第四章 经纬仪及其使用
教学目的：
1．掌握角度测量的原理和方法；
2．掌握光学经纬仪的构造和读盘读数方法；
3．了解经纬仪的检验和校正方法；
教学重点：
1．经纬仪的对中、整平、读数；
2．角度测量的原理、角度的数据计算；
3．各种误差对测角的影响；
教学难点：
1．难点主要是经纬仪的检验和校正；
2．经纬仪的读数；
教学资料：园林测量教材、教学课件
教学方法：讲授法、讲解法、实训操作
讲授新课
第一节 光学经纬仪的构造
经纬仪分为：光学经纬仪和电子经纬仪；光学经纬仪：是利用几何光学的放大、反射、折射等原理进行读盘读数；电子经纬仪：是利用物理光学、电子学和光电转换等原理显示读盘读数，是近代电子技术高度发展的产物之一；
经纬仪精度：DJ1，DJ2，DJ6等级别，D—“大地测量”，J—“经纬仪”，1，2，6表示经纬仪一测回方向观测中误差的秒数；
一、光学经纬的构造
经纬仪包括：基座、照准部、水平度盘
（一）、照准部部分：具有的构件：平盘水准管、光学对中器、支架、横轴、垂直度盘、望远镜、度盘读数镜；简述
（二）、度盘部分：包括：垂直度盘和水平度盘；简述
（三）、基座部分：基座上有三个脚螺旋，用来整平仪器，调平仪器的步骤：先根据基座上的圆水准器粗平，然后根据照准部上的平盘水准管精平，而且基座底板中心有连接螺旋孔；简述
二、读盘读数装置及读数方法
1、测微尺读数装置：参考P64页
2、平行玻璃测微器读数装置：参考P65页
三、经纬仪的使用
一、经纬仪的安置：包括对中和整平
1、对中：目的：是要把仪器的纵轴安置到测站得铅垂线上；分为：用垂球对中和用光学对中器对中；具体的步骤参见P66页；原理图：
2、整平：目的：是使经纬仪的纵轴铅垂，从而使水平度盘和横轴处于水平位置，垂直度盘位于铅垂面内；具体步骤见P66页；
二、目标点上的照准标志及瞄准方法：进行角度测量时，地面的目标点必须设立照准标志，才能进行瞄准。
角度测量的原理及其方法
角度测量原理
一、水平角测量原理
地面上两条直线之间的夹角在水平面上的投影称为水平角。如图3-1所示，A、B、O为地面上的任意点，通OA和OB直线各作一垂直面，并把OA和OB分别投影到水平投影面上，其投影线Oa和Ob的夹角∠aOb，就是∠AOB的水平角。
如果在角顶O上安置一个带有水平刻度盘的测角仪器，其度盘中心O′在通过测站O点的铅垂线上，设OA和OB两条方向线在水平刻度盘上的投影读数为a1和b1，则水平角为：
= b1 - a1 (3-1)
二、竖直角测量原理
在同一竖直面内视线和水平线之间的夹角称为竖直角或称垂直角。如图3-2所示，视线在水平线之上称为仰角，符号为正；视线在水平线之下称为俯角，符号为负。
图3-1 水平角测量原理图 图3-2 竖直角测量原理图
如果在测站点O上安置一个带有竖直刻度盘的测角仪器，其竖盘中心通过水平视线，设照准目标点A时视线的读数为n，水平视线的读数为m，则竖直角为：
= n - m (3-2)
光学经纬仪
一、DJ6级光学经纬仪的构造
它主要由照准部(包括望远镜、竖直度盘、水准器、读数设备)、水平度盘、基座三部分组成。现将各组成部分分别介绍如下：
１．望远镜
望远镜的构造和水准仪望远镜构造基本相同，是用来照准远方目标。它和横轴固连在一起放在支架上，并要求望远镜视准轴垂直于横轴，当横轴水平时，望远镜绕横轴旋转的视准面是一个铅垂面。为了控制望远镜的俯仰程度，在照准部外壳上还设置有一套望远镜制动和微动螺旋。在照准部外壳上还设置有一套水平制动和微动螺旋，以控制水平方向的转动。当拧紧望远镜或照准部的制动螺旋后，转动微动螺旋，望远镜或照准部才能作微小的转动。
经纬仪的角度测量原理及读数方法
经纬仪是一种常用于测量地表物体角度的仪器，由水平仪、望远镜、公称圆盘等组成。经纬仪的角度测量原理和读数方法是使用该仪器的基础，下文将分别介绍。
角度测量原理
