3.0角度测量.doc

3 角度测量课前问题：1、角度测量原理？ 2、你知道的测量角度的方法有哪些？（量角器，勾股定理）3.1 角度测量原理1 水平角：是指地面上的一点到两个目标点的方向线垂直投影到水平面上的夹角。或者说是过两条方向线的竖直面所夹的两面角。水平角值。2 竖直角：指在同一竖直面内，视线与水平线的夹角。又叫倾斜角或竖角。3 经纬仪：能同时完成水平角和竖直角测量的机器称为经纬仪。按精度分为：DJ1,DJ2,DJ6,DJ10。数字代表一测回方向观测中误差。3.2 DJ6光学经纬仪1 光学经纬仪基本结构：照准部、度盘、基座。2 介绍各个部件的名称及作用。1）照准部：照准部是指位于基座上方，能绕其旋转轴旋转的部分的总称。包括望远镜、水准器、照准部旋转轴、横轴、支架、光学读数装置及水平和竖直制动和微动螺旋等。照准部旋转轴称为经纬仪的竖轴。经纬仪的望远镜与其旋转轴固定在一起，安装在照准部的支架上，并能绕其旋转轴旋转，旋转的几何中心线称为横轴，通常也将望远镜的旋转轴称为横轴。物镜光心和十字丝中心的连线称为视准轴。望远镜：物镜、调焦透镜、十字丝分划板、目镜组成。水准器：用于置平仪器，分管水准器、圆水准器。2）度盘：有水平度盘和竖直度盘，皆由光学玻璃制成。水平度盘水平放置，照准部旋转时固定不动，可用度盘变换手轮配置其起始读数。竖直度盘竖直固定在横轴上，随望远镜一起转动。3）基座：用于支撑仪器上部，连接三角架。4）光学经纬仪的读数装置和读数方法分微尺测微器：可直接由读数显微镜中看到水平和竖直度盘及分微尺的成像，并可直接读数，最小读数为0.1或6。3.3 经纬仪的使用一、仪器的使用方法11、对中：使仪器竖轴与地面标志点在同一铅垂线上。利用光学对点器对中。方法是按观测者身高调好三角架的高度，张开，使架头中心对准测站点并大致水平。将经纬仪安置在架头上，从光学对点器中观察测站点以及对点器标志圈是否清晰，不清晰调节清晰。移动角架，使地面标志点进入对点器标志圈中心。2、整平：使经纬仪的竖轴铅垂，水平度盘水平。（1）、先用伸缩脚架的方法调节圆水准气泡居中。（2）、调节脚螺旋使水准管气泡居中。操作步骤如下：先使水准管平行于任意两个脚螺旋，同时相对调节这两个脚螺旋使气泡居中；然后将照准部旋转90，调节第三个脚螺旋使气泡居中。反复调节。3、照准目标：先调节十字丝清晰，然后再照准目标固定照准部，调节目标清晰并注意消除视差。观测水平角时用十字丝中央交点部分竖丝瞄准目标；观测竖直角时用十字丝横丝切准目标顶部。4、读数：打开度盘反光镜，由读数显微镜中看到水平和竖直度盘及分微尺的成像，若不清晰，可调节清晰后，读出水平度盘或竖直度盘以及测微尺上的读数。二、水平角观测方法水平角测量主要有测回法和方向观测法两种。1、测回法：用于测量两个方向值之间的单角。1) 在角顶O上安置经纬仪，对中整平后，先用盘左位置照准起始目标A，转动度盘变换手轮配置读数为000左右，然后读出读数LA；顺时针转动照准部瞄准目标B，读数LB；2) 盘右照准目标B，读数RB；逆时针转动照准部瞄准目标A读数RA；以上读数记入手簿中。以上为一个测回观测，为提高精度，可按上述方法观测n个测回，但每测回盘左起始方向应按180/n 配置度盘起始读数。数据计算：L=LBLA R=RBRA =(LR)/2 上下半测回互差不应该超过40秒。 ； ；记录举例（板书）2、方向观测法：用于多于两个方向的水平角测量。（提一下）若观测目标ABC，先用盘左顺时针转动依次照准ABCA；再盘右逆时针转动照准部依次瞄准目标ACBA。以上读数也依次记入手簿中。以上也为一个测回观测，每测回盘左起始方向也应按180/n 配置度盘起始读数。Note：半测回归零差：半测回起始方向的两次读数之差，等于第二次读数减去第一次读数。不超过18秒。同一测回2C互差（两倍照准差）：同一方向盘左、盘右读数值之差，2C值等于盘左读数减去盘右读数与180的和。各测回同一方向值互差：分别计算每个测回各个方向的方向值，并对同名方向的方向值进行相互比较。不大于24秒。三、竖角的观测1. 竖盘结构：经纬仪竖盘包括竖直度盘、竖盘指标水准管和竖盘指标水准管微动螺旋。指标线与水准管固连在一起，望远镜上、下移动时，度盘也随之转动。望远镜水平时，盘左、盘右读数为90，270。2. 竖直角的观测和计算观测：1) 在角顶O上安置经纬仪，对中整平后，盘左位置照准目标顶端，调竖盘指标水准管气泡居中，读数L；2) 盘右照准目标，调竖盘指标水准管气泡居中，读数R；以上读数记入手簿中。以上为一个测回观测，为提高精度，可按上述方法观测n个测回。计算： 竖直度盘指标差：当视线水平、竖盘指标水准管气泡居中时，竖盘指标不指向正确位置，而是有一差值，称为指标差。例如当望远镜水平时，指标没有指向或。 指标差的计算，利用指标差计算竖直角 用正倒镜观测取平均值可以消除竖盘指标差的影响。四、角度测量注意事项 通过上述分析，为了保证测角的精度，观测时必须注意下列事项： (1)观测前应先检验仪器，如不符合要求应进行校正。 (2)安置仪器要稳定脚架应踩实，应仔细对中和整平，尤其对短边时应特别注意仪器对中，在地形起伏较大地区观测时应严恪整平，一测回内不得再对中、整平。 (3)目标应竖直，仔细对准地上标志中心根据远近选择不同粗细的标杆，尽可能瞄准标杆底部，最好直接瞄准地面上标志中心。 (4)严格遵守各项操作规定和限差要求，采用盘左、盘右位置观测取平均的观测方法；照准时应消除视差，一测回内观测避免碰动度盘；坚直角观测时，应先使竖盘指标水准管气泡居中后，才能读取竖盘读数。 (5)当对一水平角进行n个测回(次)观测，各测回间应变换度盘起始位置每测回观测度盘起始读数变动值为180/n (n为测回数)。 (6)水平角观测时，应以十字丝交点附近的竖丝仔细瞄准目标底部；竖直角观测时，应以十字丝交点附近的中丝照准目标的顶部(或某一标志)。 (7)读数应果断、准确，特别注意估读数，观测结果应及时记录在正规的记录手簿上，当场计算，当各项限差满足规定要求后方能搬站；如有超限或错误，应立即重测。(8)选择有利的观测时间和避开不利的外界因素。3.4 经纬仪的检验与校正经纬仪的轴线与应满足的条件：水准管轴（LL），竖轴(VV)，望远镜视准轴（CC），横轴(HH)。应满足的条件：十字丝竖丝垂直与横轴HH。指标差越小越好，为零最好。光学对中器视准轴与仪器竖轴重合。1、照准部管水准轴应垂直于垂直轴（竖轴），即LLVV。检验：将仪器整平后，将照准部旋转180，气泡仍居中，说明条件满足。若气泡偏离量超过一格，应进行校正。校正：先用脚螺旋校正偏离量的一半，再用校正针拨动水准管校正螺丝使气泡居中。反复检验校正。2、十字丝的竖丝应垂直于水平轴（横轴）。