任务四 经纬仪的检验和校正

按照计量法的要求，经纬仪与其他测绘仪器一样，必须定期送法定检测机关进行检测，以评定仪器的性能和状态。但在使用过程中，仪器状态会发生变化，因而仪器的使用者应经常利用室外方法进行检验和校正，以使仪器经常处于理想状态。

一、经纬仪应满足的主要条件

从测角原理已知，为了能正确地测出水平角和竖直角，仪器要能够精确地安置在测站点上；仪器竖轴能安置在铅垂位置；视线绕横轴旋转时，能够形成一个铅垂面；当视线水平时，竖盘读数应为90°或270°。为满足上述要求，仪器应具备下述的理想关系：

（1）照准部的水准管轴应垂直于竖轴。如满足这一关系，需利用水准管整平仪器后，竖轴才可以精确地位于铅垂位置。

（2）圆水准器轴应平行于竖轴。如满足这一关系，则利用圆水准器整平仪器后，仪器竖轴才可粗略地位于铅垂位置。

（3）十字丝竖丝应垂直于横轴。如满足这一关系，则当横轴水平时，竖丝位于铅垂位置。这样，一方面可利用它检查照准的目标是否倾斜，同时也可利用竖丝的任一部位照准目标，以便于工作。

（4）视线应垂直于横轴。如满足这一关系，则在视线绕横轴旋转时，可形成一个垂直于横轴的平面。

（5）横轴应垂直于竖轴。如满足这一关系，则当仪器整平后，横轴即水平，视线绕横轴旋转时，可形成一个铅垂面。

（6）光学对中器的视线应与竖轴的旋转中心线重合。如果满足这一关系，则利用光学对点器对中后，竖轴旋转中心才位于过地面点的铅垂线上。

（7）视线水平时竖盘读数应为90°或270°。如果这一条件不满足，则有指标差存在，给竖直角的计算带来不便。

二、经纬仪的检验和校正方法

经纬仪检验的目的，就是检查上述的各种关系是否满足。如果不能满足，且偏差超过允许的范围时，则需进行校正。检验和校正应按一定的顺序进行，确定这些顺序的原则是：

（1）如果某一项不校正好，会影响其他项目的检验时，则这一项先做。

（2）如果不同项目要校正同一部位，则会互相影响，在这种情况下，应将重要项目在后边检验，以保证其条件不被破坏。

（3）有的项目与其他条件无关，则先后均可。

1.照准部的水准管轴垂直竖轴

（1）检验。先将仪器粗略整平后，使水准管平行于一对相邻的脚螺旋，并用这一对脚螺旋使水准管气泡居中，这时水准管轴LL′已居于水平位置。如果两者不相垂直［图3-23（a）］，则竖轴VV′不在铅垂位置。然后将照准部平转180°，由于它是绕竖轴旋转的，竖轴位置不动，则水准管轴偏移水平位置，气泡也不再居中，如图3-23（b）所示。如果两者不相垂直的偏差为α，则平转后水准管轴与水平位置的偏移量为2α。

（2）校正。校正时用脚螺旋使气泡退回原偏移量的一半，则竖轴便处于铅垂位置［图3-23（c）］；再用校正装置升高或降低水准管的一端，使气泡居中，则条件满足［图3-23（d）］。

水准管校正装置的构造如图3-24所示。如果要使水准管的右端降低，则先顺时针转动下边的螺旋，再顺时针转动上边的螺旋；反之，则先逆时针转动上边的螺旋，再逆时针转动下边的螺旋。校正好后，应以相反的方向转动上下两个螺旋，将水准管固紧。

2.圆水准器轴平行竖轴

（1）检验。利用已校好的照准部水准管将仪器整平，这时竖轴已居铅垂位置。如果圆水准器的理想关系满足，则气泡应该居中；否则需要校正。

（2）校正。在圆水准器盒的底部有三个校正螺丝，如图3-25所示。根据气泡偏移的方向，将其旋进或旋出，直至气泡居中则条件满足。校正好后，应将三个螺丝旋紧，使其紧固。

3.十字丝竖丝垂直横轴

（1）检验。以十字丝竖丝的一端照准一个小而清晰的目标点，再用望远镜的微动螺旋使目标点移动到竖丝的另一端，如图3-26所示。如果目标点到另一端时仍位于竖丝上，则理想关系满足,否则需要校正。

