第3章角度测量

,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,*,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,*,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,第三章 角度测量,学习目标,：在学习角度测量基本概念的基础上，明确经纬仪的结构原理，掌握经纬仪应用的基本方法，掌握水平角、竖直角测量基本技术。,第三章 角度测量,3.1,角度测量原理,3.2,光学经纬仪,3.3,水平角观测,3.4,竖直角观测,3.5,经纬仪的检验与校正,3.6,角度测量的误差及注意事项,3.1,角度测量原理,1 水平角测量原理,概念,：地面上某点到两目标的方向线铅垂投影在水平面上所成的角度，称为水平角，取值范围：,0,360,。,为测出水平角，在过,O,点的铅垂线上水平地放置一个带有刻度的圆盘，并使圆盘中心通过,O,点的铅垂线。通过,OA,、,OB,各作一竖直面，在度盘上分别截得的读数为 和 ，则水平角 的值为：,由上述内容可见，测量水平角需要一个带刻度的圆盘，并能使之水平，且其中心能位于,O,点铅垂线上；还要有既能在水平方向转动，又能在竖直方向上下转动的望远镜。经纬仪就是具备这些构件的测角仪器。,2,竖直角测量原理,垂直角概念：在同一竖直面内，地面某点至目标的方向线与水平视线间的夹角。,仰角：目标的方向线在水平视线的上方，为正。0,90,俯角：目标的方向线在水平视线的下方，为负。0,-90,仪器瞄准目标后直接读数即可。竖直角也是用经纬仪进行测量。,3.2,光学经纬仪,3.2.1,光学经纬仪的构造及读数方法,1 光学经纬仪介绍,经纬仪是测量角度的仪器。根据测角精度的不同，我国的经纬仪系列分为,DJ,07,、DJ,1,、DJ,2,、DJ,6,、DJ,15,等几个等级。,DJ,分别为,“,大地测量,”,和,“,经纬仪,”,的汉字拼音第一个字母，其下标数字为该仪器一测回方向观测中误差的秒数。,测回的概念将在讲水平角测量时再作介绍。,2 光学经纬仪的基本构件,2 光学经纬仪的基本构件,由上图可以看出，经纬仪在构造上分为三大部分：,（1）照准部照准部由四部分组成：望远镜；竖直度盘；管,水准器；光路系统,（2）水平度盘部分三部分：水平度盘；度盘变换手轮；外轴。,（3）基座 圆水准器；脚螺旋。,3,读数方法（,DJ,6,光学经纬仪）,（1）具有分微尺读数装置的光学经纬仪,分微尺测微器的读数设备是将分微尺的影像通过一系列的放大和折射，反映到读数显微镜内。如图所示，度盘上,1,的分划间隔与分微尺全长相等，分微尺全长等分为,60,小格，每小格为,1.,可估读到,0.1,，即,6.,读数时先读落取在分微尺上度盘分划的度数，再读分微尺上的位置读数，两者之和即为度盘读数。,图中的水平度盘读数为,730454,，竖直度盘读数为,870612,3,读数方法（,DJ,6,光学经纬仪）,（2）具有单平板玻璃测微器读数装置的光学经纬仪,单平板玻璃测微器由平板玻璃、测微尺、连接机构和,测微轮组成。如下图，下窗为水平度盘和双指标线，中窗,为竖直度盘和双指标线，上窗为测微尺和单指标线。度盘,分划值为,30,，测微尺全长也是,30,，分成了,30,大格，,每格,1,，每大格又分成,3,小格，每小格,20,。读数时转动,测微轮，使度盘某一分划居于双指标中央，先读出该分划,的度盘读数，再在测微尺上读取不足,30,的部分，两者之,和即为度盘读数。显示虽然不同，读数方法和分微尺读数,相似。,3,读数方法（,DJ,2,光学经纬仪）,DJ,2,光学经纬仪是精密的测角仪器，其构造与,DJ,6,类似，但是望远镜放大倍数较大、水准管灵敏度较高、度盘格值较小，另外还有如下特点：,（,1,）采用对径重合读数法，可消除度盘偏心影响；,（,2,）可通过转动换像手轮在读数显微镜中选择所需要的度盘影像，手轮上指示线水平时，表示读数显微镜内是水平度盘影像。