您的当前位置:

第一节 外业仪器

  一、经纬仪
    经纬仪为测量角度的仪器。由望远镜、水平度盘、竖直度盘(又称垂直度盘)、水准器 和基座等部件组成。国产经纬仪依据各级三角测量的测角中误差来确定其系列,分为型号,其中脚指数分别为该仪器以秒表示的 测角中误差。它主要用于天文、三角、导线测量,地形外业控制测量,工程控制、定线、放 样、施工测量等。
    清末光绪年间为测绘《黑龙江舆图》,在黑龙江地区测定经纬度时,使用西欧生产的地 平经纬仪和度时船表。测图则使用齐普雷盖尔(为测角仪器)交会地物点,用纪限仪测高深 (低)。
    清末民初,东三省测量部门购置齐普雷盖尔和快测机(为测角仪器),用于三角和地形 测量。
    东北沦陷时期,日本关东军测量队及伪满测量机构在黑龙江地区布测一、二等三角锁网 和地形测量时,主要使用德国制造的(水平度盘直径27厘米)大型班贝尔万能经纬仪和瑞士 生产的威特大型光学经纬仪。进行部分二等三角测量时,使用乌依路脱和威特小型经纬仪。 鹤岗、鸡西、双鸭山等煤矿区在进行矿山测量中主要使用罗盘仪和日本产的游标经纬仪。
    建国后50—60年代,省内各测绘单位在进行一、二等天文测量时,主要使用瑞士威特和苏联Ay2”/10″全能经纬仪,全能经纬仪与一般经纬仪的主要区别是:在仪器的目镜 测微器上设有通电装置组成接触测微器,把它与天文钟和记时器连接,可记录恒星通过视野 的时刻;在水平轴一端上装有水准器(称太尔格特水准器),以测定望远镜的倾斜变化;望 远镜采用折轴式以缩短镜筒长度;设有照明装置便于夜间观测。其中威特全能经纬仪 为精密光学经纬仪,测角中误差小于0”.7。望远镜的物镜孔径为60毫米,目镜放大倍率为 65倍。水平度盘直径为250毫米,最小格值为2′,光学测微器最小格值为0″.1,竖直度盘 直径为145毫米,最小格值为4′,光学测微器最小格值为0″.2。仪器重60公斤。苏联Ay2” /10″全能经纬仪相应于级仪器,主望远镜的物镜孔径55毫米,放大倍率为45倍、5 6倍,装有目镜测微器。有直径220毫米的金属水平度盘,最小格值为5′,显微镜测微器最小 格值为2″。金属竖直度盘直径为135毫米,最小格值为5′,游标分划尺格值为10″。该仪器 装有检查望远镜(又称偏扭望远镜),放大倍率为30倍,装有目镜测微器,可用于测定地面 目标以检查基座的方位变化。用于一、二等三角测量的仪器有苏联TT2”/6″大地经纬仪和 瑞士威特精密光学经纬仪。苏联T″/6″大地经纬仪测角中误差为0″.7,主 望远镜附有两个目镜,放大倍率分别为65倍、52倍,也装有目镜测微器。金属水平度盘直径 为220毫米,最小格值为5′,水平度盘读数借助于A和B两个显微镜测微器来读取,测微鼓格 值2”,估读至0”.4。金属竖直度盘直径为160毫米的扇形,最小格值为1′,用分划尺显微 镜读数可读至6″。在基座上也装有检查望远镜。仪器重量44公斤。威特仪器与苏联T ″/6″仪器构造的主要区别是读数设备为复杂的光学系统,水平和竖直度盘用玻璃制 造,全部密封在金属盒内,用光学方法将水平和竖直度盘的读数反映到同一读数显微镜内, 采取读数显微镜与望远镜并排安装方式,观测者不必移动位置就能取得观测角度的读数。水 平度盘直径140毫米,竖直度盘直径95毫米,格值均为4′,光学测微器秒盘格值为0″.2。 望远镜附有3个目镜,放大倍率分别为24倍、30倍、40倍。读数系统也可用电光照明,便于夜 间观测。