3.2 DJ6型光学经纬仪的使用
用以观测水平角、竖直角的仪器称为经纬仪。经纬仪按其性质分为光学经纬仪和电子经纬仪。按精度分为DJ07、DJ1、DJ2、DJ6几种类型。“D”和“J”分别表示“大地测量”和“经纬仪”汉语拼音的第一个字母,“07、1、2、6”分别表示相应仪器一测回水平方向观测值中误差。本节主要介绍DJ6光学经纬仪的构造和使用方法。
图3.3 DJ6光学经纬仪
1—望远镜制动螺旋;2—望远镜物镜;3—望远镜微动螺旋;4—水平制动螺旋;5—水平微动螺旋;6—脚螺旋;7—竖盘水准管观察镜;8—竖盘水准管;9—瞄准器;10—物镜调焦螺旋;11—望远镜目镜;12—读数显微镜;13—竖盘指标水准管微动螺旋;14—光学对中器;15—圆水准器;16—基座;17—竖直度盘;18—反光镜;19—水准管;20—水平度盘变换手轮;21—底板
3.2.1 DJ6型光学经纬仪的基本结构
如图3.3所示,DJ6型光学经纬仪由照准部、水平度盘和基座3个主要部分组成。
1.照准部
照准部是指水平度盘以上能绕竖轴旋转的部分,包括望远镜、竖直度盘、光学对中器、水准管、光路系统、读数显微镜等,都安装在底部带竖轴(内轴)的U形支架上。其中望远镜、竖盘和水平轴(横轴)固连一体,组装于支架上。望远镜绕横轴上下旋转时,竖盘随着转动,并由望远镜制动螺旋和微动螺旋控制。竖盘是一个圆周上刻有度数分划线的光学玻璃圆盘,用来测量竖直角。与竖直度盘配套有一个指标水准管和指标水准管微动螺旋,在观测竖直角时用来保证读数指标的正确位置。望远镜旁有一个读数显微镜,用来读取竖盘和水平度盘读数。望远镜绕竖轴左右转动时,由水平制动螺旋和水平微动螺旋控制。照准部的光学对中器和水准管用来安置仪器,以使水平度盘中心位于测站铅垂线上,并使度盘平面处于水平位置。
2.水平度盘
水平度盘用于测量水平角,它是由光学玻璃制成的刻有度数分划线的圆盘,按顺时针方向由0°注记至360°,相邻两分划线之间的格值为1°或30'。水平度盘通过外轴装在基座中心的套轴内,并用中心锁紧螺旋使之固紧。当照准部转动时,水平度盘并不随之转动。若需改变水平度盘的位置,可通过照准部上的水平度盘变换手轮,将度盘变换到所需的位置。
3.基座
基座是用来支承整个仪器的底座,用中心连接螺旋与三脚架相连接。基座上有三个脚螺旋,转动脚螺旋,可以使照准部水准管气泡居中,从而使水平度盘处于水平位置,即仪器的竖轴处于铅垂状态。
图3.4 分微尺测微读数窗
3.2.2 DJ6光学经纬仪的读数
光学经纬仪的读数设备包括度盘、光路系统和测微装置。
水平度盘、竖直度盘的分划线,通过一系列棱镜和透镜成像在测微尺上,最后显示在读数显微镜的读数窗内。DJ6光学经纬仪的读数装置可以分为分微尺测微器读数和单平行玻璃测微器读数两种,下面主要介绍分微尺测微读数方法。
分微尺测微读数窗如图3.4所示,上窗是水平度盘的读数,标有“水平”或“H”,下窗是竖直度盘的读数,标有“竖直”或“V”。每个读数窗上刻有分成60小格的分微尺,分微尺长度等于度盘间隔1°的两分划线之间的影像宽度,因此分微尺上1小格的分划值为1',可估读到0.1'。
