經(jīng)緯儀測(cè)量

48

第三章經(jīng)緯儀及角度測(cè)量

第一節(jié)角度測(cè)量原理

角度測(cè)量包括水平角測(cè)量和豎直角測(cè)量，是測(cè)量的三項(xiàng)基本工作

之一。角度測(cè)量最常用的儀器是經(jīng)緯儀。水平角測(cè)量用于計(jì)算點(diǎn)的平

面位置，豎直角測(cè)量用于測(cè)定高差或?qū)A斜距離改算成水平距離。

一、水平角測(cè)量原理

水平角是地面上一點(diǎn)到兩目標(biāo)的方向線投影到水平面上的夾角，

也就是過這兩方向線所作兩豎直面間的二面角。用?表示，角值范圍

0o～360o。如圖3-1所示，設(shè)A、B、C是任意三個(gè)位于地面上不同高

程的點(diǎn)，B

1

A

1

、B

1

C

1

為空間直線BA、BC在水平面上的投影，B

1

A

1

與

B

1

C

1

的夾角?就是為地面上BA、BC兩方向之間的水平角。

為了測(cè)出水平角的大小，可以設(shè)想在B點(diǎn)的上方水平地安置一個(gè)

帶有順時(shí)針刻畫、注記的圓盤，并使其圓心O在過B點(diǎn)的鉛垂線上，

有一刻度盤和在刻度盤上讀數(shù)的指標(biāo)。觀測(cè)水平角時(shí)，刻度盤中心應(yīng)

安放在過測(cè)站點(diǎn)的鉛垂線上，直線BA、BC在水平圓盤上的投影是om、

on，此時(shí)如果能讀出om、on在水平圓盤上的讀數(shù)m和n，那么水平角?

就等于m減去n，即nm???。

因此，用于測(cè)量水平角的儀器必須有一個(gè)能讀數(shù)的度盤，并能使

之水平。為了瞄準(zhǔn)不同方向，該度盤應(yīng)能沿水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)，也能高低

俯仰。當(dāng)度盤高低俯仰時(shí)，其視準(zhǔn)獨(dú)應(yīng)劃出一豎直面，這樣才能使得

在同一豎直面內(nèi)高低不同的目標(biāo)有相同的水平度盤讀數(shù)。

經(jīng)緯儀就是根據(jù)上述要求設(shè)計(jì)制造的一種測(cè)角儀器。

圖3-1水平角測(cè)量原理圖3-2豎

直角測(cè)量原理

二、豎直角測(cè)量原理

豎直角是同一豎直面內(nèi)視線與水平線間的夾角。角值范圍為-90°～

+90°。視線向上傾斜，豎直角為仰角，符號(hào)為正。視線向下傾斜，豎

直角為俯角，符號(hào)為負(fù)。

49

豎直角與水平角一樣，其角值也是度盤上兩個(gè)方向讀數(shù)之差。不

同的是豎直角的兩個(gè)方向中必有一個(gè)是水平方向。任何類型的經(jīng)緯儀，

制作上都要求當(dāng)豎直指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中，望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸水平時(shí)，其

豎盤讀數(shù)是一個(gè)固定值。因此，在觀測(cè)豎直角時(shí)，只要觀測(cè)目標(biāo)點(diǎn)一

個(gè)方向并讀取豎盤讀數(shù)便可算得該目標(biāo)點(diǎn)的豎直角，而不必觀測(cè)水平

方向。

第二節(jié)DJ6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀

一、經(jīng)緯儀概述

1．按讀數(shù)系統(tǒng)區(qū)分類：光學(xué)經(jīng)緯儀（如圖3-3）、游標(biāo)經(jīng)緯儀、

電子經(jīng)緯儀（如圖3-4）

2．按編制了標(biāo)準(zhǔn)分類：DJ

07

、DJ

1

、DJ

2

、DJ

6

、DJ

15

及DJ

60

圖3-3光學(xué)經(jīng)緯儀圖

3-4電子經(jīng)緯儀

二、DJ

6

級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造

經(jīng)緯儀的構(gòu)造主要分三部分，如圖3-5所示。

50

圖3-5DJ6型光學(xué)經(jīng)緯儀構(gòu)造

1．基座

基座用來支承整個(gè)儀器，并借助中心螺旋使經(jīng)緯儀與腳架結(jié)合。

其上有三個(gè)腳螺旋，用來整平儀器。豎軸軸套與基座連在一起。軸座

連接螺旋擰緊后，可將照準(zhǔn)部固定在基座上，使用儀器時(shí)，切勿松動(dòng)

