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1、第三章 角度测量 经纬仪（theodolite，transit）是测量工作的主要仪器之一，它可用于水平角（horizontal angle）、垂直角（vertical angle）测量，也可用于精密直线定线测量等项测量工作。水平角是推算平面控制网上各边坐标方位角的主要元素，垂直角是三角高程测量计算的主要元素。 §3-1 水平角测量原理 一、水平角概念及其测量原理 一点（测站点）到两目标的方向线在同一水平面上的垂直投影的夹角β，叫做水平角。其取值范围为[）。如图3-1所示，设A、B、C是三个地面点，CA、CB是相交于C点的两条空间直线，
2、过CA、CB所作的两个铅垂平面之间的二面角，实质上就是CA、CB在水平面P上的投影直线、之间的水平夹角，以表示，即： 为了测量水平角的大小，可在C点（称为测站）上方水平放置一个顺时针注记的刻度圆盘（称为水平度盘），设其圆心为O，使O点位于过待测角的顶点C的铅垂线上。设过CA、CB的两个铅垂平面在刻度圆盘上截得的读数分别为和，显然： 实质上，、分别是CA、CB与刻度圆盘上零刻度线之间的水平夹角，称为CA、CB方向的水平方向读数，也叫做水平方向值，简称方向值。 图3-1 水平角测量原理示意图 二、测量水平角的仪器（经纬仪）应具有的主要
3、功能装置 由以上分析可知，用于测量水平角的经纬仪必须有如下四大功能装置： 1、对中装置：用其将仪器中心安置在所测水平角的顶点上。目前经纬仪上常用的对中装置有光学对点器（重点掌握）和垂球（了解即可）。 2、整平装置：使测站点到两目标的方向线进行垂直投影的水平面（水平度盘）保证水平。经纬仪上使用的整平装置有圆水准器（用于概略整平）和管水准器（用于精确整平）。 3、照准装置：看清远处的照准目标并进行精确瞄准。经纬仪上安装的照准装置是望远镜。 4、读数装置：精确测得角值（实际上直接读数是水平方向值，两个水平方向值相减才是水平角）大小。读数装置包含度盘和
4、光路系统。 三、对中与整平的概念 1、对中：将仪器或照准目标的中心安置在通过测站点或照准点的铅垂线上的测量工作，叫做对中。 2、整平：利用水准器气泡居中原理，将仪器上的某一条直线或某一个平面安置成水平的测量工作，叫做整平。 §3-2 DJ6型光学经纬仪的构造 我国现行测量规范把经纬仪按精度从高到低划分为DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ15等五个等级；按读数设备划分可分为光学经纬仪和电子经纬仪；按用途划分又可分为普通经纬仪（含DJ6和DJ15）和精密经纬仪（含DJ07、DJ1、DJ2）；按轴系结构划分还可分为方向经纬仪和复测经纬仪。 DJ6型光
5、学经纬仪的构造分为三部分：照准部、水平度盘（包括读数设备及光路系统）及基座。下面以国产的DJ6型光学经纬仪（属于方向经纬仪）为例，介绍其外观的主要结构名称、作用及其基本使用方法，如图3-2所示。 一、照准部 照准部系指经纬仪上部可绕竖轴水平转动的部分。它由左右支架、望远镜、垂直度盘和水准器等组成。望远镜、垂直度盘和横轴固连在一起，横轴安装在左右支架上。整个照准部绕竖轴在水平方向的转动由水平制动螺旋和水平微动螺旋控制。 图3-2 DJ6型光学经纬仪的外观结构示意图 1.望远镜物镜 2.望远镜目镜 3.望远镜
6、十字丝板护盖 4.望远镜物镜调焦环 5. 粗瞄器 6.垂直度盘 7.垂直制动螺旋 8.垂直微动螺旋 9.水平制动螺旋 10.水平微动螺旋 11.读数显微镜目镜 12.垂直度盘指标水准器微动螺旋 13.光学 对点器目镜 14.竖轴锁紧螺丝 15.垂直度盘指标水准器反光镜 16.垂直度盘指 标水准器 17.度盘读数反光镜 18.水平度盘变换器护盖 19水平度盘变换器 20.照准部管水准器 21.圆水准器 22.脚螺旋 23.脚架架头 24.脚架架腿 1、照准部的构造 DJ6型光学经纬仪照准部
