第五章 角度测量xiu

对准测站点后，再旋紧连接螺旋。垂球对中的误差应小于3mm。
精平：旋转脚螺旋使圆水准气泡居中，转动照准部，旋转脚螺旋，使管水准气泡在相 互垂直的两个方向上居中。注意，旋转脚螺旋精平仪器时，不会破坏前已完成的垂球 对中关系。 2、使用光学对中法安置经纬仪 光学对中器也是一个小望远镜；
它由保护玻璃1、反光棱镜2、物镜3、物镜调焦镜4、 对中标志分划板5和目镜6组成。 使用光学对中器之前，应先旋转目镜调焦螺旋使对中 标志分划板十分清晰，再旋转物镜调焦螺旋(有些仪器 是拉伸光学对中器)看清地面的测点标志。
经纬仪安置的操作程序是：
打开三脚架腿，调整好其长度使脚架高度适合于观测者的高度； 张开三角架，将其安置在测站上，使架头大致水平； 从仪器箱中取出经纬仪放置在三角架头上，并使仪器基座中心基本对齐三角架头 的中心，旋紧连接螺旋后，即可进行对中整平操作。 可以使用垂球对中或光学对中器对中进行经纬仪安置操作。 1、使用垂球对中法安置经纬仪 将垂球挂在连接螺旋中心的挂钩上，调整垂球线长度使垂球尖略高于测站点。 粗对中与粗平：平移三脚架(应注意保持三角架头面基本水平)，使垂球尖大致对准测 站点的中心，将三脚架的脚尖踩入土中。 精对中：稍微旋松连接螺旋，双手扶住仪器基座，在架头上移动仪器，使垂球尖准确
2) 复测装置：复测经纬仪是用复测扳手代替水平度盘位置变换螺旋来控制水
平度盘的转动，最终达到配置零方向读数的目的。
5.2.2 DJ6级光学经纬仪的读数装置
读数设备包括度盘、光路系统和测微器。 水平度盘和竖直度盘上的分划线，通过一系列棱镜和透镜成 像显示在望远镜旁的读数显微镜内。DJ6级光学经纬仪的读 数装置可以分为测微尺读数和单平板玻璃读数两种。 1、测微尺读数装置 测微尺读数装置的光路见右图所示。 将水平玻璃度盘和竖直玻璃度盘均刻划为360格，每格的角 度为1°，顺时针注记。 照明光线通过反光镜1的反射进入进光窗2，其中一路光线 通过编号为12、13、15、16的光学组件将水平度盘14上的 刻划和注记成像在平凸镜8上；另一路光线通过编号为3、5、 6、7的光学组件将竖直度盘4上的刻划和注记成像在平凸镜 8上； 在平凸镜8上有两个测微尺，测微尺上刻划有60格。 仪器制造时，使度盘上一格在平凸镜8上成像的宽度正好等 于测微尺上刻划的60格的宽度，因此测微尺上一小格代表1′。 通过棱镜9的折射，两个度盘分划线的像连同测微尺上的刻 划和注记可以被读数显微镜观察到，其中10是读数显微镜 的物镜，11是读数显微镜的目镜。读数装置大约将两个度 盘的刻划和注记放大了65倍。
7-光学瞄准器 8-度盘读数显微镜 9-度盘读数显微镜调焦螺旋 10-照准部管水准器 11-光 学对中器 12-度盘照明反光镜 13-竖盘指标管水准器14-竖盘指标管水准器观察反射镜 15-竖盘指标管水准器微动螺旋 16-水平方向制动螺旋 17-水平方向微动螺旋 18-水平度 盘变换螺旋与保护卡 19-基座圆水准器 20-基座 21-轴套固定螺旋 22-脚螺旋
