第3章角度测量课件

第三章第四章741测量学第三章角 度 测 量提要一水平角与垂直角观测原理7423-1 水平角与垂直角观测原理一、水平角观测原理二、垂直角观测原理两种角度：水平角水平角 用于确定点的平面位置、计算坐标 竖直角竖直角 用于两点间高差计算、斜距改成平距测角仪器：经纬仪、电子全站仪经纬仪、电子全站仪1.水平角观测原理743一、水平角观测原理水平角水平角 过一点到两个目标的方向线，垂直投影 到水平面上所成的夹角，0360水平面水平面abcbABC也可看成是包含 BA、BC 视线的两个铅垂面之间的两面角。0ca水平度盘水平度盘b=c-a2.垂直角观测原理744二、垂直角观测原理天顶铅垂线水平线ACB垂直角垂直角 在同一铅垂面内，瞄准目标的倾斜视线与在同一铅垂面内，瞄准目标的倾斜视线与 水平视线的夹角水平视线的夹角(也称竖直角也称竖直角)。=0 0 90 ，仰角为正，俯角为负。，仰角为正，俯角为负。天顶距天顶距视线与铅垂线视线与铅垂线的夹角的夹角 Z ZZ=0180B提要二光学经纬仪的构造及度盘读数7453-2 经纬仪的构造及度盘读数一、经纬仪的 等级和用途技术项目技术项目一测回水平一测回水平方向中误差方向中误差望远镜有效孔径不小于望远镜放大倍数不小于水准管分划值水平度盘垂直度盘主要用途主要用途经纬仪等级经纬仪等级DJDJ1 1 DJDJ2 2 DJDJ6 6 1 2 6二等平面控制二等平面控制测量及精密测量及精密工程测量工程测量60mm 40mm 40mm60mm 40mm 40mm3030 2828 2626 6/2mm 20/2mm 30/2mm 10/2mm 20/2mm 30/2mm 三、四等平面三、四等平面控制测量及控制测量及一般工程测量一般工程测量图根控制测量图根控制测量 及及一般工程测量一般工程测量经纬仪系列的技术参数和用途746二、经纬仪的构造 支架上有横轴和望远镜，望远镜可以在竖直面内转动。望远镜 +竖盘 +水平度盘指针=照准部水平度盘安置在基座上基座有水准器和脚螺旋 用于置平仪器774基座基座水平度盘水平度盘照准部照准部提要二光学经纬仪的构造及度盘读数748DJ6经纬仪（6级）光学经纬仪提要二光学经纬仪的构造及度盘读数749T2 经纬仪（2级）光学经纬仪电子经纬仪基本结构与光学经纬仪相同；操作方法也基本相同。用微电子技术自动显示度盘的读数。1074 苏州光学仪器厂苏州光学仪器厂DJDDJD系列电子经纬仪系列电子经纬仪 （22级和级和66级）级）三、DJ6经纬仪的构造二.DJ6经纬仪的构造1174基座、照准部、度盘、读数装置、水准器基座基座照准部1.基座7412(一)基座 水平度盘旋转轴(纵轴)插于基座轴套内，基座脚螺旋用于整平仪器；基座底板上有螺孔，用连接螺丝与三脚架固连。基 座水平度盘照准部脚螺旋脚螺旋平盘水准管平盘水准管2.照准部7413(二)照准部照准部照准部(水平水平)制、微动螺旋制、微动螺旋望远镜望远镜(竖直竖直)制、微动螺旋制、微动螺旋管水准器管水准器 30/30/2mm2mm望远镜：倒像，望远镜：倒像，26263030倍倍 目镜调焦，物镜调焦目镜调焦，物镜调焦 粗瞄准器，十字丝粗瞄准器，十字丝读数显微镜读数显微镜(望远镜旁望远镜旁)竖盘竖盘(与望远镜固连与望远镜固连)光学对点器光学对点器(安装在纵轴内安装在纵轴内)复测扳手或度盘变换器复测扳手或度盘变换器 望远镜十字丝望远镜十字丝3.