ch經緯儀測量實用

會計學1ch經緯儀測量實用第四章經緯儀測量4-2DJ6級光學經緯儀光學經緯儀具有體積小、重量輕、密封性好、精度高等優(yōu)點，所以得到了廣泛應用。它的精密度一般分為三級：1″級、2″級和6″級，前兩種屬精密儀器，后一種屬中等精度儀器，是工程測量中常用的一種。我國對國產經緯儀編制了系列標準，分為DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ15和DJ60等級別。其中D和J分別表示“大地測量”和“經緯儀”兩個詞漢語拼音的第一個字母，后面的數(shù)字表示該儀器所能達到的精度指標。DJ6級光學經緯儀屬6″級儀器，本章主要介紹這類儀器的構造和使用。第1頁/共30頁第四章經緯儀測量一、光學經緯儀的構造

6″級光學經緯儀的式樣雖然很多，但其主要部分的構造基本相同，包括照準部、水平度盤和基座三大部分。

(一)照準部

(1)望遠鏡望遠鏡和是用作精確瞄準目標的。它和水平軸連接在一起，可以繞水平軸在豎直面內上下任意轉動。望遠鏡制動扳鈕和望遠鏡微動螺旋。

(2)豎直度盤(豎盤)豎盤由光學玻璃制成，用于觀測豎直角。它和望遠鏡連成一體并隨望遠鏡一起轉動。

(3)水準器照準部上有一個水準管和一個圓水準器。圓水準器用作粗略整平，水準管用作精確整平儀器。照準部的下部有一個能插在軸座內的豎軸，整個照準部可在軸座內任意地作水平方向的旋轉。照準部下部裝有水平制動扳鈕和水平微動螺旋。

第2頁/共30頁第四章經緯儀測量

(二)水平度盤水平度盤也由光學玻璃制成。盤上有0-360°順時針注記的分劃線。水平度盤的外殼上還有一個特殊裝置，稱為復測扳鈕。按下該扳鈕時，水平度盤和照準部可以一起轉動；撥上該扳鈕時，水平度盤就不能隨照準部一起轉動了。

(三)基座基座是儀器的底座，其上有腳螺旋和連接板。測量時必須將三腳架上的中心螺旋(連接螺旋)旋進連接板，這時儀器和三腳架就連接在一起了。中心螺旋下端掛上垂球，即指示水平度盤的中心位置?；线€有一個軸座固定螺旋。第3頁/共30頁第四章經緯儀測量二、光學經緯儀的讀數(shù)裝置和讀數(shù)方法

