经纬仪及角度测量

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章,经纬仪及角度测量,第一节 角度测量的基本概念,第二节 光学经纬仪,第三节 水平角观测,第四节,竖,直角观测,第五节,角度测量误差,Surveying and Mapping,第一节 角度测量基本概念,水平角,：,空间两直线的夹角在水平面上的投影,。,竖直角,:,同一竖直面内，某目标方向的视线与水平线之间的夹角；也称倾斜角。有正负之分。,天顶距：,视线与天顶方向,(,铅垂线反方向,),之间的夹角。在大地测量和天文测量中经常用这种表示方法。,第二节 光学经纬仪,一、经纬仪的分类,二、,DJ,6,光学经纬仪的构造,三、,DJ,6,光学经纬仪的读数方法,四、经纬仪的使用,一、,经纬仪的分类,按测角精度：,分为,DJ,07,、,DJ,1,、,DJ,2,、,DJ,6,和,DJ,15,等不同级别。其中“,D”,和“,J”,分别为“大地测量”和“经纬仪”的汉字拼音第一个字母，下标数字,07,、,1,、,2,、,6,、,15,表示仪器的精度等级，即“一测回方向观测中误差的秒数”。,二,、,DJ,6,光学经纬仪的构造,光学经纬仪主要由,照准部、水平度盘和基座,三部分组成。如图为北京光学仪器厂生产的,DJ,6,级光学经纬仪构造示意图。,照准部,照准部：,照准部为经纬仪上部可转动的部分，由,望远镜、竖直度盘、横轴、支架、竖轴、水平度盘水准器、读数显微镜及其光学读数系统,等组成,。,望远镜：,望远镜用于精确瞄准目标。它在支架上可绕横轴在竖直面内作仰俯转动，并由望远镜制动扳钮和望远镜微动螺旋控制。经纬仪的望远镜与水准仪的望远镜相同，由物镜、调焦镜、十字丝分划板、目镜和固定它们的镜筒组成。,照准部,竖直度盘,:,竖直度盘用于测量竖直角，竖直度盘固定在横轴的一端，随望远镜一起转动。,水准器：,照准部上有一个管水准器和一个圆水准器。与脚螺旋配合，用于整平仪器。圆水准器用作粗略整平，管水准器用作精确整平。,竖轴：,照准部的旋转轴即为仪器的竖轴，竖轴插入竖轴轴套中，照准部可绕竖轴在水平方向旋转，并由水平制动扳钮和水平微动螺旋控制。照准部上还装有光学对中器，用于仪器的精确对中。,基 座,基座：,用于支撑整个仪器，并通过中心连接螺旋将经纬仪固定在三脚架上。基座上安有三个脚螺旋和连接板。转动脚螺旋可使水平度盘水平。在基座上还有一个轴座固定螺旋，一般情况下，不可松动轴座固定螺旋，以免仪器脱出基座而摔坏。,水 平 度 盘,水平度盘,是由光学玻璃制成的圆盘，其边缘按顺时针方向刻有,0,360,的分划，用于测量水平角。,水平度盘与照准部是分离的，照准部转动时，水平度盘并不随之转动。有的经纬仪装有复测机构，将复测按钮扳下，水平度盘与照准部结合在一起，这时水平度盘跟照准部一起转动。不需要一起转动时，将复测按钮扳上，水平度盘就与照准部脱开。也有的经纬仪没有复测机构，单独设置一个变换水平度盘位置的手轮，当需要转动水平度盘时，只要转动手轮即可。,三、,DJ,6,光学经纬仪的读数方法,DJ,6,级光学经纬仪，在望远镜旁的读数显微镜内读数。由于测微装置的不同，,DJ,6,级光学经纬仪的读数方法分为下列两种：,分微尺测微器读数法,和,单平板玻璃测微器读数法,分微尺测微器读数方法,大部分,DJ,6,经纬仪都采用这种读数设备。,度盘最小分划值为,1,，分微尺上把度盘为,1,的弧长分为,60,格，所以分微尺上最小分划值为,1,，每,10,作一注记，可估读至,0.1,。,读数时，打开并转动反光镜，使读数窗内亮度适中，调节读数显微镜的目镜，使度盘和分微尺分划线清晰。“度”可从分微尺中的度盘分划线上的注字直接读得，“分”则用度盘分划线作为指标，在分微尺中直接读出，并估读至,0.1,，两者相加，即得度盘读数。,分微尺测微器读数方法,如图所示，水平度盘的读数为,130,0130=1300130,；竖盘读数为,87,2200=872200,。