经纬仪测角实验报告

一、实验目的与要求

1、认识DJ6、DJ2光学经纬仪的基本结构及主要部件的名称和作用。

2、掌握DJ6、DJ2光学经纬仪的基本操作和读数方法。

3、掌握用DJ6、DJ2光学经纬仪按方向观测法（全圆方向观测法）测水角的方法及记录、计算方法，了解各项限差要求及检核。

4、掌握用DJ6光学经纬仪观测垂直角的方法（中丝法）。

二、实验原理与方案

1、人员组织: 第10实验小组由7人组成，每轮实验设置：观测员1人、记录员1人，机动人员5人。

2、仪器设备: DJ6、苏一光DJ2经纬仪各l台、记录板1块、测伞1把、记录手簿1本（附记录板）、木桩1根、水泥钉1枚、2B铅笔2、粉笔1支。

3、实验原理：

（1）水平角观测原理如图3-1所示。空间两直线OA和OB相交于点O，将点A、O、B沿铅垂线方向投影到水平面上，得相应投影点A′O′B′，水平线O′A′和O′B′夹角β即是过两方向线所做铅垂面夹角—水平角。经纬仪水平度盘上的读数a和b，则水平角β为两读数之差：

β=b-a

图3-1

（2）全圆方向观测法原理如图3-2所示。方向观测法是在一测回内把测站上所有观测方向，先盘左位置依次观测，再盘右位置依次观测，取盘左盘右平均值作为各方向的观测值。如图测站点O周围有待测目标A、B、C，选A作为起始方向。用盘左顺时针旋转照准部，依次照准A、B、C、A，读取观测值，称为上半测回；然后纵转望远镜，改用右盘逆时针旋转照准部，依次照准A、C、B、A并读数，称为下半测回。上、下半测回合起来称为一个测回。

图3-2

（3）垂直角观测原理如图3-3所示。垂直角是在同一铅垂面内某目标方向的视线与水平线的夹角a，其范围为0°～±90°，图中Z A、Z A为A、B方向的天顶距读数。用经纬仪望远镜找准目标A、B，由垂直度盘读数减去水平线在度盘上的度数，即可得到垂直角。

如图3-3

三、实验内容与步骤

（一）安置仪器

1、对中整平（锤球对中）

（1）将三脚架调整到合适高度，张开三脚架安置在测站点O上方，在脚架的连接螺旋上挂上锤球，如果锤球尖离标志中心太远，可固定一脚移动另外两脚，或将三脚架整体平移，使锤球尖大致对准测站点标志中心，并注意使架头大致水平，然后将三脚架的脚尖踩入土中。

（2）将经纬仪从箱中取出，用连接螺旋将经纬仪安装在三脚架上。调整脚螺旋，使圆水准器气泡居中。

（3）若锤球尖偏离测站点标志中心，可旋松连接螺旋，在架头上移动经纬仪，使锤球尖精确对中测站点标志中心，然后旋紧连接螺旋。

2、精确整平对中

（1）转动照准部，使水准管平行于任意一对脚螺旋的连线，两手同时向内或向外转动这两个脚螺旋，使气泡居中，注意气泡移动方向始终与左手大拇指移动方向一致；

（2）将照准部转动90°，转动第三个脚螺旋，使水准管气泡居中。

（3）再将照准部转回原位置，检查气泡是否居中，若不居中，按上述步骤反复进行，直到水准管在任何位置，气泡偏离零点不超过一格为止。

（4）旋松连接螺旋，在架头上轻轻平移经纬仪，使锤球尖精确对中测站点标志中心，或使对中器分划板的刻划中心与测站点标志影像重合；然后旋紧连接螺旋。锤球对中误差控制在3mm以内。

对中（误差≤3mm）、整平（气泡偏离量≤1格），一般都需要经过几次“整平—对中—整平”的循环过程，直至整平和对中均符合要求。

（二）瞄准目标

1、松开望远镜制动螺旋和照准部制动螺旋，将望远镜朝向明亮背景，调节目镜对光螺旋，使十字丝清晰。

2、利用望远镜上的照门和准星粗略对准目标，拧紧照准部及望远镜制动螺旋；调节物镜对光螺旋，使目标影像清晰，并注意消除视差。

3、转动照准部和望远镜微动螺旋，精确瞄准目标。此过程应使目标被单根竖丝平分,或将目标夹在双根竖丝中央。原则是：如果目标成像的宽度为双丝间距的1/3—1/2时，用双丝照准精度较高。细长的目标用单丝照准精度较高。

（三）读数

1、打开反光镜，调节反光镜镜面位置，使读数窗亮度适中。

2、转动读数显微镜目镜对光螺旋，使度盘、测微尺及指标线的影像清晰。

3、根据仪器的读数设备，使用的仪器用测微尺或分微尺读数。

（四）经纬仪水平角观测（全圆方向观测法）

1、D J6经纬仪水平角观测（三测回）

全圆方向观测法原理如图3-2所示，在O点上观测A、B、C三个目标（三根高处避雷针）的水平方向值：

（1）经纬仪整平对中后，置于盘左位置。顺时针转动照准部瞄准起始点A，调节水平度盘位置变换轮，使水平读盘度数置于0°00′00″或稍大，即为A方向的初始读数a1，将读数记录。顺时针旋转照准部瞄准目标B、C，得相应的水平读盘度数b1、c1并记录。继续顺时针方向旋转照准部，再次瞄准目标A，读A 方向水平读盘度数a2，完成上半测回。

