角度测量ppt课件

1第三章 角度测量1三个问题？三个问题？1、测量的基本工作是什么？、测量的基本工作是什么？2、大家有没有接触过角度测量？、大家有没有接触过角度测量？3、测量中有哪些角度需要测量？有何用途？、测量中有哪些角度需要测量？有何用途？2三个问题？1、测量的基本工作是什么？2、大家有没有接触过角 角度测量包括角度测量包括 水平角测量水平角测量和和竖直角测量竖直角测量。水平角测量用于确定点的水平角测量用于确定点的平面位置平面位置。竖直角测量用于竖直角测量用于测定高差测定高差或或将将 倾斜距离改化成水平距离。倾斜距离改化成水平距离。常用仪器常用仪器 经纬仪经纬仪3 角度测量包括 水平角测量和竖直角测量。3角度测量角度测量3 3.1.1角度测量原理、光学经纬仪角度测量原理、光学经纬仪3 3.2.2水平角测量水平角测量3 3.3.3竖直角测量竖直角测量3 3.4.4水平角误差来源及注意事项水平角误差来源及注意事项3 3.5.5经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正4角度测量3.1角度测量原理、光学经纬仪4一、水平角一、水平角1、定义、定义地地面面上上任任意意一一点点出出发发到到两两目目标标的的方方向向线线同同时时投投影影到到同同一一个个水水平平面面上上的的夹角夹角。也也是是过过这这两两条条直直线线的的铅铅垂面所夹的两面角。垂面所夹的两面角。BOAHO B A A”B”b3-1 3-1 角度测量原理角度测量原理5一、水平角1、定义BOAHO B A A”B”b32、测量原理、测量原理OA投投影影在在水水平平度度盘盘上上读读数数为为a，OB投影在水平度盘上读数为投影在水平度盘上读数为b。则：则：角值范围：角值范围：0 360BOAHO B A O”0A”B”ab注意：永远是注意：永远是右方向减左方向右方向减左方向62、测量原理BOAHO B A O”0A”B”ab注铅铅垂垂线线水平线水平线ACB竖直角竖直角在一个竖直面内，在一个竖直面内，方向线与水平线方向线与水平线的夹角的夹角。仰角为正，俯角为负仰角为正，俯角为负。0 09090仰角仰角+俯角俯角-二二、竖直竖直角角7铅垂线水平线ACB竖直角在一个竖直面内，方向线与水平线的夹竖直角竖直角测量原理测量原理 =目标视线读数目标视线读数-水平视线读数水平视线读数8竖直角测量原理8天天顶顶铅铅垂垂线线水平线水平线ACB090 180270天顶距天顶距在一个竖直面内，天顶方向与倾斜视在一个竖直面内，天顶方向与倾斜视线与夹角称线与夹角称。0o180o9天顶铅垂线水平线ACB090 180270天顶距在按精度按精度:DJDJ0505、DJDJl l、DJDJ2 2、DJDJ6 6、DJDJ1515、DJ DJ3030等等。D大地测量大地测量J经纬仪经纬仪数字数字测角精度（一测回方向观测中误差，单位为秒）测角精度（一测回方向观测中误差，单位为秒）按读数系统按读数系统:光学经纬仪和电子经纬仪光学经纬仪和电子经纬仪。目前建筑测量中使用较多的是目前建筑测量中使用较多的是DJDJ6 6经纬仪，精度要求经纬仪，精度要求较高时用较高时用DJDJ2 2。3.2 普通光学经纬仪的组成及使用普通光学经纬仪的组成及使用10按精度:DJ05、DJl、DJ2、DJ6、DJ15、DJ11111212一、一、DJ6光学经纬仪的基本构造光学经纬仪的基本构造垂直制动垂直制动水平微动水平微动读数目镜读数目镜水平度盘转换轮水平度盘转换轮垂直微动垂直微动光学对点器光学对点器补偿器转换钮补偿器转换钮望远镜望远镜圆水准器圆水准器 DJ6光学经纬仪包括光学经纬仪包括基座、度盘、照准部基座、度盘、照准部三大部分。三大部分。13一、DJ6光学经纬仪的基本构造垂直制动水平微动读数目镜水平度14141、基座：、基座：底板、脚螺旋、轴座、固紧螺底板、脚螺旋、轴座、固紧螺旋。旋。作用：作用：用于支承仪器照准部以用于支承仪器照准部以及利用中心螺旋使仪器紧固在及利用中心螺旋使仪器紧固在三脚架上。三脚架上。（1 1）三个脚螺旋用于整平仪器三个脚螺旋用于整平仪器（2 2）中心螺旋（带挂钩，用于中心螺旋（带挂钩，用于挂垂球，完成仪器对中）挂垂球，完成仪器对中）151、基座：152、水平度盘、水平度盘注记：注记：0 360分划：分划：20、30 、1 三种三种注：注：水平度盘顺时针注记，水平度盘顺时针注记，不随望远镜转动；不随望远镜转动；水平度盘有复测钮或变水平度盘有复测钮或变换钮，用作改变观测方向的角换钮，用作改变观测方向的角度值；度值；090180270090180270162、水平度盘090180270090180270163、照准部、照准部 主要由望远镜、支架、竖直轴、水平轴、竖直制主要由望远镜、支架、竖直轴、水平轴、竖直制动微动螺旋、水平制动微动螺旋、读数设备、水动微动螺旋、水平制动微动螺旋、读数设备、水准器和光学对点器等组成。