经纬仪使用教程讲关于解.docx
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经纬仪使用教程讲关于解
经纬仪及角度丈量
第一节角度丈量原理
角度丈量包含水平角丈量和竖直角丈量,是丈量的三项基本工作之一。
角度丈量最常用的
仪器是经纬仪。
水平角丈量用于计算点的平面地点,竖直角丈量用于测定高差或将倾斜距离改
算成水平距离。
一、水平角丈量原理
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,也就是过这双方向线所作
两竖直面间的二面角。
用表示,角值范围0o~360o。
如图3-1所示,设A、B、C是随意三
个位于地面上不一样高程的点,B1A1、B1C1为空间直线BA、BC在水平面上的投影,B1A1与B1C1
的夹角就是为地面上BA、BC双方向之间的水平角。
为了测出水平角的大小,能够假想在B点的上方水平川布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。
观察水
平角时,刻度盘中心应安置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,此时假如能读出om、on在水平圆盘上的读数m和n,那么水平角就等于m减去n,
即mn。
所以,用于丈量水平角的仪器一定有一个能读数的度盘,并能使之水平。
为了对准不一样方
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一样的目标有同样的水平度盘读数。
经纬仪就是依据上述要求设计制造的一种测角仪器。
图3-1水平角丈量原理图3-2竖直角丈量原理
二、竖直角丈量原理
竖直角是同一竖直面内视野与水平线间的夹角。
角值范围为-90°~+90°。
视野向上倾斜,
竖直角为仰角,符号为正。
视野向下倾斜,竖直角为俯角,符号为负。
竖直角与水平角同样,其角值也是度盘上两个方向读数之差。
不一样的是竖直角的两个方向
中必有一个是水平方向。
任何种类的经纬仪,制作上都要求当竖直指标水平管气泡居中,望远
镜视准轴水平常,其竖盘读数是一个固定值。
所以,在观察竖直角时,只需观察目标点一个方
向并读取竖盘读数即可算得该目标点的竖直角,而不用观察水平方向。
1
第二节DJ6级光学经纬仪
一、经纬仪概括
1.按读数系统划分类:
光学经纬仪(如图3-3)、游标经纬仪、电子经纬仪(如图3-4)
2.按编制了标准分类:
DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ15及DJ60
图3-3光学经纬仪图3-4电子经纬仪
二、DJ6级光学经纬仪的结构
经纬仪的结构主要分三部分,如图3-5所示。
图3-5DJ6型光学经纬仪结构
1.基座
基座用来支承整个仪器,并借助中心螺旋使经纬仪与脚架联合。
其上有三个脚螺旋,用来
整平仪器。
竖轴轴套与基座连在一同。
轴座连结螺旋拧紧后,可将照准部固定在基座上,使用
仪器时,切勿松动该螺旋,免得照准部与基座分别而坠落。
2.水平度盘
水平度盘是玻璃制成的圆环,在其上刻有分划,从0°~360°,顺时针方向注记,用来测
2
量水平角。
度盘轴套套在竖轴轴套的外面,绕轴套旋转。
在水平度盘下方的度盘轴套上,有些
仪器装有金属圆盘,用于复测,称为复测盘。
3.照准部
照准部上有望远镜、横轴、支架、竖轴、水平管、水平制微动、竖直制微动及读数装置等。
经纬仪的各部分构件名称如图3-6所示。
图3-6DJ6型光学经纬仪
三、DJ6级光学经纬仪的读数方法
1.分微尺测微器及其读数方法,如图3-7(a)所示。
分微尺测微器的结构简单,读数方便,拥有必定的读数精度,宽泛应用于J6级光学经纬
仪。
读数的主要设施为读数窗上的分微尺,水平度盘与竖盘上1°的分划间隔,成象后与分微
尺的全长相等。
上边的窗格里是水平度盘及其分微尺的影象,下边的窗格里是竖盘和其分微尺
的影象。
分微尺分红60平分,格值1′,可估读到0.1。
′读数时,以分微尺上的零线为指标。
度数由落在分微尺上的度盘分划的注记读出,小于1′的数值,即分微尺零线至该度盘刻度线间
