪，都采用了数字化读数装置。如图3-9所示，右下方为2 分划重合窗，右上方读数窗中上面的数字为整度数，凸出的小方框中所注数字为整10′数;左下方为测微尺读数窗。 图3-9 DJ光学经纬仪读数窗 2 测微尺刻划有600小格，每格为1〞，可估读至0.1〞。测微尺读数窗左边注记数字为分，右边注记为10〞。读数步骤如下: b1(转动测微轮，使分划重合窗中上、下分划线重合，见图3-9()，并在读数窗中读出度数; 2(在凸出的小方框中读出整10′数; 3(在测微尺读数窗中读出分及秒数; 4(将以上读数相加即为度盘度数。如图3-9(b)中度数为96?37′15〞。观测竖直角时读数方法同上，只是必须转动换像手轮，使度盘从水平度盘到竖直度盘。 下面的是2016年经典励志语录，需要的朋友可以欣赏，不需要的朋友下载后可以编辑删除～～谢谢～～ 1、有来路，没退路;留退路，是绝路。 2、为目标，晚卧夜半，梦别星辰，脚踏实地，凌云舍我其谁! 3、做一题会一题，一题决定命运。 4、静下来，铸我实力;拼上去，亮我风采。 5、拼一载春秋，搏一生无悔。
（四）经纬仪 4.1经纬仪的分类 经纬仪根据度盘刻度和读数方式的不同，分为游标经纬仪，光学经纬仪和电子经纬仪。目前我国主要使用光学经纬仪和电子经纬仪，游标经纬仪早已淘汰。电子经纬仪光学经纬的水平度盘和竖直度盘用玻璃制成，在度盘平面的周边刻有等间隔的分划线，两相邻分划线间距所对的圆心角称为度盘的格值，又称度盘的最小分格值。一般以格值的大小确定精度，分为： DJ6 度盘格值为1°，DJ2 度盘格值为20′按精度从高精度到低精度分：DJ07,DJ1,DJ2,DJ6,DJ30等(D,J分别为大地和经纬仪的首字母) 经纬仪是测量任务中用于测量角度的精密测量仪器，可以用于测量角度、工程放样以及粗略的距离测取。 4.2经纬仪的组成 光学经纬仪主要是由照准部、水平度盘和基座三部分组成。 4.2.1照准部 照准部是经纬仪上部可以旋转的部分，主要有竖轴、望远镜、竖直度
盘、水准管、读数系统及光学对中器等部件。 （1）竖轴照准部的旋转轴称为仪器的竖轴。通过调节照准部制动螺旋和微动螺旋，可以控制照准部在水平方向上的转动。 （2）望远镜望远镜用于瞄准目标。另外为了便于精确瞄准目标，经纬仪的十字丝分划板与水准仪的稍有不同。 经纬仪的十字丝分划板水准仪的十字丝分划板望远镜的旋转轴称为横轴。通过调节望远镜制动螺旋和微动螺旋，可以控制望远镜的上下转动。 望远镜的视准轴垂直于横轴，横轴垂直于仪器竖轴。因此，在仪器竖轴铅直时，望远镜绕横轴转动扫出一个铅垂面。 （3）竖直度盘竖直度盘用于测量垂直角，竖直度盘固定在横轴的一端，随望远镜一起转动。 （4）读数设备读数设备用于读取水平度盘和竖直度盘的读数。 （5）照准部水准管照准部水准管用于精确整平仪器。
脚螺旋 水准管 J2经纬仪架设的操作步骤 一、准备工作 1、将J2经纬仪箱子及三角架拿至现场 2、送开三角架的三颗螺丝，调整三角架的高度，三角架的高度应与操作者的胸部齐平，拧紧三角架 螺丝 3、在地上钉木桩，并在木桩中心钉入铁钉。 4、打开三角架并对中，三角架的三个脚互为120°摆放，架子上部的孔应最准木桩的中心 5、从仪器箱中将J2经纬仪拿出（右手握住仪器上部，左手托住仪器的三角基座），小心放在三角架 上，旋紧连接螺旋。同时将仪器底座三个脚螺旋调至中间位臵。 