测量学课件第三章角度测量.ppt

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1、内容提要第内容提要第内容提要第内容提要第三章三章三章三章 第三章第三章 角角 度度 测测 量量 学习要点 水平角与垂直角观测原理 光学经纬仪的构造及度盘读数 水平角观测 垂直角观测 经纬仪的检验与校正 水平角观测的误差分析10/27/20221提要一提要一提要一提要一水平水平角与垂直角角与垂直角观测原理观测原理3-1 水平角与垂直角观测原理水平角观测原理水平角观测原理垂直角观测原理垂直角观测原理两种角度两种角度 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、斜距改正成平距测角仪器测角仪器 经纬仪、电子全站仪经纬仪、电子全站仪10/27/202221.1.水平水

2、平水平水平角观测角观测角观测角观测原理原理原理原理1.水平角观测原理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abcABC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=c-a=c-a10/27/202232.2.垂直角观测原垂直角观测原理理2.垂直角观测原理垂直角观测原理天顶铅垂线水平线ACB090 180270垂直角垂直角在同一铅垂面内，瞄准目标的倾斜视线与 水平视线的夹角(也叫竖直角)。=090，仰角为正，俯角为负。10/27/20224提要二提要二提要二提要二光学经光学经纬仪的构造纬仪的构造及度盘读

3、数及度盘读数经纬仪的技术参数 DJ6经纬仪的构造 DJ2经纬仪3-2 光学经纬仪的构造 及度盘读数10/27/20225一一.经纬仪的技术经纬仪的技术参数参数一一.经纬仪的技术参数经纬仪的技术参数技术项目一测回水平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经纬仪等级DJ1 DJ2 DJ6 1 2 6二等平面控制测量及精密工程测量60mm 40mm 40mm30倍 28倍 26倍 6/2mm 20/2mm 30/2mm 10/2mm 20/2mm 30/2mm 三、四等平面控制测量及一般工程测量图根控制测量 及一般工程测量技术参数 表3-110/27/

4、20226二二.DJ6DJ6经纬仪的构造经纬仪的构造二二.DJ6DJ6经纬经纬仪的构造仪的构造基座、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10/27/202271.1.基座基座1.1.基座基座脚螺旋用于整平仪器基座基座水平度盘水平度盘照准部照准部10/27/202282.2.照准部照准部2.2.照准部照准部照准部(水平)制动、微动望远镜(竖直)制动、微动圆水准器 8/2mm；管水准器30/2mm望远镜：倒像，2630倍，目镜调焦，物镜调焦，粗瞄准器，十字丝读数显微镜竖盘部分光学对点器复测扳手或度盘变换器 望远镜十字丝10/27/202293.3.水平度盘

5、水平度盘3.3.水平度盘水平度盘水平度盘由光学玻璃制成水平度盘由光学玻璃制成 顺时针0360刻度；仪器整平，水平度盘水平；水平度盘与照准部相互脱离；改变度盘位置，要使用复测 扳手或度盘变换手轮。09018027009018027010/27/202210经纬仪的经纬仪的 读数装置读数装置经纬仪的经纬仪的 读数装置读数装置图3-5 J6经纬仪度盘读数光路水平度盘垂直度盘读数光路10/27/202211J6J6光学经纬仪光学经纬仪读数读数J6J6光学经纬仪读数光学经纬仪读数两种读数测微装置两种读数测微装置：分微尺测微和平行玻璃板测微度盘上1度分划的间隔 经放大后，与分微尺全 长相等。分微尺全长分6

6、0格，因 此其最小格值为最小格值为1 1=6060。读数时，秒数必须估读。估读至格，因此，估读的秒数都应是6的 倍数。水平度盘读数：730424a).a).分微尺测微分微尺测微利用度盘刻度线，在分微尺上读数。01737310/27/202212b).b).平行玻璃板平行玻璃板测微测微b).b).平行玻璃板测微平行玻璃板测微利用测微手轮，用指标线读数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，则移动量可在 分微尺上读出。平行玻璃板最大调节范围为30分，分微尺全长刻度也等于30分。操作时，调节测微手轮，使度盘 某度(或某30分)的刻度线居中于 双线读数指标，双指标线所夹刻 度

