角距离测量与全站仪角部分PPT学习教案

1、会计学1 角距离测量与全站仪角部分角距离测量与全站仪角部分 第四章 水准测量和水准仪 一、水平角测量原理一、水平角测量原理 A B O a b 1 O 1 A 1 B ab 仪器安置的高低及瞄准 目标的高低不同部位对 水平角的观测有无影响？ 0 270 90 180 水 平 面 第1页/共42页 二、竖直角测量原理二、竖直角测量原理 竖直角：竖直角：同一竖直面内，同一竖直面内，目标方向线目标方向线与与一特定方向线一特定方向线之间的夹角，称为竖直角。之间的夹角，称为竖直角。 A B )900( )1800( z 天顶距天顶距和和高度角高度角统称为统称为竖直角竖直角。 高度角高度角,习惯上又称为习

2、惯上又称为竖角竖角，也称为，也称为垂直角垂直角。 +- z 水平方 向 天顶方向 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所构 成的角成的角（0180） 。 高度角：高度角：在同一竖直面在同一竖直面 内，内，目标方向目标方向和和水平方水平方 向向间的夹角间的夹角（0 90） 。 竖角与天顶距Z的关系为 =90Z 第2页/共42页 （一）、基本构造（一）、基本构造 1 1、构造、构造 经经 纬纬 仪仪 照准部照准部 基基 座座望远望远 镜镜 度度 盘：水平、竖直盘：水平、竖直 水准器：圆水准器水准器：圆水准器 水准管水准管 对中器对中器 读数显微读

3、数显微 镜镜 左右、上左右、上 下微动螺下微动螺 旋旋 横轴横轴 竖轴竖轴 圆水准轴圆水准轴 水准管轴水准管轴 竖轴竖轴：仪器的旋转轴； 横轴横轴：望远镜的旋转轴； 视准轴视准轴：望远镜的十字丝中心与物镜中心的连线； 水准轴水准轴：水准管水准轴与圆水准器的水准轴。 视准轴视准轴 第3页/共42页 竖直度盘竖直度盘 圆水准轴圆水准轴 水准管轴水准管轴 水 平 度水 平 度 盘盘 视准轴视准轴 横轴横轴 竖轴竖轴 第4页/共42页 我国大地测量仪器的总代号为汉语拼音字母我国大地测量仪器的总代号为汉语拼音字母“D D”，经，经 纬仪代号为纬仪代号为“J J”。经纬仪的类型很多，我国经纬仪系列是按。经

4、纬仪的类型很多，我国经纬仪系列是按 野外野外“一测回水平方向中误差一测回水平方向中误差”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。例如五个等级。例如“DJ6DJ6”表示经纬仪野表示经纬仪野 外外“一测回水平方向中误差一测回水平方向中误差”不超过不超过66，简写为，简写为“J6J6”。 第5页/共42页 1 1、度盘、度盘 1 1）水平度盘水平度盘 水平角水平角 2 2）竖直度盘竖直度盘 竖直角竖直角 2 2、读数设备、读数设备 1 1）读数显微镜读数显微镜 放大度盘放大度盘 上的读数上的读数 2 2）测微器测微器

5、 精确量取小于度盘上的最小刻划的读数精确量取小于度盘上的最小刻划的读数 0 9 0 270 18 0 第6页/共42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 H V 水平度盘 竖直度盘 0123456 6046.5（ 604630） 60 61 第7页/共42页 4、双平板玻璃光学测微器、双平板玻璃光学测微器 第8页/共42页 度盘最小分划20，转动测微手轮使度盘，对径分划影像重合。 在度盘上读取整10。 10对应600小格，最小分划1，不足10在秒盘上读取 第9页/共42页 采用光电扫描度盘将采用光电扫描度盘将角度值角度值变为变为电信号电信号，利，利 用电子技术

