第三讲-角度测量课件

第三讲角度测量（1 1）了解角度测量误差及注意事项。）了解角度测量误差及注意事项。（2 2）熟悉电子经纬仪的构造。）熟悉电子经纬仪的构造。（3 3）掌握角度测量原理，掌握）掌握角度测量原理，掌握DJ6DJ6经纬仪的构造和使用方经纬仪的构造和使用方法，掌握水平角和竖直角的观测和计算方法。法，掌握水平角和竖直角的观测和计算方法。教学目标教学目标 重点：重点：DJ6经纬仪的使用方法，水平角和竖经纬仪的使用方法，水平角和竖直角的观测和计算方法直角的观测和计算方法 难点：难点：经纬仪的检验、校正经纬仪的检验、校正 第一节第一节 角度测量原理角度测量原理 角度测量角度测量(angleobservation)内容：内容：uu水平角水平角(horizontalangle)测量测量uu竖直角竖直角(verticalangle)测量测量 地面一点至两目标方向地面一点至两目标方向线在水平面上投影的线在水平面上投影的夹角。夹角。范围：顺时针范围：顺时针003600 1 1、水平角、水平角(horizontal angle)(horizontal angle)定义定义水平面aobAOB0ba水平度盘水平度盘(horizontalcircle)ba2 2、竖直角、竖直角(vertical angle)(vertical angle)定义定义天顶铅垂线水平线ACB090 180270在同一竖直面内，一点到目标的方向线与水平视在同一竖直面内，一点到目标的方向线与水平视线所夹的锐角。线所夹的锐角。取值范围：取值范围：0 0 9090 ，仰角为正，仰角为正，俯角为负。俯角为负。竖直角用表示：目标视线的读数水平视线的读数目标视线的读数水平视线的读数天顶角：在同一竖直面内，视线与铅垂线在同一竖直面内，视线与铅垂线的天顶方向之间的夹角称为天顶角，也叫的天顶方向之间的夹角称为天顶角，也叫天顶距天顶距，用，用Z表示，取值范围：表示，取值范围：0 180。显然，同一方向线的天顶距和竖直角之和显然，同一方向线的天顶距和竖直角之和等于等于90：Z=90 经纬仪是测角的仪器，按测角的精度分为：经纬仪是测角的仪器，按测角的精度分为：DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ10。DJ分别为分别为“大地测量大地测量”和和“经纬仪经纬仪”的汉字拼的汉字拼音第一个字母，其下标数字为该仪器一测音第一个字母，其下标数字为该仪器一测回方向观测中误差的秒数。回方向观测中误差的秒数。第二节光学经纬仪的构造和使用（opticaltheodolite)一、一、DJ6经纬仪的构造经纬仪的构造1、照准部(alidade)望远镜、支架 竖直度盘 管水准器 光路系统2、水平度盘(horizontalcircle)水平度盘 度盘变换手轮 外轴3、基座(tribrach)圆水准器 脚螺旋DJ6DJ6经纬仪的构造经纬仪的构造 DJ6DJ6经纬仪的经纬仪的构造构造基座、照准部、水平度盘、读数装置基座、照准部、水平度盘、读数装置基座基座照准部照准部1.1.照准部照准部(alidade)(alidade)）望远镜望远镜倒像，2630倍，目镜目镜调焦，调焦，物镜物镜调焦，调焦，粗瞄准器，十字丝粗瞄准器，十字丝2 2）竖直度盘竖直度盘3 3）读数显微镜读数显微镜 反光镜反光镜4 4）管水准器管水准器30 /2mm5 5）竖轴竖轴（仪器旋转轴）（仪器旋转轴）6 6）望远镜望远镜(竖直竖直)制动、微动制动、微动7 7）照准部照准部(水平水平)制动、微动制动、微动8 8）光学对点器光学对点器9 9）复测扳手或复测扳手或度盘变换手轮度盘变换手轮 望远镜十字丝望远镜十字丝2.2.水平度盘水平度盘(horizontal circle)(horizontal circle)由光学玻璃制成，由光学玻璃制成，按1间隔顺时针刻划顺时针刻划0 0 360360 刻度；刻度；特点：特点：水平度盘与照准部相互脱离；水平度盘与照准部相互脱离；改变度盘位置，需使用改变度盘位置，需使用度盘变换手轮度盘变换手轮或或复测扳手复测扳手。0901802700901802703.基座基座(tribrach)轴座、轴座、脚螺旋脚螺旋、连接板、连接板圆水准器圆水准器 8/2mm轴座轴座脚螺旋脚螺旋连接板连接板脚螺旋脚螺旋用于用于精平精平仪器仪器4.J64.J6经纬仪的经纬仪的 读数装置读数装置4.经纬仪的读数装置J6经纬仪度盘读数光路水平度盘垂直度盘1）读数光路J6J6光学经纬仪读光学经纬仪读数数2 2）J6J6光学经纬仪分微尺读数装置光学经纬仪分微尺读数装置度盘上度盘上1 1度分划的间隔经放度分划的间隔经放大后，与分微尺全长相等。大后，与分微尺全长相等。分微尺全长分分微尺全长分6060格，因此格，因此其其最小格值为最小格值为1 1=60 60 读数时，秒数必须估读。读数时，秒数必须估读。估读至估读至0.10.1格，因此，估读格，因此，估读的秒数都应是的秒数都应是6 6的倍数。的倍数。水平度盘读数：73 04 24分微尺测微分微尺测微利用度盘刻度线，在分微尺上读数。