7、的构造分为如下几个部分： ①、望远镜 望远镜的构造主要包括：A、物镜；B、目镜；C、调焦透镜；D、十字丝板。经纬仪的望远镜与水准仪的原理、用法基本一样。不同的是，经纬仪的望远镜上安装的粗瞄器，其一般为光学形式，需利用眼睛的“视觉暂留”功能，从粗瞄器内看光学瞄准标志（一般为特殊明亮的十字丝或三角形），从粗瞄器外用眼睛直接看远处的照准目标。这样里外对照着看，才能概略瞄准目标。 ②、横轴：望远镜的竖直旋转轴。 ③、竖轴：照准部的水平旋转轴。 ④、左右支架：横轴的支撑架。 ⑤、照准部管水准器：安装于照准部上的管水准器。 ⑥、竖盘指标水准器：
8、安装于左支架（竖盘所处于的支架）上的用于标志垂直度盘指标是否处于正确位置的管水准器。它在测量垂直角时使用。 ⑦、垂直度盘：光学玻璃圆盘，它套在横轴上，其上沿着顺时针方向刻有 0°至359°的刻划（有的经纬仪垂直度盘为逆时针注记刻划），用来测量垂直角。垂直度盘在观测中随望远镜一起转动，在测回间不能够变换其位置。 ⑧、光学对点器：安装于水平度盘上方的用于进行仪器对中的光学望远镜。其为外对光式望远镜,左右旋转是目镜对光，伸缩是物镜对光。 2、几何轴线及其相互之间应具有的正确关系 ①、DJ6型光学经纬仪上有如下几条几何轴线：圆水准轴、管水准轴、竖轴、视准轴、横轴
9、光学对点器光轴等。 ②、DJ6型光学经纬仪上各几何轴线之间应具有的正确关系： 经纬仪安置在所测角的顶点上，通过管水准轴来标志水平度盘水平，仪器上部可绕竖轴在水平方向转动，望远镜视准轴可绕横轴在垂直平面内转动。各轴线之间在几何上应满足如下关系：圆水准轴∥、、、、望远镜的十字丝竖丝⊥、与光学对点器光学垂线（称为光轴）重合，以及垂直于水平度盘，且过水平度盘中心。通过一定的操作步骤可使与过顶点的铅垂线重合，此时水平度盘和处于水平状态，可绕在瞄准的目标点和测站点之间建立铅垂平面。瞄准不同目标时的方向读数，可在望远镜旁的读数显微镜中读出。 二、水平度盘及读数设备（含光路系统） 1
10、水平度盘 水平度盘是光学玻璃圆盘，它套在竖轴上，其上沿着顺时针方向刻有0°－359°的刻划，用来测量水平角。水平度盘在观测中不随照准部一起转动，但可在测回间通过水平度盘变换器变换水平度盘位置。 2、读数设备 读数设备包括进行水平度盘和垂直度盘读数的读数显微镜及其光路系统。 DJ6型光学经纬仪的光路基本是：外来光线经度盘读数反光镜反射后，穿过照明进光窗，经转向棱镜的折射、透镜的聚光，又经照明棱镜的折射，使照亮了的度盘的分划线通过显微镜物镜组，经转向棱镜转向后，到达刻有测微分划尺（简称分微尺）的读数窗与场镜的平面上。然后，经过转向棱镜和转象透镜，成象在读数显微镜目镜的焦平
11、面上。在读数显微镜内就可看到度盘分划和分微尺影象。 为了读取度盘上不足一格的分、秒值，读数设备中都设置了测微装置。DJ6型光学经纬仪的测微装置有两种，即分微尺式测微器和单平板玻璃板式测微器（测微轮式测微器）。下面主要介绍分微尺式测微器的读数方法（DJ6型光学经纬仪的测微轮式测微器与DJ2型光学经纬仪的测微装置在外观用法上相近，这里不介绍）。 如图3-3为从读数显微镜中看到的度盘分划和分微尺影象，H表示水平度盘读数影象（Horizontality），V表示垂直度盘读数影象（Vertical）。 度盘的格值为，分微尺是按度盘弧长影象的宽度等分成60小格，每一小格的格值相当于度盘的。度
