第五章-角度测量.pptx
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1、一、水平角测量原理一、水平角测量原理ABOab仪器安置的高低及瞄准目标的高低对水平角的观测有无影响?027090180水平面5.1 角度测量原理角度测量原理水平角:相交的两直线之间的夹角在水平面上的投影(0360)。第1页/共49页二、竖直角测量原理二、竖直角测量原理竖直角:同一竖直面内,目标方向线与一特定方向线之间的夹角,称为竖直角。天顶距:天顶距:在同一竖直面内在同一竖直面内,目标方向目标方向与与天顶方向天顶方向所构成所构成的角的角(0180)。高度角:高度角:在同一竖直面内,在同一竖直面内,目标方向目标方向和和水平方向水平方向间的夹间的夹角角(090)。竖角与天顶距 Z 的关系为=90Z
2、天顶距和高度角统称为竖直角。高度角,习惯上又称为竖角,也称为垂直角。水平方向AB+-z天顶方向o5.1 角度测量原理角度测量原理第2页/共49页5.2经纬仪 基本结构基本结构2023/3/202023/3/203 3光光光光学学学学经经经经纬纬纬纬仪仪仪仪照准部照准部照准部照准部度度度度 盘:水平、竖直盘:水平、竖直盘:水平、竖直盘:水平、竖直 水准器水准器水准器水准器:水准:水准:水准:水准管管管管对中器对中器对中器对中器望远镜望远镜望远镜望远镜读数显微镜读数显微镜读数显微镜读数显微镜左右、上下微动螺旋左右、上下微动螺旋左右、上下微动螺旋左右、上下微动螺旋基基基基 座座座座脚螺旋脚螺旋脚螺旋
3、脚螺旋三角底板三角底板三角底板三角底板圆水准器及连接部件圆水准器及连接部件圆水准器及连接部件圆水准器及连接部件一、经纬仪的基本构造及分类一、经纬仪的基本构造及分类第3页/共49页5.2经纬仪第4页/共49页5.2经纬仪竖轴:仪器的旋转轴;横轴:望远镜的旋转轴;视准轴:望远镜的十字丝中心与物镜中心的连线;水准轴:水准管水准轴与圆水准器的水准轴。经纬仪的轴系关系经纬仪的轴系关系横轴圆水准轴竖轴水准管轴视准轴竖轴必须竖直(水准管轴应垂直于竖轴);水平度盘垂直于竖轴,其分划中心应在竖轴上;视准轴应垂直于横轴;竖丝应垂直于横轴。第5页/共49页 经纬仪的分类游标经纬仪游标经纬仪光学经纬仪光学经纬仪电子经
4、纬仪电子经纬仪我国大地测量仪器的总代号为汉语拼音字母“D”D”,经纬仪代号为“J”J”。经纬仪的类型很多,我国经纬仪系列是按野外“一测回水平方向中误差”这一精度指标划分为DJ07DJ07、DJ1DJ1、DJ2DJ2、DJ6DJ6、DJ15DJ15五个等级。例如“DJ6”DJ6”表示经纬仪野外“一测回水平方向中误差”不超过66,简写为“J6”J6”。经纬仪按读盘的刻度与读数方式不同,其类型可分为经纬仪按读盘的刻度与读数方式不同,其类型可分为5.2 经纬仪经纬仪机械经纬仪机械经纬仪机械经纬仪机械经纬仪北光北光北光北光J6J6J6J6南方南方南方南方ET02ET02ET02ET02我国经纬仪的名称和
5、等级我国经纬仪的名称和等级我国经纬仪的名称和等级我国经纬仪的名称和等级经纬仪一般用拼音字母经纬仪一般用拼音字母“DJ”DJ”表示,并按其野外表示,并按其野外“一测一测回方向观测中误差回方向观测中误差”这一精度指标划分为:这一精度指标划分为:DJ07DJ07、DJ1DJ1、DJ2DJ2、DJ6DJ6、DJ15DJ15五个等级。五个等级。经纬仪的种类(按发展历程)经纬仪的种类(按发展历程)经纬仪的种类(按发展历程)经纬仪的种类(按发展历程)第6页/共49页二、光学经纬仪的读数设备二、光学经纬仪的读数设备 1、度盘、度盘 水平度盘水平度盘 水平角水平角 竖直度盘竖直度盘 竖直角竖直角 2、读数设备、
6、读数设备 读数显微镜读数显微镜 放大度盘上的读数放大度盘上的读数 测微器测微器 精确量取小于度盘上的最精确量取小于度盘上的最小刻划(最小分格值)的读数小刻划(最小分格值)的读数光学经纬仪是采用光学度盘,借助光学放大和光学测微器光学经纬仪是采用光学度盘,借助光学放大和光学测微器读数的一种经纬仪。读数的一种经纬仪。5.2经纬仪第7页/共49页3 3、分微尺读数装置、分微尺读数装置J6光学经纬仪水平竖直HV水平度盘竖直度盘6046.5(604630)01234566061光学度盘两相邻分划线间距所对的圆心角称为光学度盘两相邻分划线间距所对的圆心角称为度盘的格值度盘的格值,或或度盘最小分格值度盘最小分