水平度盘7414(三)水平度盘和垂直度盘 度盘由光学玻璃高精度刻划而制成 水平度盘 顺时针顺时针0 0 360360刻度；刻度；仪器整平，水平度盘水平；仪器整平，水平度盘水平；水平度盘与照准部脱离；水平度盘与照准部脱离；改变度盘位置，要使用改变度盘位置，要使用 复测扳手或复测扳手或 度盘变换手轮。度盘变换手轮。垂直度盘和水平度盘类似，和水平度盘类似，位置垂直于水平度盘。位置垂直于水平度盘。0B90B180B270B090180270水平度盘水平度盘4.J6经纬仪的读数装置7415(四)度盘读数装置和读数方法读数光路：由反光镜采光，经过一系列棱镜反射，穿越垂直度盘、水平度盘和光学分微尺，最终到达读数显微镜成像，进行度盘读数。J6经纬仪的读数装置J6光学经纬仪读数7416 J6光学经纬仪读数两种读数读数测微装置：分微尺与平行玻璃板测微度盘上度盘上1 1度分划的间隔经放大后，度分划的间隔经放大后，与分微尺全长相等。与分微尺全长相等。分微尺全长分分微尺全长分6060格，格，因此其因此其最小格值为最小格值为：1=1=1=1=60 60 60 60 读数时，估读至读数时，估读至0.10.1格格(6)(6)，因此，估读的，因此，估读的秒数应是秒数应是6 6的倍数。的倍数。如图所示如图所示水平度盘读数水平度盘读数：737304 04 24241.1.分微尺测微分微尺测微分微尺测微分微尺测微 利用度盘刻度线，在分微尺上读数。利用度盘刻度线，在分微尺上读数。017373b).平行玻璃板测微1774 2.平行玻璃板测微 利用测微手轮，移动度盘分划像使与指标线重合，利用测微手轮，移动度盘分划像使与指标线重合，在度盘窗口和测微窗口读数。在度盘窗口和测微窗口读数。平行玻璃测微器：平行玻璃板与 分微尺由测微 手轮控制。转 动测微手轮，使度盘像移动，移动量可在分 微尺上读出。读数方法为：度盘窗口读数度盘窗口读数度盘窗口读数度盘窗口读数 测微窗口读数测微窗口读数测微窗口读数测微窗口读数 水平度盘读数：921735四、DJ2光学经纬仪及其读数7418提要二光学经纬仪的构造及度盘读数7419T2经纬仪（2秒级）光学经纬仪DJ2光学经纬仪的读数7420主要特点：（1 1 1 1）采用度盘对径分划重合法读数，相当于取度盘直径两端相差）采用度盘对径分划重合法读数，相当于取度盘直径两端相差）采用度盘对径分划重合法读数，相当于取度盘直径两端相差）采用度盘对径分划重合法读数，相当于取度盘直径两端相差180180180180处两个读数的平均值，可以抵消照准部偏心误差的影响，提高了读数精度。处两个读数的平均值，可以抵消照准部偏心误差的影响，提高了读数精度。处两个读数的平均值，可以抵消照准部偏心误差的影响，提高了读数精度。处两个读数的平均值，可以抵消照准部偏心误差的影响，提高了读数精度。（2 2 2 2）设置双光楔测微器，分为固定光楔和活动光楔两组楔形玻璃，）设置双光楔测微器，分为固定光楔和活动光楔两组楔形玻璃，）设置双光楔测微器，分为固定光楔和活动光楔两组楔形玻璃，）设置双光楔测微器，分为固定光楔和活动光楔两组楔形玻璃，活动光楔与测微分划尺相连。活动光楔与固定光楔的两个斜面接触时，活动光楔与测微分划尺相连。活动光楔与固定光楔的两个斜面接触时，活动光楔与测微分划尺相连。活动光楔与固定光楔的两个斜面接触时，活动光楔与测微分划尺相连。活动光楔与固定光楔的两个斜面接触时，合并成为一块平行玻璃，光线不产生平移；活动光楔移动后，两个光楔斜面合并成为一块平行玻璃，光线不产生平移；活动光楔移动后，两个光楔斜面合并成为一块平行玻璃，光线不产生平移；活动光楔移动后，两个光楔斜面合并成为一块平行玻璃，光线不产生平移；活动光楔移动后，两个光楔斜面拉开距离，两组光线产生相反方向的平移，可使度盘对径的分划线像重合；拉开距离，两组光线产生相反方向的平移，可使度盘对径的分划线像重合；拉开距离，两组光线产生相反方向的平移，可使度盘对径的分划线像重合；拉开距离，两组光线产生相反方向的平移，可使度盘对径的分划线像重合；平移量以角值表示，可以从测微分划尺上度出。