准器和光学对点器等组成。望远镜望远镜瞄准目标瞄准目标圆水准器圆水准器粗略整平仪器粗略整平仪器管水准器管水准器精确整平仪器精确整平仪器光学对点器光学对点器使度盘中心和测点在同一铅垂线上使度盘中心和测点在同一铅垂线上竖盘机构竖盘机构竖直度盘顺时针注记或逆时针注记，竖直度盘顺时针注记或逆时针注记，与望远镜固定，随望远镜一起转动。与望远镜固定，随望远镜一起转动。173、照准部17望远镜望远镜 中的十字丝刻划中的十字丝刻划双丝双丝单丝单丝中丝中丝下丝下丝上丝上丝水准仪水准仪经纬仪经纬仪18望远镜 中的十字丝刻划双丝单丝中丝下丝上丝水准仪经纬仪18二二、DJ6光学经纬仪的光学经纬仪的读数方法读数方法读数设备读数设备:水平度盘水平度盘,竖直度盘竖直度盘,测微器测微器DJ6DJ6常用的测微器常用的测微器:分微尺测微器和单平板玻璃测微器分微尺测微器和单平板玻璃测微器读数窗中的标注读数窗中的标注 H-H-水平度盘读数。水平度盘读数。V-V-竖直度盘读数竖直度盘读数19二、DJ6光学经纬仪的读数方法读数设备:水平度盘,竖直度盘,读数装置及读数方法读数装置及读数方法 读数装置由棱镜、透读数装置由棱镜、透镜、读数显微镜组成；镜、读数显微镜组成；用于读取度盘用于读取度盘 读数。读数。分微尺测微器分微尺测微器20分微尺测微器201、分微尺读数装置、分微尺读数装置读数原理读数原理分微尺为一固定不动的小尺，其上分为若干格，分微尺为一固定不动的小尺，其上分为若干格，通过光路将度盘影像放大并成像于分微尺所通过光路将度盘影像放大并成像于分微尺所在的平面。在的平面。度盘最小分划值：度盘最小分划值：1 分微尺分划值：分微尺分划值：1 估读至：估读至：0.1 211、分微尺读数装置21测微尺测微尺度盘最小分划值：度盘最小分划值：1分微尺分划值：分微尺分划值：1 估读至：估读至：0.1 水平度盘读数：水平度盘读数：21506.8竖直度盘读数：竖直度盘读数：7852.4215064878522422测微尺度盘最小分划值：1水平度盘读数：2150648HV0123456012345623423421.127302.7 读数练习读数练习2732722342106273024223HV0123456012345623423421.1272、单平板玻璃测微器、单平板玻璃测微器读数原理读数原理：度盘读数度盘读数+测微器测微器 读数读数度盘：度盘：每小格每小格3030 读出度数和整读出度数和整3030测微器：测微器：每小格每小格20 20 读出分数和秒数读出分数和秒数注意注意：在读数之前，先转动测微轮，使度盘分划线精确在读数之前，先转动测微轮，使度盘分划线精确 地平分双指标线，然后读数。地平分双指标线，然后读数。测微器测微器水平度盘水平度盘竖直度盘竖直度盘242、单平板玻璃测微器注意：在读数之前，先转动测微轮，使度盘分25读数窗样式读数窗样式9230+1144=9241442525读数窗样式9230+1144=924144三三、DJ2光学经纬仪的光学经纬仪的读数方法读数方法读数方法：读数方法：（1 1）用测微器对正上下对）用测微器对正上下对径分划线径分划线（2 2）读数（从上下两个窗）读数（从上下两个窗口中读取角度值）口中读取角度值）十位数分值十位数分值秒秒个位数分值个位数分值对径分划线对径分划线度度对径符合读法对径符合读法26三、DJ2光学经纬仪的读数方法读数方法：十位数分值秒个位数分测钎、标杆和觇牌测钎、标杆和觇牌均为经纬仪瞄准目标时所使均为经纬仪瞄准目标时所使用的照准工具。用的照准工具。四四、辅助工具辅助工具27测钎、标杆和觇牌均为经纬仪瞄准目标时所使用的照准工具。四、辅测钎测钎-适用与距测站适用与距测站较近较近的目标。的目标。标杆标杆-适用与距测站适用与距测站较远较远的目标。的目标。觇牌觇牌-固定在三脚架上使用，远近皆可适用固定在三脚架上使用，远近皆可适用;一般为红白一般为红白或黑白相间且常与棱镜结合，用于电子经纬仪或全站仪。或黑白相间且常与棱镜结合，用于电子经纬仪或全站仪。垂球垂球-有时也可悬挂垂球用垂球线作为瞄准标志。有时也可悬挂垂球用垂球线作为瞄准标志。28测钎-适用与距测站较近的目标。28（一）对中（一）对中将水平度盘中心和测站点标志中心在同一铅垂线将水平度盘中心和测站点标志中心在同一铅垂线上上（二）（二）整平整平使仪器的竖轴竖直，水平度盘处于水平。使仪器的竖轴竖直，水平度盘处于水平。