实训五　经纬仪的基本操作(安置仪器、读数)

★学习任务

(1)认识和了解经纬仪的结构及各部分旋钮的作用。

(2)熟练掌握经纬仪的安置及操作并且会读数。

学习目标

(1)掌握经纬仪的安置方法和要领。

(2)能够正确地读出瞄准某个方向的度盘读数。

▲仪器和工具准备

(1)1台经纬仪,1个三脚架,2根花杆,1块记录板。

(2)自备:铅笔,草稿纸。

一、知识准备

(一)经纬仪的构造

经纬仪包括照准部、水平度盘和基座三个部分,每个部分又由多个部件组成,其内容如下:

1.照准部

照准部主要部件由望远镜、管水准器、竖直度盘、读数设备等组成。

望远镜由物镜、目镜、十字丝分划板、调焦透镜组成。其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做上下转动。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。照准部长水准管用于精确整平仪器。

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。

读数设备是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,在经纬仪上都设有对点装置。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。

3.基座

主要由轴座、圆水准器、脚螺旋和连接板组成,基座是支承仪器的底座,照准部同水平度盘一起插入轴座,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,对径分划线影像符合;换像手轮——用于水平读数和竖直读数间的互换;竖直读盘反光镜——竖直读数时反光。

(二)经纬仪的读数

1.DJ6读数方法

DJ6经纬仪采用分微尺读数,如图5-1所示,6″级光学经纬仪一般采用分微尺读数。在读数显微镜内,可以同时看到水平度盘和竖直度盘的像(图5-1)。注有“H”字样的是水平度盘,注有“V”字样的是竖直度盘,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5-2所示,水平盘读数为125°13'12″。

2.DJ2光学经纬仪的读数方法

在DJ2光学经纬仪的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。当手轮面上的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。有的经纬仪采用数字式读数装置使读数简化,如图5-3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符合窗,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5-3所示,读数为37°26'13.4″。

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°的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5-4所示,读数为30°23'53.4″

二、任务实施

(一)操作步骤

1.经纬仪的对中及整平

(1)初步对中整平。

1)安置仪器。打开三脚架,旋开脚架上的支腿螺旋,手提脚架至适当的高度,一般与自己的眉间齐平,之后将脚架安置在测站上,使三脚架高度适中,架头大致水平。并将架脚的一个脚尖踩入土中。然后把经纬仪从箱中取出,用连接螺旋将其固连在三脚架上。

2)用光学对中器对中。用两手提起其中的没有踩实的2个架腿,一只脚伸到木桩或地面的点位标志之处,便于寻找目标点的标志。目视对中器目镜并移动其他两只架腿,使镜中小圆圈对准地面点,并使影像清晰。

3)伸缩架腿粗平。初次用移动脚架找到目标并对中后,此时完成了对中的一个环节。但是从圆水准器和长水准器上看出仪器并未精确水平,此时把仪器的照准部转动到使长水准管对准一个架腿的位置,通过脚架的伸缩,使气泡在此位置处大致居中,之后,再转动照准部至另一个与此次方向垂直的位置,再行调整脚架腿,使气泡居中。这样用伸缩三脚架腿的方法使圆水准器气泡居中,达到仪器的初步的对中及粗平。此法不会造成目标的偏离。

(2)旋动脚螺旋精平与对中。通过脚架的伸缩环节的粗平,此时离气泡精确居中的偏差很小,这时可以用调整脚螺旋的方法,进行精平与精确对中,如图5-5所示。松开照准部制动螺旋,转动照准部,使水准管平行于任意一对脚螺旋的连线,两手同时反向转动这对脚螺旋,使气泡居中;将照准部旋转90°,转动第三只脚螺旋,使气泡居中。以上步骤反复1~2次,使照准部转到任何位置时水准管气泡的偏离不超过1格为止。此时若光学对中器的中心与地面点又有偏离,稍松连接螺旋,在架头上平移仪器,使光学对中器的中心准确对准测站点,最后旋紧连接螺旋。对中和整平一般需要几次循环过程,直至对中和整平均满足要求为止。

2.瞄准目标

(1)转动照准部,使望远镜对向明亮处,转动目镜对光螺旋,使十字丝清晰。

(2)松开照准部制动螺旋,用望远镜上的粗瞄准器对准目标,使其位于视场内,固定望远镜制动螺旋和照准部制动螺旋。

(3)转动物镜对光螺旋,使目标影像清晰;旋转望远镜微动螺旋,使目标像的高低适中;旋转照准部水平微动螺旋,精确对准目标,使目标像被十字丝的单根竖丝平分,或被双根竖丝夹在中间。

(4)眼睛微微左右移动,检查有无视差,如果有,转动物镜对光螺旋予以消除。

3.读数

(1)调节反光镜的位置,使读数窗亮度适当。

(2)转动读数显微镜目镜对光螺旋,使度盘分划清晰。注意区别水平度盘与竖直度盘读数窗。

(3)根据仪器的型号,采用相应的方法,读取读数,如果是DJ6经纬仪,读取位于分微尺中间的度盘刻划线注记度数,从分微尺上读取该刻划线所在位置的分数,估读至0.1'(即6″的整倍数)。如果是DJ2经纬仪,则转动测微轮,使上下2个对径度盘刻线重合后读数,秒位读数精确至小数。

先用盘左位置瞄准目标,读出水平度盘读数。然后,纵转望远镜,盘右位置再瞄准该目标,两次读数之差约为180°,以此检核瞄准和读数是否正确。

(二)训练要求

(1)仪器的安置高度不要过高或过低,应当与自己的身高相适应。

(2)严格按照实训前教师叙述的操作或演示的步骤进行。

(3)仪器安置后,对中和整平两项均必须满足要求,即仪器既要精确平整,地面的目标又要严格居中。

(4)读数前要用单丝平分(目标近)或双丝夹取(目标远)目标,并且瞄准花杆的底部。

三、经纬仪操作注意事项

(1)仪器往脚架上安置时,不要让仪器和架头撞击或磕碰,要轻触慢放。

(2)仪器的各部旋钮的旋转不要快,要均匀用力,同时要体验其力度,旋紧要适当而止,不要过度旋紧。

(3)仪器基座的脚螺旋在仪器安置前,脚螺旋的旋出长度要大致相等。

(4)仪器使用前,要进行检验,各项指标符合要求。

四、实训用表格

实训用表格见表5-1。

五、任务评价

任务评价见表5-2。

思考题

1.经纬仪由哪几个主要部分组成,它们各起什么作用?

2.经纬仪的安置为什么包括对中和整平?

3.经纬仪有哪些主要轴线?规范规定它们之间应满足哪些条件?