测角中误差为1″,相当于级仪器。仪器重只有11.2公斤。在二等三角测量 中还用过苏联OT—02经纬仪,主要性能与威特仪器基本相同。用于三、四等三角测量 主要有威特,东德蔡司010和苏联0T—02经纬仪。威特和蔡司010经纬 仪均相应于级仪器。威特与威特仪器外形相似,水平与竖直度盘格值均 为20′,最小读数1”,测角中误差不大于±2″。望远镜放大倍率为28倍,物镜孔径为40毫 米。管状水准器角值为20″/2毫米。仪器重5.6公斤。蔡司010仪器的望远镜短而粗(镜筒 长135毫米,物镜孔径53毫米),采取折射反射式使焦距变得较长(焦距250—300毫米),放 大倍率为31倍。仪器还装有光学对点器。其余与威特仪器大体相同,只是水平度盘分 划线为双线。用于地形测量和工程测量的经纬仪类型较多,主要有瑞±威特 ,克恩DKM2,苏联TS—1,东德蔡司010、020、030,意大利伽利略TG1、4200A,西德芬奈及 匈牙利莫姆等经纬仪。其中瑞士克恩DKM2、苏联TS—1、意大利TG1和4200A经纬仪,均相应于 级仪器。其余经纬仪相应于级仪器,其构造大同小异,属于普通经纬仪。级仪器测角中误差不大于±6″,望远镜放大倍率不小于25倍,物镜孔径不小于35毫米,管 状水准器角值不大于30″/2毫米。
    1962年后,国产经纬仪有很大发展,省内各专业测绘单位开始购进国产普通经纬仪,替 代进口的普通经纬仪。
    1974年6月,黑龙江省测绘局筹建组接收回原国测二分局的各种类型经纬仪136台,其中 82%为瑞士、苏联和东德50年代产品,国产经纬仪仅占18%。
    1976年后,省内一、二等天文测量主要使用威特全能经纬仪,1977年总参测绘局 改装了威特仪器,由目视接触测微器改用光电测微器,并增加直流放大器、电源变换 器和自动跟星装置,使其具有光电法自动测时装置,在呼玛等地进行自动测时的试验,观测 精度比目测高1倍。1984年推广采用自动测时装置和电磁水准器,使观测、记录达到自动和半 自动化。进行一、二等三角、导线测量仍使用威特经纬仪。在地形测量和工程测量中 则多数单位逐步转向使用国产经纬仪。据1985年统计,省内151个测绘单位的2070台经纬仪中 ,国产品占46.8%。
    二、水准仪
    水准仪为测量地面的两点间高差的一种仪器。主要部件有望远镜、管状水准器(或补偿 器)、竖轴、基座和脚架。与水准标尺配合进行水准测量。国产水准仪系列标准有等型号,其中脚指数05、1、3、10及20表示该仪器以毫 米为单位每公里水准测量高差中数偶然中误差。
    1895年(清光绪二十一年),沙俄勘测中东铁路时使用德国水准仪进行路线水准测量( 分为基平测量和中平测量)。随着中东铁路的修建,1904年在哈尔滨市区建筑物上设置水准 测量标志,使用水准仪进行城市水准测量。
    东北沦陷时期,进行一、二等水准测量使用的仪器有德国蔡司精密水准仪和乌依路脱水 准仪。矿山和工程测量主要使用日本产水准仪。
    1954—1975年,省内进行一、二等水准测量,使用瑞士威特、东德蔡司Ni004和苏 联HA—1水准仪,并配用线条式因瓦水准标尺。威特和蔡司Ni004水准仪,每公里往返 测偶然中误差不超过0.5毫米;望远镜放大倍率为42—44倍;物镜孔径为56毫米;光学测微 器最小格值为0.05毫米;管状水准器格值为10″/2毫米。苏联HA—1水准仪每公里往返测偶 然中误差不超过1毫米,适用于二等水准测量。省内各测绘单位用于三、四等水准测量的仪器 主要有瑞士威特和东德蔡司Ni030水准仪。仪器上没有光学测微器,水准标 尺主要用木质黑红面格区式标尺,每公里往返测量偶然中误差不超过±3毫米,用于地形测图 、专业测绘及工程测量的水准仪种类较多,主要有瑞士威特,东德 蔡司Ni030、Ni050,西德芬柰、阿斯卡尼亚,苏联HB—1,匈牙利TE—B1,日本富士,国产南 京水工、N,云南D和苏州S水准仪。
