角度测量PPT幻灯片

1、1,第三章第四章,测量学 第三章 角 度 测 量,2,提要一水平角与垂直角观测原理,3-1 水平角与垂直角观测原理,一、 水平角观测原理 二、 垂直角观测原理,两种角度： 水平角 用于确定点的平面位置、计算坐标 竖直角 用于两点间高差计算、斜距改成平距 测角仪器： 经纬仪、电子全站仪,3,1.水平角观测原理,一、水平角观测原理,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，0360,4,2.垂直角观测原理,二、 垂直角观测原理,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(也称竖直角)。 = 0 90 ，仰角为正，俯角为负。,天顶距,视线与铅垂线 的夹角 Z

2、,Z = 0 180,B,5,提要二光学经纬仪的构造及度盘读数,3-2 经纬仪的构造及度盘读数,一、 经纬仪的 等级和用途,6,经纬仪系列的技术参数和用途,7,二、 经纬仪的构造,支架上有横轴和望远镜，望远镜可以在竖直 面内转动。 望远镜 + 竖盘 + 水平度盘指针 = 照准部 水平度盘安置在基座上 基座有水准器和脚螺旋 用于置平仪器,8,提要二光学经纬仪的构造及度盘读数,DJ6经纬仪 （6级）,光学经纬仪,9,提要二光学经纬仪的构造及度盘读数,T2 经纬仪 （2级）,光学经纬仪,10,电子经纬仪,基本结构与光学经纬仪相同；操作方法也基本相同。 用微电子技术自动显示度盘的读数。,苏州光学仪器厂

3、 DJD系列电子经纬仪 （2级和6级）,11,三、 DJ6经纬仪的构造,二. DJ6经纬仪的构造,基座、照准部、度盘、读数装置、水准器,12,1.基座,(一) 基座,水平度盘旋转轴(纵轴)插于基座轴套内，基座脚螺旋用于整平仪器； 基座底板上有 螺孔，用连接 螺丝与三脚架 固连。,脚螺旋,平盘水准管,13,2.照准部,(二) 照准部,照准部(水平)制、微动螺旋 望远镜(竖直)制、微动螺旋 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(望远镜旁) 竖盘(与望远镜固连) 光学对点器(安装在纵轴内) 复测扳手或度盘变换器,望远镜十字丝,14,3.

4、水平度盘,(三) 水平度盘和垂直度盘,度盘由光学玻璃高精度刻划而制成 水平度盘 顺时针0 360刻度； 仪器整平，水平度盘水平； 水平度盘与照准部脱离； 改变度盘位置，要使用 复测扳手或 度盘变换手轮。 垂直度盘和水平度盘类似， 位置垂直于水平度盘。,水平度盘,15,4.J6经纬仪的 读数装置,(四) 度盘读数装置和读数方法,读数光路：,由反光镜采光，经 过一系列棱镜反射， 穿越垂直度盘、水平 度盘和光学分微尺， 最终到达读数显微镜 成像，进行度盘读数。,J6经纬仪的读数装置,16,J6光学经纬仪读数,J6光学经纬仪读数,两种读数测微装置：分微尺与平行玻璃板测微,度盘上1度分划的间隔经放大后，

5、 与分微尺全长相等。 分微尺全长分60格， 因此其最小格值为： 1=60 读数时，估读至0.1格 (6)，因此，估读的 秒数应是6的倍数。,如图所示 水平度盘读数： 7304 24,1.分微尺测微 利用度盘刻度线，在分微尺上读数。,17,b).平行玻璃板测微,2. 平行玻璃板测微 利用测微手轮，移动度盘分划像使与指标线重合， 在度盘窗口和测微窗口读数。,平行玻璃测微器： 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， 移动量可在分 微尺上读出。 读数方法为： 度盘窗口读数 测微窗口读数,水平度盘读数： 921735,18,四、 DJ2光学经纬仪及其读数,19,提要二光学

6、经纬仪的构造及度盘读数,T2经纬仪 （2秒级）,光学经纬仪,20,DJ2光学经纬仪的读数,主要特点： （1）采用度盘对径分划重合法读数，相当于取度盘直径两端相差180 处两个读数的平均值，可以抵消照准部偏心误差的影响，提高了读数精度。 （2）设置双光楔测微器，分为固定光楔和活动光楔两组楔形玻璃， 活动光楔与测微分划尺相连。活动光楔与固定光楔的两个斜面接触时， 合并成为一块平行玻璃，光线不产生平移；活动光楔移动后，两个光楔斜面 拉开距离，两组光线产生相反方向的平移，可使度盘对径的分划线像重合； 平移量以角值表示，可以从测微分划尺上度出。 （3）在读数显微镜中只能看到水平度盘或垂直度盘一种影像，但