（三）调焦瞄准（三）调焦瞄准（四）读数（四）读数四四、经纬仪的使用经纬仪的使用29（一）对中四、经纬仪的使用293030方法方法:垂球对中法垂球对中法光学对中法光学对中法B（一）（一）经纬仪的安置（对中）经纬仪的安置（对中）(1)(1)检查轴座固紧螺旋是否旋紧，检查轴座固紧螺旋是否旋紧，防止从照准部上滑脱。防止从照准部上滑脱。(2)(2)中心螺旋要旋紧中心螺旋要旋紧(3)(3)对中误差不大于对中误差不大于3mm3mm，整平时，整平时，气泡偏离零点不应超过一格气泡偏离零点不应超过一格31方法:B（一）经纬仪的安置（对中）(1)检查轴座固紧 垂球对中步骤：垂球对中步骤：粗略对中粗略对中 移动三脚架，使垂球尖离测站中心移动三脚架，使垂球尖离测站中心 1 1 2cm2cm内；内；精确对中精确对中稍微松开中心螺丝，在脚架头上移动稍微松开中心螺丝，在脚架头上移动(不能旋转不能旋转)仪仪器，使垂球尖精确对中测站标志中心，旋紧中心器，使垂球尖精确对中测站标志中心，旋紧中心螺丝。螺丝。注意注意:脚架头首先要放平，三个脚螺旋基本等高；脚架头首先要放平，三个脚螺旋基本等高；脚架适当踩实；脚架适当踩实；垂球尖尽量接近标志，便于判断。垂球尖尽量接近标志，便于判断。32垂球对中步骤：32图图3-143-14 光学对中步骤光学对中步骤大致对中大致对中粗平粗平精平精平精确对中精确对中 打开三脚架，装上经纬仪；打开三脚架，装上经纬仪；（1 1）大致对中）大致对中眼睛看着对中器，三脚架一个脚固定，眼睛看着对中器，三脚架一个脚固定，双手持另二脚并不断调整其位置，基双手持另二脚并不断调整其位置，基本本对准对准测站标志；测站标志；调节脚螺旋，使光学对点器精确对准调节脚螺旋，使光学对点器精确对准测站标志；测站标志；33图3-14光学对中步骤打开三脚架，装上经纬仪；33经纬仪光学对中器的目镜对光与物镜对光经纬仪光学对中器的目镜对光与物镜对光经纬仪光学对中器的目镜对光与物镜对光经纬仪光学对中器的目镜对光与物镜对光34经纬仪光学对中器的目镜对光与物镜对光34 整平整平粗略整平粗略整平：升降脚腿，使圆水准气泡居中；这：升降脚腿，使圆水准气泡居中；这时，仪器可能又不对中了，可稍微松动中心螺时，仪器可能又不对中了，可稍微松动中心螺旋。旋。35 整平35363637373838393940404141 精确整平精确整平：1）转动仪器，使水准管与脚螺旋）转动仪器，使水准管与脚螺旋1、2连线平行。连线平行。2）根据气泡位置运用法则，对向旋转脚螺旋）根据气泡位置运用法则，对向旋转脚螺旋1、2。3）转动仪器）转动仪器90，运用法则，旋转脚螺旋，运用法则，旋转脚螺旋3。(反复反复)气泡居中，气泡居中，1、2等高等高123气泡居中，气泡居中，3与与1、2等高等高123（3 3）精确对中精确对中移动基座，精确对中移动基座，精确对中42 精确整平：气泡居中，1、2等高123气泡居中，3与1、2 光学对点器对中及整平的步骤：光学对点器对中及整平的步骤：安置仪器安置仪器：高度适中，使测点在视场内；：高度适中，使测点在视场内；初步对中初步对中：移动两条架腿、调节脚螺旋，：移动两条架腿、调节脚螺旋，使光学对点器中心与测点重合；使光学对点器中心与测点重合；粗略整平粗略整平：调节架腿高度，使圆水准气泡：调节架腿高度，使圆水准气泡居中；居中；精确整平精确整平：调节脚螺旋，使长水准气泡居：调节脚螺旋，使长水准气泡居中；中；精确对中精确对中：移动基座，精确对中（只能前：移动基座，精确对中（只能前后、后、左右移动，不能旋转）；左右移动，不能旋转）；重复重复 、两步，两步，直到完全对中、整平直到完全对中、整平。43 光学对点器对中及整平的步骤：重复、两步，直到完全 （三）照准目标（三）照准目标u目的目的：视准轴对准观测目标的中心。：视准轴对准观测目标的中心。u方法方法：调节调节目镜调焦目镜调焦螺旋，使十字丝清晰；螺旋，使十字丝清晰；利用粗瞄器，利用粗瞄器，粗略瞄准粗略瞄准目标，固定制动螺旋；目标，固定制动螺旋；调节调节物镜调焦物镜调焦螺旋使目标成像清晰，注意消除视差；螺旋使目标成像清晰，注意消除视差；调节制动、微动螺旋，调节制动、微动螺旋，精确瞄准精确瞄准。44（三）照准目标44经纬仪的瞄准经纬仪的瞄准步骤步骤：粗瞄粗瞄制动制动调焦调焦微动精瞄。微动精瞄。注意：瞄准时，尽量瞄准目标下部。注意：瞄准时，尽量瞄准目标下部。45经纬仪的瞄准步骤：粗瞄制动调焦微动精瞄。45测水平角用双丝夹粗目标测竖直角用横丝切目标顶部46测水平角测竖直角46（四）读数（四）读数方法：方法：打开反光镜，使读数窗光线打开反光镜，使读数窗光线均匀；均匀；调焦使读数窗分划清晰；调焦使读数窗分划清晰；按不同的测微器直接按不同的测微器直接 读取水读取水平、竖直度盘平、竖直度盘 读数（度、分、读数（度、分、秒，秒为估读且为秒，秒为估读且为6 6的倍数）的倍数）。