該螺旋，以免照準(zhǔn)部與基座分離而墜落。

2．水平度盤

水平度盤是玻璃制成的圓環(huán)，在其上刻有分劃，從0°～360°，順

時(shí)針方向注記，用來測(cè)量水平角。度盤軸套套在豎軸軸套的外面，繞

軸套旋轉(zhuǎn)。在水平度盤下方的度盤軸套上，有些儀器裝有金屬圓盤，

用于復(fù)測(cè)，稱為復(fù)測(cè)盤。

3．照準(zhǔn)部

照準(zhǔn)部上有望遠(yuǎn)鏡、橫軸、支架、豎軸、水準(zhǔn)管、水平制微動(dòng)、

豎直制微動(dòng)及讀數(shù)裝置等。

經(jīng)緯儀的各部分構(gòu)件名稱如圖3-6所示。

51

圖3-6DJ6型光學(xué)經(jīng)緯儀

三、DJ6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)方法

1．分微尺測(cè)微器及其讀數(shù)方法，如圖3-7（a）所示。

分微尺測(cè)微器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，讀數(shù)方便，具有一定的讀數(shù)精度，廣

泛應(yīng)用于J6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀。

讀數(shù)的主要設(shè)備為讀數(shù)窗上的分微尺，水平度盤與豎盤上1°的分

劃間隔，成象后與分微尺的全長(zhǎng)相等。上面的窗格里是水平度盤及其

分微尺的影象，下面的窗格里是豎盤和其分微尺的影象。分微尺分成

60等分，格值1′，可估讀到0.1′。讀數(shù)時(shí)，以分微尺上的零線為指標(biāo)。

度數(shù)由落在分微尺上的度盤分劃的注記讀出，小于1′的數(shù)值，即分微

尺零線至該度盤刻度線間的角值，由分微尺上讀出。

（a）測(cè)微尺讀數(shù)窗（b）單平

板玻璃測(cè)微器的讀數(shù)方法

圖3-7DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀讀數(shù)方法

2．單平板玻璃測(cè)微器及其讀數(shù)方法

單平板玻璃測(cè)微器主要由平板玻璃、測(cè)微尺、連接機(jī)構(gòu)和測(cè)微輪

組成。轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微輪，通過齒輪帶動(dòng)平板玻璃和與之固連在一起的測(cè)微

尺一起轉(zhuǎn)動(dòng)；測(cè)微尺和平板玻璃同步轉(zhuǎn)動(dòng)，單平板玻璃測(cè)微器讀數(shù)窗

的影象下面的窗格為水平度盤影象；中間的窗格為豎直度盤影象；上

面較小的窗格為測(cè)微尺影象。度盤分劃值為30′，測(cè)微尺的量程也為

52

30′，將其分為90格，即測(cè)微尺最小分劃值為20″，當(dāng)度盤分劃影象

移動(dòng)一個(gè)分劃值（30′）時(shí)，測(cè)微尺也正好轉(zhuǎn)動(dòng)30′。

第三節(jié)DJ

2

光學(xué)經(jīng)緯儀

一、DJ

2

級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造

與DJ

6

級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀相比，DJ

2

級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀的精度較高，在結(jié)構(gòu)

上除望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù)

較大，照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管的靈敏度較高，度盤格值較小外，主要表現(xiàn)在讀

數(shù)設(shè)備的不同。

DJ

2

級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀常用于較高精度的工程測(cè)量。如圖3-8所示，為

國(guó)產(chǎn)的DJ

2

級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀的外形，其各部件的名稱如圖所注。

圖3-8DJ

2

級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀

1-讀數(shù)顯微鏡；2-照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管；3-水平制動(dòng)螺旋；4-軸座連接螺

旋；5-望遠(yuǎn)鏡制動(dòng)螺旋；6-瞄準(zhǔn)器；

7-測(cè)微輪；8-望遠(yuǎn)鏡微動(dòng)螺旋；9-換像手輪；10-水平制動(dòng)螺旋；

11-水平度盤位置變換手輪；12-豎盤照明反光鏡；13-豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管；

14-豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管微動(dòng)螺旋；15-光學(xué)對(duì)點(diǎn)器；16-水平度盤照明反光

鏡

二、DJ

2

級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)方法

近年來生產(chǎn)的DJ

2

級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀，都采用了數(shù)字化讀數(shù)裝置。如

圖3-9所示，右下方為分劃重合窗，右上方讀數(shù)窗中上面的數(shù)字為整度

數(shù)，凸出的小方框中所注數(shù)字為整10′數(shù)；左下方為測(cè)微尺讀數(shù)窗。

53

圖3-9DJ

2

光學(xué)經(jīng)緯儀讀數(shù)窗

測(cè)微尺刻劃有600小格，每格為1〞，可估讀至0.1〞。測(cè)微尺讀

數(shù)窗左邊注記數(shù)字為分，右邊注記為10〞。讀數(shù)步驟如下：

1．轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微輪，使分劃重合窗中上、下分劃線重合，見圖3-9（b），