6、测角，最后再将用电子技术测角，最后再将电信号电信号转换为转换为角度值角度值 ，使测角能，使测角能自动显示自动显示、自动记录自动记录和和自动传输数据自动传输数据 ，从而完成自动化测角的全过程，这种经纬仪称，从而完成自动化测角的全过程，这种经纬仪称 为电子经纬仪。为电子经纬仪。 第10页/共42页 电子经纬仪和光学经纬仪的主要不同点：在于电子经纬仪和光学经纬仪的主要不同点：在于 电子经纬仪采用了由电子经纬仪采用了由微处理器控制微处理器控制的的光电扫描度盘光电扫描度盘 和和自动显示系统自动显示系统。 1 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： 仍具有仍具有照准部照准部、度

7、盘度盘、基座基座及相应轴系的结构形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。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 前电子测角系统有：前电子测角系统有：编码度盘测角系统、编码度盘测角系统、 光栅度光栅度 盘测角系统盘测角系统 第11页/共42页 2. 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。 纯纯二进制二进制编码编码度盘度盘 162 4 n s n 区间： 码道： 四码道度盘 每

8、个方向都单值对应一 个状态（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12页/共42页 s 360 角分辨率： 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 第13页/共42页 在光学玻璃度盘的径向上在光学玻璃度盘的径向上均匀均匀地刻制地刻制明暗明暗 相间相间的的等角距细线条等角距细线条就构成就构成光栅度盘。光栅度盘。 将密度相同的将密度相同的 两块光栅重叠，并两块光栅重叠，并 使它们的刻线相互使它们的刻线相互 倾斜一个很小的角倾斜一个很小的角 度，这时就会产生度，这时就会产生 明暗相间的条纹明暗相间的条

9、纹 （莫尔条纹）。（莫尔条纹）。 夹角越小，条夹角越小，条 纹越粗。条纹的亮纹越粗。条纹的亮 度按正弦周期性变度按正弦周期性变 化。化。 第14页/共42页 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。 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。 第15页/共42页 用光学对中器进行对中和整平步骤： 1、粗对中固定三脚架一条腿，移动两条腿； 2、精对中调脚螺旋； 3、

10、粗平升降三脚架使圆水准器气泡居中； 4、精平调脚螺旋（首先，水准管平行两个脚螺旋 方向，调该两个脚螺旋，使水准管气泡居中，旋转90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。检查任何方向气泡居中。） 5、检查对中； 6、反复进行上述操作，直到对中和整平都满足要求。 5.3 角度观测方法角度观测方法 第16页/共42页 O A B 盘左：先瞄准左边的目 标A读数 再瞄准右边的目 标读数 盘右：先瞄准目标B读数 再瞄准目标A读数 盘右半测回 或下半测回 盘左半测回 或上半测回 左 a 左 b 右 a 右 b 一 测 回 ）（ 右左 右右右 左左左 2 1 ab ab 在不

11、同的测回间，为了减小度盘刻划的误差，须配度盘 n 180 限差：1、两个半测回方向值之差；2、各测回方向值之差 第17页/共42页 返回 1、测回法记录表格、测回法记录表格 第18页/共42页 O A B 盘左测回：先瞄准零方向A读数， 顺时针依次瞄准B、C、D读数， 再瞄准零方向归零读数。 在不同的测回间，为了减小 度盘刻划的误差，须配度盘n 180 限差：1、归零差；2、上、下半测回同一方向值之差； 3、各测回同一方向值之差 C D 盘右测回：先瞄准零方向A读数， 逆时针依次瞄准D、C、B读 数，再瞄准零方向归零读数。 一一 测测 回回 第19页/共42页 2C=L(R180) 方向观测法

12、的各项限差 经纬仪型号经纬仪型号光学测微器两次重光学测微器两次重 合读数差合读数差 半测回归零差半测回归零差一测回内一测回内2C较差较差同一方向值各同一方向值各 测回较差测回较差 DJ1 DJ2 1 3 6 8 9 13 6 9 DJ6-18-24 第20页/共42页 返回 第21页/共42页 竖盘是和望远镜固连在一起的。注记的形式 多为盘左顺时针。 00 90 180 270 盘左 盘右 0 9 0 270 18 0 竖盘指标水准管 竖盘指标自动归零 第22页/共42页 1、竖角的计算公式： 00 90 180 270 盘左 盘右 0 9 0 270 18 0 270 90 R L 右 左

