第四章經(jīng)緯儀及其使用 4 1光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造 4 2水平角測(cè)量 4 3豎直角測(cè)量 4 4經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)與校正 4 5水平角度測(cè)量誤差和注意事項(xiàng) 4 6視距測(cè)量 4 7復(fù)習(xí)思考題 按精度分為DJ1 DJ2 DJ6 DJ15等 D 大地測(cè)量?jī)x器J 經(jīng)緯儀數(shù)字 測(cè)角精度 一測(cè)回方向觀測(cè)中誤差 單位為秒 按讀數(shù)系統(tǒng)分為光學(xué)經(jīng)緯儀 電子經(jīng)緯儀 按性能分為方向經(jīng)緯儀 復(fù)測(cè)經(jīng)緯儀目前建筑測(cè)量中使用較多的是光學(xué)經(jīng)緯儀 一般用DJ6 精度要求較高時(shí)用DJ2 第一節(jié)光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造 一DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀包括基座 度盤(pán) 照準(zhǔn)部三大部分 一 照準(zhǔn)部主要由望遠(yuǎn)鏡 支架 豎直軸 水平軸 豎直制動(dòng)微動(dòng)螺旋 水平制動(dòng)微動(dòng)螺旋 讀數(shù)設(shè)備 水準(zhǔn)器和光學(xué)對(duì)點(diǎn)器等組成 望遠(yuǎn)鏡 用于瞄準(zhǔn)目標(biāo)圓水準(zhǔn)器 用于粗略整平儀器管水準(zhǔn)器 用于精確整平儀器光學(xué)對(duì)點(diǎn)器 用于使度盤(pán)中心和測(cè)點(diǎn)在同一鉛垂線上讀數(shù)裝置 用于讀數(shù) 二 基座由軸座 腳螺旋 底板 三角壓板等組成 作用 用于連接和整平 三 度盤(pán)包括水平度盤(pán)和豎直度盤(pán) 由光學(xué)玻璃制成 注記 0 360 分劃 20 30 1 三種注 水平度盤(pán)順時(shí)針注記 與豎軸不固定 不隨望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)動(dòng) 水平度盤(pán)有復(fù)測(cè)鈕或變換鈕 用作改變觀測(cè)方向的角度值 豎直度盤(pán)順時(shí)針注記或逆時(shí)針注記 與望遠(yuǎn)鏡固定 隨望遠(yuǎn)鏡一起轉(zhuǎn)動(dòng) 四 測(cè)釬 標(biāo)桿和覘牌測(cè)釬 標(biāo)桿和覘牌均為經(jīng)緯儀瞄準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)所使用的照準(zhǔn)工具 測(cè)釬 適用與距測(cè)站較近的目標(biāo) 標(biāo)桿 適用與距測(cè)站較遠(yuǎn)的目標(biāo) 覘牌 固定在三腳架上使用 遠(yuǎn)近皆可適用 一般為紅白或黑白相間且常與棱鏡結(jié)合 用于電子經(jīng)緯儀或全站儀 有時(shí)也可懸掛垂球用垂球線作為瞄準(zhǔn)標(biāo)志 讀數(shù)裝置及讀數(shù)方法讀數(shù)裝置由棱鏡 透鏡 讀數(shù)顯微鏡組成 用于讀取度盤(pán)讀數(shù) 二DJ6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)方法 讀數(shù)方法分測(cè)微尺和測(cè)微器兩種方法 測(cè)微尺 測(cè)微器 水平讀數(shù) 215 06 48 豎直讀數(shù) 78 52 00 豎直讀數(shù) 92 17 30 水平讀數(shù) 轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微輪重合讀數(shù) 