第三章 经纬仪及其使用
Unit 3 Theodolite and the Usage
西安理工大学工程管理系 陈莉静
Project Management Department of XI’An
University of Technology
Chen Lijing
2005年 1月 22日
22.1.200.5
? 水平 角测量原理
The Meterage of horizontal Angle Principle
? J6型光学经纬仪
J6 Optics Theodolite
? 水平角测量
The Meterage of Horizontal Angle
? 竖直角测量
The Meterage of Erect Angle
? 经纬仪的检验与校正
The Inspection and Emendation of Theodolite
? 经纬仪 测角注意事项
The Notice of Measured Angle by Theodolite
§ 3.1 水平角测量原理
§ 3.1 The Meterage of horizontal Angle Principle
水平角 ∠ AOB=β
仪器的必要条件
1,仪器的中心必须位于角顶
的铅垂线上。
2,照准部设备（望远镜）要
能上下、左右 转动，上下转
动时所形成的是竖直面。
3,要具有一个有刻划的度盘，
并能安置成 水平位置。
4,要有读数设备，读取投影
方向的读数。
§ 3.2 J6型光学经纬仪
§ 3.2 J6 Optics Theodolite
一、经纬仪的概述 The Summarize of Theodolite
经纬仪的发展,
游标经纬仪、光学经纬仪、电子经纬仪
金属度盘、光学度盘、编码度盘、光栅度盘
经纬仪的代号,DJ1,DJ2,DJ6,DJ10等,D” 和,J” — 大
地测量和经纬仪的汉语拼音第一个字母,6” 和,2” — 仪
器的精密度，测回方向观测中误差不超过 ± 6和 ± 2，在工
程中常用 DJ2,DJ6型经纬仪，一般简称 J2, J6经纬仪。
二,经纬仪的构造 The Structure of Theodolite
◆ 照准部：望远镜、照准部水准管、横轴、竖直度盘、读
数显微镜、竖轴等
◆ 水平度盘部分：水平度盘、水平度盘的转动装置
◆ 基 座：连接仪器与三脚架（支承仪器）
各构造部分见图 3-2
望远镜
(1) 结构：物镜、目镜、调焦透镜、十字丝、视准
轴、横轴
目镜
调焦透镜
C
十字丝 横丝
纵丝 视距丝
视 准 轴：十字丝交点和物镜光心的连线 (CC)。
横 轴：望远镜旋转轴的几何中心线 (HH)。
调焦透镜作用：为了使物体清楚地成像在十字丝平面上。
调焦方法, 目镜调焦使十字丝看得最清楚。物镜调焦使物象清晰。
视 差,当人眼在目镜上下移动，目标像和十字丝有相对晃
动的现象称视差。
产生原因,目标像不落在十字丝分划板上。
视差影响,影响照准精度导致观测结果不准确。
消除方法,反复调焦，直至物像清晰。
三、光学经纬仪的读数方法
The Optics Theodolite Reading Method
（ 一）分微尺测微器及其读数方法
（ 二）单平行玻璃测微器及其读数方法
§ 3.3 水平角测量
§ 3.3 The Meterage of Horizontal Angle
一、经纬仪的安置 The Installation of Theodolite
(一 ) 对中
⑴ 目的：使刻度盘中心与测点站在同一铅垂线上。
⑵ 方法：
打开三脚架，调节架腿，使其高度与观测者相适应，目估架头水平，并
使架头初步对准标志中心。装仪器，拧紧中心连接螺旋（随手紧），挂上
垂球，如果垂球离标心较远，则需将三脚架作等距离的平移，或者用固定
一脚，移动另外两脚的办法，使垂球尖大致对准标心，然后，用力踩三脚
架的脚尖，使之稳固地插入地中，并注意保持垂球的大致对中和架头的大
致水平。
稍许松开中心连接螺旋，使仪器在架头圆孔内徐徐移动，使垂球对准标
志中心，偏差小于 2~3mm为止，再适当旋紧中心连接螺旋。