水平角：水平角：21506 48 竖直角：竖直角：7852 00 47（四）读数47 在在角角度度观观测测中中，为为了了消消除除仪仪器器本本身身的的一一些些误误差差，需要利用盘左和盘右位置进行观测。需要利用盘左和盘右位置进行观测。盘盘左左正正镜镜，就就是是观观测测者者照照准准目目标标时时，竖竖盘盘在在望望远镜的左侧远镜的左侧盘盘右右倒倒镜镜，就就是是观观测测者者照照准准目目标标时时，竖竖盘盘在在望望远镜的右侧。远镜的右侧。水平角观测方法：测回法、方向观测法。水平角观测方法：测回法、方向观测法。3.3 水平角测量水平角测量48 在角度观测中，为了消除仪器本身的一些误差，需盘盘左左盘盘右右49盘左盘右49一、测回法一、测回法当当一一个个测测站站上上只只须须观观测测两两个个方方向向所所夹夹的的单单个个水水平平角角时时使用该种方法。使用该种方法。3.3 水平角测量水平角测量OBA50一、测回法3.3 水平角测量OBA501、观测方法、观测方法 OBA在测站在测站O安置经纬仪安置经纬仪盘左位置瞄准左目盘左位置瞄准左目顺时针转照准部顺时针转照准部，瞄准瞄准计算角值计算角值，左左标标A底部底部，水平度盘读数水平度盘读数a右目标右目标B底部底部，读数读数bb左左a左左 上半测回上半测回511、观测方法OBA在测站O安置经纬仪盘左位置瞄准左目顺 OBA 下半测回下半测回倒镜，盘右瞄准右目标倒镜，盘右瞄准右目标B底部底部，读数读数b右右逆时针旋转照准部逆时针旋转照准部，瞄准左目标瞄准左目标A底部底部，读数读数a右右计算角值计算角值 右右(b右右 a右右)上上,下半测回角值较差符合精度要求则下半测回角值较差符合精度要求则上半测回和下半测回合称一测回上半测回和下半测回合称一测回,一测回为一测回为:52OBA 下半测回倒镜，盘右瞄准右目标B底部，读数b右逆测水平角用双丝夹粗目标53测水平角53水平角观测手簿水平角观测手簿(测回法测回法)测站 竖盘位置目标水平度盘读数一测回角值半测回角值O左右MNMN0o013068o0712180o0142248o073068o054268o054868o0545MON 54水平角观测手簿(测回法)测站竖盘位置目标水平度盘读数一测回角 OBA要提高测角精度要提高测角精度提高仪器等级提高仪器等级增加测回数增加测回数起起始始方方向向第第一一个个读读数数应应调调成成0 或或稍稍大大于于0 的的位位置置，在在多多测测回回观观测测时时，每每个个测测回回的的起起始始方方向向应应为为180/n，n为测回数为测回数例：例：n=2 水平度盘按水平度盘按0、90 来配置来配置 n=3 水平度盘按水平度盘按0、60、120来配置来配置55OBA要提高测角精度例：n=2 水平度盘按0、902、测回法测水平角举例、测回法测水平角举例OMN1、操作步骤、操作步骤安置仪器于安置仪器于O O点，对中整平；点，对中整平；正镜（盘左）瞄准正镜（盘左）瞄准M M点，点，度盘归零；度盘归零；顺时针转动仪器，瞄准顺时针转动仪器，瞄准N N点读数；点读数；倒镜（盘右），瞄准倒镜（盘右），瞄准N N点读数；点读数；逆时针转动仪器，瞄准逆时针转动仪器，瞄准M M点读数。点读数。测钎底部测钎底部562、测回法测水平角举例OMN1、操作步骤测钎底部562、记录与计算（见表、记录与计算（见表3.1)盘左（正镜）观测盘左（正镜）观测 瞄瞄M，记录，记录 m左左=00036 瞄瞄N，记录，记录 n左左=684248 上半测回的角值：上半测回的角值：左左=n左左-m左左=684212 盘右（倒镜）观测盘右（倒镜）观测 瞄瞄N，记录记录 n右右=2484230 瞄瞄M，记录记录 m右右=1800024 下半测回角值：下半测回角值：右右=n右右-m右右=684206572、记录与计算（见表3.1)57 一测回角值一测回角值 检核检核 对于对于DJ6经纬仪，上下半测回角度之差应满足：经纬仪，上下半测回角度之差应满足：，否则，应重测。，否则，应重测。当测角精度要求较高时，需观测多个测回：当测角精度要求较高时，需观测多个测回：第一测回度盘归零；第一测回度盘归零；其他各测回间按其他各测回间按180/n（n为测回数）为测回数）的差的差 值，变换度盘；值，变换度盘；各测回角值之差不得超过各测回角值之差不得超过40；取各测回平均值作为最后结果。取各测回平均值作为最后结果。