任务2-1 精密测角仪器的认识和使用

（1）知识目标：①了解常规平面控制测量基本仪器的结构、 性能、基本测量方法，及影响常规平面控制测量外业观测 成果质量的误差来源、影响规律及减弱（或消除）方法； ②掌握常规平面控制测量技术设计的内容及步骤；③知晓
常规平面控制测量选点、埋石的注意事项；④知晓常规平
面控制测量仪器检校的方法；⑤知晓常规平面控制测量外 业观测的方法、内容及注意事项；⑥理解地球椭球及高斯 投影计算的基本原理；⑦清楚常规平面控制测量计算的内 容及过程。
2、全站仪
全站仪即全站型电子速测仪（Electronic Total Station），是一 种集光、机、电为一体的高技术测量仪器，是集水平角、垂直角、距离 （斜距、平距）、高差测量功能于一体的测绘仪器系统。因其一次安置 仪器就可完成该测站上全部测量工作，所以称之为全站仪。它是将电子 经纬仪、电子测距仪和电子记簿组合在一起，在同一微处理机控制下，
划线，全周刻360度，每度一标记，按顺时针方向增值，每度间隔内再等间隔
刻有若干个小分划，相邻小分划的间隔值就是该水平度盘的最小分格值。通常 J2经纬仪的度盘最小分格值为20′，J1精密经纬仪的度盘最小分格值为4′。
由于水平度盘的周长有限，所以度盘的分格很小，只有借助显微镜才能看清分
划线。即使这样，也只能估读到1／10格，这远不能满足精确测角的要求。因 此，需要安置显微测微器，以精确量取不足一格的值。
项目二 常规平面控制测量
项目二
【项目概述】
常规平面控制测量
本项目主要介绍常规平面控制测量作业的基本
原理、方法、内容及工作过程，包括常规平面控制 测量基本仪器的使用及外业观测的误差来源、影响
规律及减弱（或消除）方法；常规平面控制测量技
术设计、外业实施、内业计算的基本方法、原理和 作业过程。
【学习目标】
4.实训内容 1）仪器的使用 （1）将精密测角仪器由箱中取出，双手握住仪器的支架；或一手握住支 架，一手握住基座，严禁单手提取望远镜部分； （2）整平仪器，整置方法同常规经纬仪一样，体会精密光学经纬仪水准 管气泡的灵敏性，反复整平，直至仪器转到任何位置时气泡居中，或者离 开中心位置不超过一格； （3）熟悉各螺旋的用途，练习使用。 2）读数 （1）分别使用不同的精密测角仪器，用望远镜精确瞄准远处的目标，检
任务2-1 精密测角仪器认识与使用
【概述】
在高等级控制测量中，精密测角仪器主要有精密光学测角仪器和精密电 子测角仪器，而精密电子测角仪器又分为精密电子经纬仪和高精度的全站仪。 《国家三角测量和精密导线测量规范》指出，用于国家各级角度观测的精密 经纬仪系列分为：J07，J1，J2；其中“J”为“经纬仪”汉语拼音的第一个 字母；下标为该级仪器能达到的测角精度指标，如J2中的下标2为仪器在室
在测站上能同时自动测定和显示距离、水平角和垂直角，并能计算地面 点的三维空间坐标。全站仪的自动记录、储存、计算功能，以及数据通
讯功能，进一步提高了测量作业的自动化程度。广泛用于地上大型建筑 和地下隧道施工等精密工程测量或变形监测领域。下面以南方科利达 KTS-580Rwin系列全站仪为例进行介绍其角度测量的步骤。
眼睛的视角，采用了读数显微镜装置。
（2）读数方法 由测微器和度盘的作用可知，经纬仪照准目标之后，其读数就是度盘读数 和测微器读数之和。现代精密光学经纬仪一般都采用对径分划重合法读数，即 度盘上上下两排相差180°的对径分划线同时成像，通过测微器使度盘对径分
划线作相向移动，且移动量相等，并作精确重合，用测微盘量取对径分划像的
1）基本部件
科利达电子经纬仪
键盘符号与功能
信息显示窗口 第一（键上）功能符号 操作键
第二（键下）功能符号
科利达DT02C电子经纬仪键盘符号及功能
