セオドライトによる角度測定：エキスパートガイド

第1節 水平角測定の原理

I.水平角の概念

ある点で交差する2本の直線を水平面に垂直に投影した角度を水平角という。通常βで表され、角度の範囲は0˚から360˚である。

図3-1に示すように、A、O、Bは地面上の任意の点である。方向線OAとOBがなす水平角は、OAとOBの水平面Hへの垂直投影O1A1とO1B1がなす角であり、この角度はβで表される。

II.水平角測定の原理

図3-1に示すように、O点から任意の高さに目盛りのついた円が水平に置かれ、円の中心はO点を通る鉛直線と一致する。OAとOBをそれぞれ通る2つの垂直平面が設定され、目盛りのついた円上でこの2つの垂直平面が横切る測定値をa、bとする：

水平角の測定に使用する器械は、水平に置くことができる水準器ディスクを備えていなければならず、水準器ディスクの中心は、水平角の頂点を通る鉛直線と一致していなければならない。

望遠鏡は水平面だけでなく垂直面でも回転します。セオドライトは、角度を測定するための上記の基本的な要件に従って設計され、製造されています。

第2節 光学セオドライトの構造

光学式セオドライトは、その測定精度によって以下のようにレベル分けされている。₀₇DJ₁DJ₂DJ₆そしてDJ₁₅."DJ "はそれぞれ中国語のピンインで "測地 "と "セオドライト "の頭文字を表し、添え字の07、1、2、6、15は機器の精度レベルを示し、"1回の測定における方向観測誤差の標準偏差（秒）"で表される。

I.DJの構造₆ 光学セオドライト

DJ₆ 光学式セオドライトは、主に照準システム、水準器、ベースの3つの部分から構成されています。

1. 照準システム

視準システムとは、レベルディスクの上部にある、軸を中心に回転できる部分を指す。視準装置は主に垂直軸、望遠鏡、垂直ディスク、読み取り装置、水平管、光学コリメーターで構成される。

 (1) 垂直軸：照準器の回転軸を垂直軸と呼びます。ロッキングスクリューと微調整スクリューを調整することにより、照準システムの水平方向の回転を制御することができます。

 (2) 望遠鏡：望遠鏡はターゲットを照準するために使用する。また、正確な照準がしやすいように、セオドライトのレチクル板の十字線は水準器とは少し違っています。詳しくは図3-3を参照してください。

望遠鏡の回転軸を水平軸と呼びます。望遠鏡のロックネジと微調整ネジを調整することで、望遠鏡の上下回転をコントロールすることができます。

望遠鏡の視線は水平軸に垂直であり、水平軸は装置の垂直軸に垂直である。したがって、装置の垂直軸が垂直の場合、望遠鏡は水平軸を中心に回転し、垂直面を掃引する。

(3) 垂直円盤：垂直ディスクは垂直角を測定するために使用され、水平軸の一端に固定され、望遠鏡と共に回転する。

(4) 読取装置：読み取り装置は、レベルディスクと垂直ディスクから読み取り値を読み取るために使用される。

(5) レベリングチューブ：照準システムの水平管は、計器を正確に水平にするために使用します。整準管の軸は機器の垂直軸に垂直である。水平管の気泡が中央にあるとき、セオドライトの垂直軸は垂直であり、レベルディスクは水平位置にある。

(6) 光学コリメーター：光学コリメーターは、水準器の中心をステーションポイントを通る鉛直線と一致させるために使用する。

2.レベルディスク

水平ディスクは水平角度を測定するために使用する。光学ガラスでできた円形のリングで、0°から360°までの目盛りが記されている。全角度の目盛りは注釈で表示され、目盛りの値は1°または30′で、時計回りの順に表示される。

レベルディスクは照準器とは別個のもので、移動しても照準器と一緒に回転することはありません。レベルディスクの位置を変更する必要がある場合は、照準システムのレベルディスク変更ハンドルを使用して、ディスクを希望の位置に移動することができます。

