内容发布更新时间 : 2024/6/2 16:01:29星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

第三章 经纬仪及角度测量

第一节 角度测量概述

角度观测是测量工作的基本内容之一。角度观测包括：水平角观测、垂直角观测。要确定地面点的平面位置，一般需要观测水平角；要确定地面点的高程位置或将测得的斜距化算为平距时，一般需要观测垂直角。 一、水平角及其测量原理

一点到两点的目标方向线垂直投影在水平面上所夹的角称为水平角。 如图4-1中，A，B，C为地面上高度不同的三个点，将这三点

分别沿铅垂线方向投影到水平面上，在水平面上得到相应的a、 b、c三点，则∠cab即为地面上AC和AB两方向线间所夹的水平 角?。这里应注意，∠CAB不是水平角。

显然，地面上任意两方向线间的水平角值，就是过该两方 向线所作两铅垂面组成的两面角的大小。由此可知，水平角?可

以在与经过A点铅垂线相垂直的任一水平面上求得。

为了测定水平角值，可在角顶A点上方安置一台经纬仪，仪 图4-1 水平角观

测原理

器上有一个能水平放置的刻度圆盘，即水平度盘，度盘上有0°～360°的刻度，度盘中心O正好在经过A点的铅垂线上。另外，经纬仪上还装有一个能够瞄准远方目标的望远镜，望远镜不但可以在水平方向上左右转动，而且还能在铅垂面内上下转动。通过望远镜分别照准高低不同的目标C和B，就可得到实地AC和AB两方向线在水平度盘上投影的相应读数方向值n和方向值m，则水平角?就是这两个读数即两个方向值之差，即??m方?n方这就是水平角的测量原理。 二、垂直角及其测量原理

一点至观测目标的方向线与其在水平面上投影间的夹角 称为垂直角，简称竖直角，亦称“高度角”，通常用?表示。 如图4-2所示，测站点A支目标点B、C的方向线AB， AC与水平线之间的夹角?AB、?AC就是A点到B、C两点 的垂直角。显然，垂直角是在包含方向线的铅垂面内，而且 有正、负之分。目标在水平面以上的称“仰角”，角值为正， 如?AC；目标在水平面以下的称为“俯角”，角值为负，如

?AB。其角值自水平线起算，各从090。 图4-2 垂直角测量

原理

另一种是目标方向与天顶方向（即铅垂线的反方向）所夹的角，称为天顶距。一般用Z表示。天顶距的大小从0180，没有负值，如图4-2所示。

为了测定垂直角，在经纬仪的水平轴一端安装上了一个刻有度数的垂直圆盘，称为垂直度盘，亦称竖盘。垂直度盘平面与过视线的铅垂面平行，其中心在过A点的水平线上；垂直度盘随望远镜的上下转动而转动，其与视线平行的对径分划线为定值。对某种经纬仪来说，视线水平时的垂直度盘数为0°与90°的整倍数。故测量垂直角时只需要用望远镜照准目标，读出垂直度盘上的读数，即可算出垂直角。经纬仪就是根据上述水平角和垂直角的测量原理设计制造的。

第二节 光学经纬仪

光学经纬仪简称经纬仪，它是测量工作的主要测角仪器。国产经纬仪按精度分为

DJ07,DJ1,DJ2,DJ6,DJ和DJ。其中DJ07,DJ,DJ为精密经纬仪；DJ6,DJ,DJ1560121560为普通经纬仪。目前国内常用的除国产经纬仪外，还有多种型号的进口经纬仪。经纬仪中的望远镜有成倒像的，也有成正像的。经纬仪的类型虽然很多，但由于它们的主要部件和结构性能大致相同，所以，只要熟悉一种，其他类型也可基本了解。本节主要介绍国产DJ6型(简称J6)光学经纬仪。

一、经纬仪的基本结构

为了能够测出可靠的水平角和垂直角，经纬仪应满足如下要求：

第一．仪器能够使水平度盘和垂直度盘分别整置于水平位置和铅垂位置； 第二.能够精确照准任何方向不同、高度不同、远近不同的目标； 第三．仪器照准部的旋转轴(垂直轴)应与过测站点的铅垂线一致；