2）精密电子经纬仪的使用 精密电子经纬仪的水平角测量步骤如下： （1）仪器的安置、对中和整平 电子精密经纬仪的安置、对中和整平方法同常规光学经纬仪。 （2）开机 按住【电源】键至显示屏显示全部符号，电源打开。2秒后显示出水平角值， 即可开始测量水平角。按【电源】键大于2秒至显示屏显示OFF 符号后松开，显示 内容消失，电源关闭。 此外，开启电源后如果显示“b”，提示仪器的竖轴不垂直，将仪器精确置平后
另外，有些类型的经纬仪，虽然仍采用重合法读数，但读数窗中视 场有所更新。下图就是新威特T2经纬仪度盘读数窗的视场。一看便知， 读数应为94°12′4″。
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二、精密电子测角仪器 1、精密电子经纬仪
电子经纬仪是利用光电技术测角，带有角度数字显示和进行数据自 动归算及存储装置的经纬仪。一般由精密光学器件、机械器件、电子扫 描度盘、电子传感器和微处理机等构成，在微处理机的控制下，按度盘 位置数据信息，自动用数字显示角值。下面以南方科利达DT02C，2″级 电子经纬仪为例对其进行简要介绍。
内检定时，一测回的测角中误差为2"。全站仪根据测角精度可分为0.5″，
1″，2″，3″，5″，10″等几个等级，用户可根据测角精度的要求选用相 应等级的仪器。其中，2"及以上的测角仪器称为精密测角仪器，2"以下的测
角仪器称为常规测角仪器。下面分别介绍精密光学测角仪器、精密电子测角
仪器的基本构造及角度测量。
三、技能训练——精密测角仪器的认识与使用
1.实训目的
【实训2-1】
了解各种精密测角仪器的基本结构及各螺旋的作用，掌握各种精密测角 仪器的读数方法。
2.实训任务与要求
在校园内的实训场地或教学做一体化教室对测角仪器进行认识和使用。 具体如下： （1）将J2光学经纬仪、2″级电子经纬仪及全站仪与书本上相应图进行 对照，了解仪器的各部分的名称及其作用； （2）提高整置仪器的熟练程度； （3）观察了解制、微动机构的关系； （4）掌握精密测角仪器的使用方法及读数方法。 3.实训设备 每组一台2″级的光学经纬仪、电子经纬仪、全站仪及配套设备。
6.提交成果
每人上交一份实训报告。
查有无视差，如有视差，则转动调焦螺旋消除之；
（2）练习读数。（说明：光学J2精密经纬仪水平度盘格值为20′；测微 盘一周相当于10′，共刻有60大格，600小格，即每小格格值为1″。因此
，J2光学经纬仪可直接读至1″。
5.注意事项 （1）实习前要复习课本上有关内容，了解实习的内容及要求； （2）实习过程中严格遵守测量仪器的使用规则； （3）各小组按实习内容精心策划好工作，服从老师，听从指挥，团结协 作，按时按质按量完成任务； （4）各精密测角仪器在使用过程中必须倍加爱护；除了在思想上重视外 ，在工作过程中还要采取有效措施，以确保仪器正常工作，杜绝损坏仪器 的事故发生。
相对移动量。当测微尺分划影像移动全长时，上下两排分划影像恰好各移动半 分格，即相对移动了一分格。如果度盘格值为20′，对径分划影像移动半格，
相应于10′，测微尺的分划全长有600小格，于是测微尺的格值应为
10′/600=1"。所以Ｊ２型仪器用测微器可以直接读到1"，这种读数方法叫做对
径Hale Waihona Puke Baidu合读数法。
威特T2读数、蔡司010经纬仪水平度盘读数方法
利用全站仪进行角度测量 利用全站仪进行角度测量的基本步骤如下： （1）测站安置仪器，对中、整平 （2）望远镜目镜调整和目标照准 （3）启动水平角的倾斜改正功能
为确保精密测角，必须启动倾斜传感器。当启动倾斜传感器功能时