13、180 2 1 LR 第23页/共42页 2、竖盘指标差 00 90 180 270 盘左 盘右 0 9 0 270 18 0 x 180 2 1 ( 2 1 270) )90 LR xR xL ） （ （ 右左 右 左 360 2 1 RLx x的符号：所偏的方向和 注记的方向一致，则为 正。反之为负。 第24页/共42页 1、在测站上安置好仪器，对中、整平。 2、盘左位置瞄准目标，使十字丝切于目标某 一位置，读出或量取目标高。 3、转动竖盘指标水准管微动螺旋，使竖盘水 准管气泡居中，读取竖盘盘左读数。 4、盘右的位置照准原目标位置，读取盘右竖 盘读数。（竖盘指标水准管气泡居中） 3 3、竖

14、角观测方法、竖角观测方法 第25页/共42页 0 0 0 测 站 点 仪器 高 (m) 觇点觇标 高 (m) 竖盘 位置 竖盘读数指标差半测回竖 角 一测回竖 角 照准觇 标位置 图 No 4 1.43 九峰 山 4.10 左59 20 30 15 30 39 30 30 39 45觇标顶 右300 40 0030 40 00 葛岭4.40 左71 44 12 12 18 15 48 18 16 00觇标顶 右288 16 1218 16 12 王家 湾 3.82 左124 03 42 18 -34 03 42 -34 03 24觇标顶 右235 56 54-34 03 06 第26页/共42

15、页 由于仪器整平不够完善，由于仪器整平不够完善，仪器的竖轴有残余的倾斜仪器的竖轴有残余的倾斜。 为了克服由此产生的为了克服由此产生的竖盘读数误差竖盘读数误差，必须使竖盘指标水准，必须使竖盘指标水准 管气泡居中。当水准管气泡居中时，指标就处于正确位置。管气泡居中。当水准管气泡居中时，指标就处于正确位置。 然而每次读数时都必须使数盘指标水准管气泡严格居中是然而每次读数时都必须使数盘指标水准管气泡严格居中是 十分费时的，因此有的光学经纬仪其数盘指标采用了自动十分费时的，因此有的光学经纬仪其数盘指标采用了自动 归零装置。归零装置。 所谓所谓自动归零装置自动归零装置，即当经纬仪有微量的倾斜时，这，即当经

16、纬仪有微量的倾斜时，这 种装置会自动的调整光路使读数微水准管气泡居中时的正种装置会自动的调整光路使读数微水准管气泡居中时的正 确读数。确读数。 第27页/共42页 1、仪器误差、仪器误差 2、对中误差、对中误差 3、目标偏心误差、目标偏心误差 4、照准误差与读数误差、照准误差与读数误差 5、外界条件的影响、外界条件的影响 第28页/共42页 1. 仪器误差仪器误差 1) 水平度盘偏心误差水平度盘偏心误差：是指水平度盘分划中心与照准部：是指水平度盘分划中心与照准部 旋转中心不重合，称为水平度盘偏心。旋转中心不重合，称为水平度盘偏心。 水平度盘偏心对水平度盘读数的影响可采用水平度盘偏心对水平度盘读

17、数的影响可采用盘左盘右观盘左盘右观 测取平均值测取平均值的方法来消除或减弱其影响。的方法来消除或减弱其影响。 sin() e M R g 0 sin()sin(180)MM 第29页/共42页 2）视准轴误差：视准轴不垂直于横轴 cos c xc 一般规定盘左时视准轴物镜向左 偏斜的c值为正，向右偏斜为负， 则对于同一目标，若盘左观测时 为正（负），则盘右观测时即为 负（正），而值不变，故盘左、 盘右的xc值的绝对值相等而符号 相反。 所以，取盘左、盘右读数的中数，可消除视准轴误差的影响。所以，取盘左、盘右读数的中数，可消除视准轴误差的影响。 第30页/共42页 3）横轴倾斜误差横轴倾斜误差：

