中国矿业大学银川学院 China University of Mining & Technology Yinchuan College
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。
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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ZA、ZA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。
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(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、 DJ6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"
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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、 DJ2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 - 4 -
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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
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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。
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实习报告四 经纬仪的认及使用
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