(一)單平板玻璃測微器及其讀數(shù)方法

DJ6型經緯儀采用這種裝置的儀器。右圖是DJ6型經緯儀的讀數(shù)系統(tǒng)光路圖。外來光線經反光鏡1，毛玻璃2，棱鏡3、5，照亮了豎直度盤4和水平度盤7，同時經透鏡組6、10將豎直度盤和水平度盤的分劃，通過單平板玻璃11成像在讀數(shù)窗14上。最后，光線經過棱鏡15的折射，在讀數(shù)顯微鏡17內可以清晰地看到水平度盤、豎直度盤和測微盤13的分劃像。第4頁/共30頁第四章經緯儀測量第5頁/共30頁第四章經緯儀測量(二)測微尺讀數(shù)裝置及其讀數(shù)方法我國西北光學儀器廠生產的經Ⅲ型光學經緯儀，采用的是測微尺讀數(shù)裝置。在讀數(shù)顯微鏡內，同樣可以看到豎盤分劃和另一測微尺。度盤上每一格為1°(60′)。測微尺的總長度等于度盤每格(1°)的寬度，這樣測微尺的總長代表1°，而測微尺分成60個小格，故每一小格代表1′。讀數(shù)時，須以測微尺的零分劃線為起始線，度數(shù)在度盤上讀出，不足1°的讀數(shù)，在測微尺上讀出。第6頁/共30頁第四章經緯儀測量第7頁/共30頁第四章經緯儀測量三、光學經緯儀應滿足的幾何條件由測角原理可知，為了精確地測量角度，當經緯儀整平后，望遠鏡視準軸繞水平軸上下轉動時，其視線應能掃出一個豎直面。為了達到這一要求，一臺完善的經緯儀，其各條軸線之間應滿足以下主要幾何條件，即三軸相互垂直條件：①水平度盤的水準管軸(LL)應垂直于豎軸(VV)；②視準軸(CC)應垂直于水平軸(HH)；③水平軸(HH)應垂直于豎軸(VV)。如果經緯儀滿足了上述三個條件，當儀器整平后，則豎軸垂直，水準管軸和水平軸水平。因視準軸垂直于水平軸，所以當視準軸繞水平軸上下轉動時即能掃出一個豎直面。第8頁/共30頁第四章經緯儀測量4-3水平角觀測一、經緯儀的安置經緯儀的安置，包括對中和整平兩個內容。1對中對中的目的是把儀器中心安置在測站點O的鉛垂線上。2整平整平的目的是使儀器豎軸豎直、水平度盤水平。有的光學經緯儀還裝有光學對中器。光學對中的方法是：先將三腳架插緊后，裝上儀器用腳螺旋進行對中，然后通過升降三腳架使圓水準器氣泡居中，這時，儀器可能又不對中了，可稍微松動中心螺旋，在架頭上平移儀器，使儀器對中。第9頁/共30頁第四章經緯儀測量二、測回法測水平角水平角的觀測方法，根據(jù)觀測條件、精度要求和使用儀器的不同，共有四種：即測回法、復測法、全圓測回法和方向觀測法。這里只介紹常用而簡便的測回法。欲用測回法測量∠AOB，先在A、B兩點上立好標桿或測釬，將經緯儀安置于O點后，可按下列程序進行觀測：(1)先將經緯儀豎盤放在盤左位置(又稱正鏡位置，即觀測時豎盤在望遠鏡的左邊)，松開水平制動扳鈕，轉動照準部，使望遠鏡大致瞄準A點上的標桿。然后，擰緊水平制動扳鈕，用微動螺旋使望遠鏡精確地瞄準A點，讀取水平度盤讀數(shù)a１。第10頁/共30頁第四章經緯儀測量(2)松開水平制動扳鈕，按順時針方向轉動照準部，用上述方法精確瞄準B點，讀取水平度盤讀數(shù)b１。當望遠鏡視準軸從OA方向轉到OB方向時，指標線在水平度盤上所走的角值β，就是我們所要測量的水平角，因此得：β左=b１－a１按上述程序測量水平角一次，稱為半測回。為了校核測量成果，消除儀器誤差，以便得到更精確的角值，還需要用盤右位置(又稱倒鏡位置，即在觀測時，豎盤在望遠鏡的右邊)再觀測一次，即：(3)倒轉望遠鏡，使豎盤位于盤右位置。這次，用望遠鏡先精確瞄準B點，讀取水平度盤讀數(shù)b２。(4)松開水平制動扳鈕，逆時針方向轉動照準部，用望遠鏡精確瞄準A點，讀取水平度盤讀數(shù)a２，則：β右=b2－a2。第11頁/共30頁第四章經緯儀測量

以上按正鏡先測的叫上半測回，按倒鏡后測的叫下半測回，上、下兩個半測回合在一起，稱為一個測回。按《城市測量規(guī)范》(下稱《規(guī)范》)規(guī)定，當用6″級經緯儀觀測時，如兩個半測回所測水平角的角度差值不超過40″時，可取其平均值作為β角的觀測結果，如不符合要求，應重測。第12頁/共30頁第四章經緯儀測量4-4豎直角觀測一、豎直角測量原理所謂豎直角，就是同一豎直面內視線與水平線間的夾角。其角值為0°-±90°。視線在水平線之上，豎直角為“正”，稱仰角；視線在水平線之下，豎直角為“負”，稱俯角。豎直角測量與水平角一樣，其角值也是度盤上兩個方向讀數(shù)之差。第13頁/共30頁第四章經緯儀測量二、豎盤裝置的構造豎盤裝置是用來觀測豎直角的，它包括豎直度盤(豎盤)、指標水準管和指標水準管微動螺旋三個部分。豎盤固定在望遠鏡旋轉軸(橫軸)的一端，隨望遠鏡一起在豎直面內轉動。豎盤讀數(shù)用的指標裝置，和指標水準管、指標水準管微動螺旋連在一起的，不隨望遠鏡一起轉動。指標水準管氣泡居中后，指標即處于正確位置，此時，如望遠鏡視準軸水平，豎盤讀數(shù)則應為90°的整數(shù)倍(即0°、90°、180°、270°中的一個)。每次觀測豎直角時，必須用豎盤指標微動螺旋，使指標水準管氣泡居中，然后才能讀數(shù)。豎盤刻劃的注記有順時針方向和逆時針方向兩種，一般為全圓式注記。

