建筑中经纬仪的原理操作方法

建筑中经纬仪的原理操作方法

经纬仪的原理与使用：
　　一．角度测量的原理及相关基本概念
　　角度测量包括水平角测量和竖直角测量，其中水平角测量是用于测量地面点的位置，竖直角测量是用于间接测定地面点的高程。
　　（一）水平角的测量原理水平角概念：从一点到两目标的方向线垂直投影在水平面上所成的角，β。
　　为了测定水平角β，那么可设想在过角顶B点上方安置一个水平度盘，水平度盘上面带有顺时针刻划、注记。我们可以在BA方向读一个数n，在BC方向读一个数m，那水平角β就等于m减n，用公式表示为β＝右目标读数m－左目标读数n水平角值为0～360°。
　　（二）竖直角的测量原理 竖直角概念：测站点到目标点的视线与水平线间的夹角，用α表示。α为AB方向线的竖直角。其值从水平线算起，向上为正，称为仰角，范围是0°～90°；向下为负，称为俯角，范围为0°～－90°。
　　天顶距概念：视线与测站点天顶方向之间的夹角，其数值为0°～180°，均为正值。与竖直角的关系：α＝90°－Z
　　为了测定天顶角或竖直角，那同测水平角类似，在A点安置一个竖直度盘，同样是带有刻划和注记。这个竖直度盘随着望远镜上下转动，瞄准目标后则有一个读数，那此读数就为竖直角。 根据上述角度测量原理，研制出的能同时完成水平角和竖直角测量的仪器称为经纬仪。经纬仪按不同测角精度又分成多种等级，如DJ1、DJ2、 DJ6 、DJ10等。D、J为“大地测量”和“经纬仪”的汉语拼音第一个字母，数字表示该仪器测量精度。DJ6表示一测回方向观测中误差不超过±6″。工程中常用的精度有2″、6″和10″。
　　二．DJ6型光学经纬仪
　　（一）基本构造：照准部，水平度盘，基座
　　（二）读数方法：最常见的读数方法有分微尺法、单平板玻璃测微器法和对径符合读法。下面分别说明其构造原理及读数方法。
　　1．分微尺法 分微尺法也称带尺显微镜法，多用于DJ6级仪器。由于这种方法操作
　　简单，不含隙动差，其应用日广。如国产的TDJ6，Leica T16等都采用这种方法。 这种测微器是一个固定不动的分划尺，它有60个分划，度盘分划经过光路系统放大后，其1°的间隔与分微尺的长度相等。即相当于把1°又细分为60格，每格代表1′，从读数显微镜中看到的影像如书图3－6所示。图中H代表水平度盘，V代表竖直度盘。度盘分划注字向右增加，而分微尺注字则向左增加。分微尺的0分划线即为读数的指标线，度盘分划线则作为读取分微尺读数的指标线。从分微尺上可直接读到1′，还可以估读到0.1′。