12、盘的度分划线是分微尺上的分、秒读数指标线。读数时，先依出现在分微尺上度分划线读取整度数，然后，再依此分划线在分微尺上读取分、秒值，应直读到,估读到，即。水平度盘读数为，垂直度盘读数为。 图3-3 水平度盘和垂直度盘读数示意图 三、基座 同DS3水准仪。 §3-3 经纬仪的安置与基本使用方法 一、经纬仪的安置方法 经纬仪的安置包括对中和整平两项工作。这两项工作应互相兼顾，不能互相独立分开操作。根据对中方法的不同，经纬仪的安置通常分为两种方法，对于利用垂球对中的安置方法在此不予介绍。下面以型普通光学
13、经纬仪为例，重点介绍利用光学对点器对中的安置方法。 １、架设脚架，仪器出箱，将仪器连接到架头上。 ２、如果测站点处是坚实的地面，先将一个架腿安实，用两手分别握住另两个架腿，眼睛看着光学对点器里的对中标志（一般为空心黑色圆环或黑色的十字丝），移动这两个架腿(左右摆动或俯仰)，使架头大致水平且概略对中 ── 光学对点器的对中标志与地面点标志基本重合，并用眼睛的余光注意架头，应保持其大致水平；然后，踩实这两个架脚。 如果测站点处的地面土质松软，应保证左右摆动或俯仰的那两个架脚踩实之后，使架头大致水平且概略对中 ── 光学对点器的对中标志与地面点标志基本重合。
14、３、旋动三个脚螺旋使仪器精确对中；然后，伸缩某两个架腿（第三个架腿不要动），整平圆水准器气泡。这一步应反复进行（一般要反复进行二至三次）。 ４、在两个互相垂直的水平方向上用脚螺旋严格整平照准部管水准器气泡，此时，对中可能受到一定的破坏。如图3-4所示为整平照准部管水准器气泡示意图。 图3-4 整平照准部管水准器气泡示意图 ５、拧松架头中心连接螺旋，使仪器的基座在架头上平移（注意：不能扭转基座或旋动脚螺旋），使仪器精确对中；然后，拧紧架头中心连接螺旋。 ６、反复进行第4、第5这两步，直至对中误差、整平误差均符合规范规定的限差要求为止。 二、经纬仪的基本使用
15、方法 经纬仪的基本使用方法包括： 1、经纬仪的安置（对中、整平）。 2、瞄准目标：①先用粗瞄器瞄准目标，②调焦（目镜对光、物镜对光）并消除视差，③用水平制动螺旋、垂直制动螺旋、水平微动螺旋、垂直微动螺旋控制望远镜，精确瞄准目标（若进行水平度盘读数，应使用竖丝瞄准目标；若进行垂直度盘读数，一般应使用横丝切准目标的顶端）。 3、读数：读取水平度盘或垂直度盘的读数。 §3-4 水平角观测方法 水平角观测方法有测回法、方向观测法和复测法等，这里以型普通光学经纬仪为例，介绍目前测量工作中常用的两种方法：即测回法和方向观测法。 一、测回法
16、 测回法是观测水平角的最基本方法，常用于观测由两个方向所夹的单个水平角。 ㈠、观测步骤 如图3-5所示，用测回法测量水平角β的大小时，一个测回观测步骤如下： 1、在B点安置（即对中和整平）经纬仪。 图3-5 测回法测量水平角示意图 2、盘左（即垂直度盘在望远镜的左侧，又称正镜）瞄准左目标A，读取水平度盘读数（一般用表示盘左的度盘读数），记入水平角观测手薄中（见表3-1）；松开水平制动螺旋，顺时针方向转动照准部瞄准右目标C，读取水平度盘读数，记入观测手薄中。则盘左测得的水平角值为： 。此称为上半测回。 3、盘右（即垂直度盘在望远镜的右侧，又称倒镜）瞄准右目标C，
17、读记水平度盘读数（一般用表示盘右的度盘读数）；松开水平制动螺旋，逆时针方向转动照准部瞄准左目标A，读记水平度盘读数。则盘右测得的水平角值为： 。此称为下半测回。 4、当与之差不超过规范规定的限差时，取其平均值作为结果。 上半测回与下半测回合称为一个测回。 水平角观测记录 表3-1 仪器: 天气: :晴 成像: 清晰 观测者: 李亮 记录者: 王海 作业日期: 6月 18日 第 测 回 测站 盘位 观测 目标 水平度盘读数 半测回角值 一测回角值 各测回平均角值 备 注 ° ′ ″