,外界光线进入仪器后，经过一系列棱镜和透镜，将度盘直径两端的分划同时反映到读数显微镜，分别位于一条横线的上、下方，如图所示。左边小窗是测微尺。度盘最小格为,20,，测微尺由,0,到,10,，最小划分为,1,，左边数是分，右边数是,10,。,DJ2,光学经纬仪具体读数方法如下：,（,1,）转动测微轮，使正、倒像分划线重合；,（,2,）确定正倒像相差,180,的最近的两条分划线，必须是正像在左，倒像在右；,（,3,）读取正像分划的注记读数为度数，对径分化间的格数（每格,10,），再加上测微尺上的读数值即为度盘读数。图中读数应为,2344834.5,3.2.2,光学经纬仪的使用,光学经纬仪的使用包括对中、整平、照准和读数,4,项步骤，一般来说对中整平是同时进行的。分述如下：,1,对中与整平,对中是使水平度盘中心与测站中心位于同一铅垂线，可以,用垂球或光学对中器来实现；整平是使仪器的竖直位置和水平,度盘处于水平位置，利用基座上的三个脚螺旋来使照准部水准,管在相互垂直的两个方向上气泡都居中。,具体做法如下：,（,1,）垂球对中整平法步骤,移动或伸缩三脚架（粗略对中）,脚架头上移动仪器（精确对中）,旋转脚螺旋使水准管气泡居中（整平）,反复、两步。,（,2,）光学对中整平法步骤,大致水平大致对中：眼睛看着对中器，拖动三脚架,2,个脚，使仪器大致对中，并保持“架头”大致水平。,伸缩脚架粗平：根据气泡位置，伸缩,三脚架,2,个脚，使圆水准气泡居中。,旋转三个脚螺旋精平,架头上移动仪器，精确对中,脚螺旋精平。,反复、两步。,旋转三个脚螺旋使仪器精平的方法在介绍水准仪时已经提到，下面再简单说一下。,按“左手大拇指法则”旋转三个脚螺旋，使水准管气泡居中的步骤：,转动仪器，使水准管与,1,、,2,脚螺旋连线平行。,根据气泡位置运用法则，对向旋转,1,、,2,脚螺旋。,转动仪器,90,，运用法则，旋转,3,脚螺旋。,2,瞄准,将望远镜对向天空（不要对着太阳）。调节目镜对光螺旋使十字丝清晰，然后用望远镜照门和准星（或光学瞄准器）瞄准目标，旋紧望远镜制动螺旋和水平制动螺旋，调节物镜对光螺旋使目标影像清晰，并消除视差。然后转动望远镜微动螺旋、照准部微动螺旋，使双丝夹住目标或单丝平分目标。,3,读数,打开反光镜，调至合适位置，使读数窗明亮。然后调节读数显微镜调焦螺旋，使读数分划清晰，再读取度盘读数并记录。,3.3,水平角测量,1,测回法观测水平角,（,1,）适用情况：,两个方向的单角（,AOB,）。,（,2,）几个概念,盘左：竖盘位置在望远镜左侧的状态，亦称正镜。,盘右：竖盘位置在望远镜右侧的状态，亦称倒镜。,测回：用盘左顺时针依次瞄准两个目标并测量读数记录，,称为上半测回；盘右逆时针瞄准目标并测量读数记录，称为下,半测回；上、下半测回合称一测回。,（3）施测过程和记录,逆时针旋转瞄准,A,，读取,a,2,，,下半测回角值：,2,=b,2,-a,2,；,计算角值。若,1,-,2,40“,（图根级）则有：,=,（,1,+,2,）,/2,测站,测点,盘位,水平度盘读数,水平角值,平均角值,备 注,1,2,3,4,5,6,7,O,A,左,118 47 00,72 36 00,72 36 10,B,191 23 00,B,右,11 23 20,72 36 20,A,298 47 00,盘左瞄准,A,，,配度盘,至,00X,，读取,a1,；,顺时针旋转瞄准,B,，读取,b1,。则上半测回,角值：,1=b1-a1,盘右，瞄准,B,，读取,b2,；,（4）计算与精度指标,若精度要求较高时，可以多测几个测回，取其平均值作为水平角的最后结果。如果要观测,n,个测回，为减少度盘分划误差，各测回间应按,180/n,的差值来配置水平度盘。