二、仪器对中 1、调节仪器对中器目镜，使得镜筒中的圆圈变得十分清晰，再推拉整个对中器镜筒进行调焦，使地 面上的木桩及铁钉变得清晰 2、用手握住三角架的两只脚并抬高移动，使得仪器对中器镜筒内圆圈对准木桩上的铁钉，将三角架 放平稳后用脚踩入土固定 3、通过伸缩三角架腿是仪器圆气泡居中（一般只伸缩调节两只腿），检查对中器镜筒中是否对中，否 则松开连接螺旋调整仪器，直至对准为止 三、仪器整平 1、转动仪器照准部，使得照准部水准管轴平行于任意两个脚螺旋的连线，用双手同时向内或向外等 量转动这两个脚螺旋使气泡居中，气泡移动的方向与左手大拇指移动的方向一致。 2、将照准部转动90°，使得照准部水准管轴垂直于原来两个脚螺旋的连线位臵，调整第三只脚螺旋 使水准管气泡居中。 3、整平一般需要反复进行几次，直至照准部转到任何位臵水准管气泡都居中为止。
塔尺上丝 下丝 中丝 10kV导线 0.4kV导线 α塔尺 四、 交叉跨越测量 1、 平距计算 () α2cos 上丝－下丝K D = 注：测量时需要记录的数据：1）上丝；2）下丝；3）垂直角度数 2、 交叉跨越测量 ( ) 下上－ααtan tan D d = 注： 1） 测量时需要记录的数据：a ）10kV 导线的垂直角α上；b ）0.4kV 导线的垂直角α下； 2） 垂直角α的度数取值计算原则：⎩ ⎨ ⎧︒︒︒ ︒27027018090＜－－－－－＜－－－－－＝ααααα 3、 测量交叉角 将仪器架设于线路交叉点下方，对中和操平步骤完成后将照准部镜筒中的十字丝对准一条线路的中心，记录该线路位臵的仪器水平角度数，转动照准部将十字丝对准另一条线路的中心，记录该线路位臵的水平角度数，减去前次记录的度数，取正数即为该交叉角的度数。 4、 弧垂随温度变化的换算
DJ2经纬仪构造 1. 读数目镜； 2.望远镜制动螺旋； 3.粗瞄器； 4.望远镜微动螺旋； 5.照准部微动螺旋； 6.基座； 7.脚螺旋； 8.目镜； 9.物镜对光螺旋；10.竖盘照明反光镜；11.竖直度盘；12.对中目镜；13.水平盘照明反光镜；14.圆水准器；15.物镜；16.竖盘补偿器开关；17.管水准器； 18.照准部制动螺旋；19.测微轮；20.换像手轮；21.拨盘手轮；22.固定螺丝 （1）照准部 照准部是指经纬仪基座上部能绕竖轴旋转的部分，主要部件由望远镜、管水准器、竖直度盘、读数设备等组成。 ①望远镜。望远镜的主要作用是照准目标，由物镜、目镜、十字丝分划板、调焦透镜组成，它与水准仪的望远镜构造基本相同。但是经纬仪的望远镜与横轴固连在一起，由望远镜制动螺旋和微动螺旋控制其作上下转动。照准部可绕竖轴在水平方向转动，由照准部制动螺旋和微动螺旋控制其水平转动。 经纬仪望远镜的十字丝分划板在形式上与水准仪有所不同，如图所示，竖丝、横丝的一半刻成单丝而另一半刻成双丝，这样便于平分或对称的瞄准大小不同的目标。 十字丝分划板 ②竖直度盘。竖直度盘固定在横轴一端，当望远镜做仰俯转动时，竖盘也随之转动，观测竖直角。设竖盘指标自动补偿器装置和开关，借助自动补偿器使读数指标处于正确位置。 ③水准器。圆水准气泡用于粗平经纬仪，管水准器用于精确整平仪器。 ④光学对中器。为了能将竖轴中心线安置在过测站点的铅垂线上，在经纬仪上都设有对点装置。一般光学经纬仪都设置有垂球对点装置或光学对点装置，垂球对点装置是在中心螺旋下面装有垂球挂钩，将垂球挂在钩上即可；光学对点装置是通过安装在旋转轴中心的转向棱镜，将地面点成像在对点分划板上，通过对中目镜放大，同时看到地面点和对点分划板的影像，若地面点位于对点分划板刻划中心，并且水准管气泡居中， 则说明仪器中心与地面点位于同4 8 7 5 2 1 11 9 10 12 13 14 6 15 16 17 18 19 20 21 22 3 DJ 2型光学经纬仪