第14頁/共30頁第四章經緯儀測量三、豎直角的觀測和計算一般要測得比較精確的豎直角，至少要用盤左和盤右各觀測一次，這稱為一個測回。這樣做可以減小誤差、提高觀測精度。豎直角的觀測和計算方法如下：

(1)安置經緯儀，用盤左瞄準目標點B，使十字絲橫絲切于目標頂端，轉動豎盤指標水準管微動螺旋，使豎盤指標水準管氣泡居中，進行讀數(shù)。設盤左讀數(shù)L。

(2)倒轉望遠鏡，盤右瞄準B點，使指標水準管氣泡居中，進行盤右讀數(shù)R。

(3)計算豎直角δ。豎直角δ是觀測目標的讀數(shù)與望遠鏡視準軸水平時的豎盤讀數(shù)(即0°、90°、180°、270°)之差。但哪個是被減數(shù)，哪個是減數(shù)，則應按豎盤的注記形式來確定。第15頁/共30頁第四章經緯儀測量

為此，在觀測之前，將望遠鏡大致放平，讀取豎盤讀數(shù)。然后將望遠鏡上仰，若讀數(shù)增大，則豎直角等于瞄準目標時的讀數(shù)減去視線水平時的讀數(shù)；若讀數(shù)減小，則豎直角等于視線水平時的讀數(shù)減去瞄準目標時的讀數(shù)。經Ⅲ型經緯儀的豎盤〔見圖414(a)〕為順時針刻劃，豎直角計算公式為：盤左δＬ＝９０°－Ｌ盤右δＲ＝Ｒ－２７０°將盤左、盤右取中數(shù)，則一測回豎直角為：δ＝（δＬ＋δＲ）/2。如果在一個測站上觀測多個方向的豎直角，則在盤左順時針依次照準各目標，而在盤右時，逆時針依次照準各目標，讀數(shù)、記錄方法同上。第16頁/共30頁第四章經緯儀測量四、豎盤指標差上述豎直角的計算，是基于這樣一個假設：當豎盤指標水準管氣泡居中時，指標應處于正確位置，此時，豎盤讀數(shù)應為90°或270°。事實上，這一假設常不成立，即當豎盤指標水準管氣泡居中時，指標并不恰好指向90°或270°，而與正確位置相差一個小角度x,x稱為豎盤指標差。指標差產生的原因，是指標水準管未校正完善，這可以進行校正。第17頁/共30頁第四章經緯儀測量當視準軸水平、指標水準管氣泡居中時，由于指標差x的存在，豎盤盤左讀數(shù)為90°+x，則正確的豎直角應為：δ＝（９０°＋x)-L=δＬ＋x

同樣，盤右時正確的豎直角應為：δ＝Ｒ－（２７０°＋x)=δＲ－x

將上兩式相加并除以2，得：δ=(δＬ＋δＲ）/2?？梢郧蟪觯簒=(R+L-360°)/2=(δＲ－δＬ）/2。指標差x可用來衡量觀測質量。在同一測站上觀測不同目標時，指標差的變動范圍，對于J６級經緯儀不應超過25″，否則成果不合格，需重測。以上是根據(jù)順時針注記的度盤，求得的計算指標差x的公式。對于逆時針注記的度盤，求指標差x的公式為：x=(L+R-360°)/2=(δＬ－δＲ）第18頁/共30頁第四章經緯儀測量4-5三角高程測量三角高程測量是根據(jù)兩點間的水平距離(或傾斜距離)和豎直角計算兩點間的高差。如圖，已知A點高程為HＡ，欲測定B點高程HＢ，可在A點安置經緯儀，在B點豎立標桿，用望遠鏡中絲瞄準標桿的頂點，測得豎直角δ，并量取經緯儀的水平軸到A點的高度，這稱為儀器高，用i表示；量取標桿頂部到B點的高度，稱為覘桿高，用v表示。再根據(jù)AB之間的水平距離l，即可求得高差h。