,单平板玻璃测微器的读数方法,如图所示为单平板玻璃测微器的读数窗视场，读数窗内可以清晰地看到测微盘（上）、竖直度盘（中）和水平度盘（下）的分划像。度盘凡整度注记，每度分两格，最小分划值为,30,；测微盘把度盘上,30,弧长分为,30,大格，一大格为,1,，每,5,一注记，每一大格又分三小格，每小格,20,，不足,20,的部分可估读，一般可估读到四分之一格，即,5,。,单平板玻璃测微器的读数方法,读数时，打开并转动反光镜，调节读数显微镜的目镜，然后转动测微轮，使一条度盘分划线精确地平分双线指标，则该分划线的读数即为读数的度数部分，不足,30,的部分再从测微盘上读出，并估读到,5,，两者相加，即得度盘读数。每次水平度盘读数和竖直度盘读数都应调节测微轮，然后分别读取，两者共用测微盘，但互不影响。,单平板玻璃测微器的读数方法,图,A,中，水平度盘读数为,4930+2240=495240,；,图,B,中，竖直度盘读数为,107+0140=1070140,。,四、经纬仪的使用,经纬仪的基本操作为：,对中,、,整平,、,瞄准,和,读数,。,对中,:,对中的目的是使仪器度盘中心与测站点标志中心位于同一铅垂线上。垂球对中操作步骤为：,1.,张开脚架，调节脚架腿，使其高度适宜，并通过目估 使架头水平、架头中心大致对准测站点。,2.,从箱中取出经纬仪安置于架头上，旋紧连接螺旋，并挂上锤球。如锤球尖偏离测站点较远，则需移动三脚架，使锤球尖大致对准测站点，然后将脚架尖踩实。,3.,略微松开连接螺旋，在架头上移动仪器，直至锤球尖准确对准测站点，最后再旋紧连接螺旋。,四、经纬仪的使用,整平,:,调节脚螺旋使水准管气泡居中，其操作步骤,:,1.,使水准管平行于任一对脚螺旋,如图,A,。转动这两个脚螺旋，使水准管气泡居中。,2.,将照准部旋转,90,，转动第三个脚螺旋，使水准管气泡居中,如图,B,。,四、经纬仪的使用,整平：,（,3,）,按以上步骤重复操作，直至水准管在这两个位置上气泡都居中为止。,四、经纬仪的使用,使用光学对中器进行,对中、整平,时,:,A:,首先通过目估初步对中（也可利用锤球），旋转对中器目镜看清分划板上的刻划圆圈，再拉伸对中器的目镜筒，使地面标志点成像清晰。,四、经纬仪的使用,使用光学对中器进行,对中、整平,时,:,B:,如果测站点偏离光学对中器中心圆较远，可根据地形安置好三脚架一支腿，两手分别持其它两条腿并作移动，使测站点标志位于对中器中心圆左右位置，踩实三脚架架腿。,四、经纬仪的使用,使用光学对中器进行,对中、整平,时,:,C:,转动脚螺旋使标志点的影像移至刻划圆圈中心。,四、经纬仪的使用,使用光学对中器进行,对中、整平,时,:,D:,然后通过伸缩三脚架腿，调节三脚架的长度，使经纬仪圆水准器气泡居中，再调节脚螺旋精确整平仪器。,四、经纬仪的使用,使用光学对中器进行,对中、整平,时,:,E:,通过对中器观察地面标志点，如偏刻划圆圈中心，可稍微松开连接螺旋，平移（,不可旋转,）基座，使其精确对中，此时，如水准管气泡偏移，则再整平仪器，如此反复进行，直至对中、整平同时完成。,四、经纬仪的使用,瞄准：,瞄准目标的步骤如下：,1.,目镜对光：将望远镜对向明亮背景，转动目镜对光螺旋，使十字丝成像清晰。,2.,粗略瞄准：松开照准部制动螺旋与望远镜制动螺旋，转动照准部与望远镜，通过望远镜上的瞄准器对准目标，然后旋紧制动螺旋。,3.,物镜对光：转动位于镜筒上的物镜对光螺旋，使目标成像清晰并检查有无视差存在，如果发现有视差存在，应重新进行对光，直至消除视差。,四、经纬仪的使用,瞄准,（,4,）,精确瞄准：旋转微动螺旋，使十字丝准确对准目标。观测水平角时，应尽量瞄准目标的基部，当目标宽于十字丝双丝距时，宜用单丝平分，如图,A,所示；目标窄于双丝距时，宜用双丝夹住，如图,B,所示；观测竖直角时，用十字丝横丝的中心部分对准目标位，如图,C,所示。