7、可以用度盘变换轮使其交替出现，而测微器对于水平度盘和垂直度盘可以公用。,四、 DJ2光学经纬仪的读数,水平读盘度数： 14247 15.7,21,五、电子经纬仪,基本结构与光学经纬仪相同；操作方法也基本相同。 用微电子技术自动显示度盘的读数，并可作观测模式改变。,度盘读数显示屏,电源开关和控制键,22,电子经纬仪的显示屏度盘读数和控制键,竖盘读数 (天顶距),平盘读数,控制键,23,水平角观测,3-3 水平角观测,一、经纬仪的安置 对中 整平 瞄准 读数,掌握对中、整平的方法与要求。 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、水平角观测

8、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 记录计算方法。,24,一、经纬仪的安置,连接螺旋,垂球,垂球对中,三脚架和垂球,2. 用光学对中对中 光学对中器的结构：,4. 对中器物镜 5. 调焦透镜 6. 调焦环 7. 对中器目镜 8. 对中器分划板,1.反射棱镜 2.水平度盘 3.仪器纵轴,27,整平,(二) 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,整平误差气泡1格。,28,瞄准,二、 瞄准 用望远镜竖丝精确瞄准目标的 标志中心,操作步骤： 粗瞄、制动、调焦消除视差、水平微动精确瞄准。 用水平微动螺旋完成瞄准，垂

9、直标志尽量瞄准目标下部， 减少由于目标不铅垂而引起的方向误差。,（各种不同形式的测量标志）,29,测回法观测水平角,水平角观测方法 (一) 测回法观测程序： 盘左 瞄准J，读数j左 瞄准K，读数k左 盘右 瞄准K，读数k右 瞄准J，读数j右,水平角是从起始方向(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 方向， 然后按照“测回法”的次序观测。 水平角总是右方向读数减去左方向读数而得。,30,水平角观测记录,第一个方向读数应设置在0、180附近；分数和 秒数的整数应写足二位，例如04、06等。 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）,

10、741906,741924,741915,31,水平角观测记录大角,水平角观测记录（测回法）,表中盘右C读数小于A读数，不够减时，应 加360后再减。,2142312,2142254,2142303,1801118,343412,32,方向观测法,(二) 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。观测从零方向开始，最后再回到零方向(转一圆周)， 因此方向法也称为 “全圆测回法”,33,表3-3 全圆方向法水平角观测记录,在一个测回中,同一方向水平度盘的盘左读数与盘右读数（180）之差称为“2C”（两倍视准差）：,全圆方向法水平角观测记录,34,垂直角观测,3-4 垂直角观

11、测,一、垂直度盘构造 二、垂直角计算 三、竖盘指标差 四、垂直角观测方法,35,垂直角观测原理,垂直角观测原理,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(也称竖直角)。 = 090o，仰角为正，俯角为负。,0,180,天顶距 视线 与铅垂线的夹角 Z = 0180,垂直度盘,36,垂直角的主要用途,垂直角的用途,37,竖盘构造特点,一、垂直度盘构造,构造特点： 竖盘随望远镜一起转动 竖盘与读数指标脱离 竖盘水准管与指标相连 竖盘气泡居中,指标应铅垂,1.铅垂线；2.竖盘；3.望远镜物镜；4. 横轴； 5.竖盘水准管微动螺旋；6.支架外壳；7.水准管观察镜； 8.竖盘水准管；

12、9. 望远镜目镜；10. 竖盘水准管支架； 11.竖盘读数棱镜；12.竖盘读数透镜.,图中注记：,38,竖盘构造特点,垂直度盘读数,构造特点： 竖盘随望远镜一起转动。 竖盘与读数指标相互脱离。 竖盘气泡居中，指标应铅垂。 视线水平、指标铅垂时，竖盘读数为一常数，例如： 上图竖盘，盘左读数 L0= 90 ，盘右读数 R0= 270。,270,90,0,180,270,90,180,0,垂直角观测计算,竖盘逆时针注记,竖盘顺时针注记,抬高望远镜时，读数增大,抬高望远镜时，读数减小,40,确定垂直角的计算公式,二、 垂直角的计算,根据竖盘刻度形式(顺时针或逆时针)，观测时的 竖盘位置(盘左或盘右)确