18、° ′ ″ ° ′ ″ ° ′ ″ 1 盘左 0 03 24 95 53 30 95 53 36 95 56 54 盘右 180 03 12 95 53 42 275 56 54 2 盘左 90 02 06 95 53 48 95 53 42 95 53 39 185 55 54 盘右 270 02 06 95 53 36 5 55 42 ㈡、说明 1、在一个测站上进行角度观测时，所选定照准的第一个方向，叫做零方向。在同一个测站上进行角度观测
19、时，所选定的零方向应是同一个方向。 2、根据观测精度的需要，当需要用测回法观测某角个测回时，为了减弱水平度盘刻划不均匀误差的影响，各测回之间应变换水平度盘位置（表示一个测站上应测的总测回数），即第一个测回的盘左位置，将零方向的水平度盘配置在 读数处，以后的各个测回的盘左位置，将零方向的水平度盘按递增配置。例如，各测回盘左位置零方向的水平度盘应配置如下： 第1测回： 第2测回： 第3测回： 第4测回： 配置度盘时应注意如下问题： ⑴、各测回对度盘（即配置度盘）的不要求完全相同。 ⑵、各测回对度盘的建议对在02′至05′之间为好。 ⑶、各测回对度盘的不要求完全相同。 ⑷、各测回
20、对度盘的可为任何合理数值，不要求为00″或其它某个特定的数值。 3、每个测回开始观测之前零方向对度盘的方法 ⑴ 若是方向经纬仪，应先在盘左位置精确瞄准零方向目标，再用水平度盘变换器将水平度盘位置对在规定的数值上，最后应关上水平度盘变换器的护盖。本测回之后的观测过程中，不要再动水平度盘变换器了。 ⑵ 若是复测经纬仪，应先将复测机钮打开（即将水平度盘与照准部脱开），盘左位置顺时针方向慢慢转动照准部，利用水平制动螺旋、水平微动螺旋控制水平度盘读数，使其对在一个规定的数值上；然后，将复测机钮锁紧（即将水平度盘与照准部结合在一起），顺时针方向转动照准部，精确瞄准零方向目标，将复测机钮打开，
21、读记零方向的水平度盘读数。本测回之后的观测过程中，不要再动复测机钮了。 4、每个测回观测过程中，只能在盘左位置零方向对度盘，且只能对度盘一次。 5、无论是正镜观测还是倒镜观测，半测回水平角的角值计算，均为同一个半测回内瞄准右方目标时的水平度盘读数减去瞄准左方目标时的水平度盘读数。若计算结果出现负值，应将结果加上。 上述“说明”中的前4条，同样适用于下面将要介绍的方向观测法。 二、方向观测法（2至6个方向） 方向观测法按观测方向数的不同，又可分为不归零观测法（2至3个方向）和归零观测法（4至6个方向，也称为全圆方向观测法）。当一测站上的观测方向数多于６个时，应进行分组观测，这里对分组观
22、测不予介绍。 ㈠、观测步骤 如图3-6(a)所示为三个方向的不归零观测示意图，图3-6(b)所示为四个方向的归零观测示意图。下面介绍方向观测法一个测回观测的方法、步骤。 图3-6(a) 不归零观测示意图 图3-6(b) 归零观测示意图 1、在A点安置经纬仪。 2、上半测回观测：在盘左位置，照准选定的零方向，将水平度盘配置在读数处，再按顺时针方向转动照准部依次观测第二、第三、···方向。每观测一个方向，均读取水平度盘读数，并记入观测手簿中。如果方向数超过三个（但不超过六个）时，最后还要回到零方向，并读数、记录。这最后一步，称为“归零”
23、其目的是为了检查水平度盘在观测过程中是否发生变动。 3、下半测回观测：纵转望远镜，用盘右位置按逆时针方向，从末方向起（若方向数超过三个、但不超过六个时，应从零方向起）依次照准各个方向，并读记水平度盘读数。归零观测法的水平方向观测记录示例见表3-2，不归零观测法的水平方向观测记录示例见表3-3。 上述所连续进行的上半测回观测与下半测回观测，合称为方向观测法的一个测回观测。 ㈡、说明 1、采用方向观测法进行水平角观测，若一个测站的方向数为４至６个时，应进行归零观测。将同一半测回内零方向的第二次读数与第一次读数之差，叫做半测回归零差。 2、在记录手簿上，为了便于进行角度