第四.水平度盘应水平，垂直度盘应铅垂，并能测出目标的水平方向值和垂直角。

按照上述要求，经纬仪的基本结构如图4-3所示。从外形看可分为照准部、基座、三脚架三大部分

1．照准部

经纬仪基座上部能绕垂直轴旋转的整体，称为照准部，包括水平轴、支架、望远镜、读数设备、垂直度盘、水平度盘及水准器等，照准部旋转的中心轴称为垂直轴，亦称“竖轴”或“纵轴”。观测作业时要求垂直轴应与过测站点的铅垂线一致，照准部的施转保持圆滑平稳。望远镜旋转的中心轴称为水平轴，亦称“横轴”或“望远镜旋转轴”。垂直轴和水平轴、水平轴和望远镜的照准轴应互成正交关系。照准部的旋转可使望远镜照准方向不同的目标。 望远镜、垂直度盘和读数显微镜均固连在水平轴上，且与水平轴正交。当望远镜绕水平轴旋转时，垂直度盘和读数显微镜随着转动，可以很方便的读取水平方向值和测定垂直角。望远镜上仰下俯可以照准高度不同的目标；通过望远镜的调焦可以照准远近不同的目标。 水平轴两端由支架支撑着，支架下部安装有管水准器和水平度盘，通过管水准器可将水平度盘置于水平位置。照准部旋转时，水平度盘不动，以便测出水平角。 2．基座

照准部下面是基座。通常基座和照准部联为一体，垂直轴套固定在基座上，通过轴和轴套将照准部和基座连在一起。照准部旋转时，基座不会转动。基座下部有三个脚螺旋，转动脚螺旋可使照准部上的管水准器气泡居中，即管水准轴水平，以此来整平仪器。基座通过连接螺旋可将仪器固定在三脚架上。 3．脚架

三脚架可以伸缩收合，架头上的连接螺旋下端可悬挂垂球，便于使仪器垂直轴与过测站点的铅垂线一致。

二、J6型光学经纬仪各部件名称及性能

国产 J6型光学经纬仪，其外形和各部件的名称，如图4-4所示。 三、读数设备及读数方法

地形控制所用的经纬仪，其读数装置多为测微尺及光学测微轮两种。如图4-5所示，为J6经纬仪读数窗内所见到的度盘影像：上面为水平度盘及测微尺影像，下面为垂直度盘及测微尺影像。

图 4-4

J6型光学经纬仪

度盘分划线的间隔为1°，测微尺全长正好与度盘分划影像1°的间隔相等，并分为60小格，每一小格之值为1′，可估读到一小格的l/10(即0.1即6″）。读数时，以测微尺的0分划线为读数指标线，先读取度盘分划的度数值，再读取读数指标线到度盘分划线之间的数值，即分、秒值，两数之和即为度盘读数。其中度盘上的哪个度落在测微尺0～60之间，则读多少度，这个度分划到读数指标线之间有多少格，读多少分，秒估读至测微尺上一格的

中12″为估读0.2小格的值)。

1，如水平度盘 35°03′30″ 同样道理，垂直度盘读数为87°07′12″其10因此，J6经纬仪的最小读数秒值，必须是6的整倍数。

第三节 光学经纬仪的使用

光学经纬仪的使用包括经纬仪的安置、调焦、照准、对度盘等基本操作方法。现分述如下。

一、经纬仪的安置 1.对中

对中的目的是使仪器中心安置在通过测站点的铅垂线上，即使仪器垂直轴与过测站点的铅垂线一致。这是测量水平角和垂直角的基本要求。对中方法有用垂球对中和用光学对点器对中两种。

(1)垂球对中

在测站点上，首先张开三脚架，目估对中且使脚架头大致水平、脚架高度适于观测，将连接螺旋置于架头中心并悬挂垂球，调整垂球线长度，平移踩紧脚架腿使垂球尖大致对准地面点。然后将经纬仪用连接螺旋连接在架头上，稍许移动仪器，使垂球尖对准地面点位中心，从大约90°的两个方向观察，其偏离量小于规定限差为止（一般规定应小于3mm)，再将连接螺旋拧紧即可。如果偏离量过大，而且仪器在架头上平移仍无法达到限差要求时，应移动三脚架重新对中，直到符合要求为止。

(2)光学对点器对中

①张开三脚架，目估对中且使三脚架架头高度适中、大致水平，并踩牢架腿。 ②将经纬仪固定在三脚架上，调整光学对点器目镜焦距，使对点器的圆圈标志和测站点影像清晰。

③转动仪器脚螺旋，使测站点影像位于圆圈中心；也可固定三脚架的一条腿于适当位置，两手分别握往另外两条架腿，在移动这两条架腿的同时，从光学对点器中观察，使对点器圆圈中心对准标志中心。

④伸缩脚架腿，使圆水准器气泡居中。然后，旋转脚螺旋，通过管水准器整平仪器。 ⑤察看对中情况，若偏离不大，可稍松连接螺旋，将仪器在架头上稍微平移，使圆圈套住测站点位，重新通过管水准器整平仪器。若偏离甚大，应重新整置三脚架，直到达到对中要求为止。

(3)注意事项

①对中后应及时固紧连接螺旋和架腿固定螺旋。 ②检查对中偏差，应在大约90°的两个方向上观察。