电子经纬仪的结构和动态测角系统原理
经纬仪原理
水平角观测(经纬仪原理)一、水平角测角原理如图3—9所示，A、B、C为地面三点，高程不相等。
将这三点沿铅垂线方向投影到PQ水平面上，在水平面上得到A1、B1、C1三点，则水平成B1A1与B l C1夹角β定义为地面上直线BA和BC间的水平角。
由此可见，地面任意两直线间的水平角度，为通过该两直线所作竖直面间的两面角。
为了能测出水平角的大小，可在此两竖直面的交线上任一高度0点水平地放置一刻度盘，通过BA和BC和一竖直面，与刻度盘的交线为0m、0n，在刻度盘上相应的读数为b和a，从而求得水平角。
β=a—b (3—1)根据以上分析，测量水平角的经纬仪必须具备一个水平度盘，并设有能在刻度盘上进行读数的指标；为了瞄准不同高度的目标，经纬仪的望远镜不仅能在水平面内转动，而且还能在竖直面内旋转。
图3—4水平角测量二、经纬仪原理经纬仪有游标经纬仪、光学经纬仪和电子经纬仪三类。
游标经纬仪一般为金属度盘、游标读数、锥形轴系，目前已很少使用。
电子经纬仪尚未普及，而光学经纬仪具有读数精度高、体积小、重量轻、使用方便和密封性能好等优点被广泛使用，下面对光学经纬仪、电子经纬仪作简要介绍。
1．J6级光学经纬仪如图3—5是北京光学仪器厂生产的红旗Ⅱ型经纬仪。
各部件的名称均标注在图上。
理论上，一测回测角中误差为6″，故称为6秒级经纬仪，它属于较低精度的经纬仪，一般用于五等以下的控制测量和其他较低精度的测量工作。
J6经纬仪是由基座水平度盘和照准部三部分组成的。
基座上有三个脚螺旋6用来整平仪器。
5是轴座连接螺旋，拧紧它可以将仪器固定在基座上，该螺旋不要松动，以免仪器分离而坠落。
水平度盘外面看不见，它是一个玻璃制成的圆环，盘上按顺时针方向刻有分划，从0°—360°，用来测量水平角。
照准部由望远镜、读数系统、横轴、竖直度盘等几部分组成，通过读数显微镜9可读出观测方向值。
一般读到1′估读到10分之1分，即6″的倍数。
如图3—6，为带分微尺测微器J6经纬仪读数窗，HZ表示水平度盘，V表示竖直度盘。
全站仪的测角原理及构造
建筑工程测量全站仪的测角原理及构造一、全站仪简介全站仪是集测角、测距、自动记录于一体的仪器。
它由光电测距仪、电子经纬仪、数据自动记录装置三大部分组成。
数据自动记录系统也称电子手簿,是为测量专门设计的野外小型数据存储设备。
目前,数据自动记录系统有输入输出接口,能迅速进行野外观测数据采集,并能与计算机、打印机、绘图仪等外围设备相连接,进行数据的自动化传输、处理、成果打印及绘图,从而实现了测量过程的自动化。
二、全站仪测角原理图1 全站仪内部构造模型图全站仪安装有带刻度的水平度盘和竖直度盘，通过操作，可以使仪器中心与待测角顶点位于同一铅垂线上，可以使水平度盘严格水平，竖直度盘严格铅垂；全站仪的望远镜，不仅能在水平方向左、右旋转,而且能在竖直方向上、下旋转,以便照准不同方向、不同高度的目标；通过显示屏，即可显示出望远镜瞄准不同目标时，水平度盘和竖直度盘的不同读数；利用角度测量原理，即可计算出水平角和竖直角。
三、全站仪的构造图2 全站仪各部件名称全站仪各部件名称与操作板面如图2和图3所示。
图3 全站仪的操作板面四、全站仪的附助设备采用全站仪进行测量工作，必须依靠必要的辅助设备。
常用的辅助设备有三脚架、反射棱镜或反射片、管式罗盘、温度计、气压表、数据通信电缆、阳光滤色镜以及电池及充电器等。
1．三脚架：在测站上用于架设仪器。
2．反射棱镜或反射片：测量时立于测站点上，作为观测的照准目标。
棱镜可以安置在三脚架上也可以安置在棱镜脚架上。
反射棱镜有单棱镜、三棱镜、九棱镜等不同种类，棱镜数量不同，测程也不同，选用多棱镜可使测程达到较大的数值。
反射棱镜一般都有一个固定的棱镜常数，将它和不同的全站仪进行配套使用时，必须在全站仪中对棱镜的棱镜常数进行设置。
