第四章角度测量.PPT课件

1、第四章第四章 角度测量角度测量 测量的基本工作: 高程、距离和角度测量。 角度测量: l 水平角：计算点的平面坐标；l 垂直角：计算点的高程。 测角仪器: 经纬仪-光学经纬仪、 电子经纬仪。 经纬仪分类：J2、J6、J15 第1页/共40页 光学经纬仪 电子经纬仪 第2页/共40页一一. . 水平角测角原理水平角测角原理 1、概念 水平角：空间两直线夹角在水平面上的垂直投影。如图: 水平面H，测站B，两点A,C,空间夹角，水平角。 水平面-有刻度的水平圆盘 竖直面-以过测站点的铅垂 线为旋转轴。34.1 水平角测量第3页/共40页2 2、水平角测角原理、水平角测角原理 水平圆盘中心在测站点的垂

2、直线上。 瞄准两次目标时，两竖直面形成两面角即水平角。 以测站点的铅垂线为轴旋转，由一个方向（水平读盘读数为a）旋转到另一个方向（水平读盘读数为b） 。 =b-a第4页/共40页一、构造一、构造 照准器、度盘、基座1 1、照准部、照准部a、望远镜 望远镜制动、微动螺旋; 读数显微镜; 目镜; 物镜; 对光螺旋。54.2 经纬仪的基本结构第5页/共40页B B、竖盘：观测竖角 部件：竖盘、竖盘水准管及微动螺旋、反光镜、 测微轮。C C、水准器：管水准器 圆水准器2 2、水平度盘、水平度盘：安置在基座上，观测水平角 部件：水平盘、水平制动、微动、复测扳钮3 3、基座、基座 部件：脚螺旋、连接板、轴

3、座固定螺旋第6页/共40页经纬仪的基本结构（光学）经纬仪的基本结构（光学） 1物镜；2竖直度盘；3竖盘指标水准管微动螺旋；4圆水准器；5照准部微动螺旋；6照准部制动扳钮；7水准管反光镜；8竖盘指标水准管；9度盘照明反光镜；10测微轮；11水平度盘；12基座；13望远镜调焦筒；4目镜；15读数显微镜目镜；16照准部水准管；17复测扳手；18脚螺旋；19望远镜制动扳钮；20望远镜微动螺旋；21轴座固定螺旋。第7页/共40页 望远镜与竖盘固连，安装在仪器的支架上。这一部分称为仪器的照准部，属于仪器的上部。望远镜连同竖盘可绕横铀在垂直面内作转动，望远镜的视准轴应与横轴正交，横轴应通过竖盘的刻划中心。照

4、准部的竖轴(照准部旋转轴)插入仪器基座的轴套内。照准部可作水平及竖直旋转。 照准部水准器的水准轴与竖轴正交、与横轴平行。当水准气泡居中时，仪器的竖轴应在铅垂线方向。 此时仪器处在整平状态。 第8页/共40页 水平度盘安置在水平度盘轴套外围、水平度盘不与照准部旋转轴接触。水平度盘平面应与竖轴正交。竖轴应通过水平度盘的刻划中心。 水平度盘的读数设备安置在仪器的照准部上，当望远镜旋转照准目标时，视准轴由一目标转到另一目标，这时读数指标所指示的水平度盘数值的变化就是两目标间的水平角值。 第9页/共40页10二、J6光学经纬仪的读数系统 测微尺读数：第10页/共40页单平板玻璃测微器单平板玻璃测微器测微

5、盘、竖盘、水平盘测微盘、竖盘、水平盘第11页/共40页 三、电子经纬仪测角系统三、电子经纬仪测角系统 1、构造、构造 较光学经纬仪不同的部分： 显示窗及键盘 电池盒 提柄 数据输出插口第12页/共40页 2、电子经纬仪测角系统、电子经纬仪测角系统 编码度盘测角系统 纯二进制编码度盘 分区分道 对区间编码第13页/共40页光栅度盘测角系统：光栅度盘测角系统：明暗相间的细线条两块光栅度盘移动量转换为角度值。第14页/共40页4.3 水平角观测水平角观测测站点C,C,目标点为A A、B B一一. .经纬仪安置经纬仪安置1.1.对中: : 目的: : 使仪器中心和测站点在同一铅垂线上。 方法: : 挂