的角值,由分微尺上读出。
(a)测微尺读数窗(b)单平板玻璃测微器的读数方法
图3-7DJ6光学经纬仪读数方法
2.单平板玻璃测微器及其读数方法
单平板玻璃测微器主要由平板玻璃、测微尺、连结机构和测微轮构成。
转动测微轮,经过
齿轮带动平板玻璃和与之固连在一同的测微尺一同转动;测微尺和平板玻璃同步转动,单平板
玻璃测微器读数窗的影象下边的窗格为水平度盘影象;中间的窗格为竖直度盘影象;上边较小
3
的窗格为测微尺影象。
度盘分划值为30′,测微尺的量程也为30′,将其分为90格,即测微尺
最小分划值为20″,当度盘分划影象挪动一个分划值(30′)时,测微尺也正好转动30′。
第三节DJ2光学经纬仪
一、DJ2级光学经纬仪的结构
与DJ6级光学经纬仪对比,DJ2级光学经纬仪的精度较高,在结构上除望远镜的放大倍数
较大,照准部水平管的敏捷度较高,度盘格值较小外,主要表此刻读数设施的不一样。
DJ2级光学经纬仪常用于较高精度的工程丈量。
如图3-8所示,为国产的DJ2级光学经纬
仪的外形,其各零件的名称如图所注。
图3-8DJ2级光学经纬仪
1-读数显微镜;2-照准部水平管;3-水平制动螺旋;4-轴座连结螺旋;5-望远镜制动螺旋;6-对准器;
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-水平度盘地点变换手轮;12-竖盘照明
反光镜;13-竖盘指标水平管;14-竖盘指标水平管微动螺旋;15-光学对点器;16-水平度盘照明反光镜
二、DJ2级光学经纬仪的读数方法
最近几年来生产的DJ2级光学经纬仪,都采纳了数字化读数装置。
如图3-9所示,右下方为分
划重合窗,右上方读数窗中上边的数字为整度数,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3-9DJ2光学经纬仪读数窗
测微尺刻划有600小格,每格为1〞,可估读至0.1〞。
测微尺读数窗左侧注记数字为分,
右侧注记为10〞。
读数步骤以下:
1.转动测微轮,使分划重合窗中上、下分划线重合,见图3-9(b),并在读数窗中读出
度数;
4
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′〞1。
5
观察竖直角时读数方法同上,不过一定转动换像手轮,使度盘从水平度盘到竖直度盘。
第四节水平角丈量
一、经纬仪的使用
经纬仪的使用主要包含经纬仪的对中、整平、对准和读数等操作步骤。
(一)对中
对中目的是使仪器的中心与测站点位于同一铅线上。
1.翻开三脚架,调理脚架高度适中,目估三脚架头大概水平,且三脚架中心大概对准地
面标记中心。
2.将仪器放在脚架上,并拧紧连结仪器和三脚架的中心连结螺旋,双手分别握住另两条
架腿稍离地眼前后左右摇动,眼睛看对中器的望远镜,直至分划圈中心对准地面标记中心为止,
放下两架腿并踏紧。
3.升落脚架腿负气泡基本居中,而后用脚螺旋精准整平。
4.检查地面标记能否位于对中器分划圈中心,若不居中,可稍旋松连结螺旋,在架头上
挪动仪器,使其精准对中。
(二)整平
整平是利用其座上三个脚螺旋使照准部水平管气泡居中,进而使竖轴竖直和水平度盘水
平。
整平常,先转动照准部,使照准部水平管与任一对脚螺旋的连线平行,两手同时向内或外
转动这两个脚螺旋,使水平管气泡居中。
将照准部旋转90°,转动第三个脚螺旋,使水平管气
泡居中,按以上步骤频频进行,直到照准部转至随意地点气泡皆居中为止。
如图3-10所示。
图3-10经纬仪整平图3-11对准目标
(三)对准
测水平角时,对准是指用十字丝的纵丝精准地对准目标,详细操作步骤以下:
1.调理目镜调焦螺旋,使十字丝清楚。
2.松开望远镜制动螺旋和照准部制动螺旋,先利用望远镜上的准星对准目标,使在望远
镜内能看到目标物象,而后旋紧上述两制动螺旋。
3.转动物镜调焦使物象清楚,注意除去视差。
4.旋转望远镜和照准部制动螺旋,使十字丝的纵丝精准地对准目标,如图3-11所示。
5
(四)读数
照准目标后,翻开反光镜,并调整其地点,使读数窗内进光光亮均匀。
而后进行读数显微
镜调焦,使读数窗内分划清楚,并除去视差。
最后读取度盘读数并记录。
