光学经纬仪的构造
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一、经纬仪概述
经纬仪的种类繁多，如按读数系统区分，可以分成光 学、游标和电子经纬仪等。现在使用的大多是光学经纬仪 ，它较之游标经纬仪有精度高、体积小、重量轻、密封性 能良好等优点。电子经纬仪将在本章最后一节作简要介绍 。
我国对经纬仪编制了系列标准，分别为DJ07、DJ1、 DJ2、DJ6、DJ15及DJ60等级别。其中07、1、2、6、15等数 字，表示该仪器所能达到的精度指标。如DJ07和DJ6分别 表示水平方向测量一测回的方向中误差不超过±0.7″和 ±6″的大地测量经纬仪。
圆水准器
水准管
望远镜
目镜调焦，物镜调焦，
粗瞄准器，十字丝
读数显微镜
竖直度盘
光学对点器 复测扳手或度盘变换器
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望远镜十字丝
5
2.水平度盘(horizontal
circle)
水平度盘由光学玻璃制成
顺时针0360刻度；
0
270
90
180
水平度盘与照准部相互脱离；改源自度盘位置，要使用度盘变换手轮或复测
扳手。
3.基座(tribrach)
脚螺旋用于整平仪器 h
6
三、J6经纬仪的读数方法
（1）分微尺的分划值为 1ˊ，估读到0.1ˊ(6")。
（2）“H”——水平度 盘读数， “V”——竖 直度盘读数。
73
水平度盘读数： 0 1
730424
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7
四、DJ2经纬仪的构造 如图与J6相比，增加了：
竖直读盘 反光镜
h
测微轮 换像手轮
8
1、测微轮——读数时，对径分划线影像符合。 2、换像手轮——水平读数和竖直读数间的互换。
3、竖直读盘反光镜——竖直读数时反光。
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五、DJ2经纬仪的读数
一般采用对径重合读数法——转动测微轮，使上下分划线精 确重合后读数。
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10
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2
二、DJ6经纬仪的构造 DJ6型光学经纬仪主要由基座、水平度盘和照
准部三部分组成。
⒈照准部(alidade) ⒉水平度盘(horizontal circle) ⒊基座 (tribrach) 变换手轮、复测器
h
3
h
4
1.照准部(alidade)
照准部(水平)制动、微动
望远镜(竖直)制动、微动
光学经纬仪的构造与使用方法
读数时，打开并转动反光镜，使读数窗内亮 度适中，调节读数显微镜的目镜，使度盘和分微 尺分划线清晰，然后，“度”可从分微尺中的度 盘分划线上的注字直接读得，“分”则用度盘分 划线作为指标，在分微尺中直接读出， 并估读 至0.1′，两者相加，即得度盘读数。如图3-2所 示，水平度盘的读数为130°＋01′30″= 130°01′30″ ；竖盘读数为87°＋22′00″= 87°22′。
有的经纬仪没有复测装置，而是设置一个水平度盘变位手轮，转动该手 轮，水平度盘即随之转动。
3.基座
基座是在仪器的最下部，它是支承整个仪器的底座。基座上安有三个脚 螺旋和连接板。转动脚螺旋可使水平度盘水平。通过架头上的中心螺旋与三脚 架头固连在一起。此外，基座上还有一个连接仪器和基座的轴座固定螺旋，一 般情况下，不可松动轴座固定螺旋，以免仪器脱出基座而摔坏。
3
第 三 章 角 度 测 量
2020/5/11
（二）DJ6级光学经纬仪的读数方法
DJ6级光学经纬仪的水平度盘和竖直度盘的分划线通过一系列的棱镜和透 镜作用，成像于望远镜旁的读数显微镜内，观测者用读数显微镜读取读数。由
于测微装置的不同，DJ6级光学经纬仪的读数方法分为下列两种。
1.分微尺测微器及其读数法