“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。017373光学光学经经纬仪纬仪的的 读读数数测测微系微系统统测微尺的0分划线是“指标线”？测微尺60格的长度=度盘相邻分划线象间隔的宽度二、电子经纬仪原理电子经纬仪将光学度盘换为电子经纬仪将光学度盘换为光光-电扫描度盘电扫描度盘，以，以自动记录和显示读数自动记录和显示读数代替代替人工光学测微读数人工光学测微读数，使，使测角操作简单化，可避免读数错误和误差的产生。测角操作简单化，可避免读数错误和误差的产生。其自动记录、储存、计算功能，以及数据通讯功其自动记录、储存、计算功能，以及数据通讯功能，进一步提高了测量作业的自动化程度。能，进一步提高了测量作业的自动化程度。电子经纬仪与光学经纬仪区别：电子经纬仪与光学经纬仪区别：度盘读数及显示系度盘读数及显示系统统，其水平度盘、竖直度盘及读数装置分别采用，其水平度盘、竖直度盘及读数装置分别采用两个相同的两个相同的光栅度盘（或编码盘）光栅度盘（或编码盘），通过，通过读数传读数传感器感器进行角度测量，根据测角精度可分为进行角度测量，根据测角精度可分为0.5，1，2，3，5，10等几个等级。等几个等级。光电度盘类型：编码度盘编码度盘：在圆形玻璃上，排列一组同心圆：在圆形玻璃上，排列一组同心圆码码道，根据码道数沿径向将同心圆划分为一定扇区，道，根据码道数沿径向将同心圆划分为一定扇区，根据位置将每个扇区设为相邻透明或不透明，径根据位置将每个扇区设为相邻透明或不透明，径向扇区即构成一二进制编码；向扇区即构成一二进制编码；光栅度盘光栅度盘：在度盘表面的一个圆环内，刻画出许：在度盘表面的一个圆环内，刻画出许多等间隔的条纹组成光栅，通过累计栅距数值测多等间隔的条纹组成光栅，通过累计栅距数值测角。角。也有将上述二者结合起来，采用也有将上述二者结合起来，采用“编码与光栅相编码与光栅相结合结合”的度盘进行测角。的度盘进行测角。1）编码度盘测角原理）编码度盘测角原理在玻璃圆盘上刻划若干同在玻璃圆盘上刻划若干同心圆带心圆带码道码道，再根据，再根据码道数等间隔将全圆划码道数等间隔将全圆划成若干成若干扇区扇区，则每个扇，则每个扇形区有几个梯形。形区有几个梯形。如果每个梯形分别以如果每个梯形分别以“亮亮”和和“黑黑”表示表示“0”和和“1”的信号，则该的信号，则该扇形便被赋予一个二进扇形便被赋予一个二进制码，其值为制码，其值为02n，这，这样便将度盘划分为样便将度盘划分为2n份。份。例如，用四位二进制表示角值，则全圆只能刻成例如，用四位二进制表示角值，则全圆只能刻成4416个扇形，则度盘刻划值（角度分辨率）个扇形，则度盘刻划值（角度分辨率）为为360o/16=22.5o，这显然没有应用价值。，这显然没有应用价值。如果取角度分辨率为如果取角度分辨率为20”，则需要的扇形区为，则需要的扇形区为(3606060)/20=64800，由此计算得码道数为，由此计算得码道数为64800216个。个。因为度盘直径有限，码道愈多，靠近度盘中心的扇因为度盘直径有限，码道愈多，靠近度盘中心的扇形间隔愈小，故不可能无限增多码道。实际应用形间隔愈小，故不可能无限增多码道。实际应用中，一般将度盘刻成适当的码道，再利用测微装中，一般将度盘刻成适当的码道，再利用测微装置来达到细分角值的目的。置来达到细分角值的目的。2）增量式光栅度盘测角原理）增量式光栅度盘测角原理 均匀地刻有许多等间隔细线的直尺或圆盘称为均匀地刻有许多等间隔细线的直尺或圆盘称为光栅尺光栅尺或或光栅盘光栅盘。左图为用于直线测量的直线光。左图为用于直线测量的直线光栅，右图为径向光栅。设光栅的栅线（不透光区）栅，右图为径向光栅。设光栅的栅线（不透光区）宽度为宽度为 a，缝隙宽度为，缝隙宽度为 b，栅距栅距 d a b，通常，通常 a b，它们都对应一确切的角度值。，它们都对应一确切的角度值。在光栅度盘的上下对应位置上装上在光栅度盘的上下对应位置上装上光源、光源、计数器计数器等，使其等，使其随照准部随照准部相对于光栅度相对于光栅度盘盘转动转动，由计数器累计所转动的栅距数，由计数器累计所转动的栅距数，便可求得转动的角度值。便可求得转动的角度值。因为光栅度盘上没有绝对度数，只是因为光栅度盘上没有绝对度数，只是累累计移动光栅的条数计数计移动光栅的条数计数，故称为，故称为增量式增量式光栅度盘，其读数系统称为光栅度盘，其读数系统称为增量式读数增量式读数系统系统。3）动态光栅度盘）动态光栅度盘测角原理测角原理如图，如图，度盘光栅可度盘光栅可以旋转以旋转，另有两个与，另有两个与度盘光栅交角为度盘光栅交角为的的指指标光栅标光栅S和和R，S为固为固定光栅，位于度盘外定光栅，位于度盘外侧；侧；R为可动光栅，位为可动光栅，位于度盘内侧。同时，于度盘内侧。同时，度盘上还有两个度盘上还有两个标志标志点点a和和b，S只接收只接收a的的信号，信号，R只接收只接收b的信的信号。号。