角度测量原理及经纬仪教学课件

1、principle and method of digital mapping 主讲：主讲： 向东向东数字测图原理与方法数字测图原理与方法主主 讲：讲：xxxxxxxxxx 大大 学学 测测 绘绘 学学 院院principle and method of digital mapping 主讲：主讲： 向东向东5.1 5.1 角度测量原理角度测量原理5.1.1 5.1.1 水平角测量原理水平角测量原理 水平角的概念水平角的概念 相交的两直线之间的夹相交的两直线之间的夹 角在水平面上的投影。角在水平面上的投影。 水平角观测的基本原理水平角观测的基本原理 ab 量角器是否应该水平？量角器是否应该水平

2、？ 量角器安置的高低对水平角的观测有无影响？量角器安置的高低对水平角的观测有无影响？ 瞄准目标不同的高低部位对水平角的观测有无影响？瞄准目标不同的高低部位对水平角的观测有无影响？principle and method of digital mapping 主讲：主讲： 向东向东5.1.2 5.1.2 竖直角测量原理竖直角测量原理 竖直角的概念竖直角的概念 在同一竖直面内，目标方在同一竖直面内，目标方向线与一特定方向线之间的向线与一特定方向线之间的夹角，称为竖直角。夹角，称为竖直角。 竖直角观测的基本原理竖直角观测的基本原理1baz2ba 量角器是否应铅垂？量角器是否应铅垂？ 量角器能否仅读读

3、数量角器能否仅读读数 就可得到竖角？就可得到竖角？principle and method of digital mapping 主讲：主讲： 向东向东5.1.2 5.1.2 竖直角测量原理竖直角测量原理竖直角的两种表示方法竖直角的两种表示方法高度角：高度角：在同一竖直面内，在同一竖直面内， 目标方向和水平方向间的目标方向和水平方向间的 夹角。夹角。 : : 0 0 9090 天顶距：天顶距：在同一竖直面内，在同一竖直面内， 目标方向与天顶方向间的目标方向与天顶方向间的 夹角。夹角。 z: z: 0 0 180 180090 z 高度角习惯上又称为竖角。高度角习惯上又称为竖角。principl

4、e and method of digital mapping 主讲：主讲： 向东向东5.2.1 5.2.1 经纬仪的基本构造及分类经纬仪的基本构造及分类基本构造基本构造经经纬纬仪仪照准部照准部基基 座座望远镜望远镜度度 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镜读数显微镜左右、上下左右、上下微动螺旋微动螺旋插图5.2 5.2 经纬仪经纬仪principle and method of digital mapping 主讲：主讲： 向东向东5.2.15.2.1经纬仪的基本构造及分类经纬仪的基本构造及分类 分类分类 游标经纬仪游标经纬仪：

5、金属度盘，游标读数法。光学经纬仪光学经纬仪： 光学玻璃度盘，采用光学法读数。电子经纬仪电子经纬仪： 电子度盘，电子法测角技术获取角值。 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：电子经纬仪采用了由微处理器控制的光电扫描度盘和自动显示系统，实现了读用了由微处理器控制的光电扫描度盘和自动显示系统，实现了读数的自动化，能存储观测数据并与计算机进行数据交换。数的自动化，能存储观测数据并与计算机进行数据交换。 我国大地测量仪器的一般用拼音字母我国大地测量仪器的一般用拼音字母“djdj”表示，并按经纬仪表示，并按经纬仪的野外的野外“一测回水平方向中误差一测

6、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： dj07 dj07、dj1dj1、dj2dj2、dj6dj6、dj15dj15五个等级。例如五个等级。例如“dj6dj6”表示经纬仪野外表示经纬仪野外“一一测回水平方向中误差测回水平方向中误差”不超过不超过66，简写为，简写为“j6j6”。principle and method of digital mapping 主讲：主讲： 向东向东5.2.15.2.1经纬仪的基本构造及分类经纬仪的基本构造及分类望远镜望远镜 基本结构基本结构 p67页课本 43页插图principle and method of digital mapping