2、平板玻璃测微尺读数装置 光路图中，平板玻璃安置在水平度盘反光棱镜16和竖直度盘反光棱镜7之前的位置。 读数原理是：将玻璃度盘刻划为720格，每格的角度为30′，顺时针注记。 来自两个度盘的、包含有度盘刻划和注记的光线1通过平板玻璃5，经反光棱镜9转向 后连同测微尺7上的分划一起成像在读数指标面8上，再经反光棱镜10进入读数显微镜， 通过读数显微镜11、12就可以观察到读数指标面上的度盘刻划和注记及测微尺刻划和 注记的影像。 当度盘刻划影像不位于双指标线中央时，旋转测微螺旋2，带动齿轮3进而带动扇形齿 4使平板玻璃5和测微尺7绕轴6旋转，度盘刻划影像移动偏距位于双指标线中央位置， 所移偏距则在测微尺上记录下来。
水平度盘配盘装置
水平角测量需要旋转照准部和望远镜，来依次瞄准不同方向的目标并读取 各目标不同的水平度盘的读数，以测得各目标方向的方向值； 在一测回观测过程中，水平度盘是固定不动的； 为了角度计算的方便，在观测开始之前，通常将起始方向(称为零方向)的 水平度盘读数配置为0°左右，这就需要有控制水平度盘转动的部件。 有两种控制水平度盘转动的结构： 1) 水平度盘位置变换螺旋（换盘手轮）：方向经纬仪使用。
5.2.1 DJ6级光学经纬仪的结构
根据控制水平度盘转动方式的不同，DJ6级光学经纬仪又分为方向经纬仪和复测 经纬仪。 地表测量中，通常使用方向经纬仪，复测经纬仪主要应用于地下工程测量。 下图是北京光学仪器厂生产的DJ6级方向光学经纬仪。 一般将光学经纬仪分解为基座、水平度盘和照准部三部分。
1-望远镜制动螺旋 2-望远镜微动螺旋 3-物镜 4-物镜调焦螺旋 5-目镜 6-目镜调焦螺旋
仪器制造时，使度盘刻划影像移动1格也即0.5°或30′时，对应于测微尺上移动90格， 则测微尺上1格所代表的角度值为30×60÷90=20″，按估读到测微尺1格的十分之一， 即为2″。它比测微尺读数装置的读数误差要小。 平板玻璃测微尺读数装置的读数窗视场见下图所示。 它有3个读数窗口，其中下窗口为水平度盘影像窗口，中间窗口为竖直盘度影像窗口， 上窗口为测微尺影像窗口。 读数时，先旋转测微螺旋，使两个度盘分划线中的某一个分划线精确地位于双指标线 的中央，0.5°整倍数的读数根据分划线注记读出，小于0.5°的读数从测微尺上读出， 两个读数相加即为度盘的读数。
5.2 光学经纬仪的结构
规范给出的国产光学经纬仪按其精度划分的型号有：DJ07、DJ1、DJ2、DJ6， 其中字母D、J分别为“大地测量”和“经纬仪”汉语拼音的第一个字母，07、1、2、 6分别为该仪器一测回方向观测中误差的秒数。 瑞士Leica公司的光学经纬仪按其精度划分的型号为：T4、T3、T2、T1、T16， 其中字母T为单词“Theodolite”(经纬仪)的第一个字母，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″。
5.2.1 DJ6级光学经纬仪的结构
1、基座 基座上有三个脚螺旋，一个圆水准气泡，用来粗平仪器。 水平度盘旋转轴套套在竖轴套外围，拧紧轴套固定螺旋， 可将仪器固定在基座上；旋松该螺旋，可将经纬仪水平 度盘连同照准部从基座中拔出。 2、水平度盘 水平度盘是一个圆环形的光学玻璃盘片，盘片边缘刻划 并按顺时针注记有0°~360°的角度数值。 3、照准部 照准部是指水平度盘之上，能绕其旋转轴旋转的全部部 件的总称，它包括竖轴、U形支架、望远镜、横轴、竖 直度盘、管水准器、竖盘指标管水准器和读数装置等。 照准部的旋转轴称为仪器竖轴，竖轴插入基座内的竖轴 轴套中旋转；照准部在水平方向的转动，由水平制动、 水平微动螺旋控制；望远镜在纵向的转动，由望远镜制 动、望远镜微动螺旋控制；竖盘指标管水准器的微倾运 动由竖盘指标管水准器微动螺旋控制； 照准部上的管水准器，用于精平仪器。