读数时先读取分微尺0～6之间的度盘分划线的度数,再读取该分划线所在的分微尺上的分数,最后估读秒数。如图3.4的水平度盘读数是261°05'42″,竖直度盘的读数应为90°54'36″。
3.2.3 经纬仪的基本使用方法
经纬仪的使用包括仪器安置、照准、读数或置数三个步骤。
3.2.3.1 仪器安置
1.对中
对中的目的是使仪器中心与测站点标志中心位于同一铅垂线上。首先根据观测者的身高调整好三脚架腿的长度,张开脚架并踩实,使三脚架头大致水平。将经纬仪从仪器箱中取出,用三脚架上的中心连接螺旋旋入经纬仪基座底板的螺旋孔。用光学对中器或垂球对中。
(1)光学对中器对中。调节光学对中器目镜、物镜调焦螺旋,使视场中的标志圆(或十字丝)和地面目标同时清晰;旋转脚螺旋,使地面点成像于对中器的标志中心,此时,因基座不水平而圆水准器气泡不居中;调节三脚架腿长度,使圆水准器气泡居中。对中误差一般不应大于1mm。
(2)垂球对中。挂垂球于中心螺旋下面的挂钩上,如果相差太大,可平移三脚架,使垂球尖大致对准测站点标志,将三脚架的脚尖踩入土中。然后将仪器从仪器箱中取出,用中心连接螺旋将仪器装在三脚架上。此时若垂球尖偏离测站点标志中心,可稍旋松连接螺旋,两手扶住仪器基座,在架头上平移仪器,使垂球尖精确对准标志中心,最后旋紧连接螺旋。对中误差一般不应大于2mm。
平移仪器,整平可能受到影响,需要重新整平,整平后光学对中器的分划圆中心可能会偏离测站点,需要重新对中。因此,这两项工作需要反复进行,直到对中和整平都满足要求为止。
2.整平
整平的目的是使仪器竖轴竖直和水平度盘处于水平位置。
如图3.5(a)所示,整平时,先转动仪器的照准部,使照准部水准管平行于任意一对脚螺旋的连线,然后用两手同时以相反方向转动该两脚螺旋,使水准管气泡居中,注意气泡移动方向与左手大拇指移动方向一致;再将照准部转动90°,如图3.5(b)所示,使水准管垂直于原两脚螺旋的连线,转动另一脚螺旋,使水准管气泡居中。如此重复进行,直到在这两个方向气泡都居中为止。居中误差一般不得大于一格。
图3.5 整平
注意上述整平、对中应交替进行,最终既使仪器竖轴铅垂,又使铅垂的竖轴与过地面测站点标志中心的铅垂线重合。
3.2.3.2 照准
照准就是使望远镜十字丝交点精确照准目标。照准前先松开望远镜制动螺旋与照准部制动螺旋,将望远镜朝向天空或明亮背景,进行目镜对光,使十字丝清晰;然后利用望远镜上的照门和准星粗略照准目标,使其在望远镜内能够看到物像,再拧紧照准部及望远镜制动螺旋;转动物镜调焦螺旋,使目标清晰,并消除视差;转动照准部和望远镜微动螺旋,精确照准目标。
测水平角时,应使十字丝竖丝精确地照准目标,并尽量照准目标的底部,测竖直角时,应使十字丝的横丝(中丝)精确照准目标,如图3.6所示。
图3.6 照准示意图
3.2.3.3 读数或置数
1.读数
调节反光镜及读数显微镜目镜,使度盘与测微尺影像清晰,亮度适中,然后按前述的读数方法读数。
2.置数
在水平角观测中,常常需要使某一方向的读数为一预定值,这项操作称为置数。
目前,经纬仪主要采用度盘变换手轮置数。其操作步骤为:盘左位置精确照准起始方向,转动度盘变换手轮,使水平度盘读数为预定读数。为防止观测时碰动度盘变换手轮,配置度盘后应及时扣上度盘变换手轮护盖。