并在讀數(shù)窗中讀出度數(shù)；

2．在凸出的小方框中讀出整10′數(shù)；

3．在測(cè)微尺讀數(shù)窗中讀出分及秒數(shù)；

4．將以上讀數(shù)相加即為度盤度數(shù)。如圖3-9（b）中度數(shù)為

96°37′15〞。

觀測(cè)豎直角時(shí)讀數(shù)方法同上，只是必須轉(zhuǎn)動(dòng)換像手輪，使度盤從

水平度盤到豎直度盤。

第四節(jié)水平角測(cè)量

一、經(jīng)緯儀的使用

經(jīng)緯儀的使用主要包括經(jīng)緯儀的對(duì)中、整平、瞄準(zhǔn)和讀數(shù)等操作

步驟。

（一）對(duì)中

對(duì)中目的是使儀器的中心與測(cè)站點(diǎn)位于同一鉛線上。

1．打開三腳架，調(diào)節(jié)腳架高度適中，目估三腳架頭大致水平，且

三腳架中心大致對(duì)準(zhǔn)地面標(biāo)志中心。

2．將儀器放在腳架上，并擰緊連接儀器和三腳架的中心連接螺旋，

雙手分別握住另兩條架腿稍離地面前后左右擺動(dòng)，眼睛看對(duì)中器的望

遠(yuǎn)鏡，直至分劃圈中心對(duì)準(zhǔn)地面標(biāo)志中心為止，放下兩架腿并踏緊。

3．升落腳架腿使氣泡基本居中，然后用腳螺旋精確整平。

4．檢查地面標(biāo)志是否位于對(duì)中器分劃圈中心，若不居中，可稍旋

松連接螺旋，在架頭上移動(dòng)儀器，使其精確對(duì)中。

（二）整平

整平是利用其座上三個(gè)腳螺旋使照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管氣泡居中，從而使

豎軸豎直和水平度盤水平。

整平時(shí)，先轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部，使照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管與任一對(duì)腳螺旋的連線

平行，兩手同時(shí)向內(nèi)或外轉(zhuǎn)動(dòng)這兩個(gè)腳螺旋，使水準(zhǔn)管氣泡居中。將

54

照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)90°，轉(zhuǎn)動(dòng)第三個(gè)腳螺旋，使水準(zhǔn)管氣泡居中，按以上步驟

反復(fù)進(jìn)行，直到照準(zhǔn)部轉(zhuǎn)至任意位置氣泡皆居中為止。如圖3-10所示。

圖3-10經(jīng)緯儀整平

圖3-11瞄準(zhǔn)目標(biāo)

（三）瞄準(zhǔn)

測(cè)水平角時(shí)，瞄準(zhǔn)是指用十字絲的縱絲精確地瞄準(zhǔn)目標(biāo)，具體操

作步驟如下：

1．調(diào)節(jié)目鏡調(diào)焦螺旋，使十字絲清晰。

2．松開望遠(yuǎn)鏡制動(dòng)螺旋和照準(zhǔn)部制動(dòng)螺旋，先利用望遠(yuǎn)鏡上的準(zhǔn)

星瞄準(zhǔn)目標(biāo)，使在望遠(yuǎn)鏡內(nèi)能看到目標(biāo)物象，然后旋緊上述兩制動(dòng)螺

旋。

3．轉(zhuǎn)動(dòng)物鏡調(diào)焦使物象清晰，注意消除視差。

4．旋轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡和照準(zhǔn)部制動(dòng)螺旋，使十字絲的縱絲精確地瞄準(zhǔn)目

標(biāo)，如圖3-11所示。

（四）讀數(shù)

照準(zhǔn)目標(biāo)后，打開反光鏡，并調(diào)整其位置，使讀數(shù)窗內(nèi)進(jìn)光明亮

均勻。然后進(jìn)行讀數(shù)顯微鏡調(diào)焦，使讀數(shù)窗內(nèi)分劃清晰，并消除視差。

最后讀取度盤讀數(shù)并記錄。

二、水平角觀測(cè)

（一）測(cè)回法

這種方法用于觀測(cè)兩個(gè)方向之間的單角。如圖3-12所示，觀測(cè)程

序如下：

圖3-12測(cè)回法觀測(cè)

1．在O點(diǎn)安置經(jīng)緯儀，對(duì)中、整平后盤左位置精確瞄準(zhǔn)左目標(biāo)A，

調(diào)整水平度盤為零度稍大，讀數(shù)A

左

。

2．松開水平制動(dòng)螺旋，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部，瞄準(zhǔn)右方B目標(biāo)，讀

取水平度盤讀數(shù)B左。以上稱上半測(cè)回，角值為

55

左左左

AB???（3-1）

3．松開水平及豎直制動(dòng)螺旋，盤右瞄準(zhǔn)右方B目標(biāo)，讀取水平度

盤讀數(shù)B

右

，再瞄準(zhǔn)左方目標(biāo)A，讀取水平度盤讀數(shù)A

右

。以上稱下半

測(cè)回，角值為

右右右

AB???（3-2）

4．上、下半測(cè)回合稱一測(cè)回。

）（

右

左

?????