在讀數(shù)顯微鏡內(nèi) 可以看到水平度盤(pán)和豎直度盤(pán)的分劃以及相應(yīng)的分微尺像 如圖3 2所示 度盤(pán)最小分劃值為1 分微尺上把度盤(pán)為1 的弧長(zhǎng)分為60格 所以分微尺上最小分劃值為1 每10 作一注記 可估讀至0 1 一 分微尺測(cè)微器及其讀數(shù)法 二 單平板玻璃測(cè)微器的讀數(shù)方法 如圖所示讀數(shù)窗內(nèi)可以看到測(cè)微盤(pán) 上 豎直度盤(pán) 中 和水平度盤(pán) 下 的分劃像 度盤(pán)凡整度注記 每度分兩格 最小分劃值為30 測(cè)微盤(pán)把度盤(pán)上30 弧長(zhǎng)分為30大格 一大格為1 每5 一注記 每一大格又分三小格 每小格20 不足20 的部分可估讀 一般可估讀到四分之一格 即5 經(jīng)緯儀的使用包括對(duì)中 整平 瞄準(zhǔn)和讀數(shù)四項(xiàng)基本操作 一對(duì)中 整平1目的 使測(cè)點(diǎn)中心與儀器豎軸中心在同一鉛垂線上 使水平度盤(pán)處于水平位置 2方法 有垂球?qū)χ泻凸鈱W(xué)對(duì)點(diǎn)器對(duì)中兩種 由于垂球?qū)χ芯容^低 且使用不便 工程測(cè)量中一般采用光學(xué)對(duì)點(diǎn)器對(duì)中 三經(jīng)緯儀的使用 光學(xué)對(duì)點(diǎn)器對(duì)中及整平的步驟 安置儀器 高度適中 使測(cè)點(diǎn)在視場(chǎng)內(nèi) 強(qiáng)制對(duì)中 調(diào)節(jié)腳螺旋 使光學(xué)對(duì)點(diǎn)器中心與測(cè)點(diǎn)重合 粗略整平 調(diào)節(jié)三腳架 使圓水準(zhǔn)氣泡居中 精確整平 調(diào)節(jié)腳螺旋 使長(zhǎng)水準(zhǔn)氣泡居中 精確對(duì)中 移動(dòng)基座 精確對(duì)中 只能前后 左右移動(dòng) 不能旋轉(zhuǎn) 重復(fù) 兩步 直到完全對(duì)中 整平 二調(diào)焦與瞄準(zhǔn)1目的 視準(zhǔn)軸對(duì)準(zhǔn)觀測(cè)目標(biāo)的中心 2方法 調(diào)節(jié)目鏡調(diào)焦螺旋 使十字絲清晰 利用粗瞄器 粗略瞄準(zhǔn)目標(biāo) 固定制動(dòng)螺旋 調(diào)節(jié)物鏡調(diào)焦螺旋使目標(biāo)成像清晰 注意消除視差 調(diào)節(jié)制動(dòng) 微動(dòng)螺旋 精確瞄準(zhǔn) 測(cè)水平角用雙絲夾粗目標(biāo) 測(cè)豎直角用橫絲切目標(biāo)頂部 三讀數(shù)方法 打開(kāi)反光鏡 使讀數(shù)窗光線均勻 調(diào)焦使讀數(shù)窗分劃清晰 注意消除視差 按不同的測(cè)微器直接讀取水平 豎直度盤(pán)讀數(shù) 度 分 秒 秒為估讀且為6的倍數(shù) 水平角 215 06 48 豎直角 78 52 00 角度測(cè)量包括水平角測(cè)量和豎直角測(cè)量 水平角測(cè)量用于確定點(diǎn)的平面位置 豎直角測(cè)量用于測(cè)定高差或?qū)A斜距離改化成水平距離 常用儀器經(jīng)緯儀 一水平角測(cè)量原理 1水平角 相交的兩條直線在同一水平面上的投影所夾的角度 2原理 OA投影在水平度盤(pán)上讀數(shù)為a OB投影在水平度盤(pán)上讀數(shù)為b 則 角值范圍 0 360 第二節(jié)水平角測(cè)量 一 測(cè)回法 只有兩個(gè)方向 1操作步驟 安置儀器于O點(diǎn) 對(duì)中整平 正鏡 盤(pán)左 瞄準(zhǔn)M點(diǎn) 度盤(pán)歸零 順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)儀器 