7、格值。一般。一般J6J6光学经纬仪的格值为光学经纬仪的格值为1 1,J2J2的的格值为格值为2020,精密光学经纬的度盘格值更小,如威特,精密光学经纬的度盘格值更小,如威特T3T3的的格值为格值为4 4(小于小于1 1个分格值的角度采用光学测微器测定)个分格值的角度采用光学测微器测定)5.2经纬仪第8页/共49页度盘最小分划度盘最小分划20,转动测微手轮使度盘对径分划影像重合。,转动测微手轮使度盘对径分划影像重合。在度盘上读取整在度盘上读取整10。10对应对应600小格,最小分划小格,最小分划1,不足,不足10在秒盘上读取。在秒盘上读取。4、双平板玻璃光学测微器、双平板玻璃光学测微器基本原理基
8、本原理:转动测微手轮时,一对移动光楔或平板玻璃作等量:转动测微手轮时,一对移动光楔或平板玻璃作等量相反方向运动可使度盘分划线影像作相向移动而彼此接合,相反方向运动可使度盘分划线影像作相向移动而彼此接合,这个移动量可在这个移动量可在秒盘秒盘相应的转动量上显示出来。相应的转动量上显示出来。5.2经纬仪第9页/共49页电子经纬仪和光学经纬仪的主要不同点:在于电子经纬仪采用了由微处理器控制的光电扫描度盘和自动显示系统。仍具有照准部、度盘、基座及相应轴系的结构形式。望远镜、水准器、光学对中器及制、微动机构类似。无读数显微镜,增设电子显示窗和操作按键。根据光电扫描度盘取得电信号的方式不同,目前电子测角系统
9、有:编码度盘测角系统、光栅度盘测角系统三、电子经纬仪三、电子经纬仪1、电子经纬仪与光学经纬仪相比较、电子经纬仪与光学经纬仪相比较5.2 经纬仪经纬仪第10页/共49页2.2.编码度盘测角系统编码度盘测角系统采用编码度盘及编码测微器的测角系统。纯二进四码道编码度盘四码道度盘(透光与不透光区)各区间由码道对应不同状态(编码输出),根据两区间的不同状态,便可测出该两区间的夹角。识别望远镜照准方向落在哪个区间是编码读盘测角的关键第11页/共49页由于光电器件尺寸的限制,不可能达到较高的测角精度四码道度盘的角分辨率为22.5,提高角分辨率必须增加码道数。角分辨率第12页/共49页5.2经纬仪 编码度盘测
10、角原理编码度盘测角原理编码度盘测角原理编码度盘测角原理 望远镜照准目标时,光电探测器(发光二极管与光望远镜照准目标时,光电探测器(发光二极管与光望远镜照准目标时,光电探测器(发光二极管与光望远镜照准目标时,光电探测器(发光二极管与光电二极管)探测到编码度盘电二极管)探测到编码度盘电二极管)探测到编码度盘电二极管)探测到编码度盘后产生电压输出,形成二进后产生电压输出,形成二进后产生电压输出,形成二进后产生电压输出,形成二进制编码,经译码器解译成十进制数字后,由微处理器处制编码,经译码器解译成十进制数字后,由微处理器处制编码,经译码器解译成十进制数字后,由微处理器处制编码,经译码器解译成十进制数字
11、后,由微处理器处理后以角度形式显示。理后以角度形式显示。理后以角度形式显示。理后以角度形式显示。度盘上每个方向都单值对应一个编码输出,得到绝度盘上每个方向都单值对应一个编码输出,得到绝度盘上每个方向都单值对应一个编码输出,得到绝度盘上每个方向都单值对应一个编码输出,得到绝对方向值,故称为绝对式编码度盘测角。对方向值,故称为绝对式编码度盘测角。对方向值,故称为绝对式编码度盘测角。对方向值,故称为绝对式编码度盘测角。2023/3/202023/3/201313第13页/共49页3.3.光栅度盘测角系统光栅度盘测角系统在光学玻璃度盘的径向上均匀地刻制明暗相间的等角距细线条构成光栅度盘。将密度相同的两
12、块光栅重叠,并使它们的刻线相互倾斜一个很小的角度,这时就会产生明暗相间的条纹(莫尔条纹)。夹角越小,条纹越粗。相邻明条纹或暗条纹之间的间隔越大。条纹的亮度按正弦周期性变化。第14页/共49页在照准目标的过程中,仪器的接收元件可累计出条纹的移动量,从而测出光栅的移动量,经转换得到角度值。若发光管、指示光栅、光电管的位置固定,当度盘随照准部转动时,发光管发出的光信号,通过莫尔条纹落到光电管上。度盘每转动一条光栅,莫尔条纹移动一周期。莫尔条纹的光信号强度变化一周期,光电管输出的电流也变化一周期。第15页/共49页一、经纬仪的安置5.3 角度观测方法1、对中使仪器的中心和测站点的标志中心在同一铅垂线上
