测量基本知识

第一节  光学经纬仪

一、光学经纬仪的构造

光学经纬仪由于生产厂家的不同，其结构有所差异，但它的主要构造大体相同。主要是由基座、水平度盘和照准部三大部分组成，如图4—2所示。现将这三大部分的构造及其作用介绍如下。

(一)基座

基座是支撑整个仪器的底座，基座的下部中心有个螺母，通过它与三脚架上的中心螺旋连接，使仪器固定在三脚架的顶面上。基座上有三个脚螺旋，转动脚螺旋来置平仪器，从而使照准部的水准管气泡居中，水平度盘处于水平位置，即仪器的竖轴处于铅垂状态。

(二)水平度盘

水平度盘是由光学玻璃制成的圆环，在度盘上按顺时针方向刻有0°～360°的刻度线，用来测量水平角。水平度盘中央有一个固定的轴套，它套在基座轴套的外面，因此，度盘可绕竖轴轴套旋转。在度盘的外壳附有照准部制动螺旋和微动螺旋，用来控制照准部与水平度盘的相对转动。当关紧制动螺旋，照准部与水平度盘连接时，如转动微动螺旋可使照准部与水平度盘作微小转动；若松开制动螺旋，则可使照准部绕水平度盘而旋转。

1一准星；2一望远镜物镜；3一望远镜制动螺旋；4一望远镜微动螺旋；5一水平微动螺旋；6一轴套固定螺旋；7一脚螺旋；8一照准部水准管；9一读数显微镜；10一望远镜目镜；11一照门；12一物镜调焦螺旋；13—竖盘水准管反光镜；14一竖盘水准管；15一反光镜；16一度盘变换手轮；17一保险手柄；18一水平制动螺旋；19一光学对中器目镜；20一竖盘水准管微动螺旋；21一竖盘外壳

(三)照准部

照准部在基座的上面，由望远镜，横轴、竖直度盘、读数显微镜、照准部水准管、光学对中器和竖轴等部分组成，安装在底部带竖轴的U形支架上。其中望远镜、横轴和竖直度盘固连一起，由左右两支架所支承。望远镜用来照准目标，被固定在横轴上，绕横轴而俯仰，利用望远镜的制动螺旋和微动螺旋控制其俯仰转动，，横轴是望远镜俯仰转动的旋转轴。竖直度盘是一个圆周上刻有刻度线的光学玻璃圆盘，用来度量竖直角或天顶距。望远镜旁边有一个读数显微镜，用来读取水平度盘和竖直度盘的读数。照准部水准管和光学对中器用来置平仪器，使水平度盘处于水平状态，并使水平度盘中心位于测站铅垂线—上。旋转轴的几何中心线就是仪器的竖轴，竖轴插入水平度盘的轴套中，可使照准部绕竖轴左、右转动，并由水平制动螺旋和水平微动螺旋控制。

此外，光学经纬仪还装有水准器，以示仪器的水平状况，它是经纬仪等测量仪器上的重要辅助设备。

二、光学经纬仪的读数方法

光学经纬仪的水平度盘和竖直度盘上的分划线，是通过一系列的棱镜和透镜成像，观测者在读数显微镜观测到角度值的影像。

DJ6型光学经纬仪水平度盘的直径一般只有93．4mm，竖直度盘的直径更小。度盘的分划值(即相邻两分划线之间所夹的圆心角)一般只刻至1°或30′，但测角精度要求达到6″级，所以必须借助于光学测微装置。DJ6型光学经纬仪的读数装置分为分微尺测微器和单平板玻璃测微器两种，其中以分微尺测微器居多。

(一)分微尺测微器和读数方法

DJ6型光学经纬仪，其读数装置大多属于此类。图4—3表示其光路系统，掀开反光镜盖后，外来光线由反光镜11折射后分两路进入仪器内部，其中一路光线经过棱镜1转折90°向下，穿过水平度盘无刻线部分，经棱镜2两次折射向上重新穿过水平度盘有刻线部分，带着度盘的分划影像，经过透镜组得到第一次放大，投射到棱镜3上，再经棱镜3转折成像于读数场镜4的分微尺上。另一路光线先穿过竖盘无刻线部分，经棱镜6折回穿过竖盘有刻线部分，带着竖盘的分划影像经棱镜7转折向上，经过透镜组的第一次放大，再经棱镜8转折成像于读数场镜4的分微尺上。读数场镜又称读数窗，也就是水平度盘、竖直度盘的分划线成像在读数窗的分划面上。两路光线都穿过读数窗，各自带着度盘的分划和分微尺的影像穿过空心横轴，经过棱镜5折射至读数显微镜10，由读数显微镜看到经过再次放大的水平度盘和竖盘分划影像及分微尺，图4—4所示，度盘最小分划值为1°，

度盘上相差1°的两条分划之间的影像正好等于分微尺的全长宽度，分微尺分成60小格，格值为1′，并可估读到0.1′即6″。读数时以分微尺的零线为指标，由夹在分微尺上的度盘刻划注记数直接读出度数，分位和秒位由度盘刻划线所在分微尺的格值读出，图4—4中的水平度盘读数为180°06.4′＝180°06'24″，竖直盘的读数为86°57.2′＝86°57′12'。

在读数装置的读数窗成像视场，有水平度盘和竖直度盘影像，一般注有汉字以示区别，也有注有字样或者符号，注有“水平”或者“H”或者“一”表示水平度盘，而注有“竖直”或者“V”或者“+”表示竖直度盘。

(二)单平板玻璃测微器的读数方法

单平板玻璃测微器主要由平板玻璃、测微器、连接机构和测微轮等组成。图4—5是从读数显微镜中看到的水平度盘、竖直度盘及测微器的像，即测微装置的读数窗成像视场。度盘的分划有1°及30′两种，测微尺的最小分划为30″。最上面小框为测微器，中间与下面的两框分别为竖直度盘影像和水平度盘影像。成像后度盘上的分划间隔与测微尺的全长相等。

观测读数时，掀开反光镜，使入射光照明度盘分划线，调节目镜使之能清晰地读数窗视场影像。转动测微手轮，使需测的某度盘刻划线正夹于双指标线的中间。先读出度盘上的分划值的度数和30′的整分数，再在测微器中读取不足30′的分数和估读秒数，两次读数之和即为待测的角度值。如图4—5(a)中的水平度盘读数和图4—5(b)中的竖直度盘读数分另为125°30′+18°30″＝125°48′30″和87°00′+19′40″＝87°19′40″。

三、光学经纬仪的使用

使用光学经纬仪测量点位时，首先要将经纬仪安置在测站上。安置工作包括对中和整平两个步骤，