角度测量原理及方法.ppt

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1、现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y现现代代测测量量学学现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y现现代代测测量量学学090180270o一、水平角一、水平角空间空间两条两条相交直线在相交直线在水平面上投影的夹角水平面上投影的夹角mnPABabpb b水平面水平面n nm4.1 4.1 角度测量的概念角度测量的概念现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y现现代代测测量量学学二、垂直角二、垂直角空间直线与水平面之间空间直线

2、与水平面之间的夹角的夹角4.1 4.1 角度测量的概念角度测量的概念900180270ap水平面水平面铅垂面铅垂面Pa a垂直角与天顶距的关系：垂直角与天顶距的关系：9090Z仰角：仰角：0 0俯角：俯角：0 0垂直指标读数与垂直角关系：垂直指标读数与垂直角关系：9090ZAP现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y现现代代测测量量学学4.2 4.2 光学经纬仪光学经纬仪一、一、J6J6级光学经纬仪级光学经纬仪1 1、基本结构、基本结构（1 1）脚架）脚架 （2 2）基座）基座竖 轴横 轴照准轴水平度盘垂直度盘水准器（3 3）照准部）照

3、准部三轴三轴水平度盘轴竖 垂直度盘轴架支准照架脚三基座准部照架支横 轴读数显微镜现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y现现代代测测量量学学J J66经纬仪经纬仪经纬仪经纬仪水平度盘轴竖 垂直度盘轴架支准照架脚三基座准部照架支横 轴读数显微镜现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y现现代代测测量量学学4.24.2光学经纬仪光学经纬仪2 2、J6J6经纬仪的照准装置（望远镜）经纬仪的照准装置（望远镜）主要组成：主要组成：物镜、目镜、十字丝板和调焦装置物镜、目镜、十字丝板和调焦装置现

4、现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y现现代代测测量量学学4.24.2光学经纬仪光学经纬仪（1）成像原理：）成像原理：物镜组和调焦透镜构成一个焦距可变的等效物镜组和调焦透镜构成一个焦距可变的等效透镜。调整两者间距（调焦），使目标成像于十字丝板。十透镜。调整两者间距（调焦），使目标成像于十字丝板。十字丝板安装在目镜的前焦点之内，通过目镜可观测到目标放字丝板安装在目镜的前焦点之内，通过目镜可观测到目标放大的虚像。大的虚像。F1F2十字丝板十字丝板等效透镜等效透镜目镜目镜现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r

5、n S u r v e y现现代代测测量量学学光学经纬仪光学经纬仪 （十字丝的形状）（十字丝的形状）纵丝：测定水平角纵丝：测定水平角横丝：测定垂直角横丝：测定垂直角视距丝：与标尺配合测定距离视距丝：与标尺配合测定距离（2 2）十字丝分划板：）十字丝分划板：用于精确照准目标和视距的装置用于精确照准目标和视距的装置现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y现现代代测测量量学学191920205水平度盘4 46212179 93 310102 212128 8131314141515161617171818232322221111垂直度盘光源光

6、源4.24.2光学经纬仪光学经纬仪3 3、J6J6经纬仪的读数系统经纬仪的读数系统（1 1）度盘度盘：直径：直径606090mm90mm，最小分划最小分划 1 1视差：视差：度盘影像和测微尺影像不能同度盘影像和测微尺影像不能同时清晰。时清晰。（调整透镜（调整透镜7 7与与1212）行差行差：度盘分划格距与相应测微尺分：度盘分划格距与相应测微尺分划格距不一致。（调整透镜划格距不一致。（调整透镜6 6与与1111）（2 2）光路：水平度盘光路、垂）光路：水平度盘光路、垂直度盘光路和对点器光路。直度盘光路和对点器光路。现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u