二、水平角观察
(一)测回法
这类方法用于观察两个方向之间的单角。
如图3-12所示,观察程序以下:
图3-12测回法观察
1.在O点布置经纬仪,对中、整平后盘左地点精准对准左目标A,调整水平度盘为零度
稍大,读数A
左。
2.松开水平制动螺旋,顺时针转动照准部,对准右方B目标,读取水平度盘读数B
左。
以上称上半测回,角值为
左BA(3-1)
左左
3.松开水平及竖直制动螺旋,盘右对准右方B目标,读取水平度盘读数B
右,再对准左
方目标A,读取水平度盘读数A
右。
以上称下半测回,角值为
右BA(3-2)
右右
4.上、下半测回合称一测回。
1
(左右)
2
(3-3)
一定注意:
1)上、下半测回的角值之差不大于40〞时,才能取其均匀值作为一测回观察成就。
2)水平度盘是按顺时针方向注记的,所以半测回角值一定是右目标读数减去左目标读数,
当不够减时则将右目标读数加上按360°。
3)当测角精度要求较高时,常常要测几个测回,为了减少度盘分划偏差的影响,各测回
间应依据测回数n按180°/n变换水平度盘地点。
测回法测角记录计算格式如表3-1。
表3-1水平角观察手簿(测回法)
竖
测站
测
回
盘
位
置
目
标
水平度盘数半测回角值一测回角值
各测回均匀角
值
备注
O2
A0°03′18″
左
89°30′12″
B89°33′30″
A180°03′24″
右
89°30′18″
B269°33′42″
左A90°03′30″89°30′30″
B179°34′00″
A270°03′24″
右89°30′24″
B359°33′48″
89°30′27″
89°30′21″
O189°30′15″
6
(二)方向观察法
合用于观察两个以上的方向。
当方向多于二个时,每半测回都从一个选定的开端方向(零
方向)开始观察,在挨次观察所需的各个目标以后,应再次观察开端方向(称为归零)称为全
圆方向法。
如图3-13所示。
图3-13方向观察法
如需观察n个测回,则各测回间仍应按
180
n
改动水平度盘地点。
记录计算见表3-2方向观
测法计算手簿。
表3-2方向观察法计算手簿
测
站
测
回
数
目
标
读数
盘左盘右
2C=均匀读数归零方向值
各测回归零方
向值之均匀值
略图及
角值
(0°02′)06″
1
A0°02′06″182°02′00″+6″0°02′03″00°00′00″00°00′00″
B51°15′42″231°15′30″+12″51°15′36″51°13′30″51°13′28″
C131°54′12″311°54′00″+12″131°54′06″131°52′00″
D182°02′24″2°02′24″0182°02′24″182°00′18″
131°52′02″
182°00′22″
A0°02′12″180°02′06″+6″0°02′09″
(90°03′32″0
)
A90°03′30″270°03′24″+6″90°03′27″00°00′00″
2B141°17′00″321°16′54″+6″141°16′57″51°13′25″
C221°55′42″41°55′30″+12″221°55′36″131°52′04″
D272°04′00″92°03′54″+6″272°03′57″182°00′25″
A90°03′36″270°03′36″090°03′36″
手簿中两倍照准偏差2C值的计算式为
2C盘左读数(盘右度数180
)
第五节竖直角丈量
一、竖直度盘结构
竖盘固定在望远镜旋转轴的一端,随望远镜在竖直面内转动,而用来读取竖盘读数的指标,
其实不随望远镜转动,所以,当望远镜照准不一样目标时可读出不一样的竖盘读数。
二、竖直角计算公式
竖直角是同一竖直面内倾斜视野与水平视野间的夹角,与水平角计算原理同样,竖直角也
是度盘上两个方向读数之差,可是因为视野水平常的竖盘读数为一常数(90°的整数倍)。
竖直度盘结构特色是,当竖盘水平管气泡居中,且望远镜视野水平常,盘左地点的竖盘读
数应为90°,盘右应为270°。
7
所以,进行竖直角丈量时,只需读取目标方向的竖盘读数,即可依据不一样度盘注记形式相
对应的计算公式计算出所测目标的竖直角。