7、的度数(或30分)加上分微尺 读数，即为该方向的读数。图3-8 平行玻璃板测微器水平度盘读数：92172810/27/202213DJ2DJ2光学经纬仪光学经纬仪的读数的读数主要特点主要特点（1）采用度盘对径重合读数法，以消除度盘偏心 误差影响。（2）通过转动测微手轮，操纵测微装置，使度盘上 相差180度的刻度线一一对应重合，而对应刻 度线相对移动过的量，可在分微尺上读取。（3）水平度盘读数和竖直度盘读数由换像手轮控 制，分别单独显示。DJ2DJ2光学经纬仪的读数光学经纬仪的读数水平度盘读数：425202.0图3-11水平度盘读数：1740202.010/27/202214水平角观测水平角观测

8、3-3 水平角观测一一.经纬仪的操作步骤经纬仪的操作步骤 对中对中整平整平瞄准瞄准读数读数掌握对中、整平的目的、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。二二.水平角观测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。10/27/202215对中对中BCA对中对中将仪器中心安置在过测 站点的铅垂线上。对中 误差3mm。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12cm内；精确对中：精确对中：稍微松开中心螺丝，在脚架 头上移动(不能旋转

9、)仪器，使垂球尖精 确对中测站标志中心，旋紧中心螺丝。注意注意脚架头首先要放平，三个脚螺旋 基本等高；脚架适当踩实；垂球尖尽量接近标志，便于判断。10/27/202216光学对中步骤光学对中步骤图3-14光学对中步骤：光学对中步骤：对准、调平、整平、对中打开三脚架，装上经纬仪；打开三脚架，装上经纬仪；固定三脚架一脚，双手持脚架另固定三脚架一脚，双手持脚架另 二脚并不断调整其位置，同时观二脚并不断调整其位置，同时观 测光学对点器十字分划，使其基测光学对点器十字分划，使其基 本本对准对准对准对准测站标志，踩实脚架；调测站标志，踩实脚架；调 节脚螺旋，使光学对点器精确节脚螺旋，使光学对点器精确对对对

10、对 准准准准测站标志；测站标志；伸缩三脚架伸缩三脚架(二脚二脚)，调平调平调平调平仪器，仪器，使圆气泡居中；使圆气泡居中；调脚螺旋，精确调脚螺旋，精确整平整平整平整平仪器，并通仪器，并通 过在脚架头上移动仪器，精确过在脚架头上移动仪器，精确对对对对 中中中中。有时必须反复上述三步的操作。有时必须反复上述三步的操作。10/27/202217整平整平123气泡居中，3与1、2等高整平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1格。用左手大拇指法则，转动脚螺旋，调节水准 管气泡居中(反复)。一测回观测过程中，不得再调气泡。气泡居中，1、2等高12310/27/202218瞄准

11、瞄准瞄准瞄准用望远镜竖丝精确瞄准目标的标志中心。操作步骤操作步骤：粗瞄、制动、调焦消除视差、水平微动精确瞄准。用水平微动完成瞄准。尽量瞄准目标下部，减少由于目标不垂直引起的 方向误差。10/27/202219测回法观测水平角测回法观测水平角测回法观测水平角测回法观测水平角 观测程序：盘左盘左 瞄准J，读数j左 瞄准K，读数k左 盘右盘右 瞄准K，读数k右 瞄准J，读数j右第1方向第2方向测站测站JKB 左左=k k左左-j-j左左 右右=k k右右-j-j右右精度要求精度要求：左-右40 取:=(左+右)2角是从起始方向(即第1方向)顺时针转到第2 方向所成的角度，观测时，必须首先确定起始 方

12、向，然后按照“测回法”的次序观测。水平角总是第2方向读数减去第1方向读数而得。10/27/202220水平角观测水平角观测记录记录起始方向第一个读数应调成0（或180/N，N为测回数）；分、秒数写足二位；改数时按有关规则。一测回过程中，不得再调整水准管气泡或改变度盘 位置。水平角观测记录（测回法）第1方向第2方向测站测站JKB右KJ25424061800500741906B左JK 00418742342741924741915测站竖盘位置目标水平度盘 读 数半测回角一测回平均角10/27/202221水平角观测记水平角观测记录大角录大角第第2方向方向ACB第第1方向方向水平角观测记录（测回法）