3.ベース

ベースは観測機全体を支え、中央の接続ネジでセオドライトを三脚に固定するために使用します。ベースには、機器を水平にするための3つのフットスクリューがあります。さらに、照準器とベースの接続を制御するための固定ネジソケットがベース上にあります。

II.読み取り装置と方法

レベルディスクの読み取り値が目盛値より小さい場合は、マイクロメーターで読み取ります。DJ₆ 光学式セオドライトは一般にバーニア・マイクロメーターを使用する。

図 3-4 に示すように、読取顕微鏡を通して見える 2 つの読取窓があります。"Horizontal"（水平）または "H "と表示された窓はレベルディスクの読取用で、"Vertical"（垂直）または "V "と表示された窓は垂直ディスクの読取用です。それぞれの読み取り窓にはバーニアスケールが付いています。

バーニア・スケールの長さは、水準器ディスク上の1°イメージの幅に等しい。バーニヤ目盛りの全長は1°を表します。バーニヤ目盛りは60の小区画に分かれており、各小区画は1′を表し、0.1′または6″に見積もることができます。10分割ごとに10′の倍数を示す数字が記されています。

読み取りを行うには、まず読み取り顕微鏡の接眼レンズを調整し、読み取り窓の目盛り線にピントを合わせ、それが明確であることを確認します。

次に、目盛線が示す度数をバーニヤ目盛で読み取り、最後に、目盛線を基準にバーニヤ目盛の1度未満の端数部分を読み取りながら、秒数を推定する。

図3-4に示すように、水平ディスクの読み取り値は "164°06′36″、垂直ディスクの読み取り値は "86°51′36″である。

III.DJの構造₂ 光学セオドライト

1.DJ2光学セオドライトの特徴

DJ6光学式セオドライトと比較して、DJ2光学式セオドライトには以下の特徴があります：

(1) 軸間の構造が安定し、望遠鏡の倍率が大きくなり、照準システムの水平管の感度が高くなる。

(2) DJ2光学セオドライトの読取顕微鏡では、レベルディスクまたは垂直ディスクのどちらか一方の画像しか見ることができません。読み取りを行う際には、画像変換ハンドルを回転させ、読み取りを行うディスクの画像を表示させます。

(3)DJ2光学式セオドライトは、円盤上で180°離れた2つの読み取り値の平均値を求めることに相当する逆視パララクティック読み取り装置を採用しているため、偏心誤差の影響を排除し、読み取り精度を向上させています。

2.DJ2光学セオドライトの読み取り方法

図3-6に示すように、対視差読み取り装置は、180°離れた線に対する円盤上の目盛りを、一連のプリズムとレンズを通して読み取り顕微鏡に同時に反射させ、中間点の上下の水平線上に表示する。

右下の窓は目盛線の一致を示している。右上の読書窓の上の数字は度数、中央に突き出た小さな箱の中の数字は10の倍数、左下の読書窓はマイクロメーター用である。

マイクロメートルの目盛りは600の小さな区分に分かれており、各区分は "1″を表している。マイクロメーターの目盛りの範囲は10′で、0.1″まで見積もることができる。マイクロメーターの読み取り窓の左側の数字は分値で、右側の数字は "10″の倍数です。読み方は次の通りです：

(1) 図3-6bに示すように、マイクロメーター・ホイールを回転させ、一致窓の目盛線を正確に一致させます。

(2) 読み取り窓に表示された度数を読み取ります。

(3) 中央に突き出た小さな箱の中の10の倍数を読む。

(4)マイクロメーターの読み取り窓の1本の指標線の位置に基づいて、0.1″まで推定しながら、10′未満の端数部分と秒を直接読み取ります。

(5) 度数、10′の倍数、およびマイクロメータの目盛りを合計して、ディスクの読みを得ます。図3-6bの読みは

65°+5×10′+4′08.2″=65°54′08.2″.