第19頁/共30頁第四章經緯儀測量第20頁/共30頁第四章經緯儀測量因為h+v=ltanδ+i所以h=ltanδ+i-v

不論豎直角是仰角還是俯角，此式子均適用。若為俯角，則用豎直角負值代入。

B點的高程為：ＨＢ＝ＨＡ＋h=HＡ＋ltanδ＋i－v

當A、B兩點間的距離大于300m時，應考慮地球曲率和大氣折光對高差的影響。考慮球氣差改正f后，上式應改寫為：

h=ltanδ+i-v+f

在煤礦井下測量時，往往直接測量A、B兩點間的斜距L，則：h=Lsinδ＋i-v

三角高程測量一般應進行往返觀測，既由A向B觀測(稱為直覘)，又由B向A觀測(稱為反覘)。這樣的觀測，稱為對向觀測。對向觀測可消除地球曲率和大氣折光的影響。第21頁/共30頁第四章經緯儀測量4-6視距測量視距測量是利用望遠鏡內的視距絲和視距尺，同時測定兩點間的水平距離和高差的一種方法。視距測量所用的主要儀器和工具是經緯儀和視距尺(或水準尺)。視距尺的刻劃與水準尺基本相同。一、視距測量原理1視線水平時的視距公式如圖，欲測定A、B兩點間的水平距離l和高差h，可在A點安置經緯儀，在B點立視距尺。使望遠鏡視線水平，瞄準B點視距尺，此時視線與視距尺垂直。第22頁/共30頁第四章經緯儀測量設儀器中心到物鏡的距離為δ，物鏡焦距為f，焦點F至視距尺的距離為l′，上下兩視距絲m、n(即望遠鏡縱十字絲上的上下兩根短橫刻劃線)在視距尺上的尺間隔為S，則A點到B點的水平距離l為：l=l′+δ+f，因△m′Fn′與△MFN相似，故有：即式中P為兩視距絲之間的距離，即P=mn=m′n′。則A、B兩點間的水平距離為：則l=KS+C

式中K稱為視距乘常數(shù)，在設計儀器時，使K=100;C稱為視距加常數(shù)，對內對光望遠鏡來說，總可使其為0。這樣，上式變?yōu)椋簂=KS=100S第23頁/共30頁第四章經緯儀測量2視線傾斜時的視距公式若兩點間的高差較大，必須使視線傾斜時才能照準視距尺，此時，視線與視距尺不垂直，不能用前式計算兩點間水平距離。為此，可設想將豎直的尺子R繞O點旋轉一個δ角(傾斜視線豎直角)，使其與視線垂直，得尺間隔為S′按前式可求得傾斜距離L為：L=KS′，于是A、B兩點間的水平距離為：l=Lcosδ=KS′cosδ

但是，S′不是實際的尺間隔，實際測得的尺間隔是R尺上的MN(即S)，因此需要找出S與S′間的關系。第24頁/共30頁第四章經緯儀測量

圖中，∠NON′=∠MOM′=δ，∠NN′O=90°+φ/2，∠ＭＭ′O=90°-φ/2,因φ/2很小(約為17′)，故可將∠NN′O和MM′O視為直角。于是△ＯＮＮ′和△OMM′均為直角三角形。在兩直角三角形中，N′O=NOcosδ，M′O=MOcosδ，則N′M′=N′O+M′O=(NO+MO)cosδ=NMcosδ=Scosδ，即：Ｓ′=Scosδl=KＳcos２δ，視線傾斜時求水平距離的公式將上式代入三角高差公式，則得用視距表示的三角高差計算公式：

h=ltanδ+i-v=(KScos２δtanδ+i-v=KS

cosδsinδ＋i-v=（KSsin2δ）/2+i-v，即h=（KSsin2δ）/2+i-v。在實際工作中，應盡量使i=v，以簡化高差h的計算。第25頁/共30頁第四章經緯儀測量二、視距測量方法欲測A、B兩點間的水平距離和高差，測量步驟如下