⑶ 限差 ≤ 3mm：
⑴ 目的：使仪器的竖轴竖直、水平度盘处于水平位置。
⑵ 方法：
①使照准部水准管平行于任意两个脚螺旋中心的连线方向。
②两手同时向内或向外旋转该两脚螺旋，气泡运动的方向与左手大拇
指运动方向一致，使气泡居中。
③转动照准部 90度，使水准管位于垂直前两脚螺旋连线的方向，然后
旋转第三个脚螺旋使气泡居中。
(一 ) 整平
二、水平角测量方法 The Method of Horizontal Angle
（一）测回法
⑴ 适用性：适用于观测两个方向之
间的单角。
⑵ 观测步骤：
盘左位置：竖盘在望远镜左侧。
盘右位置：竖盘在望远镜右侧
（一）全圆测回法
盘左位置，瞄准起始方向目标 A读数，然后顺时针方向依次瞄准目标 B
,C,A并读数。检查归零差是否超限（要求 ≤± 18″），否则重测。
盘右位置，瞄准起始方向目标 A读数，然后逆时针方向依次瞄准目标 C
,B,A并读数。检查归零差是否超限（要求 ≤± 18″），否则重测。
§ 3.4 竖直角观测
§ 3.4 The Meterage of Erect Angle
一、竖直角测角原理
The Principle of The Meterage of Upright Angle
1.竖直角定义,是同一竖直面内视线与水平线间的夹角 。
2.竖直角的特点：有仰角角值为正，有俯角角值为负。
竖直角的大小在 0° ～ 90° 之间。
二、竖直度盘和读数系统
Erect Plane and Reading System
三、竖直角的计算
The calculate of Erect Angle
（ 1）当物镜仰起时，如读数逐渐增加，则
α=读数 -始读数
（ 2）当物镜仰起时，如读数逐渐减小，则
α=始读数 -读数
上述法则，不论开始读数为 90度,270度还是 0度，
180度，竖盘注记是顺时针还是反时针都适用。
1.水准管轴, 过零点作水准管圆弧的切线 。
2.竖 轴,照准部的旋转轴。
3.视准轴,十字丝交点和物镜光心的连线。
4.横 轴,望远镜的旋转轴。
§ 3.5 经纬仪的检验与校正
§ 3.5 The Inspection and Emendation of Theodolite
● 经纬仪的主要轴线
The Main Axes of Theodolite
● 经纬仪主要轴线应满足的条件
The Contented Condition of the Main Axes of Theodolite
1,照准部水准管轴垂直于仪器竖轴（ LL ⊥ VV）。
2,望远镜视准轴垂直于仪器横轴（ CC ⊥ HH）。
3,仪器横轴垂直于仪器竖轴（ HH ⊥ VV）。
4,望远镜十字丝竖丝垂直于仪器横轴。
一、照准部水准管轴垂直于竖轴的检验校正
（一）, 检 验
（二）, 校 正
校准部水准管校正原理
二、十字丝竖丝垂直于仪器横轴的检验与校正
（一）, 检 验
（二）, 校 正
三,视准轴垂直于横轴的检验与校正
（一）, 检 验
（二）, 校 正
四、横轴垂直于竖轴的检验与校正
（一）, 检 验
（二）, 校 正
五、竖盘指标差的检验与校正
（一）, 检 验
（二）, 校 正
一,仪器误差的影响 The Infection of the Error
1,视准轴误差
2,横轴误差
3,竖轴倾斜误差
4, 仪器对中误差
二、目标偏心的影响 The Infection of Departure of Aim
三、度盘偏心差 The Departure of thePlane
§ 3.6 水平角观测误差
§ 3.6 The Error of the Observation of Horizontal Angle
四、观测误差 The Observation Error
◆ 瞄准误差
◆ 读数误差
五、外界条件的影响 The Infection of Outside
◆ 松软的土壤
◆ 大风影响仪器的稳定
◆ 日晒和温度变化影响水准管气泡的运动
◆ 大气层受地面热辐射的影响会引起目标影响的跳动等