检验：用十字丝中点精确瞄准一点状目标，固定竖直制动螺旋后，用微动螺旋使望远镜上、下移动。若点沿竖丝移动，则满足条件，否则需校正。校正：打开目镜护盖，松开十字丝分划板固定螺丝，旋转十字丝分划板到正确位置后，再旋紧固定螺丝，盖上护盖。反复检验校正3、视准轴应垂直于水平轴（横轴），即CCHH。检验：选择高差不大相距约60米的A、B两点，在其中点安置仪器，A点设标志，B点横放一根直尺，并使A点、B尺和仪器的高度大致相同。盘左瞄准A点，固定照准部，纵转望远镜，在B尺读数为B1。盘右操作读数为B2。若B1与B2重合，则满足条件，否则计算视准误差c=B1B2/4D，若c60时应进行校正。校正：盘右位置保持B尺不动，在B尺上定出B3点，使B2B3=B1B2/4，用校正针拨十字丝校正螺丝，一松一紧，平移十字丝分划板，直到十字丝交点与B3点重合，最后旋紧螺丝。反复检验校正。4、水平轴（横轴）应垂直于垂直轴，即HHVV。检验：在距墙30米处安置仪器，盘左瞄准墙上一个明显高点P，仰角应大于30。固定照准部，将望远镜大致放平。在墙上标出十字丝中点所对位置P1；盘右同法标出P2。若P1与P2重合则满足条件，否则当横轴误差为i20时需校正。校正：找出P1与P2的中点PZ，打开支架护盖，旋转支架内的校正螺丝，使横轴一端抬高或降低，使十字丝交点与PZ重合。此项校正应由专门机构进行。5.竖盘指标差的检验与校正检验：安置好仪器，用盘左、盘右观测某个清晰目标的竖直角一测回，每次读数前，应使竖盘指标水准管气泡居中。指标差计算如：，若指标差大于1，需要校正。同一测站上，各个目标观测的指标差互差不能超过25。校正：求出消除指标差的盘右竖盘正确读数应为或盘左正确读数，这时竖盘水准管气泡必然不居中，使用校正针拨动竖盘水准管校正螺丝，使气泡居中，此校正要反复进行。6.光学对点器的校正检验：整平后在仪器的正下方地面上放一张白纸，白纸要固定。将光学对点器分划圈中心投影到白纸上，并绘制标志点P。旋转照准部180度，投影中心点为P。如果两个点重合或还都在圈内，则符合条件。校正：在纸上连线P、P，得中点P。调节光学对点器校正螺钉，使分划圈中心从P点移至P点。3.5角度测量的误差分析及注意事项1角度测量误差来源及其消除方法1）、仪器误差：水平角测量时有照准部偏心误差、视准误差、横轴误差，它们可盘左盘右观测取平均值消除；还有度盘刻划不均匀误差，可采用配置度盘读数的方法减弱其影响；竖轴倾斜误差无法采用观测方法减弱或消除，应严格检校水准管和仔细整平。竖直角测量时有竖盘指标差，盘左盘右观测取平均值可消除。2）、观测误差：有对中误差，其可采取强制归心或加改正数的方法消除；目标偏心误差，尽量瞄准目标底部，计算改正数；照准误差，是偶然误差；读数误差，取决于仪器读数设备。3）、外界条件的影响应选择微风多云、空气清晰度好、大气湍流不严重的条件下观测。2电子经纬仪1.世界上第一台电子经纬仪(electronic theodolite)于1968年研制成功，80年代初生产出商品化的电子经纬仪。2.随着电子技术的飞速发展，电子经纬仪的制造成本急速下降，现在，国产电子经纬仪的售价已经逼近同精度的光学经纬仪的价格。3.与光学经纬仪比较，电子经纬仪是利用光电转换原理和微处理器自动测量度盘的读数并将测量结果显示在仪器显示窗上，如将其与电子手簿连接，可以自动储存测量结果。如图所示为南方测绘仪器公司生产的ET-0