经纬仪的角度测量原理是通过水平仪和望远镜的组合来实现。水平仪用于保持仪器的水平度，在竖直方向没有倾斜的前提下，通过透镜组把目标物体的光线引入到望远镜中，再通过望远镜内的目镜和物镜使视线准确地对准目标物体。
对准目标物体后，要测量的角度就可以通过经纬仪的公称圆盘进行读数。公称圆盘上有刻度，用来表示仪器所能测量的角度范围，一般为0到360度。刻度盘上还有一个固定的指针，指向测量结果。
读数方法
经纬仪的读数方法比较简单，下面将分别说明如何读取水平角和垂直角。
水平角
水平角是指目标物体所在的水平面和测量者所在的地面之间的夹角，以0度为起点，顺时针为正，逆时针为负。读取水平角的方法如下：
1. 首先要确定水平面的位置，可以通过水平仪来判断。
2. 接着，将目标物体置于水平平面上，在低倍率下调整望远镜，使视线正准备地对准目标物体。
3. 然后，读取公称圆盘上指针所指向的刻度数值，并进行精确定位，方法是利用目镜上的十字线对准具体需要测量的位置。
4. 最后，记录读数结果。
垂直角
垂直角是指目标物体所在的垂直面和水平面之间的夹角。以水平面为基准，向上为正，向下为负。读取垂直角的方法如下：
1. 首先确定目标物体及其朝向，一般要借助辅助工具来完成。
2. 然后将望远镜在低倍率下调整，使视线正对准目标物体。
3. 接着，将望远镜调整到高倍率，再通过十字线对准目标物体。 4. 然后读取公称圆盘上指针所指向的刻度数值，进行精确定位，如有需要，可以通过双目测量或者助理光条进行更加精确的测量。
5. 最后记录读数结果。
总结
经纬仪是测量地表物体角度的重要工具，其原理和读数方法比较简单，在熟悉了相关操作之后，可以非常快速地完成测量任务。但需要注意的是，要保持仪器水平度和望远镜的准确调节，以及仪器的结构和性能都会对测量结果产生影响，因此在实际使用过程中，还需要根据测量环境和需要反复进行校正。
第四章 角度测量与距离测量
第一节 角度测量原理
地面点的平面位置，往往通过测定水平角度和丈量距离来计算坐标。该点的高程，除了用水准测量方法确定外，还可以通过测定竖直角用三角高程测量方法确定。因此，测定水平角和竖直角都是测量的基本工作，统称为角度测量。
一、水平角测量原理
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°，水平角也可是理解为过空间两条相交方向线在水平面内的投影之间的夹角。如图4—1所示，空间两直线OA和OB相交于点O，将点O、A、B沿铅垂方向投影到水平面上，得相应的投影点O1、A1、B1，水平线O1A1和O1B1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。 在图4—1中，空间二面角β的测量方法是在与两个铅垂面的交线OO1垂直的平面上安置一水平度盘，使得交线OO1经过度盘中心，并且度盘处于水平状态，对以交点O为中心的水平方向线的方向值能方便地进行度量，通过望远镜瞄准远处的目标A和B，进而给出OA和OB方向线，在水平度盘上的读数分别为a和b，水平角β为两个方向读数之差：
ab （4—1）
图4—1 水平角测量原理
二、竖直角测量原理
竖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，也称高度角，竖直角O1 B1
β O
A B
A1 的角值为-90°~+90°，竖直角也可以理解为某目标方向与其在水平面内投影的夹角。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°。图4—2中，Z为A方向视线的天顶距读数。
图4—2 竖直角测量原理
当视线在水平线以上时竖直角称为仰角，角值规定为正值；视线在水平线以下时为俯角，角值规定为负值。为了测得竖直角，在经纬仪上还须安置一个竖直度盘，要使得该度盘位于铅垂面内，且该度盘中心要投影到测点上。竖直角的大小为视线在竖盘上的读数与水平线读数之差。通常情况下，当视线水平时，竖直度盘上的读数为A