3．管式罗盘：供全站仪望远镜照准磁北方向，使用时，将其插入仪器提柄上的管式罗盘插口，松开指针的制动螺旋，旋转全站仪照准部，使罗盘指针平分指标线，此时望远镜即指向磁北方向。
4．温度计和气压表：用于仪器参数设置，测量时用温度计和气压表测定工作现场的温度和气压，并进行设置。
经纬仪水准仪全站仪的原理_解释说明以及概述
经纬仪水准仪全站仪的原理解释说明以及概述1. 引言1.1 概述在现代的测量和建筑行业中，经纬仪、水准仪和全站仪是常用的测量工具。
它们通过利用光学原理和精确计算，可以测量地理位置、地形高程以及角度等多种数据。
这些测量结果对于土木工程、建筑设计、道路规划等方面都具有重要意义。
本文将详细介绍经纬仪、水准仪和全站仪的工作原理、应用领域和优点，并进行比较分析，旨在帮助读者更好地了解这些测量仪器及其使用方法。
1.2 文章结构本文共分为五个部分。
第一部分是引言部分，主要为读者提供一个概述，介绍本文的目的和文章结构。
第二部分将深入探讨经纬仪的原理解释。
首先解释了经纬仪是什么，然后详细说明了它的工作原理和方式，并探讨了其在实际应用中的领域和优点。
第三部分将对水准仪进行进一步解释。
首先介绍了水准仪的定义，然后详细描述了它的原理和测量方法，并阐述了它在不同领域的应用和优点。
第四部分将深入研究全站仪。
首先解释了全站仪的概念，然后详细讲解了其原理和功能特点，并探讨了它在各个领域中的应用和优点。
最后，第五部分是结论部分，总结了本文所介绍的三种测量仪器的主要特点，并提出一些总结性观点。
1.3 目的本文旨在帮助读者更好地理解和掌握经纬仪、水准仪和全站仪的基本原理、使用方法以及在不同领域中的应用。
通过对这些测量工具原理与应用的详细介绍，读者可以更有效地选择和使用适合自身需求的测量设备，并提高测量结果的精确性与可靠性。
2. 经纬仪的原理解释:2.1 什么是经纬仪:经纬仪是一种用于测量地球上某个点的经度和纬度坐标的仪器。
它主要由一个水平基座和一个相互垂直于基座并可以旋转的望远镜组成，通常还配备了一个水平激光器。
2.2 原理和工作方式:经纬仪的工作原理基于光学三角测量法和大地测量学原理。
当使用经纬仪进行测量时，首先需要将其放置在待测位置，并确保其水平放置。
然后观察望远镜中目标点或参考线，并通过调整望远镜的方向盘来使其对准目标点。
在望远镜中，经纬仪设有两个显示圈：一个用于显示水平角度，即经度；另一个用于显示垂直角度，即纬度。
经纬仪原理及角度测量方法解析
经纬仪原理及角度测量方法内容：理解水平角、竖直角测量的基本原理；掌握光学经纬仪的基本构造、操作与读数方法；水平角测量的测回法和方向观测法；掌握竖盘的基本构造及竖直角的观测、计算方法；掌握光学经纬仪的检验与校正方法；了解水平角测量误差来源及其减弱措施及电子经纬仪的测角原理及操作方法。
重点：光学经纬仪的使用方法；水平角测回法测量方法；竖直角测量方法；难点：光学经纬仪的检验与校正。
§ 3.1 角度测量原理角度测量(angular observation) 包括水平角(horizontal angle) 测量和竖直角(vertical angle) 测量。
一、水平角定义从一点出发的两空间直线在水平面上投影的夹角即二面角，称为水平角。
其范围：顺时针0°～360°。
二、竖直角定义在同一竖直面内，目标视线与水平线的夹角，称为竖直角。
其范围在0°～±90°之间。
如图当视线位于水平线之上，竖直角为正，称为仰角；反之当视线位于水平线之下，竖直角为负，称为俯角。
§ 3.2 光学经纬仪（optical theodolite ）经纬仪是测量角度的仪器。
按其精度分，有DJ6 、DJ2 两种。
表示一测回方向观测中误差分别为6"、2"。
一、DJ6 光学经纬仪的构造DJ6 光学经纬仪图1、照准部(alidade)2、水平度盘(horizontal circle)3、基座(tribrach)二、J6的读数方法1、J6 经纬仪采用“分微尺测微器读数法”，分微尺的分划值为1ˊ，估读到获0.1ˊ( 即：6") 。