13、定垂直角的计算公式：,41,垂直角计算公式,竖盘顺时针刻度： 竖盘逆时针刻度：,盘左,盘右,盘左,盘右,垂直角,天顶距,垂直角,天顶距,42,三、 竖盘指标差,如果水准管气泡居中后指标线偏离标准位置 的角度为 x，称为垂直度盘的“指标差”。, = 90- L- x, = R - 270+ x,L,R,Z = L + x,Z = 360- R - x,L,R,盘左：,盘右：,盘左盘右x影响相反,43,竖盘指标差,竖盘指标差 竖盘水准管气泡居中时，读数指标线与铅垂线的夹角( x ),竖盘指标差（顺时针刻度）, = 90- L- x, = R - 270+ x,垂直角及指标差计算公式：,L,R,盘左

14、盘右观测垂直角取 平均，可消除指标差的 影响。,44,竖盘指标差,竖盘指标差 竖盘水准管气泡居中时，读数指 标线与铅垂线的夹角,竖盘指标差（逆时针刻度）,盘左盘右观测垂直角取 平均，可消除指标差的 影响。, = L - 90+ x, = R - 270+ x,L,R,垂直角及指标差算公式：,45,垂直角观测记录,I,垂直角必须具有“+ -”号,垂直角观测记录,46,经纬仪的检验与校正,3-5 经纬仪的检验和校正,目的：使经纬仪各轴线间应保持正确 的几何关系，才能准确地进行 角度观测。,一、经纬仪的轴线及其应满足的条件 二、经纬仪的检验和校正,47,经纬仪的轴线,横轴 H-H 视准轴 C-C 水

15、准管轴 L-L 纵轴(竖轴) V-V 圆水准轴 L-L,经纬仪的轴线：,一、经纬仪的轴线及其应满足的条件,48,轴线间应满足的条件,水准管轴垂直于纵轴 L L V V 圆水准轴平行于纵轴 LL V V 十字丝纵丝垂直于横轴 纵丝 H H 视准轴垂直于横轴 C C H H 横轴垂直于纵轴 H H V V,经纬仪轴线间应满足的条件,49,经纬仪的检验与校正,二、经纬仪的检验和校正,校正项目： 校正目的： 1.平盘水准管的检验和校正 L LV V 2.圆水准器的检验和校正 LL V V 3.视准轴的检验和校正 C CH H 4.横轴的检验和校正 H HV V 5.十字纵丝垂直于横轴 纵丝铅垂 6.竖

16、盘指标差的检验和校正 竖盘指标差近于零 7.光学对中器的检验和校正 对中器光轴与纵轴重合,学习目的：掌握各项校正的原理与方法,50,经纬仪的检验与校正,二、 经纬仪的检验和校正,1.平盘水准管的检验和校正,检验：初步整平仪器，转动照准部使水准管平行于一对脚螺旋，相对转动这对脚螺旋，使水准管气泡居中。,目的：使平盘水准管轴垂直于纵轴。LLVV,然后将照准部旋转180，如果气泡仍居中，说明水准管轴垂直于纵轴。,51,经纬仪的检验与校正,经纬仪的检验和校正,1.平盘水准管的检验和校正(续),然后将照准部旋转180， 如果气泡偏离中心，说明水准管轴不垂直于纵轴，应进行校正。 设纵轴的倾斜角为,则照准部

17、旋转180后,气泡的偏移反映水准管轴有 2 的倾斜角度。,52,经纬仪的检验与校正,经纬仪的检验和校正,1.平盘水准管的检验和校正(续),相对地转动平行于水准管的一对脚螺旋，使气泡向中央移动偏歪格数的一半； 此时，纵轴已经铅垂，气泡偏歪为水准管轴倾斜角的反映。,53,经纬仪的检验与校正,经纬仪的检验和校正,1.平盘水准管的检验和校正(续),校正：用校正针拨动水准管一端的校正螺丝，使气泡完全居中。 这项检验校正需反复进行几次,直到照准部旋转180后水准管气泡的偏歪在一格以内。,用校正针拨转水准管上下一对校正螺丝 使水准管气泡居中。,55,经纬仪的检验与校正,经纬仪的检验和校正,（二）圆水准器的检