24、计算和限差比较，要把“方向值”栏中的零方向值改化成，即将该栏中的所有方向值都减去零方向值；若不够减时，应将减数加上。将同一测回内各方向的盘左、盘右平均方向值都减去零方向的平均方向值，叫做归零后方向值。 3、在记录手簿上，将同一方向不同测回的归零后方向值之差，叫做同一方向各测回互差。 4、采用方向观测法观测水平角时，将记录手簿上同一测回、同一方向的盘左、盘右方 水 平 方 向 观 测 记 录 表3-2 第 １ 测回 仪器 DJ6 № 80866 点名 Ｎ６ 等级：图根 日期：
25、４月 ４日 天气 晴 观测者：方 勇 Ｙ＝Ｂ 觇标类型： 开始：14时38分 成像 清晰 记录者：肖金芳 归心用纸： 结束：14时56分 方向号数名称及 照准目标 读 数 左-右 （2C） ″ ° ′″ 方 向 值 ° ′″ 附注 盘 左 ° ′ ″ ″ 盘 右 ° ′ ″ ″ 0 00 12 180 00 18 -06 (12) 15 0 00 00
26、98 13 00 278 13 24 -24 12 98 13 00 181 09 00 1 09 06 -06 03 181 08 51 243 09 42 63 09 54 -12 48 243 09 36 0 00 00 180 00 18 -18 09 归零差 ＝-12 ＝0
27、 续表3-2 第 2 测回 仪器 DJ6 № 80866 点名 Ｎ６ 等级：图根 日期：４月４日 天气 晴 观测者：方 勇 Ｙ＝Ｂ 觇标类型： 开始：15时02分 成像 清晰 记录者：肖金芳 归心用纸： 结束：15时20分 方向号数名称及 照准目标 读 数 左-右 （2C） ″ ° ′″ 方 向 值 ° ′″ 附注 盘 左 ° ′ ″ ″ 盘 右 ° ′ ″ ″
28、 90 00 36 270 00 48 -12 (40) 42 0 00 00 188 13 24 8 13 42 -18 33 98 12 53 271 09 24 91 09 12 +12 18 181 08 38 333 10 18 153 10 24 -06 21 243 09 41 90 00 30 270 00 48 -18 39 归零差 ＝-06 ＝0 向值所
29、取的算术平均值，记作。 5、归零观测时，零方向的计算采用值为“”栏内两个零方向的的平均值。 水 平 方 向 观 测 记 录 表3-3 第 １ 测回 仪器 DJ6 № 880273 点名 Ｎ１ 等级：图根 日期：９月12日 天气 晴 观测者：邓春林 Ｙ＝Ｂ 觇标类型： 开始：８时10分 成像 清晰 记录者：程翟平 归心用纸： 结束：８时19分 方向号数名称及 照准目标 读
30、 数 左-右 （2C） ″ ° ′″ 方 向 值 ° ′″ 附注 盘 左 ° ′ ″ ″ 盘 右 ° ′ ″ ″ 0 04 00 180 04 12 -12 06 0 00 00 67 42 00 247 42 06 -06 03 67 37 57 147 17 36 327 17 42 -06 39 147 13 33
31、 续表3-3 第 ２ 测回 仪器 DJ6 № 880273 点名 Ｎ１ 等级： 图根 日期：９月12日 天气 晴 观测者：邓春林 Ｙ＝Ｂ 觇标类型： 开始：８时22分 成像 清晰 记录者：程翟平 归心用纸： 结束：８时28分 方向号数名称及 照准目标 读 数 左-右 （2C） ″ ° ′″ 方 向 值 ° ′″ 附注 盘 左 ° ′ ″ ″
