经纬仪的认识与使用.

J6光学经纬仪

经纬仪是一种主要用于精确测量水平角和垂直角的仪器。根据测角精度不同，经纬仪分为J07型、J1型、J2型、J6型和J15型。其脚符07、1、2、6等表示该类仪器的精度等级，其含义为一测回的

测角中误差分别为0.60.20.17.0''''±''±''±和、、等。经纬仪的国内外生产厂商很多，我国主要有北京

光学仪器厂、常州大地光学仪器厂、苏州一光仪器厂、南京测绘仪器厂等，国外主要有德国蔡司厂、瑞士威特(WILD)厂等。

地形测量中最常用的是J2型和J6型经纬仪。J2型经纬仪主要用于控制测量，J6型则主要用于图根控制测量和碎部测量。两种经纬仪的结构大体相同，本书主要介绍J6型经纬仪结构原理和使用方法，对于J2型经纬仪则着重介绍其使用方法。

1．J 6经纬仪的基本结构

图4-3所示是由德国蔡司厂生产的Theo 020经纬仪外观。

经纬仪的种类虽然很多，但其基本构造都主要由脚架、基座和照准部组成，如图4-4所示。脚架用于架设仪器；基座支撑着照准部并连接脚架；照准部是经纬仪的主体，它由如下组件构成：

竖轴 仪器照准部旋转所围绕的几何轴线，亦称“垂直轴”或“纵轴”。它由主轴和轴套组成，两者密合而又旋转灵活，其旋转的稳定程度是衡量仪器质量优劣的重要标志。测角时，它应位于铅垂线方向，并通过下部悬挂的垂球对准地面标志点，以保证照准部绕地面点的铅垂线水平旋转。

水平度盘 经纬仪上度量水平角的量器。为金属或光学玻璃制成的圆盘。盘面与竖轴正交，度盘中心由竖轴穿过，保证由指标读取的角为该点的水平角。

横轴 测量仪器上望远镜绕其俯仰纵转的几何轴线，亦称“水平轴”。它被支架撑起在水平度盘上方，与水平度盘平行而与竖轴垂直。

垂直度盘 经纬仪上度量垂直角的量器，亦称“竖盘”。安装在横轴的一端，盘面与横轴正交，度盘中心由横轴穿过，一般可随望远镜一同俯仰转动。

照准轴 望远镜物镜中心与十字丝交点的连线，它是照准目标的基准方向线，也称“视准轴”。它应与横轴正交并过横轴与竖轴的交点，以保证望远镜的俯仰面为过测站的铅垂面。

水准器 是安置平面或轴线处于水平或垂直位置的一种装有液体（通常为有较好流动性的液体，如乙醚，液体未装满，留有真空气泡）的玻璃器皿。通过调整三个基座螺丝的高度，同时观察水准器气泡的移动变化，使气泡到达正确的位置，可使竖轴铅垂，水平度盘水平，从而满足正确的测角状态。

竖轴、横轴和照准轴，俗称三轴。能否严格保持三轴之间的正交关系，是保证正确测角的关键。

2. J6经纬仪的照准装置

经纬仪的照准装置是一个单筒望远镜，用于精确照准目标。主要由物镜、目镜、十字丝板和调焦装置组成，如图4-5所示。 望远镜的物镜是一个能消除像差、提高成像质量的复合凸透镜；调焦透镜是一个能虽调焦螺旋旋转而前后移动的凹透镜，它与物镜一起所构成的透镜组，可视为一个等效的凸透镜。等效透镜的焦距随物镜与调焦透镜间的距离大小而变化，这样，对于不同距离的目标，通过旋转调焦螺旋来改

变等效透镜的焦距，使得目

标影像总是落于十字丝板上；目

镜是一个能使物像放大成虚像

的复合凸透镜，由于十字丝板安

置在目镜的前焦点之内，按照成

像规律，物像将被目镜放大成倒立的虚像，观测时，由目镜向内观察即可看到目标的放大的倒像。经纬仪上的望远镜角度放大倍数一般在20～30之间，高精度经纬仪有2～3个可选目镜，角度放大倍数可达45～55倍。

十字丝板是望远镜用以照准目标的十字刻划板，常见的刻划形式如图4-6所示。十字的中心与物镜中心的连线，称为照准轴，是照准目标的基准线。中央的纵丝，用以测定水平角，当目标细长时，可用单丝照准；目标稍粗时，其头部影像置于中央空白处，再用单丝切分；若目标较粗时，可用双丝夹切。横丝，也叫水平丝，用于测定垂直角，使其与目标顶部和特定部位相切。与纵丝垂直的上

三脚架

基座

照准部

支架视

准

轴

支架垂直轴水平度盘

垂直度盘水平轴读数显微镜

图4-3 Theo 020经纬仪 图4-4 J6经纬仪的基本结构

物镜调焦螺旋调焦透镜L2L1物镜目镜筒

十字丝板

图4-5 望远镜的组成

下两条短横丝，以及与横丝正交的左右两条短竖丝，叫视距丝，它们分别与竖置、横置的标尺相配合，可直接读出距离。

图4-6 十字丝刻划

3. J6经纬仪的读数系统

经纬仪的测读角度的一系列装置，称为经纬仪的读数系统。通常包括度盘、光路系统和测微装置。

（1）度盘

度盘系优质玻璃刻制而成，度盘的直径和最小刻度值的大小，决定经纬仪的精度等级。地形测量使用的经纬仪，其度盘直径多在60～90mm，最小刻划值在20′～1°。

（2）光路

传递度盘分划影像，使之成像、放大和进行测微读数的光线路径，称为光路。一般随仪器类型不同，光路各异，但基本思路大体一致。

图4-7为Theo 020光学经纬仪的光路示意图。图中1是单面反光镜，将外界光线反射到仪器内；2是一块毛玻璃，其作用是使光线变得均匀和柔和，然后分别传递到水平度盘和垂直度盘。

水平度盘光路：入射光线经由棱镜3转向90°，再经聚光透镜4，使明亮的光线照射到水平度盘一侧，这一段称为照明路段，如果视场中没有光线和亮度不均匀，则系棱镜3位置不当所致。等腰棱镜5，把投射下的度盘刻划影像转向180°，经成像透镜组6、7并经转向棱镜8，把水平度盘刻划影像成像在读数窗14中的测微板15上，这一段称为成像路段。如果视场中出现度盘分划影像格距与测微板上相应分划格距不一致（称为行差），或度盘影像与测微板上的分划不能同时清晰（称为视差），则系棱镜6、7位置不当所致。棱镜16把测微板上的影像转向90°后，经透镜17成像在目镜18的前焦点内，这样由目镜18，即可同时看到测微板上测微分划和度盘分划的放大虚像。

垂直度盘光路：与水平度盘光路相似，1、2及棱镜9，组成照明路段，把竖盘一侧的分划照亮；

11、12是竖盘成像透镜组，把经棱镜10传过的影像经棱镜13成像在测微板15的另一个位置上，显然11、12的位置关系影响竖盘影像的行差和视差；最后16～18与水平度盘光路相同，由目镜看到竖盘分划与测微板分划的放大虚像。

光学对点器光路：来自地面上带有标志点中心影像的光线，通过防护玻璃19、物镜20和转向棱镜21后，成像于标志板22上，然后通过目镜23 的放大作用，可以从目镜处看到地面标志中心和标