固定旋转旋转测角时，测角时，S代表任一原方向，代表任一原方向，R随着照准部旋转，随着照准部旋转，当照准目标后，当照准目标后，R位置已定，此时启动位置已定，此时启动测角系统测角系统，使度盘在马达的带动下，始终以一定的速度使度盘在马达的带动下，始终以一定的速度逆时逆时针旋转针旋转，b点先通过点先通过R，开始计数。接着，开始计数。接着a通过通过S，计数停止，此时计下了计数停止，此时计下了RS之间的之间的栅距栅距（0）的整）的整个数个数n和不足一个分划的小数和不足一个分划的小数0，则水平角为，则水平角为=n0+0。事实上，每个栅格为一脉冲信号，由事实上，每个栅格为一脉冲信号，由R、S的的粗测粗测功能功能可计数得可计数得n；利用；利用R、S的的精测功能精测功能可测得不可测得不足一个分划的相位差足一个分划的相位差0，其精度取决于将，其精度取决于将0划划分成多少相位差脉冲。分成多少相位差脉冲。动态测角除具有前两种测角方式的优点外，最大的特点在于消除了动态测角除具有前两种测角方式的优点外，最大的特点在于消除了度盘刻划误差等，因此在高精度（度盘刻划误差等，因此在高精度（0.5“级）的仪器上采用。但动态测级）的仪器上采用。但动态测角需要马达带动度盘，因此在结构上比较复杂，耗电量也大一些。角需要马达带动度盘，因此在结构上比较复杂，耗电量也大一些。固定旋转旋转一、对中和整平 对中对中对中对中 (centering)(centering)3mm3mm 整平整平整平整平(leveling)(leveling)1 1格格格格1、垂球(plumbbob)法（1 1）脚架头上移动仪器进行对中。）脚架头上移动仪器进行对中。（2 2）旋转脚螺旋进行整平。）旋转脚螺旋进行整平。（3 3）反复（）反复（1 1）、（）、（2 2）两步。）两步。B第三节经纬仪的安置(theodolitetransit)BCA（1）在大致水平条件下大致对中）在大致水平条件下大致对中眼睛看着对中器，眼睛看着对中器，拖动拖动三脚架两个脚三脚架两个脚,使仪器大使仪器大致对中致对中,并保持并保持“架头架头”大致水平。大致水平。（2）伸缩脚架粗平）伸缩脚架粗平 根据气泡位置，伸缩三脚架两个脚，使圆水准根据气泡位置，伸缩三脚架两个脚，使圆水准气泡居中。气泡居中。2 2、光学对中器法光学对中器法1 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 1、2 2连线连线平行平行。2 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 1、2 2。3 3）转动仪器）转动仪器90900 0，运用法则，旋转脚螺旋，运用法则，旋转脚螺旋3 3。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）脚螺旋精平）脚螺旋精平左手大拇指法则左手大拇指法则（4 4）架头上架头上移动仪器，精确对中移动仪器，精确对中（5 5）脚螺旋精平脚螺旋精平（6 6）反复（反复（4 4）、（）、（5 5）两步。）两步。二.瞄准用望远镜竖丝精确瞄准目标的标志中心。（1）目镜对光目镜对光（2）粗略瞄准粗略瞄准（3）物镜对光物镜对光（4）精确瞄准精确瞄准水平和垂直微动螺旋水平和垂直微动螺旋注意事项注意事项：粗瞄后制动，调焦消除视差；微动精确瞄准。粗瞄后制动，调焦消除视差；微动精确瞄准。要尽量设法减少由于目标不垂直引起的方向误差。要尽量设法减少由于目标不垂直引起的方向误差。三.读数光学经纬仪读数光学经纬仪读数1 1、打开反光镜，使光线进入读数窗；、打开反光镜，使光线进入读数窗；2 2、调节读数窗目镜，看清分微尺；、调节读数窗目镜，看清分微尺；3 3、直接读出度、分，估读秒。、直接读出度、分，估读秒。电子经纬仪电子经纬仪通过显示屏直接显示读数。通过显示屏直接显示读数。实验二（实验二（1 1）:经纬仪认识经纬仪认识实验目的实验目的:熟悉经纬仪的构造，掌握其操作。熟悉经纬仪的构造，掌握其操作。仪器设备仪器设备:J6光学经纬仪光学经纬仪1台、花杆或测钎台、花杆或测钎2个、个、记录板记录板1个。个。实验任务实验任务:熟悉经纬仪部件和操作螺旋及其作用，熟悉经纬仪部件和操作螺旋及其作用，学会操作仪器以及读度盘读数，理解仪器学会操作仪器以及读度盘读数，理解仪器的设计理念和对点整平的意义。的设计理念和对点整平的意义。说明说明:注意根据所用仪器填写记录格式。注意根据所用仪器填写记录格式。第四节水平角测量n n常用的方法：常用的方法：uu测回法测回法(method of observation set)n n 适适用于两个方向的单角观测uu方向观测法（全圆测回法）方向观测法（全圆测回法）(method of direction observation)n n 适用于测站上需要观测的方向数大于两个时盘左观测盘左观测盘右观测盘右观测竖直度盘竖直度盘竖直度盘竖直度盘一、测回法一、测回法2、步骤、步骤:（1 1）盘左瞄准左边）盘左瞄准左边A A，配度盘至，配度盘至0 00 00X0X 0X0X，读取，读取a a1 1。