7、 r v e y现现代代测测量量学学4.24.2光学经纬仪光学经纬仪（3）测微装置与使用）测微装置与使用度、分度、分直接读出直接读出秒、值秒、值估读估读例：例：水平角读数水平角读数2130124垂直角读数垂直角读数955530HzHzV V现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y现现代代测测量量学学4.24.2光学经纬仪光学经纬仪4、J6经纬仪的安平装置经纬仪的安平装置（1）水准器）水准器有管水准器和圆水准器两种。有管水准器和圆水准器两种。HOH管水准器：管水准器：管水准轴：管水准轴：管水准轴：管水准轴：过管水准器内壁过管水准器内壁圆弧

8、中点并与圆弧相圆弧中点并与圆弧相切的直线。切的直线。现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y现现代代测测量量学学光学经纬仪（管水准器的分划值）光学经纬仪（管水准器的分划值）t t值越小值越小水准器的水准器的灵敏度灵敏度越高越高相邻分划间弧长一般为相邻分划间弧长一般为2mm2mm：水准器的水准器的分划值分划值(t)：水准器相邻两分划对应的圆心角水准器相邻两分划对应的圆心角现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y现现代代测测量量学学光学经纬仪（圆水准器）光学经纬仪（圆水准器）圆水准器

9、水准轴圆水准器水准轴：过圆水准器顶部中心并垂直于顶部的直线过圆水准器顶部中心并垂直于顶部的直线圆水准器用于概略整平，管水准器用于精确整平圆水准器用于概略整平，管水准器用于精确整平圆水准器：圆水准器：t=860现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y现现代代测测量量学学4.24.2光学经纬仪光学经纬仪（2 2）竖盘自动归零装置）竖盘自动归零装置有手动和自动两种有手动和自动两种手动手动：现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y现现代代测测量量学学4.24.2光学经纬仪光学经纬仪自动：

10、自动：重锤重锤空气阻尼空气阻尼簧片簧片限幅器限幅器光路光路现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y现现代代测测量量学学空气阻尼空气阻尼簧片簧片限幅器限幅器现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y现现代代测测量量学学4.24.2光学经纬仪光学经纬仪三、三、J2J2经纬仪的使用经纬仪的使用旋转测微螺旋，使度盘对径分划影像旋转测微螺旋，使度盘对径分划影像重合重合，在读数窗中读出，在读数窗中读出度度和十分值和十分值，在测微窗中读出，在测微窗中读出不足十分值和秒值不足十分值和秒值（秒值不足

11、一格（秒值不足一格四舍五入）。如图读数：四舍五入）。如图读数：52500525005 5a a6 65 5404050500 00 09 99 90 00 02020101040404 44 45 55 55 5202010100 05050b b现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y现现代代测测量量学学4.34.3水平角和垂直角观测与记录水平角和垂直角观测与记录一、经纬仪的整置一、经纬仪的整置1 1、对中、对中：使水平度盘中心与地面点标志中心在同一铅垂线上。使水平度盘中心与地面点标志中心在同一铅垂线上。（1 1）垂球法）垂球法（2

12、2）光学对点器法）光学对点器法2 2、整平、整平：使经纬仪竖轴处于铅垂线方向。使经纬仪竖轴处于铅垂线方向。现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y现现代代测测量量学学经纬仪置平经纬仪置平经纬仪置平经纬仪置平12现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y现现代代测测量量学学4.34.3水平角和垂直角观测与记录水平角和垂直角观测与记录3 3、调焦、调焦：包括物镜调焦和目镜调焦。：包括物镜调焦和目镜调焦。物镜调焦物镜调焦：使目标成像于十字丝分划板上。：使目标成像于十字丝分划板上。目镜调焦

13、：目镜调焦：使目标影像连同十字丝分划所成虚像一起成像于使目标影像连同十字丝分划所成虚像一起成像于 人眼明视距离处。人眼明视距离处。调焦的检验调焦的检验：眼睛在目镜处微微晃动，若十字丝与目标相对：眼睛在目镜处微微晃动，若十字丝与目标相对 移动，则调焦不正确，此现象称为移动，则调焦不正确，此现象称为十字丝视差。十字丝视差。若存在十字丝视差，将对角度测量产生影响，若存在十字丝视差，将对角度测量产生影响，应重新调焦。应重新调焦。调焦方法调焦方法：望远镜对向背景明亮处，旋转目镜调焦螺丝，：望远镜对向背景明亮处，旋转目镜调焦螺丝，使十字丝最黑；照准目标后，旋转物镜调焦螺使十字丝最黑；照准目标后，旋转物镜调