    1976—1985年,省内重新布测一、二等水准路线,作业所使用的仪器有东德蔡司Koni00 2补偿式自动安平水准仪、Ni004水准仪、koni007补偿式自动安平水准仪和匈牙利自动安平水准仪。水准标尺为0.5厘米刻划的线条式因瓦水准标尺。蔡司koni007自动安 平水准仪与一般水准仪不同,一般水准仪采用管状水准器安平视准轴,而自动安平水准仪则 利用补偿器代替水准器,补偿器为一等腰直角棱镜,悬挂成摆,在仪器概略水平尚有倾斜时 ,补偿棱镜由于重力作用趋向平衡而产生移动,使视准轴自动水平。补偿器的最大作用范围 为±10′,圆水准器格值为8′/2毫米,只要圆水准器气泡偏离中央不大于2毫米,补偿器就 可起到安平作用。其望远镜为潜望式(立式),形似圆柱。测微装置是利用五角棱镜的微小 转动,使光线在出射时产生微小的平移,并将转动棱镜的机械结构与测微鼓联系起来进行测 微。仪器放大倍率为31.5倍;物镜孔径40毫米;测微器最小分划值0.05毫米;安平精度为 ±0″.15;每公里往返测中误差在±0.5-0.8毫米之间。蔡司koni002补偿式自动安平水 准仪的补偿器与koni007不同,为摆式补偿器,摆的上端有一摆镜,当仪器倾斜时,摆锤由于 重力作用趋向垂线而产生移动,通过摆镜反射使视准轴自动水平。仪器放大倍率为40倍;物 镜孔径为55毫米;安平精度为±0″.05;每公里往返测中误差为±0.2毫米。其余类型自动 安平水准仪的补偿系统结构虽不同,而自动安平原理均相同。用于三、四等水准测量、地形 测图和工程测量所使用的水准仪类型繁多,多数测绘单位以国产仪器为主,有北京、靖江、南京、江西、苏州、云南、陕西—1、西安D、成都N、靖江D水准仪和北京DZ—1、D—2、MAK—0自动安平水准仪。进口仪器有东德蔡司koni007、koni025,瑞士威特N、克 恩和日本B2C自动安平水准仪。根据1985年的统计,省内151个测绘单位共有1926 台水准仪,其中国产品占59.3%。
    三、平板仪
    平板仪为地形测量中使用的一种仪器。主要部分有照准仪、测图板、三脚架、罗针及移 点器等。照准仪带有望远镜、竖直度盘和直尺的为大平板仪。照准仪仅由前后觇板组成的为 小平板仪(又称测斜照准仪)。1895年(清光绪二十一年),中国教育器械馆在上海建立, 开始生产小平板仪。清末民初,黑龙江地区首次应用国产小平板仪进行测图。其方法是在测 站点通过瞄准立尺点标杆上两固定标志在前觇板上截取的格数,按相似三角形原理计算求得 两点间水平距离和高差,以测定地物、地貌。1916—1929年,在黑龙江南部地区测绘1∶5万 地形图也主要使用国产小平板仪。
    建国后,地形测量延用小平板仪作业。50年代中期引进了匈牙利MF型大平板仪和使用南 京水工仪器厂制造的“南京水工24型”大平板仪,自此大平板仪广泛应用于航测外业综合法 像片图测图以及工矿企业的大比例尺白纸测图。60年代,国测二分局各地形测量队外业作业 使用的平板仪有瑞士RK型,苏联KA—2型、K6型,东德KR—30型,瑞士威特大平板仪等。使用 大平板仪作业,在测站用望远镜内的视距丝、竖直度盘,以及竖立于立尺点的视距尺可测出 测站至立尺点的视距间隔、竖直角,再按视距测量方法算出两点间的高差及水平距离,以测 绘地物、地貌。