7、主讲：主讲： 向东向东5.2.15.2.1经纬仪的基本构造及分类经纬仪的基本构造及分类 望远镜望远镜 十字丝分划板：十字丝分划板： p67页principle and method of digital mapping 主讲：主讲： 向东向东5.2.15.2.1经纬仪的基本构造及分类经纬仪的基本构造及分类 望远镜望远镜 成像原理成像原理principle and method of digital mapping 主讲：主讲： 向东向东5.2.15.2.1经纬仪的基本构造及分类经纬仪的基本构造及分类 望远镜望远镜 视差视差 p67页 虚像平面与十字丝分划板不重合时，若人眼在目镜处观测目标虚像平

8、面与十字丝分划板不重合时，若人眼在目镜处观测目标作上下（左右）少量移动，会发现目标和十字丝有相对运动，这作上下（左右）少量移动，会发现目标和十字丝有相对运动，这种现象称为种现象称为“视差视差”。 principle and method of digital mapping 主讲：主讲： 向东向东5.2.15.2.1经纬仪的基本构造及分类经纬仪的基本构造及分类水准器水准器 p68页工作原理工作原理种种 类类 圆水准器和水准管圆水准器和水准管principle and method of digital mapping 主讲：主讲： 向东向东5.2.15.2.1经纬仪的基本构造及分类经纬仪的基本

9、构造及分类水准器水准器 圆水准器圆水准器 p68页圆水准器零点圆水准器零点 最高点最高点s点点圆水准器的水准轴圆水准器的水准轴 垂线垂线圆水准器圆水准器分划值分划值用圆水准器的主要目的：用圆水准器的主要目的： 粗略置平仪器粗略置平仪器principle and method of digital mapping 主讲：主讲： 向东向东5.2.15.2.1经纬仪的基本构造及分类经纬仪的基本构造及分类水准器水准器 水准管水准管 p68页水准管零点水准管零点 最高点最高点s点点水准管水准轴水准管水准轴 切线切线水准管水准管分划值分划值水准管灵敏度水准管灵敏度rmm2principle and met

10、hod of digital mapping 主讲：主讲： 向东向东5.2.25.2.2光学经纬仪读数设备光学经纬仪读数设备 度盘度盘 水平度盘水平度盘 水平角 竖直度盘竖直度盘 竖直角读数设备读数设备 读数显微镜读数显微镜 放大度盘上 的读数测微器测微器 精确量取小于度 盘上的最小刻划的读数principle and method of digital mapping 主讲：主讲： 向东向东j6读数光路图读数光路图principle and method of digital mapping 主讲：主讲： 向东向东测微器测微器 分微尺读数装置分微尺读数装置j6j6光学经纬仪读数窗光学经纬仪读

11、数窗水平竖直hv水平度盘竖直度盘或或principle and method of digital mapping 主讲：主讲： 向东向东测微器测微器 分微尺读数装置分微尺读数装置j6光学经纬仪读数光学经纬仪读数水平度盘：水平度盘： 168 04 12竖直度盘竖直度盘 86 51 42principle and method of digital mapping 主讲：主讲： 向东向东测微器测微器 单平板玻璃测微器单平板玻璃测微器 主要用于主要用于j6型经纬仪，测微器由平板玻璃、测微尺、测微手型经纬仪，测微器由平板玻璃、测微尺、测微手轮及转动装置构成。度盘分划最小格值为轮及转动装置构成。度盘分

12、划最小格值为30，一般测微分划尺，一般测微分划尺长长30计计90小格，测微分划尺的最小分划小格，测微分划尺的最小分划20，可估读到可估读到2 2 。principle and method of digital mapping 主讲：主讲： 向东向东测测微微器器 |单单平平板板玻玻璃璃测测微微器器|j6 读数时，先旋转测微螺旋，使两个度盘分划线中的某一读数时，先旋转测微螺旋，使两个度盘分划线中的某一个分划线精确地位于双指标线的中央，个分划线精确地位于双指标线的中央，0.5整倍数的读整倍数的读数根据分划线注记读出，小于数根据分划线注记读出，小于0.5的读数从测微尺上读的读数从测微尺上读出，两个读

