学习情境3.2 光学经纬仪

经纬仪是测量角度的仪器。种类较多，有光学经纬仪、电子经纬仪、激光经纬仪等。

按其精度分为DJ1、DJ2、DJ6等不同等级。

“D”和“J”是大地测量和经纬仪的汉语拼音的第一个字母；“6”和“2”代表仪器一测回方向观测精密度中误差不超过±6″和±2″，在工程中常用DJ2、DJ6型经纬仪，一

般简称J2、J6经纬仪。

3.2.1DJ6光学经纬仪的构造

经纬仪的基本构造包括照准部、水平度盘、基座三部分。1.照准部

照准部主要部件有望远镜、管水准器、竖直度盘、读数设备等。望远镜由物镜、目镜、十字丝分划板、调焦透镜组成。

（1）望远镜的主要作用是照准目标，望远镜与横轴固连在一起，由望远镜制动螺旋和微动螺旋控制其作上下转动。照准部可绕竖轴在水平方向转动，由照准部制动螺旋和微动螺旋控制其水平转动。

（2）照准部水准管用于精确整平仪器。

（3）竖直度盘是为了测竖直角设置的，可随望远镜一起转动。另设竖盘指标自动补偿器装置和开关，借助自动补偿器使读数指标处于正确位置。

（4）读数设备，通过一系列光学棱镜将水平度盘和竖直度盘及测微器的分划都显示在读数显微镜内，通过仪器反光镜将光线反射到仪器内部，以便读取度盘读数。

另外，为了能将竖轴中心线安置在过测站点的铅垂线上，在经纬仪上部设有对点装置。一般光学经纬仪都设置有垂球对点装置或光学对点装置，垂球对点装置是在中心螺旋下面装有垂球挂钩，将垂球挂在钩上即可；光学对点装置是通过安装在旋转轴中心的转向棱镜，将地面点成像在对点分划板上，通过对中目镜放大，同时看到地面点和对点分划板的影像，若地面点位于对点分划板刻划中心，并且水准管气泡居中，则说明仪器中心与地面点位于同一铅垂线上。

2.水平度盘

水平度盘是一个光学玻璃圆环，圆环上按顺时针刻划注记0°～360°分划线，主要用来测量水平角。观测水平角时，经常需要将某个起始方向的读数配置为预先指定的数值，称为水平度盘的配置。水平度盘的配置机构有复测机构和拨盘机构两种类型，北光仪器采用的是拨盘机构，当转动拨盘机构变换手轮时，水平度盘随之转动，水平读数发生变化，而照准部不动；当压住度盘变换手轮下的保险手柄，可将度盘变换手轮向里推进并转动，即可将度盘转动到需要的位置上读数。

3.基座

基座主要由基座、圆水准器、脚螺旋和连接板组成，基座是支撑仪器的底座，照准部同水平度盘一起插入基座，用固定螺丝固定。圆水准器用于粗略整平仪器，三个脚螺旋用

于整平仪器，从而使竖轴竖直，水平度盘水平。连接板用于将仪器稳固的连接在三脚架上。DJ2和DJ6相比，增加了测微轮———用于读数时，对径分划线影像附合；换盘手轮———用于水平度盘和竖直度盘间的切换；竖直读盘反光镜———竖直读数时反光。

3.2.2DJ6光学经纬仪读数方法

DJ6光学经纬仪一般采用分微尺读数，如图3.3所示。在读数显微镜内，可以同时看到水平度盘和竖直度盘的像。注有“H”的是水平度盘，注有“V”的是竖直度盘，在水平度盘和竖直度盘上，相邻两分划线间的弧长所对的圆心角称为度盘的分划值。DJ6经纬仪分划值为1°，按

图3.3 望远镜读数窗

顺时针方向每度注有度数，小于1°的读数在分微尺上读取。读数窗内的分微尺有60小格，其长度等于度盘上间隔为1°的两根分划线在读数窗中的影像长度。因此，测微尺上一小格的分划值为1′，可估读到0.1′，分微尺上的零分划线为读数指标线。

读数方法：瞄准目标后，将反光镜掀开，使读数显微镜内光线适中，然后转动、调节读数窗口的目镜调焦螺旋，使分划线清晰，并消除视差，直接读取度盘分划线注记读数及分微尺上0指标线到度盘分划线读数，两数相加，即得该目标方向的度盘读数，采用分微尺读数方法简单、直观。如图3.4所示，水平盘读数为125°13′12″。

图3.4 水平读盘分微尺读数

3.2.3DJ2光学经纬仪的读数方法

在读数窗内一次只能看到一个度盘的影像。读数时，可通过转动换像手轮，转换所需要的度盘影像，以免读错度盘，当手轮面上，刻线处于水平位置时，显示水平度盘影像，当刻线处于竖直位置时，显示竖直度盘影像。采用数字式读数装置使读数简化，如图3.5

所示，上窗数字为度数，读数窗上突出小方框中所注数字为整10′，中间的小窗为分划线附合窗，下方的小窗为测微器读数窗。读数时瞄准目标后，转动测微轮使度盘对径分划线重合，度数由上窗读取，整10′数由小方框中数字读取，小于10′的由下方小窗中读取，如图