,四、经纬仪的使用,读数,：,读数前应调整反光镜的位置与开合角度，使读数显微镜视场内亮度适当，然后转动读数显微镜目镜进行对光，使读数窗成像清晰，再按上节所述方法进行读数。,第三节 水平角观测,1,测回法,2,方向观测法,水平角观测,一,.,测回法,竖盘在望远镜视准轴的左侧，称为盘左，也称正镜；竖盘在视准轴方向的右侧则称盘右，也叫倒镜。测回法适用于观测两个方向之间的单个水平角。如图所示，欲测出地面上,OA,、,OB,两方向间的水平角,，可按下列步骤进行观测：,水平角观测,测回法,1,在角顶,O,点安置经纬仪，在,A,、,B,点上分别竖立花杆。,2,以盘左位置照准左边目标,A,，得水平度盘读数,a,左,（如为,00012,），记入表（观测手簿）第,4,栏相应位置。,3.,松开照准部和望远镜制动螺旋，顺时针转动照准部，瞄准右边目标,B,，得水平度盘读数,b,左,（如为,1202036,），记入观测手簿相应栏内。,则盘左所测的角值为,:,左,=b,左,-a,左,=1202036-00012=1202024,水平角观测,测回法,以上完成了上半个测回。为了检核及消除仪器误差对测角的影响，应该以盘右位置再作下半个测回观测。,4.,倒转望远镜成盘右位置，先瞄准右边目标,B,，得水平度盘读数,b,右,（如为,3002106,），记入手簿；逆时针方向转动照准部，瞄准左边目标,A,，得度盘读数,a,右,（如为,1800048,），记入手薄,完成了下半测回，其水平角值为,:,右,=b,右,-a,右,=,3002106-1800048=1202018,测站,竖盘位置,目标,水平度盘读数,半测回角值,一测回平均值,备注,O,左,A,0,00,12,120,20,24,120 20 21,B,120,20,36,右,A,180,00,48,120,20,18,B,300,21,06,水平角观测,测回法,上下半测回角值差不大于,40,时：,=,（,左,+,右）,/2,测站,竖盘位置,目标,水平度盘读数,半测回角值,一测回平均值,备注,O,左,A,90,01,18,120,20,36,120 20 24,B,210,21,42,右,A,270,02,12,120,20,12,B,30,22,24,水平角观测,测回法,当测角精度要求较高时，须观测,n,个测回。为了消除度盘刻划不均匀的误差，每个测回观测完毕,应将度盘读数改变,180,/,n,再开始下一测回的观测。,实习 水平角观测（测回法）,一、目的和要求,1.,掌握测回法测量水平角的操作方法、记录和计算。,2.,每位同学对同一角度观测两测回，上、下半测回角值之差不超过,40,。,二、仪器和工具,DJ6,经纬仪,1,台，测钎,2,只，记录板,1,块，伞,1,把。,三、方法与步骤,1.,在测站点安置经纬仪，对中、整平。,实习 水平角观测（测回法）,三、方法与步骤,2.,盘左位置，瞄准左手方向的目标，读取水平度盘读数，记入观测手簿；然后松开照准部制动螺旋，顺时针转动照准部，瞄准右手目标，读取水平度盘读数，记入观测手簿。,3.,盘右位置，倒转望远镜成盘右位置，瞄准原右手方向的目标，读取水平度盘读数，记入观测手簿；然后松开照准部制动螺旋，逆时针转动照准部，瞄准原左手方向的目标，读取水平度盘读数，记入观测手簿。,实习 水平角观测（测回法）,四、注意事项,1.,目标不能瞄错，并尽量瞄准目标下端。,2.,立即计算角值，如果超限，应重测。,五、应交成果,测回法水平角观测记录簿,并附有相关计算,:,1.,上、下半测回校核计算；,2.,按测回数水平度盘配置计算；,3.,半测回、一测回、各测回平均值计算,组别：仪器号码：年 月 日,水平角观测,二,.,方向观测法,在一个测站上，当观测方向在三个以上时，一般采用方向观测法，即从起始方向顺次观测各个方向后，最后要回测到起始方向，最后一步称为“归零”，其目的是为了检验仪器度盘位置是否变动，上述工作称为盘左半测回或上半测回。如图中,