14、焦螺 丝，使目标影像最为清晰。丝，使目标影像最为清晰。现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y现现代代测测量量学学4.34.3水平角和垂直角观测与记录水平角和垂直角观测与记录十字丝视差十字丝视差：目标影像与十字丝不重合，当观察位置发生变化：目标影像与十字丝不重合，当观察位置发生变化 时，两者之间产生的相对移动现象。时，两者之间产生的相对移动现象。现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y现现代代测测量量学学4.34.3水平角和垂直角观测与记录水平角和垂直角观测与记录观测准备工作：观

15、测准备工作：（1 1）寻找目标）寻找目标（2 2）选定零方向）选定零方向（3 3）准备手簿，填写相关项目）准备手簿，填写相关项目（4 4）量取仪器高和觇标高，并记录）量取仪器高和觇标高，并记录C CB BA AD DO O二、水平角方向观测法二、水平角方向观测法1 1、目标的照准方法、目标的照准方法现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y现现代代测测量量学学4.34.3水平角和垂直角观测与记录水平角和垂直角观测与记录双丝照准双丝照准水平角观测时目标的照准方法水平角观测时目标的照准方法单丝照准单丝照准现现代代测测量量技技术术室室M o d

16、 e r n M o d e r n S u r v e y现现代代测测量量学学4.34.3水平角和垂直角观测与记录水平角和垂直角观测与记录2 2、安置度盘、安置度盘：消除或减弱度盘分划误差对角度观测的影响。：消除或减弱度盘分划误差对角度观测的影响。J6 J6型型：G G180/m(k-1)+60/m(k-1)180/m(k-1)+60/m(k-1)J2 J2型型：G G180/m(k-1)+10(k-1)+600/m(k-1/2)180/m(k-1)+10(k-1)+600/m(k-1/2)其中：其中：m m为总测回数，为总测回数，k k为测回序号为测回序号3 3、观测步骤、观测步骤（1）上

17、半测回）上半测回(盘左盘左)：1、2、3、4、1（2）下半测回）下半测回(盘右盘右)：1、4、3、2、1一测回一测回4 4、记录与计算、记录与计算现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y现现代代测测量量学学水平角的观测和记录水平角的观测和记录观测方向 盘左读数 盘右读数半测回方向值一测回方向值方向中数现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y现现代代测测量量学学水平角观测与记录水平角观测与记录观测方向观测方向盘左读数盘左读数盘右读数盘右读数半测回值半测回值一测回值一测回值方向中数方

18、向中数附附注注第一测回第一测回33361马头山马头山0023618002360000000000000002N570233625023427021030670210420467020553N822819244817302281651542281652442281648记错记错4黄山黄山254175474175425415211825415201425415171002301800236仪器号码：仪器号码：020123654观测日期：观测日期：测站：测站：N1观测者：李观测者：李平平记录者：马志强记录者：马志强1919现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S

19、 u r v e y现现代代测测量量学学4.34.3水平角和垂直角观测与记录水平角和垂直角观测与记录5 5、观测限差、观测限差J2J6两次重合读数两次重合读数3半测回归零差半测回归零差824一测回各方向一测回各方向2C互差互差13各测回方向值各测回方向值互差互差924仪器仪器项目项目现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y现现代代测测量量学学4.34.3水平角和垂直角观测与记录水平角和垂直角观测与记录6 6、作业中的若干问题、作业中的若干问题（1 1）观测数据不许转抄，秒值不许改动，不许连环涂改；）观测数据不许转抄，秒值不许改动，不许连