（2 2）顺时针旋转瞄准右边）顺时针旋转瞄准右边B B，读，读取取b b1 1。则上半测回角值则上半测回角值:1 1=b=b1 1-a-a1 1 1测站测站ABOa1b1（4 4）逆时针旋转瞄准左边）逆时针旋转瞄准左边A A，读取，读取a a2 2。则下半测回角值则下半测回角值:2 2=b=b2 2-a-a2 2 2测站测站ABOa2b2（5）计算角值）计算角值若：若：1 1-2 24040（图根级）（图根级）则有：则有：=（1 1+2 2）/2/23 3、测回法记录格式、测回法记录格式254 24 06180 05 00741906右右ABO左左AB00 04 1874 23 42 741924741915ABO 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数读数 半测回半测回角值角值 一测回一测回角值角值 示示意意图图u测回法小结测回法小结:4 4、度盘配置方法、度盘配置方法:若观测若观测N N个测回，各测回间按个测回，各测回间按180180/N/N的差值来的差值来配置度盘盘左起始位置。配置度盘盘左起始位置。一测回内，不得再调整水准不得再调整水准管气泡或改变度盘位置管气泡或改变度盘位置。盘左右边盘左右边B盘左左边盘左左边A顺时针盘右左边盘右左边A盘右右边盘右右边B逆时针倒 镜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）表中盘右C读数小于A读数，不够减时，应加360后再减。B左AC 01030 2143342右AC214231221422542142303测站竖盘位置目标水平度盘 读 数半测回角一测回平均角18011183434121适用：适用：在一个测站上需要观测两个以上方向。在一个测站上需要观测两个以上方向。2步骤：步骤：（有四个观测方向）（有四个观测方向）二、二、方向（全圆）观测方向（全圆）观测法法ABOCD（1 1）上半测回）上半测回）上半测回）上半测回选择一明显目标选择一明显目标选择一明显目标选择一明显目标A A A A作为起作为起作为起作为起始方向（零方向），用始方向（零方向），用始方向（零方向），用始方向（零方向），用盘左瞄准盘左瞄准盘左瞄准盘左瞄准A A A A，配置度盘起，配置度盘起，配置度盘起，配置度盘起始读数，顺时针依次观始读数，顺时针依次观始读数，顺时针依次观始读数，顺时针依次观测测测测A A A A、B B B B，C C C C，D D D D，A(A(A(A(归零归零归零归零)。盘盘左左零方向零方向各测回间按各测回间按1801800 0/N/N的差值，来配置水平度盘。的差值，来配置水平度盘。倒镜成盘右，逆时针依次观测倒镜成盘右，逆时针依次观测A A，D D，C C，B B，A A。（2 2）下半测回）下半测回ABOCD盘盘右右零方向零方向（1）半测回归零差）半测回归零差:=起始方向归零读数起始方向读数起始方向归零读数起始方向读数 J2 12 ；J6 18 。（2）2C值（两倍照准误差）值（两倍照准误差）:2C=盘左读数（盘右读数盘左读数（盘右读数180）。）。一测回内一测回内2C互差：互差：J218 ；J6不作要求。不作要求。3 3计算、记录计算、记录仪器仪器级别级别半测回半测回归零差归零差 一测回一测回内互差内互差2c 2c 同一方向同一方向值各测回值各测回互差互差 J2J2121218181212J6J618182424（3）各方向盘左、盘右读数的平均值：）各方向盘左、盘右读数的平均值：平均值平均值=盘左读数盘左读数+（盘右读数（盘右读数180180）/2/2 注意：零方向观测两次，应将平均值再取平均。注意：零方向观测两次，应将平均值再取平均。（4）归零方向值）归零方向值 将各方向平均值分别减去零方向平均值，即得将各方向平均值分别减去零方向平均值，即得各方向归零方向值。各方向归零方向值。（5）各测回归零方向值的平均值）各测回归零方向值的平均值 同一方向值各测回间互差同一方向值各测回间互差:J2:J2 12 12；J6 J6 24 241 1、上半测回归零差、上半测回归零差=0=00 00212-00212-00 00206=60206=6。2 2、OAOA方向方向2C2C值值=0=00 00212-1800212-1800 00206=60206=6。ODOD方向方向2C2C值值=182=1820 00224-20224-20 00224=00224=0。这两个方向的这两个方向的2C2C互差互差=6=6方向观测法记录计算的实例讲解：方向观测法记录计算的实例讲解：3 3 3 3、OAOAOAOA方向盘左、盘右读数的平均值：方向盘左、盘右读数的平均值：方向盘左、盘右读数的平均值：方向盘左、盘右读数的平均值：(0(0(0(00 0 0 00212+(1800212+(1800212+(1800212+(1800 0 0 00206-1800206-1800206-1800206-1800 0 0 0)/2=0)/2=0)/2=0)/2=00 0 0 00209020902090209。