13、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 010302143342右CA3434121801118214231221422542142303测站竖盘位置目标水平度盘 读 数半测回角一测回平均角10/27/202222方向观测法方向观测法方向观测法方向观测法 一个测站观测4个或4个以上方向时，采用方向观测法，也称“全圆测回法”。ABCDE方向观测法零方向盘左盘右10/27/202223垂直角观测垂直角观测3-4 垂直角观测垂直角观测原理垂直角观测原理竖盘构造特点竖盘构造特点垂直角计算公式垂直角计算公式竖盘指标差竖盘指标差10/27/202224垂直角观测原理垂直角观测原理

14、垂直角观测原理垂直角观测原理天顶天顶铅垂线水平线ACB090 180270垂直角垂直角在同一铅垂面内，瞄准目标的倾斜视 线与水平视线的夹角(也叫竖直角)。=090，仰角为正，俯角为负。10/27/202225垂直角的主垂直角的主要用途要用途垂直角的主要用途垂直角的主要用途D=Scos (2-4-1)将斜距化为平距将斜距化为平距 已知斜距S、竖直角，计算平距D：图3-20 斜距化为平距(2-4-2)三角高程测量三角高程测量 已知平距D、竖直角，计算A、B高差h：图3-21 三角高程测量10/27/202226竖盘构造特点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。

15、竖盘与读数指标相互脱离。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：盘左时一般 L0=90，盘右时一般 R0=270。27027090901801800 0盘右盘右0 02702701801809090盘左盘左垂直度盘与读数指标10/27/202227确定垂直角确定垂直角的计算公式的计算公式确定垂直角的计算公式确定垂直角的计算公式图3-24 竖盘读数与垂直角计算根据度盘刻度形式，确定竖直角计算公式，保证仰角为保证仰角为 正、俯角为负。正、俯角为负。10/27/202228竖盘指标差竖盘指标差0 02702701801809090竖盘指标差竖盘指标差竖盘水准管气泡居中时，读数指

16、 标线与铅垂线的夹角竖盘指标差竖盘指标差盘左盘右观测竖直角取平均，可消除指标差的影响。指标差计算公式：指标差计算公式：10/27/202229垂直角观垂直角观测记录测记录 270090180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 2222 +22 15 11左右K118 37 36 +28 37 36241 22 02 +28 37 5822 +28 37 47左右H 84 06 10 5 53 50275 53 30 5 53 30

17、20 5 53 40垂直角必须带“”号。垂直角观测记录垂直角观测记录10/27/202230经纬仪的检验与校经纬仪的检验与校正正3-5经纬仪的检验与校正经纬仪的轴线及其应满足的条件经纬仪的轴线及其应满足的条件经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正目的：使经纬仪各轴线间保持正确的目的：使经纬仪各轴线间保持正确的 几何关系几何关系10/27/202231经纬仪的轴线经纬仪的轴线 横轴 HH 视准轴 CC 水准管轴 LL 竖轴 VV 圆水准轴 LLLLHHCCVVLL经纬仪的轴线经纬仪的轴线10/27/202232轴线间应满足的条件轴线间应满足的条件 水准管轴垂直于竖轴 LLVV 视准轴垂直于横轴 C

18、CHH 横轴垂直于竖轴 HHVV 十字竖丝垂直于横轴 竖丝HH 圆水准轴平行于竖轴 LLVV轴线间应满足的条件轴线间应满足的条件LLHHCCVTLL10/27/202233二、经纬二、经纬仪的检验仪的检验和校正和校正（）平平盘盘水水准准管管的的检检验验和和校正校正 目的：使水准管轴垂直于纵轴（L V）10/27/202234（二）圆水准器的检验和校正 目的：使圆水准轴平行于纵轴（L/V）。检验：根据校正后的平盘水准管，将经纬仪整平，此时，圆水准器气泡如不居中，则需要校正。校正：用校正针拨动圆水准器下面的校正螺丝，使圆水准器气泡居中。10/27/202235（三）十字丝的检验和校正 1十字丝位置