角度测量原理与经纬仪的使用 一．角度测量的原理及相关基本概念 前面我们仪器学习了测量工作中的三项基本工作之一的高程测量，今天我们来一起学习又一项基本工作——角度测量，角度测量包括水平角测量和竖直角测量，其中水平角测量是用于测量地面点的位置，竖直角测量是用于间接测定地面点的高程。 （一）水平角的测量原理 水平角概念：从一点到两目标的方向线垂直投影在水平面上所成的角，β。如书图3－1。 为了测定水平角β，那么可设想在过角顶B点上方安置一个水平度盘，水平度盘上面带有顺时针刻划、注记。我们可以在BA方向读一个数n，在BC方向读一个数m，那水平角β就等于m减n，用公式表示为 β＝右目标读数m－左目标读数n 水平角值为0～360°。 （二）竖直角的测量原理 竖直角概念：测站点到目标点的视线与水平线间的夹角，用α表示。如书图3－2：α为AB方向线的竖直角。其值从水平线算起，向上为正，称为仰角，范围是0°～90°；向下为负，称为俯角，范围为0°～－90°。 天顶距概念：视线与测站点天顶方向之间的夹角，图3－2中以Z表示，其数值为0°～180°，均为正值。与竖直角的关系： α＝90°－Z 为了测定天顶角或竖直角，那我们同测水平角类似，在A点安置一个竖直度盘，同样是带有刻划和注记。这个竖直度盘随着望远镜上下转动，瞄准目标后则有一个读数，那此读数就为竖直角。 根据上述角度测量原理，研制出的能同时完成水平角和竖直角测量的仪器称为经纬仪。经纬仪按不同测角精度又分成多种等级，如DJ1、DJ2、DJ6、DJ10等。D、J为“大地测量”和“经纬仪”的汉语拼音第一个字母，数字表示该仪器测量精度。DJ6表示一测回方向观测中误差不超过±6″。工程中常用的精度有2″、6″和10″。 二．DJ6型光学经纬仪 （一）基本构造：照准部，水平度盘，基座 （二）读数方法：最常见的读数方法有分微尺法、单平板玻璃测微器法和对径符合读法。下面分别说明其构造原理及读数方法。 1．分微尺法 分微尺法也称带尺显微镜法，多用于DJ6级仪器。由于这种方法操作简单，不含隙动差， 其应用日广。如国产的TDJ6，Leica T16等都采用这种方法。 这种测微器是一个固定不动的分划尺，它有60个分划，度盘分划经过光路系统放大后， 其1°的间隔与分微尺的长度相等。即相当于把1°又细分为60格，每格代表1′，从读数 显微镜中看到的影像如书图3－6所示。图中H代表水平度盘，V代表竖直度盘。度盘分划 注字向右增加，而分微尺注字则向左增加。分微尺的0分划线即为读数的指标线，度盘分划 线则作为读取分微尺读数的指标线。从分微尺上可直接读到1′，还可以估读到0.1′。图3 －6中的水平度盘读数为215°07.3′。 2．单平板玻璃测微器法（简单介绍） 3．对径符合读法（介绍） 三．经纬仪的使用 （一）安置经纬仪在测量角度以前，首先要把经纬仪安置在设置有地面标志的测站上。 所谓测站。即是所测角度的顶点。安置工作包括对中、整平两项。