图3-3A中，水平度盘读数为 49°30′+ 22′40″= 49°52′40″；
图3-3B中，竖直度盘读数为 107°+ 01′40″= 107°01′40″ 。
2020/5/11
光学经纬仪构造及使用方法
光学经纬仪构造及使⽤⽅法§3.2 精密光学经纬仪的构造及使⽤⽅法控制测量中，需⽤经纬仪进⾏⼤量的⽔平⾓和垂直⾓观测。
使⽤经纬仪进⾏⾓度观测，最重要的环节是：仪器整平、照准和读数。
我们围绕这三个环节，对光学经纬仪的构造和使⽤⽅法作如下介绍。
3.2.1 ⽔准器由前节可知，测⾓时必须使经纬仪的垂直轴与测站铅垂线⼀致。
这样，在仪器结构正确的条件下，才能正确测定所需的⾓度。
要满⾜这⼀要求，必须借助于安装在仪器照准部上的⽔准器，即照准部⽔准器。
照准部⽔准器⼀般采⽤管状⽔准器。
管⽔准器是图3-3 ⽔准轴与⽔准器轴⽤质量较好的玻璃管制成，将玻璃管的内壁打磨成光滑的曲⾯，管内注⼊冰点低，流动性强，附着⼒较⼩的液体，并留有空隙形成⽓泡，将管两端封闭，就成为带有⽓泡的⽔准器，如图3-3所⽰。
1. ⽔准轴与⽔准器轴为了便于观察⽔准器的倾斜量，在⽔准管的外壁上刻有若⼲个分划，分划间隔⼀般为2mm，其中间点称为零点。
⽔准器安置在⼀个⾦属框架内，并安装在经纬仪照准部⽀架上，所以把这种管状⽔准器称为照准部⽔准器。
照准部⽔准器框架的⼀端有⽔准器校正螺旋，通过校正螺旋，使照准部⽔准器的⽔准器轴与仪器垂直轴正交。
所谓⽔准器轴，就是过⽔准器零点O ，⽔准管内壁圆弧的切线，如图3-3所⽰。
另外，由于⽔准管内的液体⽐空⽓重，当液体静⽌时，管内⽓泡永远居于管内最⾼位置，如图3-3中的'O 位置。
显然，过'O 作圆弧的切线，此切线总是⽔平的，我们称此切线为⽔准轴由此可知，使其⽔准轴与⽔准器轴相重合，即⽓泡最⾼点'O 与⽔准器分划中⼼O 重合，这时经纬仪的垂直轴与测站铅垂线重合，这个过程称为整置仪器⽔平。
2. ⽔准器格值我们知道，当⽔准器倾斜时，⽔准管内的⽓泡便会随之移动。
不同的⽔准器，虽然倾斜的⾓度完全相同，各⾃的⽓泡移动量不会完全相同。
这是因为不同的⽔准器，它们的灵敏度不同。
灵敏度以⽔准器格值表⽰。
所谓⽔准器格值，就是当⽔准⽓泡移动⼀格时，⽔准器轴所变动的⾓度，也就是⽔准管上的⼀格所对应的圆⼼⾓。
光学经纬仪的原理
光学经纬仪的原理
光学经纬仪是一种测量地球表面上任意一点的经度和纬度的仪器。
其原理基于视线测角和天文定位的方法。
光学经纬仪主要由望远镜、水平仪、垂直仪和经纬指示仪等部分组成。
通过这些部分的配合，可以实现对地面上某一点的准确测量。
在操作光学经纬仪时，首先需要对仪器进行调整和校正，以保证测量的准确性。
通常会用水平仪对仪器进行水平调整，使其与地面平行。
同时，垂直仪用于保证望远镜的垂直度。
通过这些调整，可以消除仪器的误差，确保测量结果的准确性。
接下来，使用者需要通过望远镜观察天空中一颗亮星或其他适合用于测量的天体。
在观察的过程中，需要用经纬指示仪记录望远镜的水平、垂直度以及望远镜镜筒的旋转角度。
这些数据的记录是测量过程的关键。
在记录完观测数据后，根据天文学的基本知识，可以利用这些数据计算出测量点的经度和纬度。
主要依据是天体的赤经和赤纬与测量点的对应关系。
赤经可以用望远镜镜筒的旋转角度来表示，而赤纬则可以根据望远镜的垂直角度来计算。
总之，光学经纬仪利用视线测角和天文定位的原理，通过观察地面上测量点的天体，并记录相应的观测数据，最终可计算出测量点的经度和纬度。
这种测量方法准确可靠，广泛应用于地理、测绘等领域。
光学经纬仪的组成结构
光学经纬仪的组成结构
1.望远镜系统：望远镜是光学经纬仪最重要的组成部分。
它通常包括
目镜和物镜。
目镜是用于观测天体的光学系统，而物镜则负责聚焦天体的
光线。
望远镜的精度和质量直接影响测量结果的准确性。
现代光学经纬仪
通常配备高精度的望远镜系统，以便进行精确的测量。
2.水平圆盘：水平圆盘是固定在望远镜底座上的一个圆盘。
它被用来
调整望远镜的水平位置，以确保测量的准确性。
水平圆盘通常带有刻度和