例如要测,3,个测回，则,3,测回起始读数要配置在,0,、,60,、,120,附近,2,方向观测法观测水平角,（,1,）适用：一个测站上需要观测两个以上方向。,（,2,）观测步骤：（如下图，有四个观测方向）,上半测回,选择一明显目标,A,作为起始方向（零方向），用盘左,瞄准,A,，配置度盘，顺时针依次观测,A,、,B,、,C,、,D,、,A,。,下半测回,倒镜，逆时针依次观测,A,、,D,、,C,、,B,、,A,。,同理各测回间按,180/n,的差值，来配置水平度盘。,（,3,）,计算与精度指标,如需观测多个测回时，为了消减度盘刻度不匀的误差，每个测回都要改变度盘的位置，如前所述。,仪器,型号,光学测微器两次重合读数之差,半测回归零差,各测回同方向,值,2c,互差,各测回同一方向值互差,1,6,9,6,3,8,13,10,DJ,6,18,24,方向观测法的限差：,方向法观测手簿：,测站,测点,水平盘读数,左,-,右,(2c),方向值,备注,盘左,盘右,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,O,A,60,15,00,240,15,12,-12,60 15 04,60 15 06,0 00 00,B,101,51,54,281,52,00,-6,101 51 57,41 36 53,C,171,43,18,351,43,30,-12,171 43 24,111 28 20,D,313,36,06,133,36,12,-6,313 36 09,253 21 05,A,60,15,00,240,15,06,-6,60 15 03,0,-6,3.4,竖直角测量,1,竖直度盘的构造,(1),竖盘；,(2),竖盘指标水准管；,(3),竖盘指标水准管微动螺,旋。其中，竖盘指标水准管和竖盘指标水准管微动螺旋，可采,用竖盘指标自动归零补偿器来替代。,竖盘刻划也是在全圆周刻,360,。通常望远镜方向上注以,0,及,180,，视线水平时，指标指的读数为,90,或,270,。,2,竖直角的计算公式,有顺时针注记和逆时针注记两种形式：,顺时针注记：,逆时针注记：,3,竖盘指标差,（,1,）定义,由于指标线偏移，当视线水平时，竖盘读数不是恰好等于,90,或,270,上，而是与,90,或,270,相差一个,x,角，称为竖盘指标差。当偏移方向与竖盘注记增加方向一致时，,x,为正，反之为负。,（,2,）计算公式,指标差：,x=,（,L+R-360,）,/2,对于顺时针注记的：,正确的竖直角,=(90+x)-L=,左,+x,=R-(270+x)=,右,-x,（,3,）结论,取盘左盘右的平均值，可消除指标差的影响。,4,竖直角的观测及记录,测站,目标,盘位,竖盘读数,半测回竖直角,指标差,（,）,一个测回竖直角,备注,A,B,左,76 45 12,13 14 48,-6,13 14 42,竖直度盘是顺时针注记的。,右,283 14 36,13 14 36,C,左,122 03 36,-32 03 36,12,-32 03 24,右,237 56 48,-32 03 12,3.5,经纬仪的检验与校正,1,经纬仪上主要轴线应满足的条件,（1）照准部水准管应垂直于竖轴,（2）视准轴应垂直于横轴,（3）横轴应垂直于竖轴,（4）竖丝应垂直于横轴,2,经纬仪的检验和校正方法,经纬仪检验的目的，就是检查上述的各种关系是否满足。如果不能满足，且偏差超过允许的范围时。则需进行校正。检验和校正应按一定的顺序进行，确定这些顺序的原则是：,（,1,）如果某一项不校正好，会影响其他项目的检验时，则这一项先做。,（,2,）,如果不同项目要校正同一部位，则会互相影响，在这种情况下，应将重要项目在后边检验，以保证其条件不被破坏。,（,3,）有的项目与其他条件无关，则先后均可。,3,照准部水