5.1.1 水平角测量原理
水平角是指地面一点到两个目标点连 线在水平面上投影的夹角，它也是过两条 方向线的铅垂面所夹的两面角。 为了测量水平角，应在过B点的上方 水平的安置一个有刻度的圆盘，称为水平 度盘； 水平度盘的中心应位于过B点的铅垂 线上； 经纬仪还必须有一个能够瞄准远方目 标的望远镜；该望远镜能上下绕横轴旋转， 又能绕竖轴水平方向旋转。 即望远镜应可以在水平面和铅垂面内
DJ2级光学经纬仪的构造与DJ6级基本相同，只在度盘读数方面存在下面的差异： (1) DJ2级光学经纬仪采用重合读数法，相当于取度盘对径(直径两端)相差180°处的两 个读数的平均值，由此可以消除度盘偏心误差的影响，以提高读数精度。 (2) 在度盘读数显微镜中，只能选择观察水平度盘或垂直度盘中的一种影像，通过旋转 “水平度盘与竖直度盘换像手轮” 来实现。 (3) 设置双光楔测微器，分为固定光楔与活动光楔两组楔形玻璃，活动光楔与测微分 划板相连。入射光线经过一系列棱镜和透镜后，将度盘某一直径两端的分划同时成像 到读数显微镜内，并被横线分隔为正像和倒像。下图为德国蔡司公司(Zeiss)生产的 Theo 010型经纬仪(属于2″级)读数镜中的度盘对径分划像(右边)和测微器分划像(左边)， 度盘的数字注记为“度”数，测微分划尺左边注记为“分”数，右边注记为“十秒” 数。
建筑工程测量
江西理工大学南昌校区 肖胜文
第五章 角度测量与水平角度测设方法
测量地面点连线的水平夹角及视线方向与水平面的竖直 角，称角度测量。角度测量是测量的基本工作之一。 角度测量所使用的仪器是经纬仪和全站仪。 水平角测量用于求算点的平面位置，竖直角测量用 于测定高差或将倾斜距离改化为水平距离。
5.1 角度测量原理
水平角是注记有“水平”(有些仪器为 “Hz”或“⊥”)字样窗口 ”)字样窗口的像是竖直度盘分划线及其 测微尺的像。 读数方法为：以测微尺上的“0”分划线 为读数指标，“度”数由落在测微器上 的度盘分划线的注记读出，测微尺的 “0”分划线与度盘上的“度”分划线之 间的、小于1°的角度在测微尺上读出； 最小读数可以估读到测微尺上1格的 十分之一，即为0.1′或6″。 图中的水平度盘读数为214°54.7′， 竖直度盘读数为79°05.5′。 测微尺读数装置的读数误差为测微 尺上一格的十分之一，即0.1′或6″。
为使读数方便和不易出错，现在生产的DJ2级光学经纬仪，一般采用下图所示
的数字读数窗。度盘对径分划像及度数和10′的影像分别出现于两个窗口，另 一窗口为测微器读数。当转动测微轮使对径上、下分划对齐以后，从度盘读 数窗读取度数和10′数，从测微器窗口读取分数和秒数。
5.3 经纬仪的安置与水平角观测
5.3.1 经纬仪的安置 经纬仪的安置包括对中和整平，其目的是使仪器竖轴位于过测站点的铅垂线上，从而 使水平度盘和横轴处于水平位置，竖直度盘位于铅垂平面内。对中的方式有垂球对中 和光学对中两种，整平分粗平和精平。 粗平是通过伸缩脚架腿或旋转脚螺旋使圆水准气泡居中，其规律是圆水准气泡向 伸高脚架腿的一侧移动，或圆水准气泡移动方向与用左手大拇指和右手食指旋转脚螺 旋的方向一致； 精平是通过旋转脚螺旋使管水准气泡居中，要求分别转动照准部使管水准器轴旋 至相互垂直的两个方向上使气泡居中，其中一个方向应与任意两个脚螺旋中心的连线 方向平行。