（2）倒转望远镜置盘右位置，逆时针旋转照准部瞄准方向A，得水平角读数a1′，逆时针旋转照准部，依次瞄准目标C、B、A，并得相应的水平读盘读数c1′、b1′、a2′并记录，完成下半测回。

（3）为了减小度盘分划误差，《规范》规定：各测回间度盘应变换180°/ m （m为测回数)。进行第二、三测回观测时，操作方法和步骤与上述相同，仅是盘左零方向要变换水平度盘位置，应配置在比60°、120°稍大的读数处。

（4）对于DJ6经纬仪：

半测回归零差≤18"

同一方向各测回互≤24"

若两项限差满足条件，取各测回同一方向的平均值作为最终值。记录、计算见记录表3-1。

2、D J2经纬仪水平角观测（一测回）

观测方法原理如图3-2所示，在O点上观测A、B、C三个目标（三根高处避雷针）的水平方向值：

（1）其观测方法与DJ6经纬仪类似（见上述步骤），不同的每人是仅完成一个测回即可。

（2）为了减小度盘分划误差，《规范》规定：各测回间度盘应变换180°/ m + ω（m为测回数，ω为度盘格值的1/2，对于DJ2经纬仪ω=20′）。其中变换180°/ m是为减弱长周期误差的影响；变换ω则是为了减弱短周期误差的影响。本次实验m取6，故第二轮观测起始方向水平角为30°10′00″或稍大。

（3）对于DJ2经纬仪：

两次读数差≤3"

半测回归零差≤12"

一测回内2C互差≤18"

同一方向各测回互差≤12"

若各项限差满足条件，取各测回同一方向的平均值作为最终值。记录、计算见记录表3-1。

（五）经纬仪垂直角观测（中丝法垂直角测量）

中丝法垂直角观测原理如图3-4

图3-4

1、如图3-4（a）在测点O安置好经纬仪后（对中、整平），用小钢卷尺量取仪器高（从地面木桩水泥钉中心顶面量至经纬仪横轴中心的铅垂高度）。

2、正镜照准目标顶端A，中丝瞄准位置如图3-4（b）所示。照准目标时，使望远镜的十字丝中横丝瞄准目标的顶端，即成像顶端与中横丝相切。调节竖盘

水准管微动螺旋使气泡居中，读取A盘左竖盘读数L。

3、纵转望远镜，倒镜用中横丝瞄准目标的相同位置，如图3-4（c）。调好水准气泡，读取右盘读数R并记录，完成一测回。

4、同样方法观测目标B，完成两测回。

ɑ左= L - 90°

ɑ右= 270°- R

ɑ=（ɑ左+ɑ右）/2

指标差i =1/2（L+R-360°）

对于DJ6经纬仪垂直角限差要求，指标差i≤30″

5、若观测结果满足限差要求，完成观测。记录、计算见记录表3-2。

四、实验总结与心得

（一）测量技术方面

1、角度观测误差分析：

（1）水平折光差的影响

光线通过密度不均匀的空气介质时，经过连续折射后形成曲线，会向密度大的一方弯曲。所以，尽量不在大雨前后、日出日落前后等时间段内观测。

（2）大气透明度对目标成像影响

大气透明度决定目标成像是否清晰。一般在下午三点之后观测较为适宜。（3）照准部偏心误差、视准轴误差、横轴误差均可采取正倒镜法消除。

（4）对于竖轴误差，无法消除，故在进行水平角观测时，应尽量减小垂直角大小。

2、测角应注意主要事项：

（1）在观测过程中，为了减少带动误差，《规范》规定如果在照准目标时，望远镜十字丝的竖丝超过了目标，应将照准部顺时针进行旋转重新照准目标。（2）为了减小度盘分划误差，《规范》规定：各测回间度盘应变换180°/ m + ω（m为测回数，ω为度盘格值的1/2)

（3）观测前十字丝与目标调焦要清晰，不要在一测回内调焦，避免视差和视准轴改变方向而给观测成果带来误差。

（4）用望远镜瞄准目标时，如果目标成像的宽度为双丝间距的1/3—1/2时，用双丝照准精度较高。细长的目标用单丝照准精度较高。

（5）水准器内注有酒精，对温度很敏感。所以在观测中注意防止太阳光照射，不要用手摸水准器。

（二）思想作风方面

1、作为专业测绘人员，精密观测角度时，我们不仅要能够熟练操作，还要深谙其经纬仪器个部分构件和工作方法原理，不能知其然而不知其所以然。

2、“书上得来终觉浅，绝知此事要躬行”，教材内容终究是理论知识，我们只有亲自动手实践，才能进一步掌握DJ6、DJ2经纬仪的使用。

3、经纬仪是一般测量角度工作的必备工具，在测量前后仪器的检校来不得半点虚伪和马虎，这一工作关乎今后整个工程的进度和质量。

4、组内每名成员需要各尽其职，更不能在未完成完整测回前开小差，甚至擅自离开，以免影响观测者的测量精度。