Unit 3 Theodolite and the Usage
西安理工大学工程管理系 陈莉静
Project Management Department of XI’An
University of Technology
Chen Lijing
2005年 1月 22日
22.1.200.5
? 水平 角测量原理
The Meterage of horizontal Angle Principle
? J6型光学经纬仪
J6 Optics Theodolite
? 水平角测量
The Meterage of Horizontal Angle
? 竖直角测量
The Meterage of Erect Angle
? 经纬仪的检验与校正
The Inspection and Emendation of Theodolite
? 经纬仪 测角注意事项
The Notice of Measured Angle by Theodolite
§ 3.1 水平角测量原理
§ 3.1 The Meterage of horizontal Angle Principle
水平角 ∠ AOB=β
仪器的必要条件
1,仪器的中心必须位于角顶
的铅垂线上。
2,照准部设备（望远镜）要
能上下、左右 转动，上下转
动时所形成的是竖直面。
3,要具有一个有刻划的度盘，
并能安置成 水平位置。
4,要有读数设备，读取投影
方向的读数。
§ 3.2 J6型光学经纬仪
§ 3.2 J6 Optics Theodolite
一、经纬仪的概述 The Summarize of Theodolite
经纬仪的发展,
游标经纬仪、光学经纬仪、电子经纬仪
金属度盘、光学度盘、编码度盘、光栅度盘
经纬仪的代号,DJ1,DJ2,DJ6,DJ10等,D” 和,J” — 大
地测量和经纬仪的汉语拼音第一个字母,6” 和,2” — 仪
器的精密度，测回方向观测中误差不超过 ± 6和 ± 2，在工
程中常用 DJ2,DJ6型经纬仪，一般简称 J2, J6经纬仪。
二,经纬仪的构造 The Structure of Theodolite
◆ 照准部：望远镜、照准部水准管、横轴、竖直度盘、读
数显微镜、竖轴等
◆ 水平度盘部分：水平度盘、水平度盘的转动装置
◆ 基 座：连接仪器与三脚架（支承仪器）
各构造部分见图 3-2
望远镜
(1) 结构：物镜、目镜、调焦透镜、十字丝、视准
轴、横轴
目镜
调焦透镜
C
十字丝 横丝
纵丝 视距丝
视 准 轴：十字丝交点和物镜光心的连线 (CC)。
横 轴：望远镜旋转轴的几何中心线 (HH)。
调焦透镜作用：为了使物体清楚地成像在十字丝平面上。
调焦方法, 目镜调焦使十字丝看得最清楚。物镜调焦使物象清晰。
视 差,当人眼在目镜上下移动，目标像和十字丝有相对晃
动的现象称视差。
产生原因,目标像不落在十字丝分划板上。
视差影响,影响照准精度导致观测结果不准确。
消除方法,反复调焦，直至物像清晰。
三、光学经纬仪的读数方法
The Optics Theodolite Reading Method
（ 一）分微尺测微器及其读数方法
（ 二）单平行玻璃测微器及其读数方法
§ 3.3 水平角测量
§ 3.3 The Meterage of Horizontal Angle
一、经纬仪的安置 The Installation of Theodolite
(一 ) 对中
⑴ 目的：使刻度盘中心与测点站在同一铅垂线上。
⑵ 方法：
打开三脚架，调节架腿，使其高度与观测者相适应，目估架头水平，并
使架头初步对准标志中心。装仪器，拧紧中心连接螺旋（随手紧），挂上
垂球，如果垂球离标心较远，则需将三脚架作等距离的平移，或者用固定
一脚，移动另外两脚的办法，使垂球尖大致对准标心，然后，用力踩三脚
架的脚尖，使之稳固地插入地中，并注意保持垂球的大致对中和架头的大
致水平。
稍许松开中心连接螺旋，使仪器在架头圆孔内徐徐移动，使垂球对准标
志中心，偏差小于 2~3mm为止，再适当旋紧中心连接螺旋。
