角度测量仪器结构及其应用

图4-13、图4-14所示分别为经纬仪和全站仪的结构组成图。它们具有相同的基本轴系，即竖轴VV、横轴H H、视准轴CC这三条主要结构轴，外加管水准轴LL。这些轴系之间必须满足如下关系：①竖轴竖直，VV⊥LL；②横轴与竖轴垂直，H H⊥VV；③视准轴与横轴垂直，CC⊥H H。

图4-13　经纬仪结构示意

图4-14　全站仪结构示意

传统的光学经纬仪一般认为是由基座、水平度盘、照准部三大部分组成。现在的全站仪也可认为是由基座、度盘、照准部三大部分组成。

1.基座

同水准仪的基座类似，经纬仪基座也是由以三个脚旋钮连接起来的上下两块金属板组成，是照准部的支承装置。上部金属板中央的空心轴套用于安放仪器的竖轴、水平度盘以及支承整个照准部，基座上的圆水准器可以将基座连同仪器照准部大致整平。仪器安装好后，基座不能转动，其上面的照准部则可以自由旋转。旋转基座上的三个脚旋钮可用于仪器的对中和精确整平。连接基座与照准部的固定旋钮（锁定杆），一般不得松开。

不过，当今全站仪的基座除了具有上述功能用途外，有些还增加了新的功能，如徕卡TC2000全站仪的基座便装有一对仪器动态测角系统的固定光栅探测器，与装在照准部的活动光栅探测器配合使用，实行对水平角的动态测量。

2.度盘

传统经纬仪的水平度盘通常又简称度盘，位于照准部与基座之间。游标经纬仪的水平度盘为金属圆环，光学经纬仪的水平度盘为玻璃圆环。根据仪器精度等级的不同，这些度盘上刻有各种不同规格的刻划线和数字，全周数字按顺时针方向注记0～360。旋转照准部进行水平角测量时，水平度盘一般固定不动，当旋转仪器瞄准目标方向时，可以用仪器相应的读数测微装置读取度盘上的目标方向值。用复测经纬仪进行测角时，则可以用复测机钮将水平度盘套紧在竖轴上随照准部一起转动。

垂直度盘简称为竖盘，固定在横轴的一端与望远镜一起绕横轴转动，一般也按顺时针方向注记0～360（也有按逆时针方向注记的），垂直度盘必须位于垂直面内。

传统经纬仪的度盘采用各种各样的测微装置来提高读数精度：游标经纬仪采用游标盘读数，光学经纬仪主要有分划尺测微、单平板玻璃测微、光楔测微等。

如今，全站仪的光电度盘已经在原来光电经纬仪度盘的基础上得到了更好的发展与完善。现在全站仪主要有光栅度盘、编码度盘以及动态测角等几种形式的测角度盘。

全站仪的水平度盘配置有多种方法，主要以键盘的按键功能或触摸屏的触摸功能来实现。以南方全站仪为例，水平度盘按键功能有0SET、HOLD、HSET，此外还有度盘注记顺序设置按键HR、HL。

0SET功能：把水平度盘显示设置为零，也就是瞄准目标后置零。

HOLD功能：相当于光学经纬仪的复测机钮，启动此键可以将水平度盘读数固定不变，待精确瞄准起始目标之后再按一次该键，便又恢复角度变化的测角状态。该功能可用于复测法测角，也可用于施工放样时的方位角度盘配置。

HSET功能：相当于光学经纬仪的度盘变换钮，启动HSET功能可根据需要输入角度值实现水平度盘的配置。具体如下：转动照准部瞄准起始方向，启动HSET功能，仪器显示窗提示输入角度，按需要输入角度值（方位角）实现水平度盘的配置。(www.xing528.com)

HR、HL功能：HR把水平度盘配置为顺时针方向旋转时，角度方向值增加顺时针注记格式；HL刚好相反，将水平度盘配置为逆时针注记顺序。3.照准部

图4-15　全站仪式样图

照准部是角度测量仪器的主要组成部分，它位于仪器的上部，能绕竖轴转动。照准部主要有望远镜、横轴、竖轴、水准器、支架和操作机构等。光电经纬仪和全站仪的照准部还有键盘等。

（1）角度测量仪器上的望远镜在结构、功能上与水准仪望远镜基本相同，所不同的是它随照准部绕竖轴旋转时，还可以绕横轴在垂直面内旋转，如图4-15所示。

其望远镜的对光操作也与水准仪的望远镜相同：①对准明亮天空旋转目镜调焦轮，使眼睛看清楚十字丝像；②对准目标转动物镜对光旋钮，眼睛看清楚物像A；③消除视差。视差即移动眼睛可发现十字丝像与虚像B的相对晃动现象。存在视差，则表明物像A没有落在十字丝板焦面上，重复①、②操作可消除视差。

（2）水平制动、微动旋钮是用于控制照准部水平转动的旋钮。如图4-15所示，全站仪的水平制动、微动旋钮同轴成套设置，水平制动旋钮设在内侧，水平微动旋钮设在外侧，操作方便。松开水平制动旋钮，照准部可以自由水平转动；旋紧水平制动旋钮，照准部不能转动。水平微动旋钮只有在旋紧水平制动旋钮之后才可以操作使用，它用来在水平方向上精确瞄准目标。

图4-16　光学对中器光路图

与水平制动、微动旋钮类似，垂直制动、微动旋钮的配合使用可以使望远镜在垂直方向上瞄准目标。

【温馨提示】　当我们操作水平微动旋钮、垂直微动旋钮，或是其他任何仪器的微动旋钮时，都请养成一个这样的良好习惯：总是按照旋进的方向来结束最后的旋转动作。

（3）全站仪的对中器有光学对中器、激光对中器，当仪器对中整平之后，可使仪器中心、水平度盘中心与地面标志点位于同一条铅垂线方向上。如图4-16所示，光学对中器主要由目镜、分划板、物镜、直角转向棱镜等部件构成。激光对中器装备有激光发射器，提供可见红色光斑，直接射向地面的标志点对中。除此以外，仪器箱内一般还配有一个垂球，使用时将其挂在三脚架挂钩上用于粗略对中。

（4）全站仪的键盘上布置有若干个按键。按键用于测量指令的操作，显示窗显示测量指令和测量结果等信息。关于键盘的应用将在后面内容逐步介绍，图4-17所示是某全站仪键盘工作样图。

图4-17　全站仪键盘

（5）照准部上的电池是全站仪工作的动力源泉，安装电池与取下电池都要小心谨慎，左手扶持住仪器，右手装卸电池，不要强行用力。仪器使用过后注意及时充电。