调节螺丝，可以通过转动螺丝来调整水平位置。
首先，用水平仪进行初步
调整，使水平泡管较为平稳，然后进行更精确的调整。
3.垂直仪：垂直仪是用来确定望远镜的垂直位置的仪器。
它通常由一
个垂直管和一支陀螺仪组成。
垂直管是一个垂直放置的透明管，其内部装
有液体或气体，通过观察液面或气泡的位置来判断是否处于垂直状态。
陀
螺仪是一个用来稳定望远镜的仪器，它可以感应到地球的自转，并根据自
转的速度和方向调整望远镜的位置。
4.三脚架：三脚架是支撑整个光学经纬仪的基础结构。
它通常由三条
或更多的腿组成，可以通过调整腿的长度和角度来保持整个仪器的稳定性。
三脚架一般采用轻型高强度材料制作，如铝合金或碳纤维，并配备稳定器
和可调节的脚底，以提供额外的支撑和稳定性。
除了以上几个主要部分之外，光学经纬仪还配备了一些其他辅助设备，比如测量激光器、遮阳板、防震装置等，以帮助提高测量的准确性和稳定性。
此外，一些现代光学经纬仪还可以配备电子测量设备和数据处理单元，以提供更精确和方便的测量结果。
经纬仪的度盘读数方法及构造图解
经纬仪的度盘读数方法及构造图解（一）度盘读数装置和读数方法光学经纬仪的度盘读数装置包括光路系统及测微器。
水平或竖直度盘上的刻划线，经照明后通过一系列棱镜和透镜，最后成像在望远镜旁的读数窗内，本文仅介绍常用的测微尺读数测微装置。
图经纬仪度盘读数窗测微尺上有60个小格，一小格代表。
读数方法如下：按测微尺与度盘刻划相交处读取“度数”，如上图中为73°和87°，从测微尺上的格子读取“分”数，如04′和′，“秒”数则估读至。
如图3-5中，水平度盘读数为73°04′30″，垂直度盘读数为87°06′18″。
（二）、DJ2级光学经纬仪图3-6所示为J2-1型光学经纬仪的外形及各外部构件名称。
图3-6 J2-1型光学经纬仪1-垂直制动螺旋；2-望远镜目镜；3-度盘读数测微轮；4-度盘换像轮；5-水平微动螺旋；6-水平度盘位置变换轮；7-基座；8-垂直度盘照明镜；9-瞄准器；10-读数目镜；11-平盘水准管；12-光学对中器；13-水平度盘照明镜；14-水平制动螺旋;15-基座圆水准器；16-脚螺旋；17-望远镜物镜；18-垂直微动螺旋级光学经纬仪的构造基本同DJ6级，但在度盘读数设备方面，有下列几点不同：（1）采用度盘对径分划重合法读数，相当于取度盘直径两端相差180°处两个读数的平均值，可以抵消照准部偏心差的影响，提高了读数精度。
（2）设置双光楔测微器，分为固定光楔和活动光楔两组楔形玻璃，活动光楔与测微分划尺相连。
固定光楔和活动光楔的两个斜面接触时，合并成为一块平行玻璃，光线不产生平移；活动光楔移动后，两个光楔斜面拉开距离，两组光线产生相反方向的平移，可使度盘对径的分划线相重合；平移量以角值表示，可以从测微分划尺上读出。
（3）在读数显微镜中只能看到水平度盘或垂直度盘一种影像，但可以用度盘变换轮使其交替出现，而测微器对于水平度盘和垂直度盘可以共用。
如图3-7为J2-1型光学经纬仪的度盘读数镜中的视场，中间窗口为度盘对径分划线的像，已通过旋转测微轮带动测微器使其上下重合；上窗口为度盘的“度”数及“十分”数注记（142°40′），在左窗口可以按测微器横线指标读出“分、秒”数（7′15.7″），故整个读数为142°47′15.7″.图3-7 J2-1型光学经纬仪度盘读数窗（三）、电子经纬仪电子经纬仪与光学经纬仪的主要区别在于度盘读数系统，电子经纬仪利用光电转换原理和微处理器对编码度盘自动进行读数，显示于屏幕，并可进行观测数据的自动记录和传输。
经纬仪
构造
经纬仪结构机器部件一、经纬仪的结构（主要常用部件）： 1望远镜制动螺旋 2 望远镜 3 望远镜微动螺旋 4 水平制动 5 水平微动螺旋 6 脚螺旋 9 光学瞄准器 10物镜调焦 11目镜调焦 12 度盘读数显微镜调焦 13 竖盘指标管水准器微动螺旋 14 光学对中器 15 基座圆水准器 16 仪器基座 17 竖直度盘 18 垂直度盘照明镜 19 照准部管水准器
4.从附于D之量角器圆心凿洞，以木栓或螺丝将D、C旋紧。但D、C间要能转动，不要固定。