32、盘 右 ° ′ ″ ″ 90 04 00 270 03 48 +12 03 54 0 00 00 157 42 00 337 41 54 +06 41 57 67 38 03 237 17 42 57 17 36 +06 39 147 13 45 6、关于“水平方向观测记录”中“Ｙ＝Ｂ”的说明 Ｙ── 表示“仪器中心”的“仪”汉语拼音字头。 Ｂ── 表示“标石中心”的“标”汉语拼音字头。 当Ｙ＝Ｂ时，表示将仪器中心安置在
33、通过测站点位标志的铅垂线上，进行正常观测；否则，应为Ｙ≠Ｂ，此时，表示采用偏心观测方法进行观测。 三、限差（这里以使用级经纬仪、按图根级观测要求为例） 1、仪器对中误差：≤３mm。 2、仪器整平误差：照准部转至任何方向时，照准部管水准器气泡中心偏离零点不超过一个格。 3、半测回归零差：≤24″（方向观测法）。 4、不同测回同一方向归零后的方向值互差：≤24″（方向观测法）。 5、上、下半测回角值互差：≤40″（测回法）。 6、不同测回同一角值互差：≤24″（测回法）。 7、测回间变换度盘位置：（表示一个测站上应测的总测回数
34、 §3-5 垂直角观测方法 实际工程中经常要用到垂直角,下面以型普通光学经纬仪为例,介绍垂直角观测的有关内容。 一、垂直度盘(简称竖盘)的构造 用竖盘测定的角都称为竖直角，简称竖角，有两种表示形式，它们都是在竖直面内由目标方向与一特定方向所构成的角度。 １、垂直角（又称为竖直角、高度角）的概念 一种是目标方向与水平方向间的 图3-7 垂直角示意图 夹角称为高度角，一般用表示。视线上倾所构成的仰角为正值，视线下倾构成的俯角为负值，其绝对值均由0°到90°。一般谈到的高度角都简称为竖角。如图3-7所示。 2、天
35、顶距的概念 一种是目标方向与天顶方向（即铅垂线的反方向）所构成的角，称为天顶距，一般用符号Z表示。天顶距的大小从0°到180°，没有负值。 3、竖盘的构造 竖盘是固定在望远镜旋转轴（横轴）上的。当用望远镜寻找目标而在竖直面内上下转动时，竖盘被带着一起转动，但传递竖盘成象的光路系统并不改变。竖盘读数指标是在读数窗上，方向向下（铅垂线方向），且与竖盘指标水准器的管水准轴相垂直。若转动竖盘指标水准器微动螺旋，可使竖盘指标水准器的气泡移动，同时，也将使传递竖盘成象的光路系统发生变化，相当于改变竖盘读数指标与竖盘指标水准器的管水准轴的垂直度。因此，竖盘读数前，为使竖盘指标方向指向正确方向，
36、使得读数正确，应调整竖盘指标水准器微动螺旋，使其气泡居中，即使竖盘指标水准器的管水准轴水平，此时，竖盘指标方向即处于正确位置了。如图3-8所示为DJ6光学经纬仪的竖盘与读数系统示意图。 1.竖盘指标水准管轴 2.竖盘指标水准管校正螺丝 3.望远镜 4.光具组光轴 5.竖盘指标水准管微动螺旋 6.竖盘指标水准管反光镜 7.竖盘指标水准管 8.竖盘 9.目镜 10.竖盘读数光具组 图 3-8 竖盘构造示意图 4、竖盘注记形式 竖盘注记形式很多，因而，由竖盘读数计算竖直角的公式也不相同，但其基本原理一样。常见的竖盘注记形
37、式是全圆注记。根据注记方向的不同，可分为顺时针全圆注记与逆时针全圆注记两类。如图3-9所示。 图 3-9 竖盘注记形式 二、垂直角观测方法（中丝法） １、在测站上安置经纬仪，在照准点上安置照准目标。 ２、用盘左位置从零方向至末方向按顺时针方向依次照准各个目标，读数、记录，这称为上半测回观测。 ３、倒镜，用盘右位置从末方向至零方向按逆时针方向依次照准各个目标，读数、记录，这称为下半测回观测。 上述上、下半测回观测合在一起，称为一个测回观测。 若需观测ｎ个测回，只需重复上述２、３两步工