3.5所示，读数为37°26′13.4″。

图3.5 TDJE2数字化读数

有的仪器采用对径重合读数法即转动测微轮读数。读数前，应使上下分划线精确重合后读数。度数由上部的最小数读取，分数查读上

下对径数字相差180°之间的整格数即为分的读数，左侧的测微轮显示分和秒的读数。两部分数字相加，即是最终的读数。如图3.6所示，读数为30°23′53.4″。

图3.6 苏一光JGJ2附合读数法视场

3.2.4 经纬仪的安置

1.对中

对中的目的是使仪器的中心与测站点的中心位于同一铅垂线上。对中时可以使用垂球或光学对点器对中。

2.整平

整平的目的是使仪器的竖轴处于铅垂位置，水平度盘处于水平状态，经纬仪的整平是通过调整三脚架的伸缩的粗平和调节脚螺旋的精平两大环节完成。对中和整平应交替进行，直至对中、整平均满足要求为止。具体操作方法如下。

（1）将三脚架安置于测站点上，目估使架头大致水平，同时注意仪器高度要适中，安上仪器，拧紧中心螺旋，转动目镜调整螺旋使对点器中心圈清晰，再拉伸镜筒，使测站点成像清晰，然后将一个架腿插入地面固定，用两手把握住另外两个架腿，并移动这两个架腿，直至测站点的中心位于圆圈的内边缘处或中心，停止转动脚架并将其踩实。注意基座面要基本水平。

（2）调节脚螺旋，使测站点中心处于圆圈中心位置。（3）伸缩架腿，使圆气泡居中。

（4）调节脚螺旋进行精平，使长水准管气泡居中。

整平是利用基座上的三个脚螺旋，使照准部水准管在相互垂直的两个方向上气泡都居中，具体做法如下：转动仪器照准部，使水准管平行于任意两个脚螺旋的连线方向，两手同时向内或向外旋转这两个（1、2）脚螺旋，使气泡居中，然后将照准部旋转90°，调节第3个脚螺旋，使气泡居中。如此反复进行，直至照准部水准管在任意位置气泡均居中为止。

（5）检查测站点是否位于圆圈中心，若相差很小，可轻轻平移基座，使其精确对中（注意仪器不可在基座面上转动），如此反复操作直到仪器对中和整平均满足要求为止。精

度要求：对中±≤3mm，整平≤1格。

3.照准和读数

测角时要照准目标，目标一般是竖立于地面上的标杆、测钎或觇牌。测水平角时，以望远镜的十字丝的纵丝照准目标，操作方法是用光学瞄准器粗略瞄准目标，进行目镜对光，使十字丝清晰，调节物镜对光螺旋，使成像清晰，并注意消除视差的影响。准确照准目标方法如图3.7所示，用十字丝的单丝和垂线重合、用垂线平分十字丝双丝。若为标杆、测钎等粗目标时，用十字丝的单丝平分目标，目标位于双丝中央。最后按照前面所述的读数方法来进行读数。

图3.7 照准目标

3.2.5 对点

测点通常以打入地面木桩上的小钉作为标志，测量时，由于距离远、地面起伏及植被的遮挡，不能直接从望远镜观看到小钉，需要用线铊、测钎、花杆、铅笔竖立在小钉的铅垂线上供仪器照准，这项工作称为对点。对点的方法一般有三种，分别是花杆对点法、测钎对点法和线铊对点法。应根据距离情况选用合适的方法。

1.花杆对点

一般用于远距离对点（经验数据约为500m），对点时花杆应竖直，对点者端正地面向司镜者，两脚分开与肩平齐，手握花杆上半截，这样可使花杆依靠自重直立于桩上测点，并使花杆铁尖离开铁钉少许，以保证对点正确。

2.测钎或铅笔对点

这种方法一般在地面平坦，没有杂草阻碍视线，从望远镜中能直接看到测钎或铅笔尖时使用，测钎或铅笔尖要竖直。因目标为深色，在光线较暗，距离较远时往往模糊不清，可在测钎后方用白纸衬托，以便使照准目标清晰。

3.线铊对点

线铊对点是施工现场最常用、最准确的方法，以下介绍几种常用方法。

（1）使用线铊架对点。简易线铊架制作方法：将三根细竹竿上端用细绳捆扎，杈开下端即成，中间吊一线铊移动竹竿使线铊尖对准测点。此法准确、平稳，用于对点次数较多的点。

（2）单手吊挂线铊对点。将花杆斜插在测站与测点连线方向的一侧（左或右）约30～50cm的地上，使花杆与地面约成45°的交角，用手的四指夹握在花杆上，用拇指吊挂线铊，使线铊尖对准桩上小钉，对点时思想要集中，身体要站稳。为了防止线铊摆动，照准垂线一刹那，应全神贯注，暂屏呼吸，司镜者迅速照准垂线。

（3）两手合执线铊对点。面对仪器坐在测点后方，两肘放在两膝上，两手合执线铊弦线，使线铊尖对准桩上小钉，对准测点中心的瞬间应全神贯注，暂屏呼吸，防止垂线摆动。