瞄準(zhǔn)N點(diǎn)讀數(shù) 倒鏡 盤(pán)右 瞄準(zhǔn)N點(diǎn)讀數(shù) 逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)儀器 瞄準(zhǔn)M點(diǎn)讀數(shù) 二水平角的測(cè)量方法 2記錄與計(jì)算 見(jiàn)表 盤(pán)左 正鏡 觀測(cè)瞄M 記錄m左 0 00 36 瞄N 記錄n左 68 42 48 上半測(cè)回的角值 左 n左 m左 68 42 12 盤(pán)右 倒鏡 觀測(cè)瞄N 記錄n右 248 42 30 瞄M 記錄m右 180 00 24 下半測(cè)回角值 右 n右 m右 68 42 06 一測(cè)回角值 檢核對(duì)于DJ6經(jīng)緯儀 上下半測(cè)回角度之差應(yīng)滿足 否則 應(yīng)重測(cè) 當(dāng)測(cè)角精度要求較高時(shí) 需觀測(cè)多個(gè)測(cè)回 第一測(cè)回度盤(pán)歸零 其他各測(cè)回間按180 n n為測(cè)回?cái)?shù) 的差值 變換度盤(pán) 各測(cè)回角值之差不得超過(guò)40 取各測(cè)回平均值作為最后結(jié)果 測(cè)站 第一測(cè)回O 第二測(cè)回O 左 左 右 右 MN MN MN MN 00036 684248 684212 684209 1800024 2484230 684206 684215 901012 1585230 2701018 3385242 684218 684224 684221 水平角觀測(cè)手簿 測(cè)回法 二 全圓方向觀測(cè)法 目標(biāo)多于兩個(gè) 1 操作步驟 安置儀器于測(cè)站點(diǎn)O 對(duì)中 整平 正鏡 盤(pán)左 選擇零方向C 順時(shí)針依次照準(zhǔn)目標(biāo)D A B C 歸零 讀數(shù) 倒鏡 盤(pán)右 瞄準(zhǔn)零方向C 逆時(shí)針依次照準(zhǔn)目標(biāo)B A D C 歸零 讀數(shù) D C A 歸零后方向值的計(jì)算 各方向平均讀數(shù)分別減起始方向平均讀數(shù) 2 記錄與計(jì)算 觀測(cè)記錄見(jiàn)表 歸零差的計(jì)算 分別計(jì)算盤(pán)左 盤(pán)右兩次瞄準(zhǔn)起始方向讀數(shù)之差 若 超限 應(yīng)及時(shí)重測(cè) 計(jì)算2c值 兩倍視準(zhǔn)誤差 2c 盤(pán)左讀數(shù) 盤(pán)右讀數(shù) 180 若2c超限 應(yīng)及時(shí)重測(cè) 各方向平均讀數(shù)的計(jì)算 各測(cè)回歸零后平均方向值的計(jì)算 各測(cè)回歸零后方向值的平均值 水平角的計(jì)算 相鄰方向值之差 即為相鄰方向所夾的水平角 角值 123456789 全圓方向觀測(cè)法觀測(cè)手簿 O O 第1測(cè)回 第2測(cè)回 C D B A C C A B D C 00054 792748 1423118 2884630 00042 1800024 2592730 3223100 1084606 1800018 12 6 30 18 18 24 24 18 18 30 12 24 000397927391423109288461800030 00034 0000079270514230352884544 0000079265914230292884547 90010616927542323130184648900100 2700048349273642310019846362700036 90005716927452323115184642900048 0000079265314230232884550 900052 792659 630330 1461518 711413 6 12 