竖直度盘注记形式常用的有两种,如图3-14所示。
图3-14竖直度盘
图3-15顺时针竖直角丈量
(a)盘左(b)盘右
现以顺时针刻划注记的竖盘为例,得出竖直角的计算公式。
如图3-15所示。
盘左,如图3-15(a)所示,当抬高视野观察一目标时,竖盘读数为L,则竖直角为
L90L(3-4)
盘右,如图3-15(b)所示,当抬高视野观察原目标,竖盘读数为R,则竖直角为
RR270(3-5)
对于逆时针刻划注记的竖盘,如图3-16所示,可用近似的方法得出竖直角的计算公式为
LL90(3-6)
R270R(3-7)
图3-16逆时针竖直角丈量
(a)盘左(b)盘右
三、竖直角的观察与计算
如图3-17所示,竖直角的观察的计算步骤以下:
8
图3-17竖直角观察图3-18竖直角观察对准
1.仪器布置于测站点O上,盘左对准目标点A(中丝切于目标顶部)如图3-18。
2.调理竖盘指标水平管气泡居中,读数L,并记入表3-3中。
3.盘右再对准A点并调理竖盘指标水平管气泡居中,读数R,记入表3-3中。
4.计算竖直角。
1
2
()
LR
(3-8)
表3-3竖直角观察记录手簿
测站目标
竖盘
地点
竖盘读数半测回竖直角指标差一测回竖直角
(°′)″(°′)″(″)(°′)″
备注
O
A
B
左76306+132954
右2832942+132942
左1092612-192612
右2503330192630-
-6132948+
-9-192621
竖盘为全圆顺时
针注记
四、竖盘指标差
当视野水平常,盘左竖盘读数应为90°,盘右为270°。
事实上,读数指标常常偏离正确位
置即90°或270°,而与正确地点相差一个小角度x,该角度称为竖盘指标差,简称指标差。
指
标差自己有正负号,一般规定当竖盘读数指标偏离方向与竖盘注记方向一致时,x取正号,反
之取负号。
见表3-4。
竖盘指标差为:
1
x()(3-9)
RL
2
表3-4竖盘指标差
竖盘地点视野水平对准目标
盘左
盘右
9
第六节经纬仪的查验与校订
一、照准部水平轴应垂直于仪器竖轴的查验和校订
查验先整平仪器,照准部水平管平行于随意一对脚螺旋,转动该对角螺旋负气泡居中,
再将照准部旋转180°,若气泡仍居中,说明此条件知足,不然需要校订,如图3-19所示。
校订用校订针拨动水平管一端的校订螺丝,先松一个后紧一个,负气泡退回偏离格数的
一半,再转动脚螺旋负气泡居中。
重复查验校订,直到期水平管在任何地点时气泡偏离量都在
一格之内。
二、十字丝竖丝应垂直于仪器横轴的查验校订
查验如图3-20所示,用十字丝竖丝一端对准渺小点状目标转动望远镜微动螺旋,使其
移至竖丝另一端,若目标点一直在竖丝上挪动,说明此条件知足,不然需要校订。
校订旋下十字丝分划板护罩,用小改锥松开十字丝分划板的固定螺丝,轻轻转动十字丝
分划板,使竖丝端点至点状目标的间隔减小一半,再返转到开端端点。
重复上述查验校订,直
到无明显偏差为止,最后将固定螺丝拧紧。
图3-19照准部水平管轴的检校
图3-20十字丝查验
三、视准轴应垂直于横轴的查验和校订
方法一:
查验盘左对准远处与仪器同高点A,读取水平度盘读数左,盘右再对准A点,读取水
平度盘读数右。
若左=右±180°,说明此条件已知足,若差值超出2′,则需要校订。
校订计算正确读数右′=[右+(左±180°)]/2,转动水平微动螺旋,使水平度盘读数
为右′,此时目标偏离十字丝交点,用校订针拨动十线左、右校订螺旋,使十字丝交点对准A
点。
这样重复查验校订,直到差值在2′内为止,最后旋上十字丝分划板护罩。
方法二:
10
图3-21视准轴查验
查验如图3-21所示,在平展场所选择相距100m的A、B两点,仪器布置在两点中间的
O点,在A点设置和经纬仪同高的点标记(或在墙上设同高的点标记),在B点设一根水平
尺,该尺与仪器同高且与OB垂直。
查验时用盘左对准A点标记,固定照准部,倒转望远镜,
在B点尺上定出B1点的读数,再用盘右同法定出B2点读数。
若B1与B2重合,说明此条件满
足,不然需要校订。
校订在B1、B2点间1/4处定出B3读数,使B3B2(B2B1)/4。
拨动-十字丝左、
右校订螺旋,使十字丝交点与B3点重合。