平移量以角值表示，可以从测微分划尺上度出。平移量以角值表示，可以从测微分划尺上度出。平移量以角值表示，可以从测微分划尺上度出。（3 3 3 3）在读数显微镜中只能看到水平度盘或垂直度盘一种影像，但可以用）在读数显微镜中只能看到水平度盘或垂直度盘一种影像，但可以用）在读数显微镜中只能看到水平度盘或垂直度盘一种影像，但可以用）在读数显微镜中只能看到水平度盘或垂直度盘一种影像，但可以用度盘变换轮使其交替出现，而测微器对于水平度盘和垂直度盘可以公用。度盘变换轮使其交替出现，而测微器对于水平度盘和垂直度盘可以公用。度盘变换轮使其交替出现，而测微器对于水平度盘和垂直度盘可以公用。度盘变换轮使其交替出现，而测微器对于水平度盘和垂直度盘可以公用。四、DJ2光学经纬仪的读数水平读盘度数：1424715.7五、电子经纬仪基本结构与光学经纬仪相同；操作方法也基本相同。用微电子技术自动显示度盘的读数，并可作观测模式改变。2174度盘读数显示屏度盘读数显示屏电源开关和控制键电源开关和控制键电子经纬仪的显示屏度盘读数和控制键2274竖盘读数竖盘读数(天顶距天顶距)平盘读数平盘读数控制键控制键水平角观测74233-3 水平角观测一、经纬仪的安置一、经纬仪的安置 对中 整平 瞄准 读数 掌握对中、整平的方法与要求。瞄准方法：用竖丝对准竖立于测点的标志中心。操作：粗瞄，制动，然后用微动螺旋完成 精确瞄准。二、水平角观测二、水平角观测 掌握“测回法”观测水平角的仪器操作方法、观测程序和记录。了解“方向观测法”的使用场合、作业程序与 记录计算方法。BCAb(一一)对中将仪器中心安置在 通过测站点的铅垂线上,对中误差 3 mm 1.1.垂球对中 粗略对中粗略对中：移动三脚架，使垂球尖移动三脚架，使垂球尖 离站中心离站中心1 12cm2cm内，踩实脚架；内，踩实脚架；精确对中精确对中：稍微松开中心连接螺旋，稍微松开中心连接螺旋，在脚架头上移动在脚架头上移动(不要旋转不要旋转)仪器，仪器，使垂球尖精确对中测站标志中心，使垂球尖精确对中测站标志中心，旋紧中心连接螺旋。旋紧中心连接螺旋。注意注意注意注意:脚架头首先要放平脚架头首先要放平,三个脚螺旋三个脚螺旋 基本等高基本等高,脚架适当踩实脚架适当踩实,调节垂球尖调节垂球尖 高度，使尽量接近标志，便于判断。高度，使尽量接近标志，便于判断。一、经纬仪的安置7424连接螺旋连接螺旋垂球垂球垂球对中7425三脚架和垂球2.用光学对中对中光学对中器的结构：74264.4.对中器物镜对中器物镜5.5.调焦透镜调焦透镜6.6.调焦环调焦环7.7.对中器目镜对中器目镜8.8.对中器分划板对中器分划板1.1.反射棱镜反射棱镜2.2.水平度盘水平度盘3.3.仪器纵轴仪器纵轴整平7427123气泡向后移动居中气泡向后移动居中气泡向后移动居中气泡向后移动居中(二)整平 使仪器纵轴铅垂，水平度盘与横轴水平，竖盘位于铅垂面内,整平误差气泡1格。用左手大拇指法则，转动脚螺旋，调节水准管气泡居中。一测回观测中，不得再调气泡。气泡向右移动居中气泡向右移动居中气泡向右移动居中气泡向右移动居中123瞄准2874二、瞄准 用望远镜竖丝精确瞄准目标的 标志中心操作步骤：粗瞄、制动、调焦消除视差、水平微动精确瞄准。粗瞄、制动、调焦消除视差、水平微动精确瞄准。