一豎直角測(cè)量原理1 定義 在同一豎直面內(nèi) 儀器中心至目標(biāo)的傾斜視線與水平視線所加的銳角 角值范圍 90 90 視線向上傾斜 稱(chēng)仰角 為正值 視線向下傾斜 稱(chēng)俯角 為負(fù)值 2 原理 目標(biāo)視線讀數(shù) 水平視線讀數(shù)Z 天頂距 1 2 第三節(jié)豎直角測(cè)量 二豎直度盤(pán)構(gòu)造豎直度盤(pán)固定在望遠(yuǎn)鏡的旋轉(zhuǎn)軸 橫軸 上 主要由豎直度盤(pán) 豎盤(pán)指標(biāo) 豎盤(pán)指標(biāo)水準(zhǔn)管 豎盤(pán)指標(biāo)水準(zhǔn)管微動(dòng)螺旋 目前很多儀器用自動(dòng)補(bǔ)償器代替了水準(zhǔn)管 根據(jù)度盤(pán)的刻劃順序不同 分為順時(shí)針注記和逆時(shí)針注記兩種 順時(shí)針注記 逆時(shí)針注記 豎直角計(jì)算公式順時(shí)針注記豎盤(pán)刻劃 目鏡0 物鏡180 盤(pán)左 L 90 L 上半測(cè)回 盤(pán)右 R R 270 下半測(cè)回 一測(cè)回豎直角 L R 2 R L 180 2 三豎直角觀測(cè)與計(jì)算 逆時(shí)針注記豎盤(pán)刻劃 目鏡180 物鏡0 盤(pán)左 L L 90 上半測(cè)回 盤(pán)右 R 270 R 下半測(cè)回 一測(cè)回豎直角 L R 2 L R 180 2 L R分別為盤(pán)左 盤(pán)右豎盤(pán)讀數(shù) 豎直角計(jì)算的通用公式 1 當(dāng)望遠(yuǎn)鏡視線往上仰 豎盤(pán)讀數(shù)增加時(shí) 瞄準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)的讀數(shù) 視線水平時(shí)的常數(shù) 當(dāng)望遠(yuǎn)鏡視線往上仰 豎盤(pán)讀數(shù)減小時(shí) 視線水平時(shí)的常數(shù) 瞄準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)的讀數(shù)對(duì)不同注記形式的度盤(pán) 首先應(yīng)正確判讀視線水平時(shí)的常數(shù) 且同一儀器盤(pán)左 盤(pán)右的常數(shù)差為180 2觀測(cè) 記錄與計(jì)算豎直角觀測(cè) 安置儀器 對(duì)中 整平 盤(pán)左瞄準(zhǔn)目標(biāo)某一位置 讀取豎盤(pán)讀數(shù)L 盤(pán)右瞄準(zhǔn)原目標(biāo)位置 讀取豎盤(pán)讀數(shù)R 以上盤(pán)左 盤(pán)右觀測(cè)構(gòu)成一個(gè)測(cè)回 記錄與計(jì)算 見(jiàn)表3 3 分別計(jì)算盤(pán)左 盤(pán)右半測(cè)回豎直角 計(jì)算盤(pán)左盤(pán)右的平均值作為一測(cè)回豎直角 測(cè)站 目標(biāo) 豎盤(pán)位置 豎盤(pán)讀數(shù) 半測(cè)回豎直角 指標(biāo)差 一測(cè)回豎直角 備注 O P P 左右 左右 711236 2884700 961842 2634100 12 9 184712 61851 184724 184700 61842 61900 豎直角觀測(cè)手簿 L 90 L R R 270 x R L 2 L R 2 四豎盤(pán)讀數(shù)指標(biāo)差 讀數(shù)指標(biāo)與正確位置之間的小夾角x 稱(chēng)為豎盤(pán)指標(biāo)差 X X 如圖 盤(pán)左位置 望遠(yuǎn)鏡上仰 讀數(shù)減小 豎盤(pán)讀數(shù)為L(zhǎng) 則正確的豎直角為 90 L x L x 1 指標(biāo)差計(jì)算 如圖 盤(pán)右位置 望遠(yuǎn)鏡上仰 