　　三．经纬仪的使用
　　（一）安置经纬仪 在测量角度以前，首先要把经纬仪安置在设置有地面标志的测站上。所谓测站。即是所测角度的顶点。安置工作包括对中、整平两项。
　　1．对中 在安置仪器以前，首先将三脚架打开，抽出架腿，并旋紧架腿的固定螺
　　旋。然后将三个架腿安置在以测站为中心的等边三角形的角顶上。这时架头平面即约略水平，且中心与地面点约略在同一铅垂线上。 从仪器箱中取出仪器，用附于三脚架头上的连结螺旋，将仪器与三脚架固连在一起，然后即可精确对中。根据仪器的结构，可用垂球对中，也可用光学对中器对中。 垂球对中（简单介绍） 如果使用光学对中器对中，可以先用垂球粗略对中，然后取下垂球，再用光学对中器对中。但在使用光学对中器时，仪器应先利用脚螺旋使圆水准器气泡居中，再看光学对中器是否对中。如有偏离，仍在仪器架头上平行移动仪器，在保证圆水准气泡居中的条件下，使其与地面点对准。如果不用垂球粗略对中，则一面观察光学对中器一面移动脚架，使光学对中器与地面点对准。这时仪器架头可能倾斜很大，则根据圆水准气泡偏移方向，伸缩相关架腿，使气泡居中。伸缩架腿时，应先稍微旋松伸缩螺旋，待气泡居中后，立即旋紧。因为光学对中器的精度较高，且不受风力影响，应尽量采用。待仪器精确整平后，仍要检查对中情况。因为只有在仪器整平的条件下，光学对中器的视线才居于铅垂位置，对中才是正确的。
　　2．整平
　　经纬仪整平的目的，乃是使竖轴居于铅垂位置。整平时要先用脚螺旋使圆水准气泡居中，以粗略整平，再用管水准器精确整平。
　　由于位于照准部上的管水准器只有一个，可以先使它与一对脚螺旋连线的方向平行，然后双手以相同速度相反方向旋转这两个脚螺旋，使管水准器的气泡居中。再将照准部平转90°，用另外一个脚螺旋使气泡居中。这样反复进行，直至管水准器在任一方向上气泡都居中为止。在整平后还需检查光学对中器是否偏移。如果偏移，则重复上述操作方法，直至水准气泡居中，对中器对中为止。
　　（二）照准目标
　　1．水平角观测时，应尽量照准目标的底部。当目标较近时，成像较大，则用单丝平分目标；当目标较远时，成像较小，则用双丝夹住目标或用单丝与目标重合。
　　2．竖直角观测时，应用中横丝照准目标顶部或某一预定部位。
　　（三）读数或置数
　　1．读数：按照先前介绍的读数方法进行。
　　2．置数：照准需要的方向，使水平度盘读数为某一预定值叫做置数。具体方法是：先照准后置数。照准目标后，打开度盘变换手轮保险装置，转动度盘变换手轮，使度盘读数等于预定读数，然后，关上变换手轮保险装置。
　　(1)将复测扳手扳向上方。松开照准部及望远镜的制动螺旋。利用望远镜上的粗瞄器，以盘左(竖盘在望远镜视线方向的左侧时称盘左)粗略照准左方目标A。关紧照准部及望远镜的制动螺旋，再用微动螺旋精确照准目标，同时需要注意消除视差及尽可能照准目标的下部。对于细的目标，宜用单丝照准，使单丝平分目标像；而对于粗的目标，则宜用双丝照准，使目标像平分双丝，以提高照准的精度。最后读取该方向上的读数左a。
　　(2) 松开照准部及望远镜的制动螺旋，顺时针方向转动照准部，粗略照准右方目标B。再关紧制动螺旋，用微动螺旋精确照准，并读取该方向上的水平度盘读数左b。盘左所得角值即为：左左左ba。以上称为上半测回。
　　(3) 将望远镜纵转180°，改为盘右。重新照准右方目标B，并读取水平度盘读数右b。然后顺时针或逆时针方向转动照准部，照准左方目标A。读取水平度盘读数右a，则盘右所得角值右右右ba。以上称为下半个测回。两个半测回角值之差不超过规定限值时，取盘左盘右所得角值的平均值。
　　二）方向观测法测水平角
　　当在一个测站上需观测多个方向时，宜采用这种方法，因为可以简化外业工作。它的直接观测结果是各个方向相对于起始方向的水平角值，也称为方向值。相邻方向的方向值之差，就是它的水平角值。

一、经纬仪 　　 经纬仪是测量工作中的主要测角仪器。由望远镜、水平度盘、竖直度盘、水准器、基座等组成。 　　 测量时，将经纬仪安置在三脚架上，用垂球或光学对点器将仪器中心对准地面测站点上，用水准器将仪器定平，用望远镜瞄准测量目标，用水平度盘和竖直度盘测定水平角和竖直角。按精度分为精密经纬仪和普通经纬仪；按读数设备可分为光学经纬仪和游标经纬仪；按轴系构造分为复测经纬仪和方向经纬仪。此外，有可自动按编码穿孔记录度盘读数的编码度盘经纬仪；可连续自动瞄准空中目标的自动跟踪经纬仪；利用陀螺定向原理迅速独立测定地面点方位的陀螺经纬仪和激光经纬仪；具有经纬仪、子午仪和天顶仪三种作用的供天文观测的全能经纬仪；将摄影机与经纬仪结合一起供地面摄影测量用的摄影经纬仪等。 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 　　 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′。 二、经纬仪的安置方法 1）三脚架调成等长并适合操作者身高，将仪器固定在三脚架上，使仪器基座面与三脚架上顶面平行。 　　2）将仪器舞摆放在测站上，目估大致对中后，踩稳一条架脚，调好光学对中器目镜（看清十字丝）与物镜（看清测站点），用双手各提一条架脚前后、左右摆动，眼观对中器使十字丝交点与测站点重合，放稳并踩实架脚。 　　3）伸缩三脚架腿长整平圆水准器 　　4）将水准管平行两定平螺旋，整平水准管。 　　5）平转照准部90度，用第三个螺旋整平水准管。 　　6）检查光学对中，若有少量偏差，可打开连接螺旋平移基座，使其精确对中，旋紧连接螺旋，再检查水准气泡居中。 三、度盘读数方法 　　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。 （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。 （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。 （4）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。 　　*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。 　　*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 。 四、经纬仪的角度测量原理 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 平度盘； 　　（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 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。

经纬仪，测量水平角和竖直角的仪器。是根据测角原理设计的。目前最常用的是光学经纬仪。