光学经纬仪的检校技术及教学措施

王猛

（四川成都铁路工程学校，四川 成都 611730）

1 照准部水准管轴垂直于仪器竖轴的检校 ，即LL⊥VV。

按照经纬仪整平的方法将仪器整平，此时水准管轴处于水平位置，若水准管轴垂直于竖轴，则竖轴应处于铅直位置。若水准管轴不垂直于仪器竖轴，当气泡居中（此时水准管轴仍然处于水平面上）时，竖轴却倾斜了，其倾斜角即是水准管轴和水平度盘面的夹角（设为δ）。当我们将光学经纬仪照准部绕竖轴旋转180°时，竖轴的空间位置没有改变，仍倾斜δ，但水准管的高低两端却易位了，水准管轴倾斜了2δ（即此时的水准管轴与水平面的夹角为2δ），其中一个是δ竖轴倾斜引起，另一个δ是水准管轴和水平度盘面的夹角，所以当气泡居中后再将照准部绕竖轴旋转180°时，气泡的法线方向偏离竖直面的夹角为2δ。此时可用脚螺旋整置仪器，使气泡退回偏离值的一半（δ），这时竖轴就竖直了，再用校正针调整水准管支架，使气泡再退回偏离值的另一半（δ），此时水准管气泡居中了，竖轴也竖直了，从而达到水准管轴垂直于竖轴。进行此方法检校时，水准管要和两脚螺旋的连线平行，且仪器经过粗略整平，旋转180°后的位置可目估进行，也就是仍然要和该两脚螺旋的连线平行，边讲解边绘图形，使学生了解每一步操作时的轴线位置，然后可以在仪器上表演一次，使同学有感性认识，并指出此检校需要反复进行几次，逐步趋近于正确关系。

2 十字丝竖丝垂直于横轴的检校

在使用和搬运过程中受到碰撞和震动的影响十字丝分划板平面可能发生轻微转动，使得十字丝竖丝不一定垂直于横轴，其检验方法是：先整平仪器，用十字丝竖丝一端瞄准一个固定点，锁定照准部和望远镜的制动螺旋；然后转动望远镜的微动螺旋，使望远镜绕横轴向上下微动。如果固定点始终在十字丝竖丝上移动，则条件满足，否则需要校正。

其校正方法是：卸下目镜前面的十字丝保护盖，用螺丝刀松开十字丝分划板套筒的四个压环螺丝，慢慢转动十字丝套筒，使十字丝竖丝处于铅垂位置，然后旋紧压环螺丝。

此步检校比起其它几步检校来看，不是十分重要，故讲课时可以简单讲一下，不占过多时间。

3 望远镜视准轴垂直于横轴的检校 ，即CC⊥HH

望远镜视准轴是十字丝中心与物镜光心的连线，横轴是望远镜的旋转轴，也叫水平轴。当视准轴垂直于横轴时，视准轴绕横轴旋转得到一个平面；当视准轴不垂直于横轴时，视准轴绕横轴旋转得到一个锥面。做成动漫图片用多媒体放映，让学生对这一结论印象深刻。

接着问学生：当视准轴不垂直于横轴而有误差角C时，照准水平方向，其水平方向读数误差有多大？此问题学生很容易回答（就是C）。又问：当照准天顶时，其水平方向读数误差又有多大？此问题学生就不容易回答，得思考一会儿了。做成动漫图片用多媒体放映：光学经纬仪不可能照准到天顶，当经纬仪旋转时，视准轴绕天顶划小圈，故水平方向读数误差为∞；当目标竖直角由0°变化到90°时，其水平方向读数误差由C 变化到∞。

当学生把物理概念搞清楚之后，就可以讲视准轴垂直于横轴的检验了。正镜照准前方大约几十米的一水平位置目标P，且使水平度盘读数为 0°00′00″，然后倒镜，使水平度盘读数严格为180°00′00″，若刚好照准目标P，则说明视准轴垂直于横轴；若照准P 旁的P′点，则视准轴不垂直于横轴，P 和P′的夹角为2C。教师可以在黑板上画图说明之。接着又讲：正镜照准P点，仍使水平度盘读数为0°00′00″，然后倒镜再照准P点，若读数为 180°00′00″，则说明视准轴垂直于横轴。

