項目四　經緯儀測量原理及認識

一、目的要求

1.掌握經緯儀測量原理。

2.了解經緯儀的基本構造和各部件的功能。

3.掌握測回法測量水平角的操作方法。

4.熟悉經緯儀各主要軸線之間應滿足的幾何條件。

5.掌握豎直角測量原理及方法。

二、準備工作

1.場地選擇：在場地周圍適當的地方，指定3～5個觀測目標。

2.儀器工具：經緯儀、記錄板、記錄板、測傘。

3.人員組織：每4人一組，輪換操作。

三、要點及流程

1.實驗原理

水平角度測量原理，如圖1-9所示。

（1）A、O、B是地面上任意三個點，OA和OB兩條方向線所夾的水平角，即為OA和OB垂直投影在水平面P上的投影O′A′和O′B′所構成的夾角，也是OA和OB所在平面所形成的二面角。

（2）在O點的上方任意高度處，水平安置一個帶有角度刻劃的圓盤，并使圓盤中心在過O點的鉛垂線上；通過OA和OB各作一鉛垂面，設這兩個鉛垂面在度盤上截取的讀數分別為a和b。

（3）用于測量水平角的儀器，必須具備一個能置于水平狀態的水平度盤，且水平度盤的中心位于水平角頂點的鉛垂線上。儀器上的望遠鏡不僅可以在水平面內轉動，而且還能在豎直面內轉動。經緯儀就是根據上述基本要求設計制造的測角儀器。

2.豎直角度測量

（1）觀測目標的方向（視線）與同一豎直面內的水平線之間的夾角，稱為該方向線的豎直角，又稱垂直角，通常用α表示。豎直角度測量原理圖如圖1-10所示。

（2）豎直角值范圍為0°～±90°。

（3）仰角：其角值為正；俯角：其角值為負。

（4）豎直角計算公式：盤左時αL=90°-L，盤右時αR=270°-R，豎直角的平均值

3.經緯儀的分類

（1）按精度分為：DJ1、DJ2、DJ6等。

（2）按讀數系統分為：光學經緯儀、電子經緯儀。

（3）按性能分為：方向經緯儀、復測經緯儀。

4.經緯儀的操作及步驟

經緯儀的基本操作為：對中、整平、瞄準和讀數。

（1）對中

對中的目的是使儀器度盤中心與測站點標志中心位于同一鉛垂線上。操作步驟為：張開腳架，調節腳架腿，使其高度適宜，并通過目估使架頭大致水平、架頭中心大致對準測站點。從箱中取出經緯儀安置于架頭上，然后將腳架尖踩實。略微松開連接螺旋，在架頭上移動儀器，直至度盤中心準確對準測站點，最后再旋緊連接螺旋。

（2）整平

整平的目的是調節腳螺旋使水準管氣泡居中，從而使經緯儀的豎軸豎直，水平度盤處于水平位置。其操作步驟如下：

①旋轉照準部，使水準管氣泡平行于任一對腳螺旋。同時，相對轉動這兩個腳螺旋，使水準管氣泡居中[見圖1-11（a）]。

②將照準部旋轉90°，轉動第三個腳螺旋，使水準管氣泡居中[見圖1-11（b）]。

③按以上步驟重復操作，直至水準管在這兩個位置上氣泡都居中為止。使用光學對中器進行對中、整平時，首先通過目估初步對中（也可利用錘球），旋轉對中器使目鏡看清分劃板上的刻劃圓圈，再拉伸對中器的目鏡筒，使地面標志點成像清晰。轉動腳螺旋使標志點的影像移至刻劃圓圈中心。然后通過伸縮三腳架腿，調節三腳架的長度，使經緯儀圓水準器氣泡居中，再調節腳螺旋精確整平儀器，接著通過對中器觀察地面標志點。若偏刻劃圓圈中心，可稍微松開連接螺旋，在架頭移動儀器，使其精確對中，此時，如水準管氣泡偏移，則再整平儀器，如此反復進行，直至對中、整平同時完成。

（3）瞄準

瞄準的步驟如下所述：

①目鏡對光。將望遠鏡對準明亮處，轉動目鏡對光螺旋，使十字絲成像清晰。

②粗略瞄準。松開照準部制動螺旋與望遠鏡制動螺旋，轉動照準部與望遠鏡，通過望遠鏡上的瞄準器對準目標，然后旋緊制動螺旋。

③物鏡對光。轉動位于鏡筒上的物鏡對光螺旋，使目標成像清晰并檢查有無視差存在，如果發現有視差存在，應重新進行對光，直至消除視差。

④精確瞄準。旋轉微動螺旋，使十字絲準確對準目標。觀測水平角時，應盡量瞄準目標的基部，當目標寬于十字絲雙絲距時，宜用單絲平分；目標窄于雙絲距時，宜用雙絲夾住；觀測豎直角時，用十字絲橫絲的中心部分對準目標位。

（4）讀數

讀數前應調整反光鏡的位置與開合角度，使讀數顯微鏡視場內亮度適當，然后轉動讀數顯微鏡目鏡進行對光，使讀數窗成像清晰，進行讀數。

四、注意事項

1.D表示大地測量儀器；J表示經緯儀；數字1、2、6等表示該儀器一個測回水平方向觀測中誤差的秒數，單位為秒。

2.瞄準目標時，盡可能用單絲瞄準目標底部。

3.觀測過程中，應注意觀察水準氣泡，若發現氣泡偏移超過一格時，應重新整平重測。

五、考核評分標準

考核標準：經緯儀操作考核評分標準見表1-6。

考核項目：經緯儀的現場操作。

續表

六、練習題

1.什么是水平角？繪圖說明用經緯儀測量水平角的原理。

2.觀測水平角時，什么情況下采用測回法？

3.敘述測回法觀測水平角的操作步驟。