讀數(shù)增大 豎盤(pán)讀數(shù)為R 則正確的豎直角為 R 270 x R x 2 1 2 兩式聯(lián)立得 通過(guò)盤(pán)左 盤(pán)右豎直角取平均值 可以消除指標(biāo)差 對(duì)于DJ6經(jīng)緯儀 同一測(cè)站上不同目標(biāo)的指標(biāo)差互差或同方向各測(cè)回指標(biāo)差互差 不應(yīng)超過(guò)25 一經(jīng)緯儀應(yīng)滿足的幾何條件 主要軸線 豎軸VV水準(zhǔn)管軸LL橫軸HH視準(zhǔn)軸CC幾何關(guān)系 LLVVCCHHHHVV望遠(yuǎn)鏡十字絲豎絲垂直于橫軸 第四節(jié)經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)與校正 二檢驗(yàn)與校正 一 水準(zhǔn)管軸垂直于豎軸的檢驗(yàn)與校正1 檢驗(yàn) 儀器粗平 圓水準(zhǔn)器氣泡居中 水準(zhǔn)管平行某兩個(gè)腳螺旋 使水準(zhǔn)管氣泡居中 照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)180 若氣泡仍居中 則滿足要求 若氣泡偏離 則需校正 2 校正 用腳螺旋調(diào)一半 用水準(zhǔn)管校正螺旋調(diào)一半 此項(xiàng)檢校需反復(fù)進(jìn)行 直至儀器旋轉(zhuǎn)到任意方向氣泡都居中 校正螺絲 二 十字絲豎絲的檢驗(yàn)校正1 檢驗(yàn) 儀器整平 豎絲瞄準(zhǔn)大致水平方向的P點(diǎn) 豎直方向移動(dòng)望遠(yuǎn)鏡 看P點(diǎn)是否在豎絲上移動(dòng)2 校正 用十字絲的交點(diǎn)瞄準(zhǔn)P點(diǎn) 用十字絲的校正螺旋調(diào)整 三 視準(zhǔn)軸垂直于橫軸 2c 的檢驗(yàn)與校正1 檢驗(yàn) 平地選DAB 20m左右 安置儀器于中點(diǎn)O A點(diǎn)設(shè)瞄準(zhǔn)標(biāo)志 B點(diǎn)橫一毫米刻劃標(biāo)尺 注意標(biāo)志 標(biāo)尺與儀器同高 盤(pán)左 瞄A 倒鏡 讀數(shù)為B1 盤(pán)右 瞄A 倒鏡 讀數(shù)為B2 若B1 B2 則滿足要求若B1 B2 則存在c角 當(dāng)c超過(guò)1 時(shí) 需校正 2 校正 在標(biāo)尺上定出B1 B2兩點(diǎn)連線的中點(diǎn)B 定出B B2兩點(diǎn)連線的中點(diǎn)B3 調(diào)節(jié)十字絲校正螺絲 使十字絲交點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)B3 四 橫軸垂直于豎軸的檢驗(yàn)與校正1 檢驗(yàn) 距墻壁D 30m安置儀器 墻壁上選一明顯目標(biāo)P 30 盤(pán)左 瞄P 望遠(yuǎn)鏡水平 讀數(shù)P1 標(biāo)出P1 盤(pán)右 瞄P 望遠(yuǎn)鏡水平 讀數(shù)P2 標(biāo)出P2 若P1 P2 則滿足要求 若P1 P2 則存在i角 需校正 2 校正 墻上定出P1 P2的中點(diǎn)PM 調(diào)節(jié)水平微動(dòng) 瞄準(zhǔn)PM 將望遠(yuǎn)鏡上仰 十字絲交點(diǎn)必偏離P點(diǎn) 至P 點(diǎn) 校正橫軸一端支架上的偏心環(huán) 使橫軸一端升高或降低 移動(dòng)十字絲 精確瞄準(zhǔn)P 反復(fù)檢校 直至i角小于1 五 豎盤(pán)指標(biāo)差的檢驗(yàn)與矯正1 檢驗(yàn) 儀器整平 用盤(pán)左 盤(pán)右分別瞄準(zhǔn)大致水平方向的P點(diǎn) 讀數(shù)為L(zhǎng) R 計(jì)算豎直角和指標(biāo)差 R L 180 2X L R 360 2DJ6 若X 60 滿足要求 若X 