经纬仪构造及应用-建筑工程测量

经纬仪是测量水平角和竖直角的主要仪器，有光学经纬仪和电子经纬仪。光学经纬仪按测角精度从高到低分为DJ07、DJ1、DJ2和DJ6等几种类型，其中“D”为大地测量仪器的总代号，“J”为经纬仪的代号，即汉语拼音的第一个字母，下标表示经纬仪的精度指标，即室内检定时一测回水平方向观测值中误差（″）。电子经纬仪一般用DT表示，测角精度从高到低分为0.5″，1″，2″等。

1）光学经纬仪的构造

不论是光学经纬仪还是电子经纬仪，其基本构造大体一致，主要由照准部、水平度盘和基座三大部分构成。图2.4是DJ6光学经纬仪的外貌图，图2.5是DJ6光学经纬仪的分解简图。

图2.4　DJ6光学经纬仪

图2.5　DJ6光学经纬仪

（1）照准部

照准部由望远镜、横轴、竖轴、竖直度盘、照准部水准管和读数显微镜等部分组成，它是基座和水平度盘上方能转动部分的总称。

望远镜由目镜、物镜、十字丝环和调焦透镜等组成，用于照准目标，它固定在横轴上，并可绕横轴在竖直面内作俯仰转动，这种转动由望远镜的制动螺旋和微动螺旋控制。横轴也称水平轴，由左右两个支架支承，是望远镜作俯仰转动的旋转轴。竖轴也称垂直轴，它插入水平度盘的轴套中，可使照准部在水平方向转动，这种转动由水平制动螺旋和水平微动螺旋控制。竖直度盘由光学玻璃制成，装在望远镜的一侧，其中心与横轴中心一致，随着望远镜的转动而转动，用于测量竖直角。照准部水准管用于整平仪器，使水平度盘处于水平状态。读数显微镜用于读取水平度盘和垂直度盘的读数。

（2）水平度盘

水平度盘是用光学玻璃制成的圆环，是测量水平角的主要器件。在度盘上按顺时针方向刻有0°～360°的分划，度盘的外壳附有照准部水平制动螺旋和水平微动螺旋，用以控制照准部和水平度盘的相对转动。事实上，测角时水平度盘是固定不动的，这样当照准部处于不同的位置时，就可以在度盘上读出不同的读数，照准部在水平方向的微小转动由水平微动螺旋调节。

测量中，有时需要将水平度盘安置在某一个读数位置，因此就需要转动水平度盘，常见的水平度盘变换装置有度盘变换手轮和复测扳手两种形式。当使用度盘变换手轮转动水平度盘时，要先拨下保险手柄（或拨开护盖），再将手轮推压进去并转动，此时水平度盘也随着转动，待转到需要的读数位置时，将手松开，手轮退出，再拨上保险手柄。当使用复测扳手转动水平度盘时，先将复测扳手拨向上，此时照准部转动而水平度盘不动，读数也随之改变，待转到需要的读数位置时，再将复测扳手拨向下，此时度盘和照准部扣在一起同时转动，度盘的读数不变。

（3）基座

基座是支撑整个仪器的底座，用中心螺旋与三脚架相连接。基座侧面有一个中心锁紧螺旋，当仪器插入竖轴轴孔后，该中心锁紧螺旋必须处于锁紧状态，否则在测角时仪器可能产生微动，搬动时容易甩出。基座上有一个光学对点器，即一个小型外对光望远镜，当照准部水平时，对点器的视线经折射后成铅垂方向，且与竖轴重合，利用该对点器可进行仪器的对中。基座底部有三个脚螺旋，转动脚螺旋可使照准部水准管气泡居中，从而使水平度盘处于水平状态。

（4）DJ6经纬仪的读数设备与读数方法

DJ6光学经纬仪的读数设备有分微尺测微器和单平行玻璃板测微器两种。这里主要介绍分微尺测微器及其读数方法。常用的国产DJ6光学经纬仪，其读数设备大多属于这一种。如图2.6所示，来自外界的光线经反光镜反射穿过光窗后，经棱镜一系列折射而分别照亮水平度盘、垂直度盘的分划线和分微尺指标镜，最终成像在读数显微镜目镜的焦平面上，这样透过读数显微镜就可以看到水平度盘、垂直度盘的分划线和分微尺的成像。

图2.7所示为经纬仪的读数视窗。读数视窗的上部是水平度盘分划及其分微尺（有的上部标注“H”），下部是垂直度盘的分划及其分微尺（有的下部标注“V”）。不管是水平度盘还是垂直度盘，其分划线的间隔皆为1°，如5°至6°，90°至91°。同时可以看到一根分微尺，分微尺的零位置称为指标线，用以指示度盘读数，分微尺的长度正好等于度盘的分划值1°，又分为60小格，每小格相当于1′，每10小格注记1，2，…，6，表示10′的倍数，因此从分微尺上可以直读至1′，估读至0.1′，即6″。

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图2.6　DJ6光学经纬仪光路示意图

图2.7　DJ6光学经纬仪读数视窗

读数时，先读出指标线所指度盘的读数，图2.7中指标线在5°和6°之间，应读5°，不足1°的部分要看指标线与5°分划线之间的数值，图中为54.0′，实际工作中，不足1′的数要随时换算成秒值，记录时分值和秒值要写成两位数，因此水平度盘的最后读数为5°54′54″，同理垂直度盘的最后读数为91°07′30″。

2）电子经纬仪的构造

近些年来，电子经纬仪应用非常普遍，它由精密光学器件、机械器件、电子扫描度盘、电子传感器和微处理机等组成，采用光电测角代替光学测角。这种仪器的外形和结构与光学经纬仪基本相似，但是它能通过微处理机的控制，自动以数字显示所观测的角值，从而使测角电子化和自动化变成了现实。光电测角可分为编码度盘测角和光栅度盘测角等。关于电子经纬仪的测角原理在本书不作详细介绍，可参考有关资料。

电子经纬仪与光学经纬仪类似，主要由照准部、水平度盘和基座三大部分构成。其外观和各部分螺旋如图2.8所示。

图2.8　南方DT-02电子经纬仪

电子经纬仪与光学经纬仪的最大区别是读数系统的不同，电子经纬仪采用电子测角系统和显示屏代替了光学经纬仪的光学度盘和目视读数，能自动显示读数，减少读数粗差。另外，电子经纬仪减少了竖直度盘水准器、微倾螺旋、反光镜、度盘变换手轮、读数显微镜等部件，大大减轻了劳动强度，提高工作效率。

电子经纬仪的操作面板如图2.9所示，现将各按键的功能说明如下：

图2.9　DT-02电子经纬仪操作面板

①左/右（R/L）：水平读数左旋右旋选择键，按该键可将水平读数切换成HR（顺时针水平旋转仪器，水平读数变大）或HL（逆时针水平旋转仪器，水平读数变大）。

②锁定（HOLD）：锁定键，将该键快速按两次可将水平读数锁定，再按一次解锁。

③置零（0SET）：归零键，将该键快速按两次可将水平读数设置成0°00′00″。

④切换（MODE）：功能切换键，利用该键可以选择按键上方的功能，一般只在电子经纬仪与测距仪相连时才使用。

⑤角/坡（V/%）：竖直角与坡度切换键，按该键可以在竖直角和坡度切换显示。

⑥电源（POWR）：电源键，按该键开机，在开机状态按该键大于2 s则会关机。