再取平均得：再取平均得：再取平均得：再取平均得：(0(0(0(00 0 0 00209+00209+00209+00209+00 0 0 00203)/2=00203)/2=00203)/2=00203)/2=00 0 0 00206 0206 0206 0206 OD OD OD OD方向盘左、盘右读数的平均值：方向盘左、盘右读数的平均值：方向盘左、盘右读数的平均值：方向盘左、盘右读数的平均值：(182(182(182(1820 0 0 00224+(20224+(20224+(20224+(20 0 0 00224+1800224+1800224+1800224+1800 0 0 0)/2=182)/2=182)/2=182)/2=1820 0 0 00224022402240224。4 4、OBOB方向的归零方向值：方向的归零方向值：51510 01536-01536-00 00206=510206=510 013301330。ODOD方向的归零方向值：方向的归零方向值：1821820 00224-00224-00 00206=1820206=1820 000180018。5 5 5 5、OBOBOBOB方向各测回归零方向值的平均值：方向各测回归零方向值的平均值：方向各测回归零方向值的平均值：方向各测回归零方向值的平均值：(51(51(51(510 0 0 01330+511330+511330+511330+510 0 0 01325)/2=511325)/2=511325)/2=511325)/2=510 0 0 01328132813281328。OBOBOBOB方向值各测回间互差方向值各测回间互差方向值各测回间互差方向值各测回间互差:51 51 51 510 0 0 01330-511330-511330-511330-510 0 0 01325=51325=51325=51325=5。1、简述经纬仪和水准仪的安置步骤，并指出它们的区别。2、什么是水平角、竖直角，经纬仪如何测定它们？观测时有何异同？3、对中与整平的目的是什么？如何进行？4、度盘变换手轮的作用是什么？若要将水平盘置0，应如何操作？，应如何操作？5、简述、简述测回法观测水平角的操作步骤。6、水平角方向观测中的2c是何含义？为何要计算2c，并检核其互差？7、根据下表中观测数据计算水平角测测站站竖盘竖盘位置位置目标目标水平盘读数水平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绘平均各测绘平均角值角值 第第一一测测回回左左A A0 36 240 36 24B B108 12 36108 12 36右右A A180 36 42B B288 12 36288 12 36第第二二测测回回左左A A90 10 0090 10 00B B197 45 42197 45 42右右A A270 09 48270 09 48B B 17 46 06 17 46 068、根据下表方向测绘观测数据计算水平角测测站站测测回回数数目目标标水平度盘读数水平度盘读数盘左读数盘左读数 盘右读数盘右读数 “2c2c 平均读数平均读数 归零后的归零后的方向值方向值各测回归各测回归零方向值零方向值的平均值的平均值各方向间各方向间的水平角的水平角O O 1 1A AB BC CD DA A 0 02 36 180 02 36 0 02 36 180 02 36 70 23 36 250 23 42 70 23 36 250 23 42228 19 24 48 19 30228 19 24 48 19 30254 17 54 74 17 54254 17 54 74 17 54 0 02 30 180 02 36 0 02 30 180 02 362 2A AB BC CD DA A90 03 12 270 03 1290 03 12 270 03 12160 24 06 340 23 54160 24 06 340 23 54318 20 00 138 19 54318 20 00 138 19 54344 18 30 164 18 24344 18 30 164 18 2490 03 18 270 03 1290 03 18 270 03 12第五节竖直角(verticalangle)测量天顶天顶铅垂线水平线ACB090 180270竖直角竖直角在同一铅垂面内，瞄准目标的倾斜视线在同一铅垂面内，瞄准目标的倾斜视线与水平视线的夹角与水平视线的夹角(也叫垂直角也叫垂直角)。=0=0 9090，仰角为正，俯角为负。，仰角为正，俯角为负。1构成构成:竖盘竖盘(vertical circle)、竖盘指、竖盘指标水准管标水准管(vertical index bubble tube)及其微动螺旋。及其微动螺旋。