    1975年,省测绘局地形测量队接收的大平板仪有55台,其中有瑞士RK型36台,苏联KA— 2型12台、K6型7台。此后,该队从陕西测绘仪器厂购置-1型4台,从日本引进RED测 距平板仪1台。1985年该队实有大平板仪总数50台,其中瑞士RK型37台。在实际生产中,主要 使用瑞士克恩厂产的RK型大平板仪。其特点是望远镜和目镜都不转动,而在物镜上方装一可 旋转的棱镜,用来改变视线的高低角。棱镜的转动是利用转动轮进行的,在轮上装有瞄准器 借以寻找目标。在望远镜视场中有水平距离及高程归算曲线,带有各种比例尺的移动水平尺 ,适用于各种大比例尺白纸测图和航测综合法测图。
    省内各专业测绘单位在进行地形测图时使用的平板仪有苏联KA—2、瑞士RK、东德OFD和 匈牙利MF型以及北京、上海、西安等地仪器厂生产的大平板仪。
    1985年统计,全省有大平板仪674台,其中国产品占49.9%。
    四、电磁波测距仪
    电磁波测距仪是用电磁波(光波或微波)作运载测距信号测量两点间距离的仪器。1960 年,总参测绘局在穆棱县共和二等三角起始边用瑞典NASM-2A大型光电测距仪测定边长。19 66年又在合江地区测定4条二等起始边,改变了过去用基线尺丈量长度的状况,提高了工作效 率。1968年,黑龙江省地质系统引进北京科学仪器厂的DGS—Ⅱ型光电测距仪,开始在森林区 施测导线网以代替三角测量。解决了长期以来按常规方法在林区建立三角控制网必须砍伐一 定数量的林木,建造高标,以解决各点之间的观测通视问题。1976年,省测绘局引进瑞典AG A—6型光电测距仪,因其光源为普通水银灯,白天测程短,在中程测距时仅限于夜间作业, 发电设备笨重,不便携带,影响该仪器的广泛使用。后经省测绘科学研究所改装成为激光测 距仪,供教学使用。
    1978—1979年,省内各测绘单位相继引进电磁波测距仪。省第一测绘大队引进瑞典AGA— 600激光测距仪,用于一、二等导线测量,解决了远程测距问题。省第二测绘大队引进瑞士威 特DI—10、DI35型红外测距仪,其测程为2公里,测距精度为±5毫米。利用红外测距仪进行 导线控制测量,加快了作业速度。大庆石油设计院引进东德蔡司EOK2000红外测距仪,在乙烯 工程建筑控制网测量中应用,提高了工效。以后又引进了瑞士克恩DM502、威特DI4、DI4L、 DI5、DI-20等中、短程测距仪。在导线测量及建筑控制网测量中,取代了钢尺量距,提高了 测量精度和速度。1984年购进威特T2000电子经纬仪及GRE3数据终端与DI5、DI2000测距仪等 组合成为高精度全站型野外测量数据采集系统,应用于高精度的工业场地控制测量和形变测 量。
    至1985年,省内各测绘单位购进的测距仪还有美国Rangemaster-Ⅲ、HP3808A,瑞典AG A—14A、AGA112,日本RED—2A、RED—2L、Min,瑞士克恩DM503,东德蔡司EOT-2000、REC OTA和北京产HGC—1、DCH—1A型等测距仪。全省有远程(20公里以上)测距仪5台,中程(1 0-19公里)测距仪28台,短程(9公里以内)测距仪102台,其中国产品占17.8%。