2

1（3-3）

必須注意：

1）上、下半測(cè)回的角值之差不大于40〞時(shí)，才能取其平均值作為

一測(cè)回觀測(cè)成果。

2）水平度盤是按順時(shí)針方向注記的，因此半測(cè)回角值必須是右目

標(biāo)讀數(shù)減去左目標(biāo)讀數(shù)，當(dāng)不夠減時(shí)則將右目標(biāo)讀數(shù)加上按360°。

3）當(dāng)測(cè)角精度要求較高時(shí)，往往要測(cè)幾個(gè)測(cè)回，為了減少度盤分

劃誤差的影響，各測(cè)回間應(yīng)根據(jù)測(cè)回?cái)?shù)n按180°／n變換水平度盤位

置。

測(cè)回法測(cè)角記錄計(jì)算格式如表3-1。

表3-1水平角觀測(cè)手簿（測(cè)回法）

測(cè)

站

測(cè)

回

豎

盤

位

置

目

標(biāo)

水平度

盤數(shù)

半測(cè)回

角值

一測(cè)回角

值

各測(cè)回平

均角值

備注

O1

左

A0°03′18″

89°30′12

″

89°30′15″

89°30′21

″

B

89°33′30

″

右

A

180°03′2

4″

89°30′18

″

B

269°33′4

2″

O2

左

A

90°03′30

″

89°30′30

″

89°30′27″

B

179°34′0

0″

右

A

270°03′2

4″

89°30′24

″

B

359°33′4

8″

（二）方向觀測(cè)法

56

適用于觀測(cè)兩個(gè)以上的方向。當(dāng)方向多于二個(gè)時(shí)，每半測(cè)回都從一

個(gè)選定的起始方向（零方向）開始觀測(cè)，在依次觀測(cè)所需的各個(gè)目標(biāo)

之后，應(yīng)再次觀測(cè)起始方向（稱為歸零）稱為全圓方向法。如圖3-13

所示。

圖3-13方向觀測(cè)法

如需觀測(cè)

n

個(gè)測(cè)回，則各測(cè)回間仍應(yīng)按

n

?180

變動(dòng)水平度盤位置。記錄

計(jì)算見表3-2方向觀測(cè)法計(jì)算手簿。

表3-2方向觀測(cè)法計(jì)算手簿

測(cè)

站

測(cè)

回

數(shù)

目

標(biāo)

讀數(shù)

2C=

平均讀

數(shù)

歸零方

向值

各測(cè)回歸

零方向值

之平均值

略圖

及角

值

盤左盤右

0

1

（0°02′

06″）

A0°02′06″

182°02′0

0″

＋

6″

0°02′03

″

00°00′0

0″

00°00′00″

51°13′28″

131°52′02

″

182°00′22

″

B

51°15′4

2″

231°15′3

0″

＋

12″

51°15′3

6″

51°13′3

0″

C

131°54′

12″

311°54′0

0″

＋

12″

131°54′

06″

131°52′

00″

D

182°02′

24″

2°02′24″0

182°02′

24″

182°00′

18″

A0°02′12″

180°02′0

6″

＋

6″

0°02′09

″

2

（90°03

′32″）

A

90°03′3

0″

270°03′2

4″

＋

6″

90°03′2

7″

00°00′0

0″

B

141°17′

00″

321°16′5

4″

＋

6″

141°16′

57″

51°13′2

5″

57

C

221°55′

42″

41°55′30

″

＋

12″

221°55′

36″

131°52′

04″

D

272°04′

00″

92°03′54

″

＋

6″

272°03′

57″

182°00′

25″

A

90°03′3

6″

270°03′3

6″

0

90°03′3

6″

手簿中兩倍照準(zhǔn)誤差2C值的計(jì)算式為

）（盤右度數(shù)盤左讀數(shù)?1802???C

第五節(jié)豎直角測(cè)量

一、豎直度盤結(jié)構(gòu)

豎盤固定在望遠(yuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)軸的一端，隨望遠(yuǎn)鏡在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，而

用來讀取豎盤讀數(shù)的指標(biāo)，并不隨望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)動(dòng)，因此，當(dāng)望遠(yuǎn)鏡照準(zhǔn)

不同目標(biāo)時(shí)可讀出不同的豎盤讀數(shù)。

二、豎直角計(jì)算公式

豎直角是同一豎直面內(nèi)傾斜視線與水平視線間的夾角，與水平角

計(jì)算原理一樣，豎直角也是度盤上兩個(gè)方向讀數(shù)之差，但是由于視線

水平時(shí)的豎盤讀數(shù)為一常數(shù)（90°的整數(shù)倍）。

豎直度盤結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，當(dāng)豎盤水準(zhǔn)管氣泡居中，且望遠(yuǎn)鏡視線水

平時(shí)，盤左位置的豎盤讀數(shù)應(yīng)為90°，盤右應(yīng)為270°。

因此，進(jìn)行豎直角測(cè)量時(shí)，只需讀取目標(biāo)方向的豎盤讀數(shù)，便可

根據(jù)不同度盤注記形式相對(duì)應(yīng)的計(jì)算公式計(jì)算出所測(cè)目標(biāo)的豎直角。

豎直度盤注記形式常用的有兩種，如圖3-14所示。

圖3-14豎直度盤

圖3-15順時(shí)針豎直角測(cè)量

58

（a）盤左（b）盤右

現(xiàn)以順時(shí)針刻劃注記的豎盤為例，得出豎直角的計(jì)算公式。如圖

3-15所示。

盤左，如圖3-15（

a

）所示，當(dāng)抬高視線觀測(cè)一目標(biāo)時(shí)，豎盤讀數(shù)