一、一、竖直度盘竖直度盘(vertical circle)(vertical circle)的构造的构造后两部分多采用竖盘后两部分多采用竖盘后两部分多采用竖盘后两部分多采用竖盘指标自动归零补偿器指标自动归零补偿器指标自动归零补偿器指标自动归零补偿器(verticalindexcompensator)(verticalindexcompensator)来替代。来替代。来替代。来替代。竖盘构造特点竖盘构造特点2.垂直度盘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。（1）顺时针注记）顺时针注记3 3、竖盘的注记形式：、竖盘的注记形式：包括顺时针与逆时针两种。包括顺时针与逆时针两种。180180 270270 0 09090盘左盘左指标线指标线27027090900 0180180盘右盘右指标线指标线（2 2）逆时针注记）逆时针注记 0 0 270270 180 1809090盘左盘左指标线指标线27027090901801800 0盘右盘右指标线指标线1、顺时针注记、顺时针注记左左=90-L 右右=R-270 一测回竖直角：一测回竖直角：=(左左+右右)/2 二、竖直角二、竖直角(vertical angle)(vertical angle)的计算公式的计算公式问题：问题：左左=？右右=？故有故有:左左=L -90右右=270-R一测回竖直角一测回竖直角:=（左左+右右）/21、定义、定义 由于指标线偏移而产生的读由于指标线偏移而产生的读数误差。数误差。视线水平时，竖盘读数不是视线水平时，竖盘读数不是恰好等于恰好等于9090或或270270上，上，而是与而是与9090或或270270相差相差一个一个x x角角-竖盘指标差竖盘指标差。偏移方向与竖盘注记增加方偏移方向与竖盘注记增加方向一致时向一致时x x为正，反之为为正，反之为负。负。三、竖盘指标差三、竖盘指标差(index error of vertical circle)(index error of vertical circle)180180270270 0 09090盘左盘左（2 2）结论：取盘左盘右平均值，可消除指标）结论：取盘左盘右平均值，可消除指标 差的影响差的影响。一般规范规定一般规范规定指标差变动范围：指标差变动范围：J625 J625、J215 J215。2 2、计算公式、计算公式（1）指标差）指标差:对于顺时针注记盘：对于顺时针注记盘：正确的竖直角正确的竖直角=(90=(90+x)-L=+x)-L=左左+x +x =R-(270 =R-(270+x)=+x)=右右-x-x四、竖直角的观测四、竖直角的观测在测站在测站O点安置经纬仪，以盘左位置用望远镜的点安置经纬仪，以盘左位置用望远镜的十字丝中横丝，瞄准目标上某一点十字丝中横丝，瞄准目标上某一点M。转动竖盘指标水准管微动螺旋，使气泡居中。读转动竖盘指标水准管微动螺旋，使气泡居中。读取竖盘读数取竖盘读数L。倒转望远镜，以盘右位置再瞄准目标上倒转望远镜，以盘右位置再瞄准目标上M点。调点。调节竖盘指标水准管气泡居中，读取竖盘读数节竖盘指标水准管气泡居中，读取竖盘读数R。(4)计算盘左、盘右竖直角，指标差，合格再求平均计算盘左、盘右竖直角，指标差，合格再求平均值。值。五、电子经纬仪角度测量界面及功能键含义度盘起始度盘起始位置置零位置置零设定度盘起始位设定度盘起始位置为一特定值置为一特定值角度显示方式：角度显示方式：度分秒、百分数度分秒、百分数角度结果表示方式切换：角度结果表示方式切换：竖盘读数、竖直角竖盘读数、竖直角旋转方向切换键旋转方向切换键右旋：盘左顺时针右旋：盘左顺时针左旋：盘左逆时针左旋：盘左逆时针竖盘读数或竖直角竖盘读数或竖直角水平盘读数（右）水平盘读数（右）63按键名称按键名称功能功能置零置零锁定锁定置盘置盘倾斜倾斜V%R L竖角竖角将某方向的水平盘读数归零将某方向的水平盘读数归零设置水平盘读数锁定为当前方向值设置水平盘读数锁定为当前方向值通过键盘输入方式设定特定的水平盘通过键盘输入方式设定特定的水平盘倾角自动补偿；显示单轴倾角，提供倾倾角自动补偿；显示单轴倾角，提供倾斜值以便整平斜值以便整平切换竖盘读数为天顶距切换竖盘读数为天顶距/坡度角坡度角切换水平盘读数：右旋（出厂设置）或切换水平盘读数：右旋（出厂设置）或左旋，一般用右旋左旋，一般用右旋切换竖盘显示方式：天顶距（出厂设置）切换竖盘显示方式：天顶距（出厂设置）或竖直角或竖直角角度测量各项按键功能垂直角观垂直角观测记录测记录 270 0 90 180 盘左计算公式左=L-90 右=270 -R测站目标竖盘位置竖盘读数 半 测 回垂 直 角 一 测 回垂 直 角 2x 备 注I左右J112 15 00 +22 15 00247 44 38 +22 15 22-22 +22 15 11左右K118 37 36 +28 37 36241 22 02 +28 37 58-22 +28 37 47左右H 84 06 10 -5 53 50275 53 30 -5 53 30-20 -5 53 40注：垂直角必须带“”号。