58 一测回角值检核 当测角精度要求较高时，需观测多个测站测站 竖盘竖盘目目标标水平度盘读数水平度盘读数 半测回角值半测回角值一测回角值一测回角值各测回角值各测回角值备备注注 第一第一测回测回 O第二第二测回测回 O左左左左右右右右MNMNMNMN0 00 3668 42 48 68 42 1268 42 09180 00 24 248 42 3068 42 0668 42 1590 10 12158 52 30270 10 18338 52 4268 42 1868 42 2468 42 21测回法观测手簿测回法观测手簿表表3.159测站 竖盘目标水平度盘读数半测回角值一水平角观测记录大角水平角观测记录大角第第2方向方向ACB第第1方向方向 水平角观测记录（测回法）水平角观测记录（测回法）表中盘右表中盘右C读数小于读数小于A读数，读数，不够减时，应不够减时，应 加加360 后再减。后再减。B左左AC 0 10 30 214 33 42 右右CA34 34 12 180 11 18 214 23 12 214 22 54 214 23 03 测站测站竖盘竖盘位置位置目标目标水平度盘水平度盘 读读 数数半测回角半测回角一测回一测回平均角平均角60水平角观测记录大角第2方向ACB第1方向水平角观测记录（测616162626363二、方向观测法二、方向观测法一个测站观测一个测站观测3个或个或3个以上方向时，采用方向观测法，个以上方向时，采用方向观测法，ABOCD方向观测法零方向盘左盘右64二、方向观测法ABOCD方向观测法零方向盘左盘右64全圆方向观测法举例 1、操作步骤 安置仪器于测站点O，对中、整平；正镜（盘左），选择零方向 C，度盘归零，顺时针顺时针依次 照准目标D、A、B、C（归零），读数；倒镜（盘右），瞄准 零方向C，逆时针逆时针依 次照准目标B、A、D、C（归零），读数；DCABO 上半测回上半测回 下半测回下半测回65全圆方向观测法举例DCABO 上半测回 下半测回65归零后方向值的计算：归零后方向值的计算：各方向平均读数各方向平均读数-起始方向平均读数起始方向平均读数 （2 2）记录与计算）记录与计算(观测记录见表观测记录见表)半测回归零差半测回归零差:分别计算盘左、盘右两次瞄分别计算盘左、盘右两次瞄准起始方向读数之差准起始方向读数之差；（若；（若超限，应及时重超限，应及时重测）测）计算计算2c2c值（两倍视准误差）值（两倍视准误差）：2c=2c=盘左读数盘左读数-（盘右读数（盘右读数180180）若若2c2c超限，应及时重测。超限，应及时重测。各方向平均读数的计算各方向平均读数的计算：66归零后方向值的计算：（2）记录与计算(观测记录见表)66 各测回归零后平均方向值的计算：各测回归零后平均方向值的计算：各测回归零后方向值的平均值各测回归零后方向值的平均值。水平角的计算：水平角的计算：相邻方向值之差相邻方向值之差，即为相邻方向所夹的水平角。，即为相邻方向所夹的水平角。同一方向同一方向各测回互差各测回互差 经纬仪经纬仪 型号型号半测回半测回归零差归零差一测回内一测回内2c互差互差DJ2DJ68181312方向观测法限差的要求方向观测法限差的要求2467 各测回归零后平均方向值的计算：同一方向经纬仪 型号角值角值1 2 3 4 5 6 7 8 9 全圆方向观测法观测手簿测测站站觇觇点点水平度盘读数水平度盘读数盘左盘左盘右盘右2c平均读数平均读数一测回归一测回归零方向值零方向值各测回平各测回平均方向值均方向值 OO第1测回第2测回CDBACCABDC0 00 5479 27 48142 31 18288 46 30 0 00 42180 00 24259 27 30322 31 00108 46 06180 00 18-12-6+30+18+18+24+24+18+18+30+12+24 0 00 39 79 27 39142 31 09288 46 18 0 00 30（0 00 34）0 00 00 79 27 05142 30 35288 45 44 0 00 00 79 26 59142 30 29288 45 47 90 01 06 169 27 54 232 31 30 18 46 48 90 01 00 270 00 48 349 27 36 42 31 00 198 46 36 270 00 36 90 00 57 169 27 45 232 31 15 18 46 42 90 00 48 0 00 00 79 26 53142 30 23288 45 50 （90 00 52）79 26 59 63 03 30146 15 18 71 14 13-6-1268角值1 2 3 一一 竖直角测量原理竖直角测量原理1 1、定义、定义 ：在同一竖直面内，：在同一竖直面内，仪器中心至目标的倾斜视线仪器中心至目标的倾斜视线与水平视线所夹的锐角。与水平视线所夹的锐角。角值范围：角值范围：0 09090 视线向上倾斜，视线向上倾斜，称仰角，称仰角，为正值；为正值；视线向下倾斜，视线向下倾斜，称俯角，称俯角，为负值。