為L(zhǎng)，則豎直角為

L

L

???90?（3-4）

盤右，如圖3-15（b）所示，當(dāng)抬高視線觀測(cè)原目標(biāo)，豎盤讀數(shù)

為R，則豎直角為

?270??R

R

?（3-5）

對(duì)于逆時(shí)針刻劃注記的豎盤，如圖3-16所示，可用類似的方法得

出豎直角的計(jì)算公式為

?90??L

L

?

（3-6）

R

R

???270?

（3-7）

圖3-16逆時(shí)針豎直角測(cè)量

（a）盤左（b）盤右

三、豎直角的觀測(cè)與計(jì)算

如圖3-17所示，豎直角的觀測(cè)的計(jì)算步驟如下：

圖3-17豎直角觀測(cè)

圖3-18豎直角觀測(cè)瞄準(zhǔn)

1．儀器安置于測(cè)站點(diǎn)O上，盤左瞄準(zhǔn)目標(biāo)點(diǎn)A（中絲切于目標(biāo)頂

部）如圖3-18。

2．調(diào)節(jié)豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中，讀數(shù)L，并記入表3-3中。

59

3．盤右再瞄準(zhǔn)A點(diǎn)并調(diào)節(jié)豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中，讀數(shù)R，記

入表3-3中。

4．計(jì)算豎直角?。

)(

2

1

RL

?????

（3-8）

表3-3豎直角觀測(cè)記錄手簿

測(cè)

站

目

標(biāo)

豎

盤

位

置

豎盤讀

數(shù)

半測(cè)回豎

直角

指標(biāo)

差

一測(cè)回豎

直角

備注

（°′″）（°′″）（″）（°′″）

O

A

左

7630

6

＋1329

54

－6

＋1329

48

豎盤為全

圓順時(shí)針

注記

右

28329

42

＋1329

42

B

左

10926

12

－1926

12

－9

－1926

21

右

25033

30

－1926

30

四、豎盤指標(biāo)差

當(dāng)視線水平時(shí)，盤左豎盤讀數(shù)應(yīng)為90°，盤右為270°。事實(shí)上，讀

數(shù)指標(biāo)往往偏離正確位置即90°或270°，而與正確位置相差一個(gè)小角度

x，該角度稱為豎盤指標(biāo)差，簡(jiǎn)稱指標(biāo)差。指標(biāo)差本身有正負(fù)號(hào)，一般

規(guī)定當(dāng)豎盤讀數(shù)指標(biāo)偏離方向與豎盤注記方向一致時(shí)，x取正號(hào)，反之

取負(fù)號(hào)。見表3-4。豎盤指標(biāo)差為：

)(

2

1

LR

x????（3-9）

表3-4豎盤指標(biāo)差

豎盤位置視線水平瞄準(zhǔn)目標(biāo)

盤左

60

盤右

第六節(jié)經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)與校正

一、照準(zhǔn)部水準(zhǔn)軸應(yīng)垂直于儀器豎軸的檢驗(yàn)和校正

檢驗(yàn)先整平儀器，照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管平行于任意一對(duì)腳螺旋，轉(zhuǎn)動(dòng)

該對(duì)角螺旋使氣泡居中，再將照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)180°，若氣泡仍居中，說明

此條件滿足，否則需要校正，如圖3-19所示。

校正用校正針撥動(dòng)水準(zhǔn)管一端的校正螺絲，先松一個(gè)后緊一個(gè)，

使氣泡退回偏離格數(shù)的一半，再轉(zhuǎn)動(dòng)腳螺旋使氣泡居中。重復(fù)檢驗(yàn)校

正，直到期水準(zhǔn)管在任何位置時(shí)氣泡偏離量都在一格以內(nèi)。

二、十字絲豎絲應(yīng)垂直于儀器橫軸的檢驗(yàn)校正

檢驗(yàn)如圖3-20所示，用十字絲豎絲一端瞄準(zhǔn)細(xì)小點(diǎn)狀目標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)

望遠(yuǎn)鏡微動(dòng)螺旋，使其移至豎絲另一端，若目標(biāo)點(diǎn)始終在豎絲上移動(dòng)，

說明此條件滿足，否則需要校正。

校正旋下十字絲分劃板護(hù)罩，用小改錐松開十字絲分劃板的固

定螺絲，微微轉(zhuǎn)動(dòng)十字絲分劃板，使豎絲端點(diǎn)至點(diǎn)狀目標(biāo)的間隔減小

一半，再返轉(zhuǎn)到起始端點(diǎn)。重復(fù)上述檢驗(yàn)校正，直到無(wú)顯著誤差為止，

最后將固定螺絲擰緊。

圖3-19照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管軸的檢校

61

圖3-20十字絲檢驗(yàn)

三、視準(zhǔn)軸應(yīng)垂直于橫軸的檢驗(yàn)和校正

方法一：

檢驗(yàn)盤左瞄準(zhǔn)遠(yuǎn)處與儀器同高點(diǎn)A，讀取水平度盤讀數(shù)?