垂直角观测记录垂直角观测记录垂直角计算垂直角计算测站目标竖盘位置竖盘读数 半 测 回垂 直 角 一 测 回垂 直 角 2x 备 注O左右M103 21 00 -13 21 00256 39 18 -13 20 42 +9 -13 20 51左右N 82 12 18 +7 47 42277 47 54 +7 47 54+6 +7 47 489、何谓竖盘指标差？如何计算和检验竖盘指标差？10、计算整理下表：测站测站目目标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竖直角一测回竖直角 O OMM左左103 21 00103 21 00右右256 39 18256 39 18N N左左 82 12 18 82 12 18右右277 47 54277 47 54经纬仪的主要轴线经纬仪的主要轴线:1 1、竖轴、竖轴VV(vertical axis)VV(vertical axis)2 2、水准管轴、水准管轴LL(bubble tube LL(bubble tube axis)axis)3 3、横轴、横轴HH(horizontal axis)HH(horizontal axis)4 4、视准轴、视准轴CC(collimation CC(collimation axis)axis)5 5、圆水准器轴、圆水准器轴L LL L(circle bubble(circle bubble axis)axis)第六节第六节 经纬仪经纬仪的检验与校正的检验与校正LLHHCCVVLL1 1、VVLL VVLL 照准部水准照准部水准管轴的检校。管轴的检校。2 2、HHHH十字丝竖丝十字丝竖丝十字十字丝竖丝的检校丝竖丝的检校3 3、HHCC HHCC 视准轴的检视准轴的检校校一、经纬仪轴线应满足的条件一、经纬仪轴线应满足的条件LLHHCCVVLLLLHHCCVVLL1 1照准部水准管轴的检校照准部水准管轴的检校目的：使平盘水准管轴垂直于纵轴。LLVV （1 1）检验：）检验：用任意两脚螺旋使水准管气泡居中，然用任意两脚螺旋使水准管气泡居中，然后将照准部旋转后将照准部旋转180180，若气泡偏离，若气泡偏离1 1格，则需校正。格，则需校正。（2 2）校正）校正：用脚螺旋使气泡向中央移动一半后，再用脚螺旋使气泡向中央移动一半后，再拨动水准管校正螺丝，使气泡居中。此时若圆水准拨动水准管校正螺丝，使气泡居中。此时若圆水准器气泡不居中，则拨动圆水准器校正螺丝。器气泡不居中，则拨动圆水准器校正螺丝。这项检验校正需反复进行几次，直至偏离小于一格。二、经纬仪的检验与校正二、经纬仪的检验与校正（a）水准管轴是水准管零点的切线（b）照准部旋转180之后，仪器的竖轴方向不变（c）拨动水准管校正螺丝，使气泡返回偏移量的 一半，用脚螺旋返回偏移量的另一半（d）为使竖轴垂直，再用脚螺旋使气泡居中。校正示意（1 1）检验）检验：用十字丝交点对准一目标点，再转动望用十字丝交点对准一目标点，再转动望远镜微动螺旋，看目标点是否始终在竖丝上移动。远镜微动螺旋，看目标点是否始终在竖丝上移动。2 2十字丝竖丝的检校十字丝竖丝的检校 目的：仪器整平后，十字丝的纵丝在铅垂平面内，横丝水平。（2 2）校正：）校正：微松十字丝的四个压环螺丝，转动微松十字丝的四个压环螺丝，转动十字丝环，使目标点始终在竖丝上移动。十字丝环，使目标点始终在竖丝上移动。3 3视准轴的检校视准轴的检校（1 1）检验：）检验：在平坦地面上在平坦地面上选择一直线选择一直线ABAB，约，约60m60m100m100m，在，在ABAB中点中点O O架仪，架仪，并在并在B B点垂直横置一小尺。点垂直横置一小尺。盘左瞄准盘左瞄准A A，倒镜在，倒镜在B B点点小尺上读取小尺上读取B1B1；再用盘；再用盘右瞄准右瞄准A A，倒镜在，倒镜在B B点小点小尺上读取尺上读取B2B2。则有。则有J6J6：2c602c60；J2J2：2c302c30时，则需校正。时，则需校正。时，则需校正。时，则需校正。方法：拨动十字丝左右两个校正螺丝，使十字丝交方法：拨动十字丝左右两个校正螺丝，使十字丝交点由点由B2B2点移至点移至BB2BB2中点中点B3B3。（2 2）校正：）校正：（1 1）检验：）检验：在在202030m30m处的墙上选一仰角大于处的墙上选一仰角大于3030的目标点的目标点P P，先用盘左瞄准，先用盘左瞄准P P点，放平望远镜，在点，放平望远镜，在墙上定出墙上定出P1P1点；再用盘右瞄准点；再用盘右瞄准P P点，放平望远镜，点，放平望远镜，在墙上定出在墙上定出P2P2点。点。4 4横轴的检验与校正横轴的检验与校正 J6J6：i20i20，需校正。，需校正。，需校正。，需校正。方法：用十字丝交点瞄准P1 P2的中点M，抬高望远镜，并打开横轴一端的护盖，调整支承横轴的偏心轴环，抬高或降低横轴一端，直至交点瞄准P点。此项校正一般由仪器检修人员进行。（2 2）校正：）校正：(1)(1)检验检验：用盘左、盘右先后瞄准同一目标，用盘左、盘右先后瞄准同一目标，计算指标差计算指标差x=(L+R-360 x=(L+R-360)/2)/2。