如图，水平度盘读数为：73°04ˊ24"。
2、“ H ”——水平度盘读数，“ V ”——竖直度盘读数。
三、J2 光学经纬仪的构造如图与J6 相比，增加了：1、测微轮——用于读数时，对径分划线影像符合。
2、换像手轮——用于水平读数和竖直读数间的互换。
经纬仪原理及角度测量方法
经纬仪原理及⾓度测量⽅法经纬仪原理及⾓度测量⽅法经纬仪原理及⾓度测量⽅法内容：理解⽔平⾓、竖直⾓测量的基本原理；掌握光学经纬仪的基本构造、操作与读数⽅法；⽔平⾓测量的测回法和⽅向观测法；掌握竖盘的基本构造及竖直⾓的观测、计算⽅法；掌握光学经纬仪的检验与校正⽅法；了解⽔平⾓测量误差来源及其减弱措施及电⼦经纬仪的测⾓原理及操作⽅法。
重点：光学经纬仪的使⽤⽅法；⽔平⾓测回法测量⽅法；竖直⾓测量⽅法；难点：光学经纬仪的检验与校正。
§ 3.1 ⾓度测量原理⾓度测量(angular observation) 包括⽔平⾓(horizontal angle) 测量和竖直⾓(vertical angle) 测量。
⼀、⽔平⾓定义从⼀点出发的两空间直线在⽔平⾯上投影的夹⾓即⼆⾯⾓，称为⽔平⾓。
其范围：顺时针0°～360°。
⼆、竖直⾓定义在同⼀竖直⾯内，⽬标视线与⽔平线的夹⾓，称为竖直⾓。
其范围在0°～±90°之间。
如图当视线位于⽔平线之上，竖直⾓为正，称为仰⾓；反之当视线位于⽔平线之下，竖直⾓为负，称为俯⾓。
§ 3.2 光学经纬仪（optical theodolite ）经纬仪是测量⾓度的仪器。
按其精度分，有DJ6 、DJ2 两种。
表⽰⼀测回⽅向观测中误差分别为6"、2"。
⼀、DJ6 光学经纬仪的构造DJ6 光学经纬仪图1、照准部(alidade)2、⽔平度盘(horizontal circle)3、基座(tribrach)⼆、J6的读数⽅法1、J6 经纬仪采⽤“分微尺测微器读数法”，分微尺的分划值为1ˊ，估读到获0.1ˊ( 即：6") 。
如图，⽔平度盘读数为：73°04ˊ24"。
2、“ H ”——⽔平度盘读数，“ V ”——竖直度盘读数。
三、J2 光学经纬仪的构造如图与J6 相⽐，增加了：1、测微轮——⽤于读数时，对径分划线影像符合。
经纬仪及角度测量
5、竖盘指标差的检校
仪器整平后，以盘左、盘右先后瞄准同一明显目标， 在竖盘指标水准管气泡居中的情况下读取竖盘读数L和R， 并计算指标差。
同一方向各测回互差 < 24 (12—DJ2) （6）水平角计算：取两相邻方向值之差。 观测手簿见表3－2，各项限差列入表3－3
方向观测法观测手簿
测测 目 读
数
站
回 数
盘左 标 °′″
盘右 °′″
2c
A 0 02 12 180 02 00 12
B 37 44 15 217 44 05 10
0 1 C 110 29 04 290 28 52 12
R = R-270
=（L+R）/2
例：L = 811842 R = 2784154 则 L = 84118 R = 84154
= 84136
问题：L R ？
若竖盘注记方式为逆时针全圆注记，应如何计算？ 竖直角计算公式的判断法则：
(1) 大致安放望远镜于水平位置，确定起始读数(常数)； (2) 抬高望远镜， 若读数增加 则 ＝ 读数 － 常数 若读数减小 则 ＝ 常数 － 读数 若盘左为第一种情况，则盘右为第二种情况，反之亦然。
此校正需反复进行，直至C值不大 于10”为止。
4、横轴的检校
如图，在距一较高墙20～30m处置仪， 在墙上选择一仰角大于30度的目标点P， 盘左瞄准P，将望远镜放平，在墙上定一点P1。 倒镜盘右瞄准P点，再将望远镜放平， 在墙上定出另一点P2。如果P1P2重合， 表明仪器横轴垂直于竖轴，否则应校正。
全站仪各组成部分详解
全站仪各组成部分详解一、电子经纬仪的度盘读数系统电子经纬仪是一种集光、机、电为一体的新型测角仪器，与光学经纬仪比较电子经纬仪将光学度盘换为光电扫描度盘，将人工光学测微读数代之以自动记录和显示读数，使测角操作简单化，且可避免读数误差的产生。