20、环涂改；（2 2）字迹清楚，不许就字改字、不许一改再改；）字迹清楚，不许就字改字、不许一改再改；（3 3）项目填写齐全，不许空页、撕页；）项目填写齐全，不许空页、撕页；（4 4）方向数小于）方向数小于4 4个时个时(2(2、3)3)，可不归零；，可不归零；（5 5）个别方向超限时，应重新与原零方向进行联测，）个别方向超限时，应重新与原零方向进行联测，重测方向数不许超过总方向数的重测方向数不许超过总方向数的1/31/3；（6 6）一测回中间，不许整平。）一测回中间，不许整平。现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y现现代代测测量量学学4.

21、34.3水平角和垂直角观测与记录水平角和垂直角观测与记录三、垂直角中丝观测法三、垂直角中丝观测法1 1、观测与计算、观测与计算（1 1）观测：）观测：盘左横丝盘左横丝切准切准目标，指标水准器目标，指标水准器居中居中，读数读数L L；盘右横丝盘右横丝切准切准目标，指标水准器目标，指标水准器居中居中，读数读数R R；以上即为垂直角一测回观测。以上即为垂直角一测回观测。（2 2）计算）计算现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y现现代代测测量量学学2 2、公式的推证、公式的推证指标差 i：读数指标偏离正确位置（铅垂线）的角值垂直角与指标差的关

22、系垂直角与指标差的关系现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y现现代代测测量量学学4.3 4.3 水平角和垂直角观测与记录水平角和垂直角观测与记录特性：特性：（1 1）指标差对垂直角观测的影响，可在一测回观）指标差对垂直角观测的影响，可在一测回观测中消除；测中消除；（2 2）短时间内指标差大小为常数，故可利用指标）短时间内指标差大小为常数，故可利用指标差互差检验垂直角观测质量。差互差检验垂直角观测质量。J6 J6级指标差互差限差小于级指标差互差限差小于 24 24现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n

23、 S u r v e y现现代代测测量量学学垂直角观测与记录垂直角观测与记录测站测站觇觇点点读数读数指标差指标差直垂角直垂角仪器高仪器高觇标觇标高高盘左盘左盘右盘右N1旗旗顶顶8805242715454154451.423.0288053027154421543615440南南山山九华山九华山标标顶顶8940062701954000019545.7489400627020000030195701956009006同一测站同一测站指标差互差指标差互差 i 24现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y现现代代测测量量学学作作 业业作业题：作

24、业题：P251、2、3预习思考题：预习思考题：如何提高水平角测量精度和速度？如何提高水平角测量精度和速度？现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y现现代代测测量量学学角度观测实习安排角度观测实习安排器材：经纬仪、脚架、手簿、铅笔、器材：经纬仪、脚架、手簿、铅笔、课本、小凳课本、小凳时间：下周三下午时间：下周三下午 下周五上午下周五上午 任务：熟悉仪器、练习观测读数任务：熟悉仪器、练习观测读数 水平角水平角4 4个方向个方向2 2测回，测回，垂直角垂直角2 2个方向各个方向各2 2测回测回现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n

25、 M o d e r n S u r v e y现现代代测测量量学学J6J6光学经纬仪光学经纬仪现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y现现代代测测量量学学经纬仪三轴经纬仪三轴n 横轴与竖轴正交横轴与竖轴正交n 照准轴与横轴正交照准轴与横轴正交横横轴轴竖竖轴轴照准轴照准轴望远镜赖以俯仰的轴望远镜赖以俯仰的轴与水平度盘平行与水平度盘平行通过垂直度盘中心并与其正交通过垂直度盘中心并与其正交照准部赖以水平旋转的轴照准部赖以水平旋转的轴测角时与地面标志点在同一铅测角时与地面标志点在同一铅垂线上垂线上望远镜物镜中心与十字丝交望远镜物镜中心与十字丝交点的连线，照准方向线点的连线，照准方向线三轴关系三轴关系现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y现现代代测测量量学学J6J6经纬仪度盘经纬仪度盘