⑶ 限差 ≤ 3mm：
⑴ 目的：使仪器的竖轴竖直、水平度盘处于水平位置。
⑵ 方法：
①使照准部水准管平行于任意两个脚螺旋中心的连线方向。
②两手同时向内或向外旋转该两脚螺旋，气泡运动的方向与左手大拇
指运动方向一致，使气泡居中。
③转动照准部 90度，使水准管位于垂直前两脚螺旋连线的方向，然后
旋转第三个脚螺旋使气泡居中。
(一 ) 整平
二、水平角测量方法 The Method of Horizontal Angle
（一）测回法
⑴ 适用性：适用于观测两个方向之
间的单角。
⑵ 观测步骤：
盘左位置：竖盘在望远镜左侧。
盘右位置：竖盘在望远镜右侧
（一）全圆测回法
盘左位置，瞄准起始方向目标 A读数，然后顺时针方向依次瞄准目标 B
,C,A并读数。检查归零差是否超限（要求 ≤± 18″），否则重测。
盘右位置，瞄准起始方向目标 A读数，然后逆时针方向依次瞄准目标 C
,B,A并读数。检查归零差是否超限（要求 ≤± 18″），否则重测。
§ 3.4 竖直角观测
§ 3.4 The Meterage of Erect Angle
一、竖直角测角原理
The Principle of The Meterage of Upright Angle
1.竖直角定义,是同一竖直面内视线与水平线间的夹角 。
2.竖直角的特点：有仰角角值为正，有俯角角值为负。
竖直角的大小在 0° ～ 90° 之间。
二、竖直度盘和读数系统
Erect Plane and Reading System
三、竖直角的计算
The calculate of Erect Angle
（ 1）当物镜仰起时，如读数逐渐增加，则
α=读数 -始读数
（ 2）当物镜仰起时，如读数逐渐减小，则
α=始读数 -读数
上述法则，不论开始读数为 90度,270度还是 0度，
180度，竖盘注记是顺时针还是反时针都适用。
1.水准管轴, 过零点作水准管圆弧的切线 。
2.竖 轴,照准部的旋转轴。
3.视准轴,十字丝交点和物镜光心的连线。
4.横 轴,望远镜的旋转轴。
§ 3.5 经纬仪的检验与校正
§ 3.5 The Inspection and Emendation of Theodolite
● 经纬仪的主要轴线
The Main Axes of Theodolite
● 经纬仪主要轴线应满足的条件
The Contented Condition of the Main Axes of Theodolite
1,照准部水准管轴垂直于仪器竖轴（ LL ⊥ VV）。
2,望远镜视准轴垂直于仪器横轴（ CC ⊥ HH）。
3,仪器横轴垂直于仪器竖轴（ HH ⊥ VV）。
4,望远镜十字丝竖丝垂直于仪器横轴。
一、照准部水准管轴垂直于竖轴的检验校正
（一）, 检 验
（二）, 校 正
校准部水准管校正原理
二、十字丝竖丝垂直于仪器横轴的检验与校正
（一）, 检 验
（二）, 校 正
三,视准轴垂直于横轴的检验与校正
（一）, 检 验
（二）, 校 正
四、横轴垂直于竖轴的检验与校正
（一）, 检 验
（二）, 校 正
五、竖盘指标差的检验与校正
（一）, 检 验
（二）, 校 正
一,仪器误差的影响 The Infection of the Error
1,视准轴误差
2,横轴误差
3,竖轴倾斜误差
4, 仪器对中误差
二、目标偏心的影响 The Infection of Departure of Aim
三、度盘偏心差 The Departure of thePlane
§ 3.6 水平角观测误差
§ 3.6 The Error of the Observation of Horizontal Angle
四、观测误差 The Observation Error
◆ 瞄准误差
◆ 读数误差
五、外界条件的影响 The Infection of Outside
◆ 松软的土壤
◆ 大风影响仪器的稳定
◆ 日晒和温度变化影响水准管气泡的运动
◆ 大气层受地面热辐射的影响会引起目标影响的跳动等