6、垂球接近地面点, ,调整架腿及脚螺旋。 光学对中, ,移动架腿及脚螺旋。2.2.整平: : 目的: : 使水平度盘水平, ,竖盘竖直。 方法: : 圆水准与管水准气泡居中。第15页/共40页二二. .水平角观测方法水平角观测方法 测回法、方向观测法。1.测回法测回法( (适于两个方向形成的单角) ) 盘左: :上半测回l 瞄准A A点, ,水平度盘调零, ,读数a1a1l 顺时针旋转瞄准B B点, , 读数b1 b1 则: : 左 = b1- a1= b1- a1 盘右: :下半测回l 瞄准B B点, , 读数b2b2l 逆时针旋转瞄准A A点, , 读数a2 a2 则: : 右 = b2-

7、a2= b2- a2第16页/共40页 | |左 - -右| | 则=1/2(=1/2(左+ +右) ) 记录表如下: : 测测 站站目目 标标 盘盘 位位读读 数数 角角 值值 平平 均均CA左左a1b1-a1Bb1A右右a2b2-a2Bb2第17页/共40页测站测站目标目标盘位盘位水平度盘读数水平度盘读数（ ）半测回角值半测回角值（ ）平均角值平均角值（ ）备注备注 C CA A左左0 01 180 01 1849 48 5449 48 5449 48 4249 48 42B B49 50 1249 50 12B B右右229 50 18229 50 1849 48 3049 48 30A

8、 A180 01 48180 01 48第18页/共40页2. 方向观测法方向观测法(适于多个方向形成的水平角适于多个方向形成的水平角) 测站为O,方向分别为A、B、C、D，如右图 盘左: 瞄准A,读数, 顺时针依次瞄准B、C、D、A，并读数； 盘右: 瞄准A,读数, 逆时针瞄准D、C、B、A，依次读数。第19页/共40页方向观测法记录表方向观测法记录表站点站点 读数读数盘左盘左角值角值盘右盘右角值角值平均平均角值角值 附注附注 盘左盘左 盘右盘右 Aa1 a20 0 0 0 0 0 a1= (a1+a1)a2= (a2+a2) Bb1 b2b1-a1b2-a2 Cc1 c2c1-a1c2-a

9、2 Dd1 d2d1-a1d2-a2 Aa1 a2第20页/共40页测测站站测测回回数数目目标标 读读 数数2c平均读数平均读数归零后归零后的方向的方向值值各测回归各测回归零方向值零方向值的平均值的平均值各方向各方向的水平的水平角角盘盘 左左盘盘 右右123 4 5 6 7 8 9 10O1ABCDA0 02 1237 44 15110 29 04150 14 510 02 18左左=+6180 02 00217 44 05290 28 52330 14 43180 02 08右右=+8+12+10+12+8+10(0 02 10)0 02 0637 44 10110 28 58150 14

10、470 02 130 00 0037 42 00110 26 48150 12 370 00 0037 42 04110 26 52150 12 3337 42 0472 44 4839 45 412ABCDA90 03 30127 45 34200 30 24240 15 5790 03 25左左=-5270 03 22 307 45 28 20 30 18 60 15 49270 03 18右右=-4+8+6+6+8+7(90 03 24)90 03 26127 45 31200 30 21240 15 5390 03 220 00 0037 42 07 110 26 57150 12 2

11、9第21页/共40页三.水平角观测误差及其减弱方法 1.仪器误差仪器误差l 误差来源：误差来源：度盘偏心、度盘刻划误差、水平度盘与竖轴不垂直等。l误差减弱方法：误差减弱方法： 度盘偏心：取对径分划读数的平均值； 度盘刻划误差、水平度盘不于竖轴垂直误差：变换度盘位置； 视准轴误差、横轴误差：盘左与盘右观测。 2.仪器对中误差与目标偏心误差仪器对中误差与目标偏心误差 注意对中，尽量瞄准目标下部。第22页/共40页 3.照准误差、读数误差照准误差、读数误差l误差来源：误差来源：观测本身、仪器的读数设备。l误差减弱方法：误差减弱方法： 提高观测者水平； 4.外界条件影响外界条件影响 第23页/共40页

12、4.4 竖直角观测竖直角观测一一. . 竖直角观测原理竖直角观测原理 竖直角: : 同一竖直面内视线与水平线间的夹角。 (0(0 9 0 9 0) ) 注: :只观测一个方向即可求得竖直角. .第24页/共40页一、竖直角观测原理一、竖直角观测原理 仰角：视线在水平线 之上。 俯角：视线在水平线 之下。 测角原理：度盘上两方向读数之差，其中特定方向为 水平方向。 注：水平角观测两方向，竖直角只观测一个方向。第25页/共40页二、竖盘装置的构造及读数二、竖盘装置的构造及读数 竖直度盘与望远镜固定在一起；竖直度盘的指标线与一个水准管固连在一起，不随望远镜转动，两者产生相对运动。 竖直度盘读数时指标