，将显示由于仪器不严格水平而需对垂直角和水平角自动施加的改正数 。当系统显示仪器补偿对话框时,表示仪器倾斜已超过自动补偿范围 (±3.5′)，必须人工整平仪器。 （4）角度测量
字丝时，长按【切换】键照明。
（4）目标照准 ①用粗瞄准器的准星对准目标； ②调整望远镜调焦旋钮，直至看清目标； ③旋紧水平与垂直制动旋钮，微调两微动旋钮，将十字丝中心精确照准目标，这时眼睛 左右上下轻微移动观察，若目标与十字丝两影像间有相对移位现象，则应该再微调望远 镜调焦旋钮，直至两影像清晰且相对静止时止。 （5）水平角测量 ①水平角置【0】（置零） 将望远镜十字丝中心照准目标A后，按【置零 】键两次，使水平角读数为 【0°00′00″】。 ②水平角测量 a、设置水平角右旋 顺时针方向转动照准部（水平右），以十字丝中心照准目标A，按两次【置零】 键， 目标A的水平角度设置为0°00′00″，作为水平角起算的零方向。 b、水平角测量 水平角起始零方向设置好后，即可按角度测量的不同方法进行水平角测量。
2、读数 （1）读数设备 精密光学经纬仪的读数设备包括度盘、光学测微器、读数显微镜三个部分。它 们之间以一定的关系结合起来，就能读出照准目标后的方向值。 ①度盘 度盘是量测角度的标准器，安置在仪器基座的垂直轴套上，当仪器照准部转动 时，要求水平度盘不得转动和移动。在水平度盘圆周边上精细地刻有等间隔分
②光学测微器 精密光学经纬仪采用了双光学零件的测微器，按对径重合读法法读取读数。 当度盘对径两端分划光线相对移动一格时，测微尺相应从零分划移至末端的最 后一个分划。这样，测微尺就可量度出度盘上不足一格的值来。
③读数显微镜
由于度盘的圆周有限，相邻分划线的间距很小，如J2经纬仪的水平度盘直
径为90mm，格值为20′，相邻分划线间距仅0.26mm。为了增大最小格值相对于
一、精密光学测角仪器
图为北京光学仪器厂生产的 J2型精密光学经纬仪 1、基本部件
1− 望远镜；2− 望远镜目镜；3− 物 镜；4− 物镜调节螺旋；5− 光学瞄准 器；6− 读数显微镜；7− 竖直度盘； 8− 望远镜制动螺旋 9− 望远镜微调螺旋；10− 竖直度盘进 光镜；11− 竖直度盘补偿器；12− 仪 器外壳支架；13− 水平、竖直度盘换 像手轮 14− 水平度盘制动螺旋；15− 水平度 盘微调螺旋；16− 水平度盘进光镜； 17− 测微器调节手轮；18− 光学对中 器19− 水准管 20− 水准盒；21− 度盘离合、变位手 轮；22− 底座；23− 脚螺旋；24− 底 座连接板
“b”消失（仪器精确置平后开启电源，直接显示竖盘角值）。当望远镜通过水平
视线时将指示竖盘指标归零，显示出竖盘角值。仪器可以进行水平角测量。 （3）望远镜目镜调整 ①取下望远镜镜盖； ②将望远镜对准天空，通过望远镜观察，调整目镜旋钮，使分划板十字丝最清晰。 观察目镜时，眼睛应放松，以免产生视差和眼睛疲劳。当光亮度不足难以看清十
（2）技能目标：①能够熟练使用精密测角、测距仪器
和控制测量数据处理软件；②能够团队协作完成常规平面
控制测量的技术设计、外业实施、内业数据处理工作，并 获得符合规范要求的常规平面控制测量成果。 （3）素养目标：①具备应用测量规范对观测过程及结 果进行质量控制的主动意识和基本素养；②逐步培养沟通 交流的习惯、分工协作的团队意识；③注重形成认真细致、 精益求精的工作作风。
【关键内容】
（1）重点：全站仪的使用及测量方法；导线测量技术 设计；导线点的选点与埋石；全站仪的测前常规检校；全 站仪三联脚架法导线测量；导线测量的内业计算过程；利 用控制测量数据处理软件进行导线测量内业数据处理和平
差计算。
（2）难点：全站仪和精密电子水准仪的测量原理；影 响观测成果质量的误差来源、影响规律及减弱（或消除） 方法；地球椭球及高斯投影计算的原理。