13、数相加即为度盘的读数。出，两个读数相加即为度盘的读数。principle and method of digital mapping 主讲：主讲： 向东向东测微器测微器 双平板、移动光楔测微器双平板、移动光楔测微器 主要用于主要用于j2型经纬仪，度盘分划最小格值为型经纬仪，度盘分划最小格值为20，测微分划尺，测微分划尺长长10 计计600小格，测微分划尺的最小分划小格，测微分划尺的最小分划1，估读到估读到0.1 。采用对径符合读数法采用对径符合读数法(重合法重合法)，相当于取度盘对径，相当于取度盘对径(直径两端直径两端)相相差差180处的两个读数的平均值，由此可以消除度盘偏心误差的处的两个读数

14、的平均值，由此可以消除度盘偏心误差的影响，以提高读数精度。影响，以提高读数精度。转动测微手轮时，一对平板转动测微手轮时，一对平板玻璃（光楔）作等量相反方玻璃（光楔）作等量相反方向转动可使度盘分划线影像向转动可使度盘分划线影像作相向移动而彼此接合，这作相向移动而彼此接合，这个移动量可在秒盘相应的转个移动量可在秒盘相应的转动量上显示出来。动量上显示出来。principle and method of digital mapping 主讲：主讲： 向东向东测微器测微器 双平板、移动光楔双平板、移动光楔principle and method of digital mapping 主讲：主讲： 向东向

15、东测微器测微器 双平板、移动光楔双平板、移动光楔principle and method of digital mapping 主讲：主讲： 向东向东测微器测微器 双平板、移动光楔双平板、移动光楔 为使读数方便和不易出错，现在生产的dj2级光学经纬仪，一般采用下图所示的读数窗。principle and method of digital mapping 主讲：主讲： 向东向东5.2.3 5.2.3 电子经纬仪电子经纬仪 结构结构南方et-02电子经纬仪principle and method of digital mapping 主讲：主讲： 向东向东5.2.3 5.2.3 电子经纬仪电子经

16、纬仪 电子读数系统电子读数系统 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光电扫描度盘自动计数和读数自动显示存储系统。 目前根据取得电信号的方式不同而分为：v 绝对式编码度盘测角绝对式编码度盘测角v 增量式光栅度盘测角增量式光栅度盘测角v 动态法测角动态法测角principle and method of digital mapping 主讲：主讲： 向东向东5.2.3 5.2.3 电子经纬仪电子经纬仪v绝对式编码度盘测角绝对式编码度盘测角 度盘分成：度盘分成：（四码道度盘） 从高到低 4 个码道 s = 2n = 16 个区间 纯二进制编码度盘 每个方向都单值对应一每个方向都单值

17、对应一个编码输出，得到绝对方个编码输出，得到绝对方向值，故称为向值，故称为绝对式编码绝对式编码度盘测角。度盘测角。principle and method of digital mapping 主讲：主讲： 向东向东5.2.3 5.2.3 电子经纬仪电子经纬仪v绝对式编码度盘测角绝对式编码度盘测角 这种编码度盘所得到的角度分辩率与区间数s有关： 四码道度盘的角分辨率为22.5。 s0360绝对式编码度盘测角绝对式编码度盘测角不可能达到较高的测角精度不可能达到较高的测角精度principle and method of digital mapping 主讲：主讲： 向东向东5.2.3 5.2.3

18、 电子经纬仪电子经纬仪v增量式光栅度盘测角增量式光栅度盘测角 在光学玻璃度盘的径向上均匀地刻制明暗相间的等角距细线条就构成光栅度盘。将密度相同的两块光栅重叠，并使它们的刻线相互倾斜一个很小的角度，这时就会产生明暗相同的条纹（莫尔条纹）。夹角越小，条纹越粗。条纹的亮度按正弦周期性变化。principle and method of digital mapping 主讲：主讲： 向东向东5.2.3 5.2.3 电子经纬仪电子经纬仪v增量式光栅度盘测角增量式光栅度盘测角 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，发光管发出光信号，通过莫尔条纹落到光电管上。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，条纹亮度按正弦周期性变化。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