38、作即可。 三、垂直角观测注意事项 １、照准目标时，应用水平中丝切准目标的顶端标志，以便量取目标高。 ２、读数前应调整竖盘指标水准器微动螺旋使其气泡居中。 ３、零方向不用对度盘，测回间不用、也不能变换度盘位置。 ４、可对单个方向单独观测，但此时应注意测量规范中的具体要求。 ５、一测站无论观测方向数有多少，均不需归零观测。 ６、限差的采用，应视观测方法、目标的倾角大小不同而异，具体请参见测量规范。 四、垂直角、指标差的计算公式 １、垂直度盘指标差的概念 竖盘的指标实际所处位置的读数与其应处的正确位置
39、的读数之差，叫做垂直度盘指标差。垂直度盘指标差用X表示。规定：盘左位置垂直度盘指标偏向垂直度盘注记增大的方向时，所产生的指标差X为正；反之，X为负。 ■ ２、判断竖盘注记形式的方法 采用俯仰望远镜法判断竖盘注记形式：在盘左位置，将望远镜放至大致水平位置，读数设为90°（实际上可能为90°左右）；然后，将望远镜放在仰视位置，读数设为Ｌ，若： 0°＜Ｌ＜ 90°，则垂直度盘为顺时针注记；若：90°＜Ｌ＜180°，则垂直度盘为逆时针注记。 图3-10 推导垂直角与指标差公式示意图 ３、垂直角与指标差半测回、一测回计算公式 下面以盘左竖盘顺时针
40、注记形式为例进行推证，如图3-10所示： ■ 90°－Ｌ＋ X （此为垂直角上半测回公式） ■ Ｒ－ 270°－ X （此为垂直角下半测回公式） ■ （此为垂直角一测回公式） 由： 90°－Ｌ＋ X ＝Ｒ－ 270°－ X 可得： ■ （此为指标差一测回公式） 盘左竖盘为逆时针注记形式的型光学经纬仪，其一测回观测的垂直角、指标差计算公式如下(请读者自己推证)： ■ ■ 如表3-4所示为使用DJ6型光学经纬仪进行垂直
41、角观测两个测回的记录手簿格式示例。 垂 直 角 观 测 记 录 表3-4 点名： Ｎ６ 等级： 图根 天气： 晴 日期：４月６日 成像： 清晰 开始： 8时02分 仪器至标石面高： 1.46ｍ
42、 结束： 8时22分 盘 左 盘 右 指 标 差 垂 直 角 ° ′ ″ ″ ° ′ ″ ″ ° ′ ″ ° ′ ″ 86 27 30 273 32 24 -00 03 +3 32 27 86 27 36 273 32 12 -00 06 +3 32 18 中 数 +3 32 22 86 21 36 273 38 12 -00 06 +3 38 18 86 21 42
43、 273 38 06 -00 06 +3 38 12 中 数 +3 38 15 五、垂直角观测限差（这里以图根级的观测限差为例） １、一测回各方向指标差互差：≤24″ ２、一测站各测回同一方向垂直角互差：≤24″ 六、使用DJ6型普通光学经纬仪，垂直角与水平角观测方法的区别 １、照准目标时，使用十字丝的位置不同。 ２、照准目标的位置的要求不同。 ３、垂直角观测时，起始方向不需要对度盘；而水平角观测时，起始方向应对度盘。 ４、垂直角观测时，没有归零观测问题；而水平角观测中，当方向数多于３个
44、时，应进行归零观测。 ５、垂直角观测时，测回间不需要变换度盘位置；而水平角观测时，测回间应变换度盘位置。 ６、垂直角观测时，在特殊情况下，允许进行单方向观测；而水平角观测时，不允许这样作。 ７、垂直角观测时，每次读数前，应使垂直度盘指标水准器气泡居中；而水平角观测时，不允许每次读数前都去重新整平照准部管水准器气泡，只允许半测回间或者测回间重新整平照准部管水准器气泡。 除此之外，两者所使用的度盘也不相同；当然，其记录、计算的方法也不相同。 §3-6 光学经纬仪竖盘指标的自动归零装置 为消除仪器竖轴倾斜对垂直角测量的影响