左，盤

右再瞄準(zhǔn)A點(diǎn)，讀取水平度盤讀數(shù)?

右。若?

左=?

右±180°，說明此條件

已滿足，若差值超過2′，則需要校正。

校正計(jì)算正確讀數(shù)?右′=[?

右+（?

左±180°）]/2，轉(zhuǎn)動(dòng)水平微動(dòng)螺

旋，使水平度盤讀數(shù)為?

右′，此時(shí)目標(biāo)偏離十字絲交點(diǎn)，用校正針撥動(dòng)

十線左、右校正螺旋，使十字絲交點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)A點(diǎn)。如此重復(fù)檢驗(yàn)校正，

直到差值在2′內(nèi)為止，最后旋上十字絲分劃板護(hù)罩。

方法二：

圖3-21視準(zhǔn)軸檢驗(yàn)

檢驗(yàn)如圖3-21所示，在平坦場(chǎng)地選擇相距100m的A、B兩點(diǎn)，

儀器安置在兩點(diǎn)中間的O點(diǎn)，在A點(diǎn)設(shè)置和經(jīng)緯儀同高的點(diǎn)標(biāo)志（或

在墻上設(shè)同高的點(diǎn)標(biāo)志），在B點(diǎn)設(shè)一根水平尺，該尺與儀器同高且

與OB垂直。檢驗(yàn)時(shí)用盤左瞄準(zhǔn)A點(diǎn)標(biāo)志，固定照準(zhǔn)部，倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，

在B點(diǎn)尺上定出B

1

點(diǎn)的讀數(shù)，再用盤右同法定出B

2

點(diǎn)讀數(shù)。若B

1

與

B

2

重合，說明此條件滿足，否則需要校正。

校正在B

1

、B

2

點(diǎn)間1/4處定出B

3

讀數(shù)，使4/)(

1223

BBBB???。撥

動(dòng)－十字絲左、右校正螺旋，使十字絲交點(diǎn)與B

3

點(diǎn)重合。如此反復(fù)檢

校，直到B

1

B

2

≤2mm為止。最后旋上十字絲分劃板護(hù)罩。

四、橫軸與豎軸垂直的檢驗(yàn)和校正

在離建筑物10m處安置儀器，盤左瞄準(zhǔn)墻上高目標(biāo)點(diǎn)標(biāo)志P（垂

直角大于30°），將望遠(yuǎn)鏡放平，十字絲交點(diǎn)投在墻上定出P

1

點(diǎn)。盤

右瞄準(zhǔn)P點(diǎn)同法定出P

2

點(diǎn)。若P

1

P

2

點(diǎn)重合，則說明此條件滿足，若

P

1

P

2

＞5mm，則需要校正。由于儀器橫軸是密封的，故該項(xiàng)校正應(yīng)由

專業(yè)維修人員進(jìn)行，如圖3-22所示。

62

圖3-22橫軸檢驗(yàn)

五、豎盤指標(biāo)差的檢驗(yàn)和校正

豎盤指標(biāo)差檢校的目的是使豎盤指標(biāo)差x等于0，如圖3-23所示。

檢校方法安置經(jīng)緯儀整平后，用盤左、盤右兩個(gè)位置瞄準(zhǔn)同一

個(gè)目標(biāo)，分別調(diào)豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中后，讀取豎盤讀數(shù)L和R，

然后按式（3-7）計(jì)算豎盤指標(biāo)差x。若x值超過1′時(shí)，應(yīng)進(jìn)行校正。

校正方法保持望遠(yuǎn)鏡盤右位置瞄準(zhǔn)目標(biāo)P不變，計(jì)算不含指標(biāo)

差x時(shí)的盤右正確讀數(shù)

0

R，xRR??

0

。轉(zhuǎn)動(dòng)豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管微動(dòng)螺旋使

豎盤讀數(shù)為

0

R，此時(shí)豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡一定不會(huì)居中。用校正針撥

動(dòng)豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管一端的校正螺絲，使氣泡居中即可。此項(xiàng)校正須反

復(fù)進(jìn)行。

圖3-23豎盤指標(biāo)差

六、光學(xué)對(duì)中器的檢驗(yàn)校正

檢校的目的是使光學(xué)對(duì)中器的光學(xué)垂線與儀器豎軸重合，即儀器

對(duì)中后，繞豎軸旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)至任何方向仍然對(duì)中，如圖3-24所示。

63

圖3-24光學(xué)對(duì)中器

第七節(jié)水平角測(cè)量的誤差來源及注意事項(xiàng)