5.用铁片截取三个三角形，以螺丝钉或小钉子将它们附于C上，三角形之尖端必须平贴于量角器上。
6.以铰鍊
将A、B接好。（见图1）
一、赤经及赤纬 在茫茫大海中，航行的船只遇到危险，求急救时，第一就是要让救援的人知道船只的所在处，也就是说要将船只所在的经纬度告知救援的人。经纬度不仅能在海洋上指出船只的位置。它的最大好处是能将一个物体的确实位置，很简洁地让大家都能明了。同样的，在无际无涯的夜空星海中，一旦发现了新的星体，你如何将它的正确位置，公诸于世呢？你是否想到应该有一种类似经纬度的度量系统，来标定星球位置，制作星图呢？天文学家所使用的度量系统是赤经（Rightascension）及赤纬（Declination），赤
按精度从高精度到低精度分：DJ0.7,DJ1,DJ2,DJ6,DJ30等（D,J分别为大地和经纬仪的首字母）
经纬仪是测量任务中用于测量角度的精密测量仪器，可以用于测量角度、工程放样以及粗略的距离测取。整套仪器由仪器、脚架部两部分组成。
应用举列(已知A、B两点的坐标，求取C点坐标)：
是在已知坐标的A、B两点中一点架设仪器（以仪器架设在A点为例），完成安置对中的基础操作以后对准另一个已知点（B点），然后根据自己的需要配置一个读数1并记录，然后照准C点（未知点）再次读取读数2。读数2与读数1的差值既为角BAC的角度值，再精确量取AC、BC的距离，就可以用数学方法计算出C点的精确坐标。
光学经纬仪的组成结构
光学经纬仪的组成结构
电子经纬仪的望远镜与竖盘固连，安装在仪器的支架上，这一部分称为仪器的照准部，属于仪器的上部。
望远镜连同竖盘可绕横轴在垂直面内转动，望远镜的视准轴应与横轴正交，横轴应通过水盘的刻画中心。
照准部的数轴（照准部旋转轴）插入仪器基座的轴套内，照准部可以作水平转动。
光学经纬仪和经纬仪测量的原理和结构上有所不同。
光学经纬仪有以下部件组成：
1、望远镜，
2、照准部，
3、度盘,
4、测微器系统，
5、轴系,
6、水准器，
7、基座及脚螺旋，
8、光学对点器
经纬仪有以下部件组成：
1、望远镜，
2、照准部，
3、光栅盘或光学码盘,
4、测微器系统，
5、轴系,
6、水准器，
7、基座及脚螺旋，
8、光学对点器，
9、读数面板几大部分组成。
特点
经纬仪型号众多，有相同的特点如下：
1、仪器横轴和竖轴采用相同的合金钢制造的密珠式轴系，轴与轴套之间是螺旋形排列的滚珠，采用轻压过盈配合。
其间隙为零，它的误差仅仅是加工形状误差，因此这样轴系具有精度高，温度影响小，低温转动灵活，抗震性能好，不易卡死，寿命长等特点，从而保证仪器的可靠性和稳定性。
2、光栅条数少(水平盘的光栅条数仅6480条)，因此降低结构的技术要求，从而增大仪器的稳定性，提高仪器抗振能力。
3、具有自动修正功能，能修正仪器指标差、视准轴误差值和横轴误差，从而提高
仪器精度。
4、电路板小，采用信号自动平衡数字电路，实现电调自动化，增强仪器可靠性。
5、耗电小，工作电流低。
光学经纬仪。
经纬仪及使用ppt课件
左
M0
00 36 68 42 12
第一
N 68 42 48
测回
68 42 09
O
M 180 00 24
右
68 42 06
N 248 42 30
68 42 15
M 90 10 12
左
68 42 18
第二
N 158 52 30
测回
68 42 21
O 右 M 270 10 18 68 42 24
N 338 52 42
①打开反光镜，使读数
窗光线均匀；
②调焦使读数窗分划清晰
（注意消除视差）；
③按不同的测微器直接
读取水平、竖直度盘 读数
（度、分、秒，秒为估读且为6的倍数）。
水平角：215˚06＇ 48 "
竖直角： 78˚52＇ 00 "
Ⅰ.角度测量包括 水平角测量和竖直角测量。
Ⅱ. 水平角测量用于确定点的平面位置。
左 右 684209
2 当测角精度要求较高时，需观测多个测回：
① 第一测回度盘归零； ②其他各测回间按180˚/n（n为测回数）的差
值，变换度盘； ③各测回角值之差不得超过40"； ④取各测回平均值作为最后结果。
