第三章 经纬仪及其使用
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
（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。
3.2.2昂达vx545hd DJ6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。
1）基座部分动力学与控制学报
用于支撑基照准部，上有三个脚螺旋，其作用是整平仪器
2)照准部
照准部是经纬仪的主要部件，照准部部分的部件有水准管、光学对点器、支架、横轴、竖直度盘、望远镜、度盘读数系统等。
3）度盘部分
DJ6光学经纬仪度盘有水平度盘和垂直度盘，均由光学玻璃制成。水平度盘沿着全圆从0°～360°顺时针刻画，最小格值一般为1°或30′。
4)度盘读数装置及读数方法
光学经纬仪的读数系统包括水平和垂直度盘、测微装置、读数显微镜等几个部分。水平度盘和垂直度盘上的度盘刻划的最小格值一般为1°或30′，在读取不足一个格值的角值时，必须借助测微装置，DJ6级光学经纬仪的读数测微器装置有测微尺和平行玻璃测微器两种。
（1）测微尺读数装置
目前新产DJ6级光学经纬仪均采用这种装置。
在读数显微镜的视场中设置一个带分划尺的分划板，度盘上的分划线经显微镜放大后成像于该分划板上，度盘最小格值（60′)的成像宽度正好等于分划板上分划尺1°分划间的长度，分划尺分60个小格，注记方向与度盘的相反，用这60个小格去量测度盘上不足一格的格值。量度时以零零分划线为指标线。
如图所示：
水平度盘读数为100°04′.5
垂直度盘读数为89°06′.3
（2）单平行玻璃板测微器读数装置
单平行玻璃板测微器的主要部件有：单平行板玻璃、扇形分划尺和测微轮等。这种仪器度盘格值为30′，扇形分划尺上有90个小格，格值为30′/90=20″。
测角时，当目标瞄准后转动测微轮，用双指标线夹住度盘分划线影像后读数。整度数根据被夹住的度盘分划线读出，不足整度数部分从测微分划尺读出。 如图水平度盘的读数为8°42′08″垂直度盘读数为88°47′24″。
（3）读数显微镜
光学经纬仪读数显微镜的作用是将读数成像放大，便于将度盘读数读出。
5）水准器
光学经纬仪上有2～3个水准器，其作用是使处于工作状态的经纬仪垂直轴铅垂、水平度盘水平，水准器分管水准器和园水准器两种。
（1）管水准器
管水准器安装在照准部上，其作用是仪器精确整平。
（2）圆水准器
圆水准器用于粗略整平仪器。它的灵敏度低，其格值为8″／ 2mm 。
3.3 测回法及方向法测水平角
水平角观测的工作环节包括：安置经纬仪、照准目标、读数、记录。 3.3.1 经纬仪安置
将经纬仪正确安置在测站点上，包括对中和整平二个步骤。
1）对中ap1000核电
指将仪器的纵轴安置到与过测站的铅垂线重合的位置。首先据观测者的身高调整好三脚架腿的长度，张开脚架并踩实，并使三脚架头大致水平。将经纬仪从仪器箱中取出，用三脚架上的中心螺旋旋入经纬仪基座底板的螺旋孔。对中可利用垂球或光学对中器进行。
（1）垂球对中
挂垂球于中心螺旋下部的挂钩上，调垂球线长度至垂球尖与地面点间的铅垂距≤2毫米，垂球尖与地面点的中心偏差不大时通过移动仪器，偏差较大时通过平移三脚架，使垂球尖大致对准地面点中心，偏差大于 2mm 23mm航炮时，微松连接螺旋，在三脚架头微量移动仪器，使
垂球尖准确对准测站点，旋紧连接螺旋紧。
(2)光学对点器对中
调节光学对点器目镜、物镜调焦螺旋，使视场中的标志圆(或十字丝)和地面目标同时清晰；旋转脚螺旋，令地面点成像于对点器的标志中心，此时，因基座不水平而圆水准器气泡不居中；调节三脚架腿长度，使圆水准器气泡居中，进一步调节脚螺旋，使水平度盘水准管在任何方向气泡都居中；光学对点器对中误差应小于 1mm 。