45、通常采用竖盘水准管与竖盘指标相连，每次读数前，操作者必须将水准管气泡居中，以保持竖盘指标归零。近些年来，很多仪器都采用自动归零补偿器来代替水准管结构，既简化了操作程序，又提高了观测精度。 DJ6光学经纬仪采用了V型吊丝式自动补偿器，它具有较好的防高频振动的能力。补偿器的工作范围为（仪器整平的精度一般在以内）。DJ6光学经纬仪的自动归零误差不超过。 竖盘自动归零的原理如下： 在竖盘成象光路系统中，指标线与竖盘之间悬吊一平行玻璃板。当仪器竖轴竖直、视线水平时，竖盘指标读数为90°。当仪器倾斜一个小角度α（一般小于），假如平行玻璃板固定在仪器上，它将随仪器倾斜α角，当视线水平时，竖盘读数窗指
46、标线读数K。实际上仪器的平板玻璃是用柔丝悬吊的，由于平板玻璃受重力的作用，将摆动至新的位置，平板玻璃转动一个β。只要自动补偿器的加工、装调保证符合设计要求，就会使竖盘读数指标线通过转动后的平板玻璃产生一段平移，使竖盘起始读数仍为90°，即竖盘指标自动补偿归零。 补偿器结构及吊丝本身具有一定的防震性能，但为了防止仪器在转动、装卸和运输过程中受到大的震动或冲击，仪器专门设有锁紧装置──自动归零旋钮。使用时，将自动归零旋钮逆时针旋转至标志点位置，同时可能听到竖盘自动归零补偿器有“咔哒（click）”一声响，或凭借手感会感觉到旋钮到达了目的位置。垂直角观测完毕，一定要顺时针方向旋转旋钮，重新锁紧补偿
47、机构，防止震坏吊丝。 带有自动归零补偿器的竖盘，观测垂直角前也需要检验竖盘指标差，检验方法同前。如发现指标差超限，可打开照准部支架上的调指标差盖板，调整里面的两个螺旋，使读数窗指标对准正确的竖盘读数。 §3-7 型光学经纬仪的检验和校正 一、检校项目 利用DJ6经纬仪进行作业前，为保证仪器的误差不超过规范规定的限差范围，应对其按顺序进行如下项目的检校： １、照准部管水准轴⊥竖轴 ２、视准轴⊥横轴 ３、横轴⊥竖轴 ４、十字丝竖丝垂直于横轴 ５、竖
48、盘指标差│X│≤ 1′ ６、光学对点器光轴和竖轴重合 二、DJ6光学经纬仪的检验和校正 下面，按检校顺序分别说明DJ6光学经纬仪的各项检验和校正的原理与方法。 １、照准部管水准轴⊥竖轴的检校 ⑴、检验原理 如图3-11所示，用脚螺旋整平照准部管水准气泡，此时，管水准轴水平，但竖轴由于与管水准轴不垂直，便与铅垂线有一夹角α；然后，将照准部水平旋转180°，这时，竖轴位置没有变，而管水准轴与水平线的夹角却为２α。 通过这一操作过程，便暴露了管水准轴与竖轴不垂直的误差。 实际上，竖轴与铅垂线方向的夹角只有一个α，因此，校
49、正时，只需用脚螺旋使照准部管水准器气泡中心向着其零点方向移动偏离量的一半即可；而另一半偏离量应用改针改正管水准器的一端的上下校正螺丝来加以消除，最后，达到管水准轴⊥竖轴的目的。 图3-11 照准部管水准轴⊥竖轴的检验原理 ⑵、检验方法 先将照准部管水准器气泡整置居中，然后，水平旋转照准部 180°，看该气泡是否仍然居中。如果仍然居中，说明无误差，即照准部管水准轴⊥竖轴；如果不居中，则说明有误差，即照准部管水准轴不垂直于竖轴。如果气泡中心偏离零点一个格以上，需要进行校正。 ⑶、校正方法 先用脚螺旋使照准部管水准器气泡向着居中方向移动偏离量的一半
50、然后，用改针改正照准部管水准器一端的上下校正螺丝，使尚偏离零点一半量的照准部管水准器气泡完全居中。 关于圆水准轴∥竖轴的检校，应在照准部管水准轴⊥竖轴这项检校完成后，将照准部管水准器在两个互相垂直的方向上进行整平，然后，改正圆水准器下方的校正螺丝，将圆水准器气泡改至居中即可。 ２、十字丝竖丝垂直于横轴的检校 此项检验校正原理和方法与S3级水准仪的该项检验校正相同，略。 ３、视准轴⊥横轴的检验和校正 ⑴、检验原理与方法 如图3-12所示，设视准轴不垂直于横轴，视准轴实际位置与其应处于的正确位置的夹角为Ｃ，Ｃ叫做视准轴误差（简称为视轴差）。
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