电子经纬仪的自动记录、储存、计算功能，以及数据通讯功能，进一步提高了测量作业的自动化程度。
电子经纬仪采用了光电扫描测角系统，其类型主要有：编码盘测角系统、光栅盘测角系统及动态（光栅盘）测角系统等三种。
电子经纬仪与光学经纬仪区别在于度盘读数及显示系统，电子经纬仪的水平度盘和竖直度盘及其读数装置是分别采用两个相同的光栅度盘（或编码盘）和读数传感器进行角度测量的。
电子经纬仪是人们在角度测量自动化的过程中应用而生的，目前电子经纬仪的物理存在形式有两种，一种是只具测角功能的电子经纬仪，另一种是将电子经纬仪与测距仪设计为一体，测角测距功能皆备的整体式全站型电子速测仪（electronic theometer total station），简称为全站仪。
根据测角精度可分为0。
5″，1″，2″，3″，5″，10″等几个等级，各类电子经纬仪在各种测绘作业中起着巨大的作用。
电子经纬仪的基本构造及性能基本相同但以因各仪器制造商的不同各有特点，主要表现在计数系统、电子电路系统、显示及软件系统、数据接口方面的差异，及性能的差别。
二、全站仪全站仪是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器，是集水平角、垂直角、距离(斜距、平距)、高差测量功能于一体的测绘仪器系统。
因其一次安置仪器就可完成该测站上全部测量工作，所以称之为全站仪。
全站仪的发展经历了从组合式即光电测距仪与光学经纬仪组合，或光电测距仪与电子经纬仪组合，到整体式即将光电测距仪的光波发射接收系统的光轴和经纬仪的视准轴组合为同轴的整体式全站仪等几个阶段。
全站仪几乎可以用在所有的测量领域。
电子全站仪由电源部分、测角系统、测距系统、数据处理部分、通讯接口、及显示屏、键盘等组成。
3.1角度测量原理及使用的仪器
1、角度测量原理（1）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构成的夹角，也就是过这两方向线所作两铅垂面所夹的两面角。
如图3-1-1中β角所示。
图3-1-1 水平角测量原理测量水平角的仪器,须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，并能使之水平。
为了瞄准不同方向，仪器的望远镜应能沿水平方向转动，也能高低俯仰。
当望远镜高低俯仰时，其视准轴应划出一竖直面，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。
（2）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。
其角值为0°～90°。
视线上倾斜，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。
如图3-1-1中αb、αc角所示。
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。
2、光学经纬仪光学经纬仪按精度分为：DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ15等五级。
D表示“大地测量”，J表示“经纬仪”，07、1、2、6和15分别表示该仪器一个测回方向观测中误差的秒值。
世界上的第一台光学经纬仪是瑞士Wild生产的，目前Leica(原Wild厂)生产的经纬仪按其精度划分的型号为：T4、T3、T2、T1、T16。
以秒为单位的一测回方向观测中误差分别为±0.5″、±1″、±2″、±6″、±16″。
工程中常用的光学经纬仪为DJ2和DJ6两种。
（1）DJ6级光学经纬仪构造及读数方法1）DJ6级光学经纬仪构造DJ6级光学经纬仪构造主要由照准部、水平度盘和基座三部分构成。