为负值。2 2、原理：、原理：=目标视线读数目标视线读数水平视线读数水平视线读数 Z Z 天顶距天顶距1 12 23.3 3.3 竖直角测量竖直角测量69一 竖直角测量原理123.3 竖直角测量69二二 竖直度盘构造竖直度盘构造 竖直度盘固定在望远镜的竖直度盘固定在望远镜的旋转轴（横轴）上。主要旋转轴（横轴）上。主要由由竖直度盘竖直度盘、竖盘指标竖盘指标、竖盘指标水准管及微动螺旋竖盘指标水准管及微动螺旋、读数设备等组成。、读数设备等组成。目前很多仪器用目前很多仪器用自动自动补偿器补偿器代替了水准管。代替了水准管。70二 竖直度盘构造70竖盘构造特点竖盘构造特点竖盘构造特点构造特点构造特点 竖盘随望远镜一起转动。竖盘随望远镜一起转动。竖盘与读数指标相互脱离。竖盘与读数指标相互脱离。竖盘气泡居中，指标铅垂。竖盘气泡居中，指标铅垂。视线水平、指标铅垂时，竖盘读数为常数：视线水平、指标铅垂时，竖盘读数为常数：盘左时一般盘左时一般 L0=90 ，盘右时一般，盘右时一般 R0=270 。270 90 180 0 盘右盘右0 270 180 90 盘左盘左垂直度盘与读数指标垂直度盘与读数指标71竖盘构造特点竖盘构造特点构造特点270901800盘竖盘的注记形式竖盘的注记形式:天顶式注记天顶式注记望远镜指向天顶时望远镜指向天顶时,竖盘读数指标指示的读数为竖盘读数指标指示的读数为0 0或或180180高度式注记高度式注记望远镜指向天顶时望远镜指向天顶时,读数为读数为9090或或270270天顶式注记和高度式注记中天顶式注记和高度式注记中,根据度盘的刻划根据度盘的刻划顺序不同，分为顺序不同，分为顺时针顺时针注记和注记和逆时针逆时针注记两种注记两种。72竖盘的注记形式:72顺时针注记逆时针注记近代生产的经纬仪多为近代生产的经纬仪多为天顶式顺时针注记天顶式顺时针注记的度盘的度盘73顺时针注记逆时针注记近代生产的经纬仪多为天顶式顺时针注记的度确定垂直角的计算公式确定垂直角的计算公式盘左盘左盘右盘右74确定垂直角的计算公式盘左盘右74、竖直角计算公式竖直角计算公式顺时针顺时针注记竖盘注记竖盘 刻划：目镜刻划：目镜0，物镜，物镜180 盘左盘左:L=90 L（上半测回）（上半测回）盘右盘右:R=R270（下半测回）（下半测回）一测回竖直角：一测回竖直角：=（L+R）/2 =（RL180）/275、竖直角计算公式75 逆时针逆时针注记竖盘注记竖盘 刻划：目镜刻划：目镜180 180，物镜，物镜00 盘左盘左:L L=L=L 9090 （上半测回）（上半测回）盘右盘右:R R=270=270R R（下半测回）（下半测回）一测回竖直角：一测回竖直角：=（L L+R R）/2/2 =（L LR+180R+180）/2/2 （L L、R R分别为盘左、盘右竖盘读数）分别为盘左、盘右竖盘读数）76 逆时针注记竖盘76 竖直角计算的通用公式：竖直角计算的通用公式：（1）当望远镜视线往）当望远镜视线往上仰上仰，竖盘，竖盘读数增加读数增加时：时：=瞄准目标时的读数瞄准目标时的读数 视线水平时的常数视线水平时的常数 （）当望远镜视线往（）当望远镜视线往上仰上仰，竖盘，竖盘读数减小读数减小时：时：=视线水平时的常数瞄准目标时的读数视线水平时的常数瞄准目标时的读数对不同注记形式的度盘对不同注记形式的度盘 ，首先应正确判读，首先应正确判读 视线水平时的常数，且同一仪器盘左、盘右视线水平时的常数，且同一仪器盘左、盘右 的常数差为的常数差为180180。77 竖直角计算的通用公式：772 观测、记录与计算观测、记录与计算 竖直角观测竖直角观测 安置仪器，对中、整平；安置仪器，对中、整平；盘左瞄准目标某一位置，盘左瞄准目标某一位置，读取竖盘读取竖盘读数读数L L；盘右瞄准原目标位置，盘右瞄准原目标位置，读取竖盘读取竖盘读数读数R R。（以上盘左、盘右观测构成一个测回）（以上盘左、盘右观测构成一个测回）记录与计算记录与计算(见表见表3.3)分别计算盘左、盘右分别计算盘左、盘右半测回半测回竖直角竖直角，计算计算盘左盘右的平均值盘左盘右的平均值作为作为一测回一测回竖直角竖直角。用横丝切目标顶部用横丝切目标顶部782 观测、记录与计算用横丝切目标顶部78测测站站目标目标竖盘竖盘位置位置竖盘读数竖盘读数半测回竖直角半测回竖直角指标差指标差 一测回一测回竖直角竖直角 备备注注OPP 左左右右左左右右 71 12 36288 47 00 96 18 42 263 41 00-12-9+18 47 12-6 18 51+18 47 24+18 47 00-6 18 42-6 19 00竖直角观测手簿竖直角观测手簿 L=90 L R=R270 x=（L+R-360 ）/2 =（L+R）/279测站目标竖盘位置竖盘读数半测回竖直角指标差一测回 四 竖盘读数指标差 读数指标与正确位置之间的小夹角x，称为竖盘指标差。