18、验和校正,目的：使圆水准轴平行于纵轴。 L L V V,检验：根据校正后的平盘水准管整平仪器，使纵轴铅垂；此时圆水准器的气泡如果不居中，则需要校正。,校正：用校正针拨松圆水准器底下的固定螺丝(3),然后拨转校正螺丝(4)，使气泡居中，再拨紧固定螺丝。,56,经纬仪的检验与校正,经纬仪的检验和校正,（三）十字丝的检验和校正之一,目的：仪器整平后，十字丝的纵丝应在铅垂平面内， 而横丝应水平。,检验：以十字丝的交点瞄准目标点P,旋转垂直微动螺旋,如果P点上下移动的轨迹离开纵丝，则需要校正。,校正：略松十字松环 固定螺丝，旋转十字 丝环，使纵丝铅垂， 横丝水平，再转紧固 定螺丝。,57,经纬仪的检验与

19、校正,经纬仪的检验和校正,目的：使视准轴垂直于横轴 （ C CH H ）,检验：盘左照瞄准某点P,水平度盘读数为L；盘右再瞄准 P,读数为R；如果L-(R180)20,则需要校正。,（三）十字丝的检验和校正之二,校正：盘右，水平度盘应有读数：,转动水平微动螺旋 使读数为R,转动 十字丝左右一对校 正螺丝，对准P点。,卸去目镜处的十字丝环 外罩，可以看到十字丝 校正螺丝。,用校正针拨转左右一对 校正螺丝，使纵丝对准 目标 P，使 C CH H,59,经纬仪的检验与校正,经纬仪的检验和校正,（四）横轴的检验和校正,目的：使横轴垂直于纵轴,检验：在离墙面1020m处安置经纬仪,整平仪器后，瞄准墙面高

20、处一点P，制动照准部，然后大致放平望远镜,在墙面定出一点A,再以盘右瞄准P点，放平望远镜,在墙面定出一点B，如果A点与B点重合，则横轴垂直于纵轴；若A,B不重合，则需要进行校正。,H HV V,60,经纬仪的检验与校正,经纬仪的检验和正,（四）横轴的检验和校正(续),校正：由于横轴校正设备密封在仪器内部，该项校正应由仪器维修人员进行。,仪器置平后,横轴的角：,i 角大于1520应进行校正。,卸去经纬仪支架一侧的密封板，可以看到横轴一端、轴承和横轴校正偏心轮(黄铜)。,62,经纬仪的检验与校正,经纬仪的检验和校正,（五）竖盘指标差的检验和校正,目的：消除指标差,检验：盘左、盘右观测竖直角，计算竖

21、盘指标差 x ， 如果x的绝对值大于30,则需要进行指标差的校正。,校正：以盘右瞄准原目标，转动竖盘水准管微动螺旋，将原垂直度盘读数调整到指标差校正后的读数（原读数加或减指标差）,拨动竖盘水准管校正螺丝,使气泡居中；反复检校，直至指标差小于规定的数值为止。 对于有垂直补偿器的经纬仪，则需要校正竖盘补偿器(由仪器维修专业人员做)。,旋开竖盘水准管一端的护盖,可看到竖盘水准管校正螺丝,转动竖盘水准管 微动螺旋，对准 竖盘应有读数， 用校正针拨转水 准管校正螺丝， 使水准管气泡居 中。,65,经纬仪的检验与校正,经纬仪的检验和校正,（六）光学对中器的检验和校正,目的：使光学对中器的视准轴 与纵轴重合

22、,4. 对中器物镜 5. 调焦透镜 6. 调焦环 7. 对中器目镜 8. 对中器分划板,检验：地面放一画 十字标志A的白纸， 用光学对中器十字 丝对准A,将照准部 旋转180得另一点 A,则需要校正。,校正：定出 AA的中点 M， 用对中器校正螺丝使对准M。，,66,3-6水平角观测的误差分析,度盘刻度中心C与照准部旋转中心C不重合称为照准部 偏心差。照准部在度盘不同的方向时， 此误差对读数的影响也不同。,一、 经纬仪照准部偏心差的影响,取度盘对径读数的平均数，或用盘左和盘右测量水平角或垂直角，取其平均数，均可以抵消此误差的影响。,度盘对径读数 盘左盘右观测,67,二、经纬仪轴系误差的影响,经纬仪的视准轴,横轴,纵轴