水平角观测手簿（测回法） 目 水平度盘读数 半测回角值一测回角值各测回角值备 测站 竖盘 标 ˚ ＇ " ˚ ＇ " ˚ ＇ " ˚ ＇ " 注
" ˚ ＇" ˚ ＇"
5
6
7
（0 00 34）
˚ ＇ " ˚ ＇"
8
9
C 0 00 54 180 00 24 +30 0 00 39 0 00 00 0 00 00 79 26 59 D 79 27 48 259 27 30 +18 79 27 39 79 27 05 79 26 59
经纬仪的构造1
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光学经纬仪
上1、2图为国产DJ2型光学经纬仪外貌。其构造与DJ6型级光学经纬仪基本 相同，但有以下特点： 1、读数窗中只能看到水平度盘或竖直度盘之一的影像。需要读取水平或竖 直度盘的读数时，需将换像手轮分别旋到“─”位置或“│”位置。 2、采用对径符合读数装置，可直接读取度盘对径相差180°两处读数的平 均值，以便消除照准部偏心差（即照准部旋转中心和水平度盘中心不一致的误 差）。 上3、4图为北京光学仪器厂生产的DJ2型经纬仪的读数窗的一个例子。
光学经纬仪
一、DJ6型级光学经纬仪的构造 DJ6级光学经纬仪有基座、水平度盘和照准部三部分组成。下1、2图为其外貌 图，下图3为三部分的分解简图。
二、分微尺测微器的读数方法 读数设备主要由度盘和指标组成，外加一些棱镜和显微装置。为读取度盘上 不足1°的小数部分，读数设备中还设有测微装置。
1
右图是从读数目镜端 看到的读数窗上的其总长 度恰好等于度盘上相邻两 刻划线间放大后的宽度。 由于度盘的分划值为1°， 故分微尺的格值为1′，可 估读到0.1′（即6″）。读数窗分上下两部分，注有“H”（水平）字样的供读水平 盘读数时使用，注有“V”（垂直）字样的供读竖盘读数时使用。读数时，以分微 尺的0线为指标线。整度数为落在分微尺内的度盘分划注记值，不足1°的小数部 分为度盘分划线在分微尺上截取的长度。
3
光学经纬仪的读数系统介绍
光学经纬仪的读数系统介绍光学经纬仪的读数系统由望远镜、刻度盘、读数盘和记录仪等部分组成。
首先，利用望远镜观测天体的位置，望远镜通过放大天体的图像使其可见，并且可以调整方向和焦距，以确保准确度和清晰度。
观测到的天体位置将通过十字线或其他标记与视场中的固定刻度进行比对。
刻度盘是一种环形刻度装置，固定在光学经纬仪的支架上。
它由等分的圆圈或刻度标记组成，对应着经度和纬度的刻度。
刻度盘的设计和制造需要高精度，以确保测量结果的准确性。
通常，刻度盘上的每个刻度对应着一定的度数或角度值，可以通过观察刻度盘上的刻度与标记的对齐情况来确定测量结果。
读数盘是一种与刻度盘相连的旋转装置，它通过旋转来选择和记录刻度盘上的刻度。
读数盘通常由一个旋钮或叫螺旋齿轮控制，旋转时产生旋转力，并且通过机械传动将力传递给读数盘。
读数盘上会有一个游标，用于指示所选择的刻度位置。
通过旋转读数盘，可以调整刻度盘的位置以匹配观测到的天体位置。
记录仪是光学经纬仪的一个重要组成部分，它用于记录和保存观测到的天体位置。
记录仪可以是一个机械装置，通过机械传动将读数盘的旋转转换为一个数字或记录结果的机构。
另外，现代光学经纬仪通常会配备电子记录仪，它使用传感器或激光来测量和记录刻度盘的位置。
这种电子记录仪可以实现自动化的数据采集和存储，并且可以与计算机或其他设备进行连接，实时显示和分析测量结果。
除了上述主要部分，光学经纬仪的读数系统还可能包括其他辅助器件，如自动对焦装置、防震装置和遥控器等，以提高测量的准确性和操作的便利性。
例如，自动对焦装置可以通过控制望远镜的焦距来调整视觉清晰度，防震装置可以减少外界振动对测量结果的干扰，遥控器可以实现遥控测量操作。
总的来说，光学经纬仪的读数系统是一套复杂的装置，负责记录和显示测量结果。
它通过望远镜、刻度盘、读数盘和记录仪等部分相互配合，能够实现对天体位置的准确测量。
随着科学技术的不断发展，光学经纬仪的读数系统也在不断更新和改进，以满足更精确和高效的测量要求。