第3章角度测量2

1、2021-7-1测量学 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 2021-7-1测量学 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 2021-7-1测量学 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。03

2、60。 水 平 面 a b c A B C 也可看成是包含BA、BC视线 的两个铅垂面之间的两面角。 0 c a 水平度盘水平度盘 =c-a=c-a 2021-7-1测量学 2.垂直角观测原理垂直角观测原理 天顶 铅 垂 线 水平线 A C A Z C Z A C B 0 90 180 270 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。 2021-7-1测量学 经纬仪的技术参数 DJ6经纬仪的构造 DJ2经纬仪 光学经纬仪的构造 及度盘读数 2021-7-1测量学 一一. .经纬仪的技术参数经纬仪的技术参数 技术项目 一测

3、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 40mm 30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3-1 2021-7-1测量学 二二.DJ6DJ6经纬仪的构造经纬仪的构造 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 2021-7-1

4、测量学 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 2021-7-1测量学 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 2021-7-1测量学 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。 0 90

5、180 270 0 90 180 270 2021-7-1测量学 4.J64.J6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 2021-7-1测量学 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60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0.1格，因此， 估读的秒数都应是6的 倍数。 水平度盘读数： 730424 a).a).分微尺测微分微尺测微利用度盘刻度线，在分微尺上

6、读数。 01 7373 2021-7-1测量学 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： 921728 2021-7-1测量学 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

7、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。 2021-7-1测量学 B CA 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)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

8、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。 2021-7-1测量学 图3-14 光学对中步骤：光学对中步骤：对准、调平、整平、对中 2021-7-1测量学 1 2 3 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 1 2 3 2021-7-1测量学 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

9、。 尽量瞄准目标下部，减少由于目标不垂直引起的 方向误差。 2021-7-1测量学 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 J K B 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。 2021-7-1测量学 起始方向第一个读数应

10、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 J K B 右 K J 2542406 1800500 741906 B 左 J K 00418 742342 741924 741915 测站 竖盘 位置 目标 水平度盘 读 数 半测回角 一测回 平均角 2021-7-1测量学 第第2方向方向 A C B 第第1方向方向 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。 B 左 A C 01030 2143342 右 C

11、A 343412 1801118 2142312 2142254 2142303 测站 竖盘 位置 目标 水平度盘 读 数 半测回角 一测回 平均角 2021-7-1测量学 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”。 A B C D E 方向观测法 零方向 盘 左 盘 右 2021-7-1测量学 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 2021-7-1测量学 垂直角观测原理垂直角观测原理 天顶天顶 铅 垂 线 水平线 A C A Z C Z A C B 0 90

12、180 270 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。 2021-7-1测量学 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 lihh Dh AB tan (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 AB h l 2021-7-1测量学 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。 竖盘与读数指标相互脱离。 竖盘气泡居中，

13、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 。 270270 9090 1801800 0 盘右盘右 0 0 270270 180180 9090 盘左盘左 垂直度盘与读数指标 2021-7-1测量学 90L 左 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。 R 270 右 2021-7-1测量学 0 0 270270 180180 9090 x 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

14、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： ）或 右左 ( 2 1 )360( 2 1 x RLx 2021-7-1测量学 270 0 90 180 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 J 112 15 00 +22 15 00 247 44 38 +22 15 22 22 +22 15 11 左 右 K 118 37 36 +28 37 36 241 22 02 +28 37 58 22 +28 37 47

15、左 右 H 84 06 10 5 53 50 275 53 30 5 53 30 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 2021-7-1测量学 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 2021-7-1测量学 横轴 HH 视准轴 CC 水准管轴 LL 竖轴 VV 圆水准轴 LL LL HH C C V V L L 经纬仪的轴线经纬仪的轴线 2021-7-1测量学 水准管轴垂直于竖轴 LLVV 视准轴垂直

16、于横轴 CCHH 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 LL HH C C V T L L 2021-7-1测量学 二、经纬二、经纬 仪的检验仪的检验 和校正和校正 （）平盘水（）平盘水 准管的检验和准管的检验和 校正校正 目的：使水 准管轴垂直于 纵轴（L V） 2021-7-1测量学 （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。

17、 2021-7-1测量学 （三）十字丝的检验和校正 1十字丝位置的检验和校正 目的：仪器整平后，十字丝的纵丝在铅垂面内，横丝水平。 2021-7-1测量学 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

18、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。 2021-7-1测量学 （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） 2021-7-1测量学 （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

19、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 的差数小于1为止。 2021-7-1测量学 （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。 2021-7-1测量学 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