18、横轴横轴不垂直于不垂直于竖轴竖轴所产生的误差。所产生的误差。 tan ixi 规定盘左时横轴左端低于另一 端时的i角为正，高于另一端 时为负，则在竖轴是竖直的情 况下，因横轴不垂直于竖轴所 引起的横轴倾斜，盘左观测时 为正（负），则盘右观测时即 为负（正），而值不变，故 盘左、盘右的xi值的绝对值相 等而符号相反。 所以，取盘左、盘右读数的中数，可消除视准轴误差的影响。所以，取盘左、盘右读数的中数，可消除视准轴误差的影响。 第31页/共42页 4）竖轴倾斜误差竖轴倾斜误差：若视准轴与横轴垂直，横轴垂直于竖轴，而竖轴与照准部水准管轴已垂直，若视准轴与横轴垂直，横轴垂直于竖轴，而竖轴与照准部水准管

19、轴已垂直，仅由于仪器未严格整平而使竖轴不在竖直位置仅由于仪器未严格整平而使竖轴不在竖直位置，竖轴偏离铅垂线一微小角度，这就是竖轴倾斜误差，竖轴偏离铅垂线一微小角度，这就是竖轴倾斜误差 。 tancos Vxv cos Vi v 无论盘左盘右照准同一无论盘左盘右照准同一 目标，目标，均相同，即均相同，即xvxv 的符号不变，的符号不变，故盘左盘故盘左盘 右的平均值不能消除竖右的平均值不能消除竖 轴倾斜误差对水平方向轴倾斜误差对水平方向 的影响。的影响。 第32页/共42页 21 2SS Se m AB 中 仪器对中误差对水平角的影响： 与A、B之间的距离SAB 成正比，即水平角在180时影响最大

20、； 与测站至目标的距离s1和s2的乘积成反比；距离愈短，影响愈大。 对于短边的角度要特别注意对中。对于短边的角度要特别注意对中。 第33页/共42页 3.3.目标偏心误差：目标偏心误差：目标偏心是指目标偏心是指目标点上竖立的标志中心目标点上竖立的标志中心（如测钎、花杆、标牌等）与（如测钎、花杆、标牌等）与地面点标志中心地面点标志中心不在同一铅垂线上。不在同一铅垂线上。 A、B为标志实际中心，为标志实际中心， A、B为照准的中心，为照准的中心， 为正确的角度，为正确的角度， 为观测的角度。为观测的角度。 2 2 2 2 2 1 2 122 A 2 1 s e s e mmm B 偏偏偏 目标偏心

21、误差对水平角的影响与测站至目目标偏心误差对水平角的影响与测站至目 标的距离标的距离s1和和s2有关，距离越短，影响越大。有关，距离越短，影响越大。 第34页/共42页 观测时，应注意消除视差，正确完成照准操作。 第35页/共42页 读数误差与读数设备、照明情况和观测者 的技术熟练程度都有关。 一般来讲，读数误差主要取决于仪器的读 数设备。 对于用分微尺读数装置的J6光学经纬仪， 一般认为估读的极限误差为分微尺格值的十分 之一，即可以不超过6。 如果照明情况不佳，显微镜目镜未正确调 焦以及观测者的技术不熟练，则读数误差会更 大。 第36页/共42页 5.5.外界条件的影响外界条件的影响 第37页/共42页 J6光学经纬仪光学经纬仪 6 1 方 m 一测回角值的中误一测回角值的中误 差差 5 . 8262 11 方角 mm 半测回方向值的中误半测回方向值的中误 差差 5 . 8262 1 方半方 mm 归零差的中误差归零差的中误差 422 212262 m mm 限 半方归零 同一方向各测回较同一方向各测回较 差差 11 2628.5 d mm 方方 17 限 第38页/共42页