XX80四 竖盘读数指标差 读数指标与正确位置之间的如图：如图：盘左位置，望远镜上盘左位置，望远镜上仰，竖盘指标实际上仰，竖盘指标实际上为为90 x，竖盘读数，竖盘读数为为L（大了（大了x）。则正确的竖直角为：则正确的竖直角为：90(L-x)Lx （1）指标差计算指标差计算81如图：90(L-x)Lx 如图：如图：盘右位置，望远镜上盘右位置，望远镜上仰，竖盘指标仰，竖盘指标实际上实际上为为270+270+x，竖盘读竖盘读数为数为R(偏大偏大x)。则正确的竖直角为：则正确的竖直角为：(Rx)-270=Rx（2）82如图：(Rx)-270=Rx（2）82（1）、（）、（2）两式得：）两式得：对于同一台仪器来说对于同一台仪器来说,指标差应是一个常数指标差应是一个常数;通过盘左、盘右竖直角取平均值，可以消除通过盘左、盘右竖直角取平均值，可以消除 指标差；指标差；当指标差当指标差x=1时时,仪器需要校正仪器需要校正.指标差指标差竖直角竖直角83（1）、（2）两式得：对于同一台仪器来说,指标差应是一个常3.4水平角测量的误差和注意事项一 仪器误差二 观测误差三 外界条件的影响 843.4水平角测量的误差和注意事项一 仪器误差84一一 仪器误差仪器误差 u仪器检校后的残余误差仪器检校后的残余误差u仪器制造、加工不完善所引起的误差仪器制造、加工不完善所引起的误差1 1视准轴不垂直于横轴视准轴不垂直于横轴2 2竖轴与横轴不垂直竖轴与横轴不垂直(指标差指标差)3 3照准部偏心照准部偏心4 4度盘刻划误差（度盘刻划不均匀度盘刻划误差（度盘刻划不均匀)改变各测回改变各测回度盘起始位置度盘起始位置盘左、盘右观测盘左、盘右观测取平均值可消除取平均值可消除消除误差的方法消除误差的方法:85一 仪器误差 盘左、盘右观测消除误差的方法:85二二 仪器安置误差仪器安置误差1)仪器对中误差仪器中心O与测站点O应对中偏心距e越大,误差越大.测站点到目标点的距离越短，误差越大边越短，对中越要仔细2)整平误差当水准管气泡偏离零点超过一格时,需要重新整平仪器,重新观测.86二 仪器安置误差1)仪器对中误差863)目标偏心误差立于目标中心的测杆倾斜,会产生目标偏心差测量时标杆要竖直，并尽可能瞄准底部873)目标偏心误差87三 观测误差1、瞄准误差（消除视差，精确瞄准）2、读数误差（消除视差，认真读数）四 外界条件影响 外界条件的影响比较复杂，应选择有利的观 测条件，尽量避免不利因素对测量的影响。如:1、松软的土壤,大风,温度的影响等 2、大气折光的影响（选择良好的天气观测）88三 观测误差1、瞄准误差（消除视差，精确瞄准）四 外界条件影观测的注意事项仪器安置的高度要合适，脚架要踩实；对中、整平要准确；如观测的目标之间高低相差较大时，更应注意仪器整平；如同一测回内发现照准部水准管气泡偏离居中位置，不允许重新调整水准管使气泡居中；若气泡偏离中央超过一格时，则需重新整平仪器，重新观测；标杆要立直于测点上，尽可能用十字丝交点瞄准标杆或测钎的基部；竖角 观测时，宜用十字丝中丝切于目标的指定部位；记录要清楚，并当场计算校核，若误差超限应查明原因并重新观测；89观测的注意事项仪器安置的高度要合适，脚架要踩实；89一 经纬仪应满足的几何条件 主要轴线 仪器旋转轴(竖轴)VV 水准管轴 LL 望远镜的旋转轴(横轴)HH 视准轴 CC3.5 经纬仪的检验与校正LLHHCCVVLL90一 经纬仪应满足的几何条件 主要轴线 3.5 水准管轴垂直于竖轴 LLVV 视准轴垂直于横轴 CCHH 横轴垂直于竖轴 HHVV 十字丝竖丝垂直于横轴 竖丝HH 轴线间应满足的条件LLHHCCVVLL91 水准管轴垂直于竖轴 轴线间应满足的条二 检验与校正（一）水准管轴的检验与校正 1、检验（水准管轴（水准管轴竖轴）竖轴）仪器粗平：圆水准器 气泡居中。水准管平行某两个脚螺 旋，使水准管气泡居中。照准部旋转180，若气泡仍居中，则 满足要求，若气泡 偏离，则需校正。92二 检验与校正922、校正 用脚螺旋调一半；用校正针拨水准管的校正螺旋调一半。此项检校需反复进行，直至仪器旋转到任意方向气泡都居中。校正螺丝932、校正 此项检校需反复进行，直至仪器旋转到任（二）十字丝竖丝的检验校正 1、检验（十字丝竖丝（十字丝竖丝横轴）横轴）仪器整平 竖丝瞄准大致水平方向的P点，竖直方向移动望 远镜，看P点是否在竖丝上移动 2、校正 用十字丝的交 点瞄准P点。用十字丝的校 正螺旋调整。94（二）十字丝竖丝的检验校正94（三）视准轴垂直于横轴（2c）的检验与校正 1、检验 平地选DAB=80m左右,安置仪器于中点O；A点设瞄准标志，B点横一毫米刻划标（注意标志、标尺与仪器同高）。