J6J6：x1x1；J2J2：x30 x30时，要进行校正。时，要进行校正。(2)(2)校正：校正：用指标水准管微动螺旋，使中丝对准（用指标水准管微动螺旋，使中丝对准（R-xR-x）位置，再有拨针使指标气泡居中。位置，再有拨针使指标气泡居中。5 5指标差的检校指标差的检校（1 1）检验：）检验：精密安置仪器后，将刻划中心在地面精密安置仪器后，将刻划中心在地面上投下一点，再旋转照准部，每隔上投下一点，再旋转照准部，每隔120120投下一投下一点，若三点不重合，则需校正。点，若三点不重合，则需校正。（2 2）校正：）校正：用拨针使刻划中心向三点的外接圆心用拨针使刻划中心向三点的外接圆心移动一半。移动一半。6 6光学对中器的检校光学对中器的检校 目的：光学对中器的视准轴与竖轴重合光学对中器的视准轴与竖轴重合（1 1）检验：）检验：精平（水准管气泡精平（水准管气泡居中）后，若圆水准气泡不居中）后，若圆水准气泡不居中，则需校正。居中，则需校正。（2 2）校正：）校正：用校正针拨动圆水准器底下的校正螺丝，使气泡居中。7 7圆水准器的检校圆水准器的检校 (次次 要要)目的：使圆水准管轴平行于纵轴，LL VV一、仪器误差：仪器校正的残余误差一、仪器误差：仪器校正的残余误差 视准轴误差（视准轴误差（CCHHCCHH）盘左盘右观测取平均消除盘左盘右观测取平均消除 横轴误差横轴误差 （HHVVHHVV）盘左盘右观测取平均消除盘左盘右观测取平均消除 竖轴误差竖轴误差 （LLVVLLVV）盘左盘右观测取平均不能盘左盘右观测取平均不能 抵消，仔细整平。抵消，仔细整平。二、操作误差二、操作误差 1.1.仪器安置误差：仪器安置误差：对中误差对中误差 整平误差整平误差2.2.标杆倾斜误差标杆倾斜误差 竖直标杆，观测时尽量瞄准目标底部竖直标杆，观测时尽量瞄准目标底部3.3.观测误差：瞄准误差，估读数误差观测误差：瞄准误差，估读数误差三、外界条件三、外界条件选择有利观测时间，设法避开不利条件；选择有利观测时间，设法避开不利条件；尽量缩短一测回的观测时间，采取观测方法减尽量缩短一测回的观测时间，采取观测方法减弱与时间成正比的误差。弱与时间成正比的误差。实验二（实验二（2 2）:水平角观测水平角观测(测回法测回法)实验目的实验目的:掌握测回法的原理方法。掌握测回法的原理方法。仪器设备仪器设备:每组每组J6光学经纬仪光学经纬仪1台、测钎台、测钎4个、记个、记录板录板1个。个。实验任务实验任务:每组完成测回法测每组完成测回法测1个水平角观测任务，个水平角观测任务，分析对点、整平、瞄准对测角精度的影响。分析对点、整平、瞄准对测角精度的影响。说明说明:注意瞄准的位置、水平角测量的限差及记注意瞄准的位置、水平角测量的限差及记录格式。录格式。实验二（实验二（3 3）:水平角观测水平角观测(方向测回方向测回法法)实验目的实验目的:掌握方向测回法测水平角的原理方法。掌握方向测回法测水平角的原理方法。仪器设备仪器设备:每组每组J6光学经纬仪光学经纬仪1台、测钎或花杆台、测钎或花杆2个、个、记录板记录板1个。个。实验任务实验任务:每组完成方向测回法测多个水平角两个测每组完成方向测回法测多个水平角两个测回观测任务。回观测任务。说明说明:注意水平角测量的限差及记录格式。注意水平角测量的限差及记录格式。实验三（实验三（1 1）:竖直角观测竖直角观测u实验目的实验目的:掌握竖直角测量的原理方法。掌握竖直角测量的原理方法。u仪器设备仪器设备:每组每组J6光学经纬仪光学经纬仪1台、塔尺台、塔尺1把、把、记录板记录板1个。个。u实验任务实验任务:每组测俯角、仰角各一个，需盘每组测俯角、仰角各一个，需盘左、盘右测一个测回。左、盘右测一个测回。u说明说明:注意竖直角测量的指标差及记录格式。注意竖直角测量的指标差及记录格式。1 观测前应先检验仪器.如不符合要求就进行校正;2安置仪器要稳定,脚架应踩实,应仔细对中和整平.注意:在短边测量时要严格整平对中,同时一测回不能重新对中整平;3目标应竖直,仔细对准地上标志中心,根据远近选择不同粗细的标杆,尽可能瞄准标杆底部;4严格遵守各项操作规定和限差要求.照准时就消除视差,垂直角观测时,应先使竖盘指标水准管气泡居中后,才能读取竖盘读数5进行M测回时,测回间要变换度盘起始位置,这能减小度盘刻划不均匀误差6水平角观测时,应以十字丝交点附近的竖丝瞄准目标底部;垂直角观测时,应以十字丝交点附近的横丝照准目标的底部.7读数应果断准确,特别注意估读.观测结果应及时记录在正规的记录簿上,当场计算.当各项限差满中规定要求后,主能搬站.如有超限或错误,应立即重测8选择有利的观测时间,注意打伞.9尽量缩短一测回的观测时间，采取观测方法减弱与时间成正比的误差。角度测量实验注意事项角度测量实验注意事项11、经纬仪有哪些轴线，它们间应满足什么条件？12、角度观测时，用盘左、盘右取平均值的方法可消除什么误差？可否消除竖轴倾斜引起的水平角测量误差？13、测站偏心差和目标偏心差对水平角测量有何影响？14、望远镜竖轴垂直于横轴的目的？15、经纬仪横轴为何要垂直于仪器竖轴？