13、线必须处于标准位置。为此必须把水准管的气泡“居中”后才能“读数”。第26页/共40页27三. 竖直角观测和计算 视线水平 瞄准目标 盘左 盘右第27页/共40页1.1.观测: : 盘左: : 瞄准A,A,转动竖盘指标水准管微动, ,使竖盘指标水准管气泡居中, ,读数L L。盘右: : 瞄准A,A,转动竖盘指标水准管微动, ,使竖盘指标水准管气泡居中, ,读数R R。2.2.计算: : 顺时针: : L = 9 0L = 9 0 L L ； R = R R = R 270270 逆时针: : L = L L = L 9 09 0； R = 270R = 270 R R =1/2=1/2（R R

14、L L ）=1/2=1/2（R L 180R L 180） 或 =1/2=1/2（ LR+180LR+180）第28页/共40页四四. .竖盘指标差竖盘指标差 如果水准管气泡居中后指标线偏离标准位置如果水准管气泡居中后指标线偏离标准位置x x，x x称为竖直度盘的称为竖直度盘的“指标差指标差”. . 顺时针：R = RR = R(270(270 x)x) L = (9 0L = (9 0 x) x) L L 则则: : R-R-L L = R = R270 270 x x 9 09 0 x x L L = (R= (R270270) )( (9 09 0 L L) ) 2x2x = = ( (

15、R R L) L) 2x2x = 0 = 0 x x=1/2 (=1/2 ( (R+L)-360R+L)-360) ) 第29页/共40页一、经纬仪应满足的几何一、经纬仪应满足的几何 条件条件1.1.水准管轴LLLL垂直竖轴VVVV2.2.视准轴CCCC垂直水平轴HH HH 3.3.水平轴HHHH垂直竖轴VVVV4.4.竖丝垂直于横轴4.5 经纬仪检验与校正第30页/共40页二.经纬仪检验方法1.水准轴应垂直于竖轴的检验 将仪器大致整平，转动照准部使水准管与任意两个脚螺旋的连线平行，调整脚螺旋使气泡居中，然后将照准部旋转180180，看气泡是否仍然居中。2.竖丝应垂直于横轴的检验 用十字丝竖丝

16、瞄准一清晰小点，上下转动望远镜，看小点是否始终在竖丝上。3.视准轴应垂直于横轴的检验 选择一水平目标，测2c2c值。第31页/共40页4.横轴应垂直于竖轴的检验l在较高墙壁处安置仪器；l盘左：瞄准墙壁上高处一点p p（仰角大于3030），放平望远镜，在墙上定出一点m1m1；l盘右：仍然瞄准墙壁上的点p,p,放平望远镜，在墙上定出令一点m2m2；l看m1m1和m2m2是否重合。第32页/共40页4.6 三角高程测量三角高程测量高程测量方法: : 水准测量、三角高程测量、气压高程一一. . 三角高程测量基本原理三角高程测量基本原理 根据两点间的距离和竖直角通过三角函数来计算两点间的高差。lh=Lc

17、osh=Lcoslh=stanh=stan第33页/共40页二二. .三角高程计算公式三角高程计算公式 已知H HA A , ,求H HB B。 仪器高i, i, 觇标高v v h + v = s h + v = s tan tan+ i+ is s tan tanL L sin sintantantantanB BA A水准面水准面ABhivLs第34页/共40页三三. . 距离较大时距离较大时, ,考虑曲率与折光影响考虑曲率与折光影响 两差改正( (大于300300米) )l = 0.43 = 0.43 s s2 2 / / R R R: R: 地球半径 s: s: 两点间距离 方法: : 对向观测( (往返观测) )：l 直觇: : 由观测点向未知点观测。l 反觇: : 由未知点向观测点观测。s s tan tan 第35页/共40页4.7 视距测量视距测量 测距方法: :钢尺、光电测距仪、光学视距仪。 视距测量: : 利用视距丝和视距尺来测定两点 间的距离。 视距测量仪器: :经纬仪、视距尺。第36页/共40页一一. . 视距测量原理视距测量原理1 1、视线水平