60 需要校正 2 校正 盤(pán)右瞄準(zhǔn)P點(diǎn) 調(diào)節(jié)指標(biāo)水準(zhǔn)管微動(dòng)螺旋 使豎盤(pán)讀數(shù)為 R x 270 調(diào)節(jié)指標(biāo)水準(zhǔn)管校正螺絲 使氣泡居中 六 光學(xué)對(duì)點(diǎn)器的檢驗(yàn)與校正1 檢驗(yàn) 安置儀器精確整平 在儀器正下方放一白色紙板 將對(duì)點(diǎn)器中心投影到紙板上 并做標(biāo)志P1 旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部180 將對(duì)點(diǎn)器中心投影到紙板上 并做標(biāo)志P2 若P1 P2重合 滿足要求 否則需校正 2 校正 取P1 P2的中點(diǎn)P 調(diào)節(jié)對(duì)點(diǎn)器校正螺絲 使對(duì)點(diǎn)器中心投影與P重合 P1 P2 P 一儀器誤差主要包括儀器檢校后的殘余誤差和儀器制造 加工不完善所引起的誤差 1 視準(zhǔn)軸誤差 2c值 盤(pán)左 盤(pán)右取平均可消除 2 橫軸傾斜誤差 i角 盤(pán)左 盤(pán)右取平均可消除 3 度盤(pán)偏心差 照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)中心與水平度盤(pán)分劃中心不重合 盤(pán)左 盤(pán)右取平均可消除 4 度盤(pán)刻劃誤差 度盤(pán)刻劃不均勻 測(cè)回間變換度盤(pán)可減弱 5 豎軸傾斜誤差 盤(pán)左 盤(pán)右取平均不可消除 精確整平可減弱 第五節(jié)水平角測(cè)量的誤差和注意事項(xiàng) 二觀測(cè)誤差 1 儀器對(duì)中誤差 與偏心距成正比 與視線邊長(zhǎng)成反比 當(dāng)水平角接近180 時(shí)影響最大 精確對(duì)中可減弱 2 目標(biāo)偏心差 與偏心距成正比 與視線邊長(zhǎng)成反比 瞄準(zhǔn)目標(biāo)底部可減弱 3 儀器整平誤差 精確整平 一測(cè)回內(nèi)氣泡偏離不能超過(guò)2格 否則 測(cè)回間重新整平 4 照準(zhǔn)誤差 消除視差 精確瞄準(zhǔn) 5 讀數(shù)誤差 消除視差 認(rèn)真讀數(shù) 三外界條件的影響外界條件的影響比較復(fù)雜 應(yīng)選擇有利的觀測(cè)條件 盡量避免不利因素對(duì)測(cè)量的影響 1 溫度的影響 打傘遮陽(yáng) 2 大氣折光的影響 選擇良好的天氣觀測(cè) 四水平角觀測(cè)的注意事項(xiàng) 儀器安置的高度要合適 腳架要踩實(shí) 對(duì)中 整平要準(zhǔn)確 如觀測(cè)的目標(biāo)之間高低相差較大時(shí) 更應(yīng)注意儀器整平 如同一測(cè)回內(nèi)發(fā)現(xiàn)照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管氣泡偏離居中位置 不允許重新調(diào)整水準(zhǔn)管使氣泡居中 若氣泡偏離中央超過(guò)一格時(shí) 則需重新整平儀器 重新觀測(cè) 標(biāo)桿要立直于測(cè)點(diǎn)上 盡可能用十字絲交點(diǎn)瞄準(zhǔn)標(biāo)桿或測(cè)釬的基部 豎角觀測(cè)時(shí) 宜用十字絲中絲切于目標(biāo)的指定部位 記錄要清楚 并當(dāng)場(chǎng)計(jì)算校核 若誤差超限應(yīng)查明原因并重新觀測(cè) 同一個(gè)測(cè)回里不能轉(zhuǎn)動(dòng)度盤(pán)變換手輪或按水平度盤(pán)復(fù)測(cè)扳鈕 第六節(jié)視距測(cè)量 一視距測(cè)量原理 視距測(cè)量是利用視距絲配合標(biāo)尺讀數(shù)來(lái)完成的 對(duì)