19、的检验和校正 目的：仪器整平后，十字丝的纵丝在铅垂面内，横丝水平。10/27/202236 2视准轴的检验和校正视准轴的检验和校正 目的:视准轴垂直于横轴(CH)检验:在大致水平方向选择远处一目标P,盘左,在十字丝交点附近用纵丝瞄准,水平度盘读数为L;盘右,再瞄准P 点,水平度盘读数为R。如果L-(R180o)20”,则认为视准轴垂直于横轴的条件没有得到满足,需要进行校正。校正:计算盘左、盘右瞄准同一目标的水平度盘读数的盘右平均数(因检验时最后瞄准目标为盘右位置)r 旋转水平微动螺旋,使盘右的水平度盘读数为r,此时,十字丝纵丝必定偏离目标,用校正针旋转左、右一对十字丝校正螺丝,使纵丝对准目标P

20、。10/27/202237（四）横轴的检验和校正（四）横轴的检验和校正 目的：使横轴垂直于纵轴（HV）10/27/202238（五）竖盘指标差的检验和校正五）竖盘指标差的检验和校正 目的：消除竖盘指标差x。检验：仪器整平后，盘左、盘右分别用横丝瞄准高处一目标，各在竖盘水准管气泡居中时读取竖盘读数，算得垂直角左与右，如果左=右，说明指标差为零；如果左右,即有指标差存在。求出x值,如果x值超过30”，则需要校正。校正时,盘右（或盘左）位置瞄准原目标，转动竖盘水准管微动螺旋，使竖盘读数为R（或L）;此时，竖盘水准气泡不再居中，拨动竖盘水准管校正螺丝，使气泡居中。此项检验和校正需反复进行，直至左与右的

21、差数小于1为止。10/27/202239（六）光学对中器的检验和校正（六）光学对中器的检验和校正 光学对中器是由目镜、分划板、物镜和直角棱镜组成，分划板刻划圈中点与物镜光心的连线是对中器的视准轴。光学对中器的视准轴应与仪器的纵轴重合，否则，会产生对中误差，影响测角精度。10/27/202240检验：仪器架于一般工作高度，严格整平仪器，在脚架的中央地面放置一张白纸，在白纸上画一十字形的标志A。移动白纸，使对中器视场中的小圆圈中心对准标志，将照准部在水平方向旋转180o，如果小圆圈中心偏离标志A，而得到另一点A,则说明对中器的视准轴没有和仪器的纵轴相重合。校正：定出A,A两点的中点0，转动对中器的

22、校正螺丝使对准0点。光学对中器上的校正螺丝随仪器类型而异，有些校正使视线转向的直角棱镜，有些校正分划板。10/27/202241经纬仪的检验与校经纬仪的检验与校正正经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正 校正项目 校正目的 1.1.平盘水准管的检验与校正 LLVV 2.2.圆水准器的检验与校正 LLVV(次要)3.3.视准轴的检验与校正 CCHH 4.4.横轴的检验与校正 HHVV 5.5.竖盘指标差的检验与校正掌握各项目的校正原理与方法10/27/202242水平角观测的误水平角观测的误差分析差分析3-6 水平角观测的误差分析误差来源与处理方法1.1.仪器误差：仪器误差：仪器校正的残余误差 视

23、准轴误差（CCHH）盘左盘右观测取平均消除 横轴误差 （HHVV）盘左盘右观测取平均消除 竖轴误差 （LLVV）盘左盘右观测取平均不能 抵消，仔细整平。2.2.仪器安置误差：仪器安置误差：对中误差，整平误差 对中误差：边长较短时采用光学对中。整平误差：管水准器气泡偏离中心应小于1格。观测 目标垂直角较大时，应特别注意。10/27/202243误差来源与处理方法误差来源与处理方法3.3.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4.4.观测误差：观测误差：瞄准误差，估读数误差5.5.外界因素：外界因素：温度引起仪器轴线变化，热辐射引起 视线跳动，土壤松软使仪器安置不稳定选择有利观测时间，设法避开不利条件；尽量缩短一测回的观测时间，采取观测方法减弱与 时间成正比的误差。10/27/202244