这样频频检校,直到B1B2≤2mm为止。
最后旋上十
字丝分划板护罩。
四、横轴与竖轴垂直的查验和校订
在离建筑物10m处布置仪器,盘左对准墙上高目标点标记P(垂直角大于30°),将望远
镜放平,十字丝交点投在墙上定出P1点。
盘右对准P点同法定出P2点。
若P1P2点重合,则
说明此条件知足,若P1P2>5mm,则需要校订。
因为仪器横轴是密封的,故该项校订应由专
业维修人员进行,如图3-22所示。
图3-22横轴查验
五、竖盘指标差的查验和校订
竖盘指标差检校的目的是使竖盘指标差x等于0,如图3-23所示。
检校方法布置经纬仪整平后,用盘左、盘右两个地点对准同一个目标,分别调竖盘指标
水平管气泡居中后,读取竖盘读数L和R,而后按式(3-7)计算竖盘指标差x。
若x值超出1′
时,应进行校订。
校订方法保持望远镜盘右地点对准目标P不变,计算不含指标差x时的盘右正确读数
R,RRx
0。
转动竖盘指标水平管微动螺旋使竖盘读数为R0,此时竖盘指标水平管气泡0
11
必定不会居中。
用校订针拨动竖盘指标水平管一端的校订螺丝,负气泡居中即可。
此项校订须
频频进行。
图3-23竖盘指标差
六、光学对中器的查验校订
检校的目的是使光学对中器的光学垂线与仪器竖轴重合,即仪器对中后,绕竖轴旋转转
至任何方向仍旧对中,如图3-24所示。
图3-24光学对中器
第七节水平角丈量的偏差根源及注意事项
影响水平角丈量精度的原由好多,概括起来主要有仪器偏差、观察偏差和外界条件的影响。
一、仪器偏差
1.视准轴偏差
望远镜视准轴不垂直于横轴时,其偏离垂直地点的角值C称视准差或照准差。
2.横轴偏差
当竖轴铅垂时,横轴不水平,而有一偏离值i,称横轴偏差或支架差。
3.竖轴偏差
观察水平角时,仪器竖轴不处于铅垂方向,而偏离一个δ角度,称竖轴偏差。
二、观察偏差
1.对中偏差
观察水平角时,对中不正确,使得仪器中心与测站点的标记中心不在同一铅垂线上即是对
中偏差,也称测站偏爱。
2.目标偏爱
12
当照准的目标与其余地面标记中心不在一条铅垂线上时,两点地点的差别称目标偏爱或照
准点偏爱。
其影响近似对中偏差,边长越短,偏爱距越大,影响也越大。
3.对准偏差
人眼辩解两个的最小看角约为60″,对准偏差为
mv
60
v
4.读数偏差
用分微尺测微器读数,可估读到最小格值十分之一,以此作为读数偏差。
三、外界条件的影响
观察在必定的条件下进行,外界条件对观察质量有直接影响,如柔软的土壤和狂风影响仪
器的稳固;日晒和温度变化影响水平管气泡的运动;大气层受地面热辐射的影响会惹起目标影
像的跳动等等,这此都会给观察水平角带来偏差。
所以,要选择目标成象清楚稳固的有益时间
观察,想法战胜或避开不利条件的影响,以提升观察成就的质量。
第八节三角高程丈量
若两点间的高差难以用水平丈量方法测得,比如山区地面坡度峻峭,以及超越河流、湖泊
等,用惯例的水平丈量方法例速度慢,困难大,故可采纳三角高程丈量的方法。
但一定用水平
丈量的方法在测区内引测必定数目的水平点,作为高程起算的依照。
如图3-25所示,欲测地面A、B两点间的高差hAB,步骤以下:
(1)在A点布置经纬仪,B点直立目标尺。
(2)量取桩顶到经纬仪横轴的高度i和目标尺高v。
(3)测出竖直角。
(4)若A、B间的水平距离D已知,则由图3-25可知
hABDtgiv(3-10)
(5)B点的高程为
HBHADtgiv(3-11)
当两点距离大于300m时,应试虑地球曲率和大气折光对高差的影响。
三角高程丈量,
一般应进行来回观察(双向观察),它可除去地球曲率和大气折光的影响。
图3-25三角高程丈量原理
13
第九节电子经纬仪简介
电子经纬仪与光学经纬仪的根本差别在于它用微机控制的电子测角系统取代光学读数系
统。
其主要特色是:
1.使用电子测角系统,能将丈量结果自动显示出来,实现了读数的自动化和数字化。
2.采纳积木式结构,可和光电测距仪组合成全站型电子速测仪,配适合合的接口可将电
子手簿记录的数据输入计算机,以进行数据办理和画图。
图3-26电子经纬仪图3-27光电测距仪图3-28全站仪
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