用水平微动螺旋完成瞄准，垂直标志尽量瞄准目标下部，用水平微动螺旋完成瞄准，垂直标志尽量瞄准目标下部，减少由于目标不铅垂而引起的方向误差减少由于目标不铅垂而引起的方向误差。（各种不同形式的测量标志各种不同形式的测量标志）测回法观测水平角7429水平角观测方法(一)测回法测回法观测程序：盘左盘左盘左盘左 瞄准瞄准J J，读数，读数j j左左左左 瞄准瞄准K K，读数，读数k k左左左左 盘右盘右盘右盘右 瞄准瞄准K K，读数，读数k k右右右右 瞄准瞄准J J，读数，读数j j右右右右第1方向第2方向测站测站JKBbb b左左=k=k左左-j-j左左b b右右=k=k右右-j-j右右精度要求精度要求：左左-右右 )20,20,则需要校正。则需要校正。（三）十字丝的检验和校正之二校正：校正：盘右，水平度盘应有读数：盘右，水平度盘应有读数：转动水平微动螺旋转动水平微动螺旋使读数为使读数为R,R,转动转动十字丝左右一对校十字丝左右一对校正螺丝，对准正螺丝，对准P P点。点。7458卸去目镜处的十字丝环卸去目镜处的十字丝环外罩，可以看到十字丝外罩，可以看到十字丝校正螺丝。校正螺丝。用校正针拨转左右一对用校正针拨转左右一对校正螺丝，使纵丝对准校正螺丝，使纵丝对准目标目标 P P，使，使 C C C CH H H H 经纬仪的检验与校正7459经纬仪的检验和校正（四）横轴的检验和校正目的目的目的目的：使横轴垂直于纵轴使横轴垂直于纵轴 检验：检验：检验：检验：在离墙面在离墙面101020m20m处安处安置经纬仪置经纬仪,整平仪器后，瞄准整平仪器后，瞄准墙面高处一点墙面高处一点P P，制动照准部，制动照准部，然后大致放平望远镜然后大致放平望远镜,在墙面在墙面定出一点定出一点A,A,再以盘右瞄准再以盘右瞄准P P点，点，放平望远镜放平望远镜,在墙面定出一点在墙面定出一点B B，如果，如果A A点与点与B B点重合，则横点重合，则横轴垂直于纵轴；若轴垂直于纵轴；若A,BA,B不重合，不重合，则需要进行校正。则需要进行校正。H H H HV V VV经纬仪的检验与校正7460经纬仪的检验和正（四）横轴的检验和校正(续)校正：校正：校正：校正：由于横轴校正设由于横轴校正设备密封在仪器内部，该备密封在仪器内部，该项校正应由仪器维修人项校正应由仪器维修人员进行。员进行。仪器置平后仪器置平后,横轴的角：横轴的角：i i 角角大于大于15152020应进应进行校正。行校正。7461 卸去经纬仪支架一侧的密封板，可以看到横轴一端、轴承和横轴校正偏心轮(黄铜)。经纬仪的检验与校正7462经纬仪的检验和校正（五）竖盘指标差的检验和校正目的：目的：目的：目的：消除消除指标差指标差指标差指标差 检验：检验：检验：检验：盘左、盘右观测竖直角，计算竖盘指标差盘左、盘右观测竖直角，计算竖盘指标差 x ，如果如果x的绝对值大于的绝对值大于30,30,则需要进行指标差的校正。则需要进行指标差的校正。校正：校正：校正：校正：以盘右瞄准原目标，转动竖盘水准管微动螺旋，以盘右瞄准原目标，转动竖盘水准管微动螺旋，将原垂直度盘读数调整到指标差校正后的读数（原读将原垂直度盘读数调整到指标差校正后的读数（原读数加或减指标差）数加或减指标差）,拨动竖盘水准管校正螺丝拨动竖盘水准管校正螺丝,使气泡使气泡居中；反复检校，直至指标差小于规定的数值为止。居中；反复检校，直至指标差小于规定的数值为止。对于有垂直补偿器的经纬仪，则需要校正竖盘补偿器对于有垂直补偿器的经纬仪，则需要校正竖盘补偿器(由仪器维修专业人员做由仪器维修专业人员做)。