影響水平角測(cè)量精度的原因很多，歸納起來主要有儀器誤差、觀

測(cè)誤差和外界條件的影響。

一、儀器誤差

1．視準(zhǔn)軸誤差

望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸不垂直于橫軸時(shí)，其偏離垂直位置的角值C稱視準(zhǔn)

差或照準(zhǔn)差。

2．橫軸誤差

當(dāng)豎軸鉛垂時(shí)，橫軸不水平，而有一偏離值i，稱橫軸誤差或支

架差。

3．豎軸誤差

觀測(cè)水平角時(shí)，儀器豎軸不處于鉛垂方向，而偏離一個(gè)δ角度，

稱豎軸誤差。

二、觀測(cè)誤差

1．對(duì)中誤差

觀測(cè)水平角時(shí)，對(duì)中不準(zhǔn)確，使得儀器中心與測(cè)站點(diǎn)的標(biāo)志中心

不在同一鉛垂線上即是對(duì)中誤差，也稱測(cè)站偏心。

2．目標(biāo)偏心

當(dāng)照準(zhǔn)的目標(biāo)與其它地面標(biāo)志中心不在一條鉛垂線上時(shí)，兩點(diǎn)位

置的差異稱目標(biāo)偏心或照準(zhǔn)點(diǎn)偏心。其影響類似對(duì)中誤差，邊長(zhǎng)越短，

偏心距越大，影響也越大。

3．瞄準(zhǔn)誤差

人眼分辯兩個(gè)的最小視角約為60″，瞄準(zhǔn)誤差為

v

m

v

06

??

??

4．讀數(shù)誤差

64

用分微尺測(cè)微器讀數(shù)，可估讀到最小格值十分之一，以此作為讀

數(shù)誤差。

三、外界條件的影響

觀測(cè)在一定的條件下進(jìn)行，外界條件對(duì)觀測(cè)質(zhì)量有直接影響，如

松軟的土壤和大風(fēng)影響儀器的穩(wěn)定；日曬和溫度變化影響水準(zhǔn)管氣泡

的運(yùn)動(dòng)；大氣層受地面熱輻射的影響會(huì)引起目標(biāo)影像的跳動(dòng)等等，這

此都會(huì)給觀測(cè)水平角帶來誤差。因此，要選擇目標(biāo)成象清晰穩(wěn)定的有

利時(shí)間觀測(cè)，設(shè)法克服或避開不利條件的影響，以提高觀測(cè)成果的質(zhì)

量。

第八節(jié)三角高程測(cè)量

若兩點(diǎn)間的高差難以用水準(zhǔn)測(cè)量方法測(cè)得，例如山區(qū)地面坡度陡

峭，以及跨越河流、湖泊等，用常規(guī)的水準(zhǔn)測(cè)量方法則速度慢，困難

大，故可采用三角高程測(cè)量的方法。但必須用水準(zhǔn)測(cè)量的方法在測(cè)區(qū)

內(nèi)引測(cè)一定數(shù)量的水準(zhǔn)點(diǎn)，作為高程起算的依據(jù)。

如圖3-25所示，欲測(cè)地面A、B兩點(diǎn)間的高差

AB

h，步驟如下：

（1）在A點(diǎn)安置經(jīng)緯儀，B點(diǎn)豎立目標(biāo)尺。

（2）量取樁頂?shù)浇?jīng)緯儀橫軸的高度i和目標(biāo)尺高v。

（3）測(cè)出豎直角?。

（4）若A、B間的水平距離D已知，則由圖3-25可知

viDtgh

AB

????（3-10）

（5）B點(diǎn)的高程為

viDtgHH

AB

?????（3-11）

當(dāng)兩點(diǎn)距離大于300m時(shí)，應(yīng)考慮地球曲率和大氣折光對(duì)高差的

影響。三角高程測(cè)量，一般應(yīng)進(jìn)行往返觀測(cè)（雙向觀測(cè)），它可消除

地球曲率和大氣折光的影響。

圖3-25三角高程測(cè)量原理

第九節(jié)電子經(jīng)緯儀簡(jiǎn)介

65

電子經(jīng)緯儀與光學(xué)經(jīng)緯儀的根本區(qū)別在于它用微機(jī)控制的電子測(cè)

角系統(tǒng)代替光學(xué)讀數(shù)系統(tǒng)。其主要特點(diǎn)是：

1．使用電子測(cè)角系統(tǒng)，能將測(cè)量結(jié)果自動(dòng)顯示出來，實(shí)現(xiàn)了讀數(shù)

的自動(dòng)化和數(shù)字化。

2．采用積木式結(jié)構(gòu)，可和光電測(cè)距儀組合成全站型電子速測(cè)儀，

配合適當(dāng)?shù)慕涌诳蓪㈦娮邮植居涗浀臄?shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，以進(jìn)行數(shù)據(jù)處