13、。对中方法:垂球对中、光学对中、激光对中、强制对中2、整平使仪器竖轴竖直,使水平度盘居于水平位置。光学对中器光路图 1.目镜;2分划板;3物镜4棱镜 5.水平度盘 6.保护玻璃7光学垂线 8竖轴中心 第16页/共49页1、粗对中、粗对中固定三脚架一条腿,移动两条腿固定三脚架一条腿,移动两条腿,从光学对中器中从光学对中器中观察,使对中器对准测站标志中心;观察,使对中器对准测站标志中心;2、精对中、精对中采用调脚螺旋(可以提高对中速度);采用调脚螺旋(可以提高对中速度);3、粗平、粗平升降三脚架使圆水准器气泡居中;升降三脚架使圆水准器气泡居中;4、精平、精平调脚螺旋(首先,水准管平行两个脚螺旋方向
14、,调调脚螺旋(首先,水准管平行两个脚螺旋方向,调该两该两个脚螺旋,使水准管气泡居中,旋转个脚螺旋,使水准管气泡居中,旋转90度使水准管垂直度使水准管垂直该两个脚螺旋方向,调第三个脚螺旋,使水准管气泡居中。检该两个脚螺旋方向,调第三个脚螺旋,使水准管气泡居中。检查任何方向气泡居中。)查任何方向气泡居中。)5、检查对中,若对中器十字丝偏离标志中心,平移基座;、检查对中,若对中器十字丝偏离标志中心,平移基座;6、反复进行上述操作,直到对中和整平都满足要求。、反复进行上述操作,直到对中和整平都满足要求。用光学对中器进行对中和整平步骤:用光学对中器进行对中和整平步骤:激光对中(步骤同上)激光对中(步骤同
15、上)5.3 角度观测方法第17页/共49页5.3角度观测 经纬仪的安置经纬仪的安置 脚螺旋调节水准管气泡居中时的注意事项脚螺旋调节水准管气泡居中时的注意事项脚螺旋调节水准管气泡居中时的注意事项脚螺旋调节水准管气泡居中时的注意事项 气泡运动方向与左手拇指运动方向一致;气泡运动方向与左手拇指运动方向一致;气泡运动方向与左手拇指运动方向一致;气泡运动方向与左手拇指运动方向一致;经纬仪是通过水准管获得水平面,因此,应使水准管经纬仪是通过水准管获得水平面,因此,应使水准管经纬仪是通过水准管获得水平面,因此,应使水准管经纬仪是通过水准管获得水平面,因此,应使水准管气气气气 泡在两个方向(泡在两个方向(泡在
16、两个方向(泡在两个方向(9090o o o o)均居中。)均居中。)均居中。)均居中。2023/3/202023/3/201818第18页/共49页5.3角度观测 目标照准目标照准 测角常用目标标志测角常用目标标志测角常用目标标志测角常用目标标志 目标的瞄准目标的瞄准目标的瞄准目标的瞄准 粗瞄粗瞄粗瞄粗瞄制动制动制动制动调焦调焦调焦调焦微动精瞄微动精瞄微动精瞄微动精瞄2023/3/202023/3/201919测测测测水水水水平平平平角角角角瞄瞄瞄瞄准准准准测测测测竖竖竖竖直直直直角角角角瞄瞄瞄瞄准准准准第19页/共49页OAB盘左(正镜):先瞄准左边的目标A读数,再瞄准右边的目标读数盘右(倒
17、镜):先瞄准目标B读数再瞄准目标A读数一测回在不同的测回间,为了减小度盘刻划的误差,须配度盘限差:1、两个半测回方向值之差;2、各测回方向值之差二、水平角的观测方法二、水平角的观测方法1、测回法、测回法上半测回下半测回在角度观测中,为了消除仪器误差,采用盘左盘右观测。5.3 角度观测方法第20页/共49页5.3角度观测 经纬仪测角时的相关概念经纬仪测角时的相关概念 盘左盘右(或正倒镜)盘左盘右(或正倒镜)盘左盘右(或正倒镜)盘左盘右(或正倒镜)盘盘盘盘 左:左:左:左:望远镜照准目标时,竖盘位于望远镜照准目标时,竖盘位于望远镜照准目标时,竖盘位于望远镜照准目标时,竖盘位于 望远镜左侧称为盘左;
18、又称为望远镜左侧称为盘左;又称为望远镜左侧称为盘左;又称为望远镜左侧称为盘左;又称为正镜正镜正镜正镜;盘盘盘盘 右:右:右:右:望远镜照准目标时,竖盘位于望远镜照准目标时,竖盘位于望远镜照准目标时,竖盘位于望远镜照准目标时,竖盘位于 望远镜右侧称为盘右,又称为望远镜右侧称为盘右,又称为望远镜右侧称为盘右,又称为望远镜右侧称为盘右,又称为倒镜倒镜倒镜倒镜。测测测测 回回回回 半测回:半测回:半测回:半测回:盘左观测称为上半测回盘左观测称为上半测回盘左观测称为上半测回盘左观测称为上半测回 盘右观测称为下半测回;盘右观测称为下半测回;盘右观测称为下半测回;盘右观测称为下半测回;一测回:一测回:一测回
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