7463旋开竖盘水准管一端的护盖旋开竖盘水准管一端的护盖,可看到竖盘水准管校正螺丝可看到竖盘水准管校正螺丝7464转动竖盘水准管转动竖盘水准管微动螺旋，对准微动螺旋，对准竖盘应有读数，竖盘应有读数，用校正针拨转水用校正针拨转水准管校正螺丝，准管校正螺丝，使水准管气泡居使水准管气泡居中。中。经纬仪的检验与校正7465经纬仪的检验和校正（六）光学对中器的检验和校正 目的：目的：使使光学对中器的视准轴光学对中器的视准轴 与纵轴重合与纵轴重合4.4.对中器物镜对中器物镜5.5.调焦透镜调焦透镜6.6.调焦环调焦环7.7.对中器目镜对中器目镜8.8.对中器分划板对中器分划板检验：检验：地面放一画地面放一画十字标志十字标志A A的白纸，的白纸，用光学对中器十字用光学对中器十字丝对准丝对准A,A,将照准部将照准部旋转旋转180180得另一点得另一点A,A,则需要校正。则需要校正。校正：校正：定出定出 AAAA的中点的中点 M M，用对中器校正螺丝使对准用对中器校正螺丝使对准M M。，。，3-6水平角观测的误差分析度盘刻度中心C与照准部旋转中心C不重合称为照准部偏心差。照准部在度盘不同的方向时，此误差对读数的影响也不同。6674一、经纬仪照准部偏心差的影响 取度盘对径读数的平均取度盘对径读数的平均数，或用盘左和盘右测量数，或用盘左和盘右测量水平角或垂直角，取其平水平角或垂直角，取其平均数，均可以抵消此误差均数，均可以抵消此误差的影响。的影响。度盘对径读数盘左盘右观测 二、经纬仪轴系误差的影响 经纬仪的视准轴,横轴,纵轴之间的几何关系不正确对水平角观测的影响。(一)视准轴误差的影响(二)横轴误差的影响 (三)纵轴误差的影响6774（一）视准轴误差的影响 视准轴不垂直于横轴，视准轴不垂直于横轴，在绕横轴旋转时视准轴画出圆锥面。从而给方向带来误差为：6874C不垂直H的误差，垂直角越大，影响水平方向也越大。用盘左和盘右测量水平角取平均数可抵消影响。两个目标高度相等亦可抵消影响。（二）横轴误差的影响如果存在横轴误差 i,对水平方向读数的影响为：6974 H不垂直V对水平方向的影响随垂直角的增大而增大；用盘左和盘右观测取平均值,其影响得到抵消。观测水平角的两个目标高度相等影响也抵消。对水平角的影响为：对水平角的影响为：（三）纵轴误差的影响70740B90B180B270B090180270纵轴不铅垂对水平角观测产生影响。纵轴不铅垂对水平角观测产生影响。产生原因是水准管轴不垂直于纵轴，产生原因是水准管轴不垂直于纵轴，或仪器未严格置平。称为纵轴误差。或仪器未严格置平。称为纵轴误差。V V纵轴倾角纵轴倾角横轴误差的影响7174纵轴误差使横轴的倾角i随水平方向而改变：为纵轴的倾角，为水平方向角。按横轴倾斜对水平度盘读数的影响，纵轴倾斜对水平方向的影响随方向而改变：且这种影响不会因盘左、盘右而改变其符号。因此，纵轴误差对水平角的影响无法用盘左盘右观测的操作方法消除。角度观测时必须精确置平仪器！三、仪器对中误差和目标偏心误差的影响7274（一）（一）仪器对中误差的影响偏心距偏心距 e偏心角偏心角 仪器对中误差对水平角观测的影响与偏心距成正比，与角度的两边长成反比。（二）目标偏心差的影响 设A为测站点，B为目标点，照准标志在B点。e1为目标偏心距，1为偏心角。对水平角观测的影响为：7374目标偏心误差误差对水平角观测的影响与偏心距成正比，目标偏心误差误差对水平角观测的影响与偏心距成正比，与角度的边长成反比。垂直于瞄准方向的偏心影响最大。与角度的边长成反比。垂直于瞄准方向的偏心影响最大。第三章角度观测与经纬仪放映结束7474