4 横轴垂直于竖轴的检校 ，即HH⊥VV

由于横轴在出厂装调时有一定的公差，横轴对竖轴的垂直还有一定的误差，当竖轴竖直时，横轴不水平，会给测角带来误差。结合动漫图片的多媒体放映说明：当竖轴竖直时，若横轴垂直于竖轴，则视准轴扫出一竖直面；若横轴不垂直于竖轴，则视准轴扫出一倾斜面，它和铅垂线的夹角也为i。因此，用带有横轴误差的经纬仪去瞄准同一铅垂面内不同高度的目标，水平度盘读数将会不同，从而影响测量水平角的精度，必须加以校正。

横轴垂直于竖轴的检验方法是：正镜照准远处墙面上的一高点P，固定照准部，松开望远镜制动螺旋，放平望远镜，在墙面上标出十字丝交点的位置P1；倒镜再照准P，将望远镜放平，同法标出P2。若P1 和P2 重合，说明横轴垂直于竖轴；若P1 和P2 不重合，说明横轴不垂直于竖轴。P1 和P2之间的距离由2i角引起。

横轴垂直于竖轴的校正方法是：在墙上连接P1P2 直线，找出它的中点m，转动照准部微动螺旋，照准P1 和P2 的中间点m，锁定照准部，将望远镜向上转至目标P，此时照准不到P了。然后用专用工具拨动支架上的校正螺丝，抬高或降低横轴，使十字丝交点对准P点。此项检校还是需要反复进行的。

光学经纬仪的横轴是密封的，一般出厂时都能保证这项精度，只进行这项检验。如确需校正，要送回工厂或专门的维修部处理，测量人员只进行检验即可。

5 竖盘指标差的检校

当视线水平，竖盘指标已自动归零时，竖盘指标应指在正确的读数，一般是90°的整倍数（盘左应为90°，盘右应为 270°），但因仪器在使用过程中受到震动，或是制造的不严密，使指标位置偏移，指标所指的读数不是应该的正确读数，而与正确读数有一差值，此差值称为竖盘指标差（设为x）。竖盘指标差对所测竖直角含有一个误差值x，因此必须加以校正。

竖盘指标差的检验方法是：对中整平仪器后，用盘左、盘右瞄准同一观测点，根据竖盘读数L、R，计算出竖直角aL、aR，如aL=aR，说明没有竖盘指标差存在；若aL 与aR 不相等，说明指标差存在，当指标差过大，超过容许范围，则需要校正竖盘指标差。

竖盘指标差的校正方法是：先计算出正确的竖直角a，再根据竖直角计算公公式，推算盘右时的正确的读数R°。对aR=R-270°D仪器，R°=a+270°；对 aR=270°-R 的仪器，R°=270°-a。保持照准目标不变，然后转动竖盘指标水准管微动螺旋，使竖盘读数为正确读数R，此时竖盘自动归零的仪器打开照准部支架上的调指标差盖板，调正里面的两个螺丝，使指标线对准正确读数就可以了。 讲课时可以简单讲一下，不占过多时间。

6 光学对中器的检校

光学对中器刻划圈中心与对中器物镜光心的连线叫光学对中器的视准轴，光学对中器的视准轴经棱镜折射后应与仪器竖轴重合。当棱镜位置有变动，则光学对中器的视准轴与仪器竖轴不重合，从而产生对中误差。

光学对中器的检验方法是：在平坦地面上安置经纬仪，在脚架中心地面铺放一张白纸。从对中器里将刻划圈中心标于白纸上，记为A点；转动照准部180°，从对中器里将刻划圈中心标于白纸上，记为B点。若A点和B点重合，则光学对中器的视准轴与仪器竖轴重合，否则需要校正。

光学对中器的校正方法是：取A点和B点的中间位置为C，先卸下对中器的圆形护盖，然后调正光学对中器的校正螺丝，使对中器刻划圆圈中心对准中点C 即可。讲课时可以简单讲一下，不占过多时间。

最后可以简单谈一下电子经纬仪的普及及其优越性，说明电子经纬仪和光学经纬仪之间的承前启后的关系。

长期以来，我对光学经纬仪检校课的授课时数为2个学时，本文所述顺序即为讲课顺序，所介绍的内容为具体的教学内容，但要有主次之分。根据以上安排进行教学时，要准备一台经纬仪，还要到测量专业课的多媒体教室上，可以使学生反映物理与几何概念清楚，实习起来心中有数，教学质量也会显著提高的。

[1]《铁路测量》中国铁道出版社.齐齐哈尔铁路工程学校.邱国屏主编.

[2]《普通测量》西南交通大学出版社.陕西铁路工程职业技术学院 张志刚主编.