2）整平
整平指使仪器的纵轴铅垂，垂直度盘位于铅垂平面，水平度盘和横轴水平的过程。精确整平前应使脚架头大致水平，调节基座上的三个脚螺旋，使照准部水准管在任何方向上气泡都居中；方法如下：“左手螺旋法则”。
注意上述整平、对中应交替进行，最终既使仪器垂直轴铅垂，又使铅垂的垂直轴与过地面测站点标志中心的铅垂线重合。
3.3.2 照准点上照准标志与瞄准方法
照准标志：测量角度时，仪器所在点称为测站点，远方目标点称为照准点，在照准点上必须设立照准标志便于瞄准。测角时用的照准标志有觇牌、或测钎、垂球线等。
瞄准目标方法和步骤：
1）将望远镜对向明亮的背景(如天空)，调目镜调焦螺旋，使十字丝最清晰。
2) 旋转照准部，通过望远镜上的外瞄准器，对准目标，旋紧水平及垂直制动螺旋。
3) 转动物镜调焦螺旋至目标的成像最清晰，旋竖直微动螺旋和水平微动螺旋，使目标成
像的几何中心与十字丝的几何中心（竖丝）重合，目标被精确瞄准。
3.3.3 ．水平角观测方法
地面测量中水平角观测方法有测回法和方向观测法。抗日军政大学
1）测回法
适用于观测两个方向形成的单角。
盘左位置(竖盘在望远镜左边又称正镜rca指数)：
（1）顺时针旋转照准部瞄准起始目标A（又称观测的零方向），读水平度盘读数A左；
（2）松开水平制动螺旋，顺时针转照准部瞄准目标B，读水平度盘读数B左；得盘左位置时上半测回角值：
β左=B左—A左
以上称上半测回；
盘右位置(竖盘在望远镜右边又称倒镜)：
（3）倒转望远镜，逆时针旋转照准点瞄目标B，读水平度盘读数B右。
（4）逆时地针转动照准部瞄准目标A，读水平度盘读数A右；得盘右位置下半测回观测得角值：
β右= B右—A右
这个过程称为下半测回。
上、下半测回称一测回，对DJ6级光学经纬仪，如果上、下半测回角值差的限差不大于±40″时，则取盘左盘右水平角的均值作一测回的角值：
β=（β左+β右）/2
用盘左、盘右观测水平角B取其中值，可以抵消大部分仪器误差对测角的影响。，
2）方向观测法
一个测站上需要观测的方向数在2个以上时，要用方向观测法。
（1）观测程序
盘左位置：
A--oB--oC--oD--oA
盘右位置：
A--oD--oC--oB--oA
再次瞄准目标A称为归零，进行归零观测的目的是：检查度盘在观测过程中是否发生变动。
半测回归零差Δ＝零方向归零方向值一零方向起始方向值，对于DJ6经纬仪其允许值（限差）为±18″。
（2）全圆方向观测法记录、计算
表格记录说明：
（1）记录顺序：盘左自上而下，盘右自下而上；
（2）计算 2C 值： 2C 值即视准误差的两倍值.， 2C =盘左读数—（盘右读数±180°）， 2
C 本身为一常数，故 2C 的变化可作为观测质量检查的一个指标；
（3）计算半测回归零差Δ＝零方向归零方向值一零方向起始方向值，对于DJ6经纬仪其允许值（限差）为±18″；
Δ左=0°02′18″-0°02′12″=+6″
Δ右=180°02′08″-0°02′00″=+8″
（4）一测回盘左、盘右方向平均值：当 2C 变化不大时，取盘左、盘右读数的均值作该方向一测回的最终方向值（只计算秒值）；
（5）归零方向值的计算：先取零方向A的平均值（4个值的平均值），并令其为0°00′00″，其它各方向的方向值均减去第一个方向的方向值，计算结果称为归零方向值；
（6）对于DJ6经纬仪，在各测回同一方向的方向值互差不超限＜24″的情况下，对各观测方向取平均值作最终值。
3）度盘变换
当测回较多时，测回之间要改变度盘位置，以减弱度盘分划不均匀对测角的影响。设观测n个测回，则每个测回的改变值为180/n。如需观测3个测回，则各测回度盘（零方向）应分别置于0°、60°、120°。
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