（2）校正。校正的部位为十字丝分划板，它位于望远镜的目镜端。将护罩打开后，可看到四个固定分划板的螺旋，如图3-27所示。稍微拧松这四个螺旋，则可将分划板转动。待转动至满足理想关系后，再旋紧固定螺旋，并将护罩上好。

4.视线垂直于横轴

（1）检验。选一长约100m的平坦地面，将仪器架设于中间O处，并将其整平。如图3-28所示，先以盘左位置照准设于离仪器约50m的一点A。再固定照准部，将望远镜倒转180°，改为盘右，并在离仪器约50m于视线上标出一点B1。如果仪器理想关系满足，则A、O、B1三点必在同一直线上。当用同样方法以盘右照准A点，再倒转望远镜后，视线应落于B1点上。如果第二次的视线未落于B1点，而是落于另一点B2，即说明理想关系不满足，需要进行校正。

（2）校正。由图3-28可以看出，如果视线与横轴不相垂直，而有一偏差角c，则∠B1OB2=4c。将B1B2距离分为四等份，取靠近B2点的等分点B，则可近似地认为∠BOB2=c。在照准部不动的条件下，将视线从OB2校正到OB，则理想关系可得到满足。

由于视线是由物镜光心和十字丝交点构成的，所以校正的部位仍为十字丝分划板。在图3-27中，调节十字丝分划板左右两个校正螺旋，使十字丝焦点重新照准目标点。待校正至正确位置后，应将两个螺旋旋紧，以防松动。

5.横轴垂直于竖轴

（1）检验。在竖轴位于铅垂的条件下，如果横轴不与竖轴垂直，则横轴倾斜；如果视线已垂直横轴，则绕横轴旋转时构成的是一个倾斜平面。根据这一特点，在做这项检验时，应将仪器架设在一个高的建筑物附近。当仪器整平以后，在望远镜倾斜约30°的高处，以盘左照准一清晰的目标点P，然后将望远镜放平，在视线上标出墙上的一点P1，如图3-29所示。再将望远镜改为盘右，仍然照准P点，并放平视线，在墙上标出一点P2。如果仪器理想关系满足，则P1、P2两点重合；否则，说明这一理想关系不满足，需要校正。

（2）校正。由于盘左、盘右倾斜的方向相反而大小相等，所以取P1、P2的中点PM，则P、PM在同一铅垂面内。然后照准点PM，将望远镜抬高，则视线必然偏离P点。在保持仪器不动的条件下，校正横轴的一端，使视线落在P上，则完成校正工作。由于这项校正需打开支架护罩，一般不宜在野外进行。

6.光学对中器的视线与竖轴旋转中心线重合

（1）检验。如果这一理想关系满足，光学对中器的望远镜绕仪器竖轴旋转时，视线在地面上照准的位置不变；否则，视线在地面上照准的轨迹为一个圆圈。

由于光学对中器的构造有在照准部上和基座上两种，所以检验的方法也不同。

对于安装在照准部上的光学对中器，将仪器架好后，在地面上铺以白纸，在纸上标出视线的位置，然后将照准部平转180°，如果视线仍在原来的位置，则理想关系满足，否则需要校正。

对于安装在基座上的光学对中器，由于它不能随照准部旋转，不能采用上述的方法。可将仪器平置于稳固的桌子上，使基座伸出桌面。在离仪器1.3m左右的墙面上铺以白纸，在纸上标出视线的位置，然后在仪器不动的条件下将基座旋转180°，如果视线偏离原来的位置，则需校正。

（2）校正。造成光学对中器误差的原因：一是在直角棱镜上视线的折射点不在竖轴的旋转中心线上；一是望远镜的视线不与竖轴的旋转中心线垂直，或者直角棱镜的斜面与竖轴的旋转中心线不成45°。

由于检验时所得前后两点之差是由两倍误差造成的，因而在标出两点的中间位置后，校正有关的螺旋，使视线落在中间点上即可。对中器分划板的校正与望远镜分划板的校正方法相同。

7.竖盘指标差

（1）检验。检验竖盘指标差的方法，是用盘左、盘右照准同一目标，并读得其读数L和R后，按公式（3-9）计算其指标差值。

（2）校正。保持盘右照准原来的目标不变，这时的正确读数应为R-x。用指标水准管微动螺旋将竖盘读数安置在R-x的位置上，这时水准管气泡必不再居中，调节指标水准管校正螺旋，使气泡居中即可。