盘左：瞄A，倒镜，读数为B1 盘右：瞄A，倒镜，读数为B2 若B1=B2，则满足要求 若B1 B2，则存在c角，当c超过1时，需校正。95（三）视准轴垂直于横轴（2c）的检验与校正952、校正 在标尺上定出B1、B2两点连线的中点B；定出B、B2两点连线的中点B3；调节十字丝校正螺丝，使十字丝交点对准B3；962、校正96（四）横轴垂直于竖轴的检验与校正 1、检验 距墙壁D=20m安置仪器，墙壁上选一明显 目标P，30；盘左：瞄P，水平制动，望远镜水平，标出P1；盘右：瞄P，水平制动，望远镜水平，标出P2；若P1=P2,则满足要求，若P1P2,则存在i角，需校正。97（四）横轴垂直于竖轴的检验与校正972、校正 墙上定出P1、P2的中点PM ；调节水平微动，瞄准PM ，将望远镜上仰（十字丝交 点必偏离P点，至P点；校正横轴一端支架上的偏心环，使横轴一端升高或降低，移动十字丝，精确瞄准P ；反复检校，直至i角小于1；982、校正983.6 电子经纬仪电子经纬仪电子经纬仪也采用度盘测角，但不是在度盘上进行角度单位的刻线，而是从度盘上取得电信号，再转换成数字。并可将结果储存在微处理器内，根据需要进行显示和换算以实现记录的自动化。这种电子经纬仪按取得电信号的方式不同可分为编码度盘测角和光栅度盘测角两种。993.6 电子经纬仪电子经纬仪也采用度盘测角，但不是在度盘图333一、编码度盘测角一、编码度盘测角图333为一个二进制编码度盘图。整个度盘圆周均匀地分成16个区间，从里到外有四道环(称为码道)，黑色部分为透光区(或称导电区)，白色部分为不透光区(或非导电区)。设透光(或导电)为1，不透光(或不导电)为0。根据两区间的不同状态，便可测出该两区间的夹角。100图333一、编码度盘测角图333为一个二进制编码度盘图。在度盘的上部为发光二极管，度盘下面的相对位置上是光电二极管。对于码道的透光区，发光二极管的光信号能够通过而使光电二极管接收到这个信号，使输出为1。对于码道的不透光区，光电二极管接收不到信号，则输出为0。334编码度盘测角的原理。101在度盘的上部为发光二极管，度盘下面的相对位置上是光电二极管。编码度盘的缺点：v直接利用编码度盘不容易达到较高的测角精度。v当光电二极管位置紧靠码区边缘时，可能会误读为邻区的代码，使读数发生大错，后来发明了一种循环码(又称葛莱码)，使相邻码区间只有一个码不同，减少误码的可能性。102编码度盘的缺点：直接利用编码度盘不容易达到较高的测角精度二、光栅度盘与T 2000测角系统 图335(a)(b)在光学玻璃盘上径向均匀地刻出许多径向刻线，就形成了光栅度盘。如图335a，如果光栅度盘与密度相同的指示光栅(相当于度盘的零指标线)叠置，将产生莫尔条纹。如图335b.103二、光栅度盘与T 2000测角系统 图335(a)(b)在威特T2000信息经纬仪的发光管、指示光栅(又称LS光闸)和接收管的位置固定，此外，还有一个与度盘一起旋转的转动光栅(又称LR光闸，相当于度盘读数指标线)(图336)。测量时，度盘被电动机驱动而绕纵轴旋转，每旋转一周，整盘光栅被两光闸所扫描。两光闸分别给出正弦形脉冲，其强度得到调制，并形成图中右侧的矩形脉冲信号。336104威特T2000信息经纬仪的发光管、指示光栅(又称LS光闸)和对角度的测量是通过测定LS和LR给出的脉冲计数(获得nT0)和相位测量(获得T)，也即角度包括n个整间隔n0和 不 足 整 间 隔 的 相 位 差,用 公 式 表 示 为=n0+。事实上，公式右端两项是由仪器的粗测和精测两个电路分别同时取得的。如果LS与LR在同一位置或相隔若干整间隔，则信号S和R的相位相同，此时=0，n值是由粗测电路测定的。如0，则由精测电路测定，通过测量LS和LR的相位T，而由下式计算。最后获得完整的。105对角度的测量是通过测定LS和LR给出的脉冲计数(获得nT0三角高程测量三角高程测量三角高程测量三角高程测量：根据两点间的水平距离(或倾斜距离)和竖直角计算两点间的高差。已知A点高程为H，欲测定B点高程H。AB大地水准面大地水准面lHAhABHBltan vi106三角高程测量三角高程测量：根据两点间的水平距离(或倾斜距离)在A点安置经纬仪，在B点竖立标杆，用望远镜中丝瞄准标杆的顶点，测得竖直角竖直角；量取经纬仪的仪器高仪器高（i）；量取觇杆高觇杆高（v）；测距仪测出水平距离l AB大地水准面大地水准面lHAhABHBltan vi107在A点安置经纬仪，量取经纬仪的仪器高（i）；AB大地水准面AB大地水准面大地水准面lHAhABHBltan vi108AB大地水准面lHAhABHBltan vi108