理和繪圖。

圖3-26電子經(jīng)緯儀圖3-27光電測(cè)距

儀圖3-28全站儀

思考題與習(xí)題

1．什么叫水平角？經(jīng)緯儀為什么能測(cè)出水平角？

2．經(jīng)緯儀主要由哪幾部分組成？經(jīng)緯儀上有哪些制動(dòng)螺旋和

微動(dòng)螺旋？各起什么作用？

3．觀測(cè)水平角時(shí)，對(duì)中和整平的目的是什么？試述光學(xué)經(jīng)緯儀

對(duì)中和整平的方法。

4．觀測(cè)水平角時(shí)，其始方向的水平度盤讀數(shù)要對(duì)準(zhǔn)00000

????或略

大于?0，怎樣操作？

5．測(cè)量水平角時(shí)，如測(cè)兩個(gè)或兩個(gè)以上測(cè)回，為什么各測(cè)回間

要變換度盤位置？若欲測(cè)4個(gè)測(cè)回，各測(cè)回的起始讀數(shù)應(yīng)是多少？

6．計(jì)算下表用測(cè)回法觀測(cè)水平角的記錄。

測(cè)站

豎盤位

置

目

標(biāo)

水平度盤讀

數(shù)

半測(cè)回角

值

一測(cè)回角值

各測(cè)回

平均值

?′″?′″?′″?′″

66

第一測(cè)

回

O

左

1

2

000

06

7848

54

右

1

2

18000

36

25849

06

第二測(cè)

回

O

左

1

2

900012

16849

06

右

1

2

27000

30

34849

12

7．計(jì)算下表用測(cè)回法觀測(cè)水平角的記錄。

測(cè)站

豎盤

位置

目

標(biāo)

水平度盤

讀數(shù)

半測(cè)回角值一測(cè)回角值

各測(cè)回平

均值

?′″?′″?′″?′″

O

左

1

2

001

00

8725

24

右

1

2

18001

24

26725

36

O

左

1

2

9000

30

17724

48

右

1

2

27000

54

35725

42

8．整理下表用測(cè)回法測(cè)量水平角的記錄。

測(cè)

站

豎盤

位置

目標(biāo)

水平度盤讀

數(shù)

半測(cè)回角

值

一測(cè)回

角值

各測(cè)回平

均角值

備注

67

第

一

測(cè)

回

O

左

160000

????

2458478

????

右

16300180

????

26094258

????

第

二

測(cè)

回

O

左

1210090

????

26094168

????

右

10300270

????

22194348

????

9．整理下表中方向法觀測(cè)水平角的記錄。

測(cè)

站

測(cè)

回

數(shù)

目

標(biāo)

水平度盤讀數(shù)

2

c

平均讀

數(shù)

歸零后

方向值

各測(cè)回

歸零方

向值的

平均值

盤左盤右

?′

″

?′

″

″?′

″

?′

″

?′

″

0

1

A000

22

18000

18

B6011

16

24011

09

C13149

38

31149

21

D1674

38

34734

06

A000

27

18000

13

2

A9002

30

27002

26

B15013

26

33013

18

C22151

42

4151

26

68

D25736

30

7736

21

A9002

36

27002

15

10．什么叫豎直角？觀測(cè)水平角和豎直角有哪些相同和不同？

11．如何判定所用儀器的豎盤注記形式？

12．設(shè)一經(jīng)緯儀為順時(shí)針分劃注記，若已知視線水平，豎盤水準(zhǔn)

管氣泡居中時(shí)，盤左讀數(shù)為811090

????，試求其豎盤指標(biāo)差。

13．經(jīng)緯儀有哪些主要軸線？它們之間應(yīng)滿足什么幾何條件？為

什么？

14．角度測(cè)量為什么要用正、倒鏡觀測(cè)？能否以此消除因豎軸傾

斜引起的水平角誤差？

15．由對(duì)中引起的水平角觀測(cè)誤差與哪些因素有關(guān)？

16．試分析照準(zhǔn)點(diǎn)（目標(biāo)）偏心所引起的水平角觀測(cè)誤差。

17．整理下表中豎直角觀測(cè)記錄。

測(cè)

站

目標(biāo)

豎盤位

置

豎盤讀

數(shù)

半測(cè)回

豎直角

指標(biāo)差

一測(cè)回

豎直角

備注

?′

″

?′

″

?′

″

?′

″

A

B

左

7218

18

豎盤

為逆

時(shí)針

刻畫

右

28742

00

C

左

9632

48

右

26327

30

D

左

6428

24

右

29531

30

18．設(shè)m80?

OA

D，由O點(diǎn)觀測(cè)A點(diǎn)，A點(diǎn)上標(biāo)桿長(zhǎng)2m，豎立時(shí)標(biāo)

桿向OA線的正交方向傾斜?2，問瞄準(zhǔn)在標(biāo)桿頂部時(shí)方向偏離了多少？

19．測(cè)站點(diǎn)為O，它到兩目標(biāo)點(diǎn)BA,的距離分別為100米和120米，

目標(biāo)點(diǎn)上吊垂球作為觀測(cè)標(biāo)志。若垂球?qū)c(diǎn)的最大誤差為3毫米，問

由此產(chǎn)生的偏心誤差對(duì)水平角AOB?可引起的最大誤差是多少？

69