经纬仪及角度测量课件PPT课件

1、地面上一点到两目标点的方向线所夹的水平角，就是过这两方向线所作两竖直面间的二面角 所谓水平角，是指空间两直线的夹角在水平面上的垂直投影。ACBQA1 B1C12-1水平角和竖直角观测原理一、水平角观测原理第1页/共69页过C点的铅垂线上任意点放置一个有刻度的水平圆盘，其中心位于过C点的铅垂线上。过CA和CB各作一个铅垂面，其与水平圆盘交线读数为a和bACBQA1 B1C1Oba00所以，所求水平角为： b - a第2页/共69页 二、 竖直角测量原理 竖直角：同一竖直面内某一方向线与水平线间的夹角。其角值为 0 09090。竖直角测量的角值是度盘上两个方向读数之差。第3页/共69页根据这一原理

2、设计的经纬仪要求：A：有一刻度的水平圆盘和在刻度盘上读数的指标B：观测水平角时，水平圆盘(刻度盘)中心应安放在过测站点的铅垂线上C：必须有一个瞄准目标用的望远镜，当望远镜高低变化时，其视准轴应能划出一个铅垂面 D：有一刻度的竖直圆盘和在刻度盘上读数的指标 E:竖盘平面必须能够与过视线的铅垂面平行第4页/共69页光学经纬仪优点：体积小、重量轻、密封性好、精度高等。精密度分三级：11级、22级和66级，前两种属精密仪器，后一种属中等精度仪器，是工程测量中常用的一种。国产经纬仪编制的标准：DJ07DJ07、DJ1DJ1、DJ2DJ2、DJ6DJ6、DJ15DJ15和DJ60DJ60等级别。注：数字表

3、示该经纬仪一测回方向观测中误差，单位：s2.2光学经纬仪的构造及度盘读数第5页/共69页l 1-望远镜制动螺旋 2-望远镜微动螺旋 3-物镜 4- 物镜调焦螺旋 5-目镜 6-目镜调焦螺旋 7-光学瞄准器 8-度盘读数显微镜 9-度盘读数显微镜调焦螺旋 10-照准部管水准器 11-光学对中器 12-度盘照明反光镜 13-竖盘指标管水准器 14-竖盘指标管水准器观察反射镜 15-竖盘指标管水准器微动螺旋 16-水平方向制动螺旋 17-水平方向微动螺旋 18-水平度盘变换螺旋与保护卡 19-基座圆水准器 20-基座 21-轴套固定螺旋 22-脚螺旋分微尺测微器第6页/共69页单平板玻璃测微器第7页

4、/共69页中心螺旋轴座连接螺旋脚螺旋第8页/共69页望远镜竖盘管水准器度盘变换手轮竖直制动螺旋竖直微动螺旋水平制动螺旋水平微动螺旋竖盘指标水准管竖盘指标水准管微动螺旋光学对点器圆水准器反光镜读数窗物镜调焦目镜调焦第9页/共69页光学经纬仪的构造 一般将光学经纬仪分解为基座、水平度盘和照准部三部分。( (一) ) 照准部 (1) (1) 望远镜 作用：精确瞄准目标的。它和仪器横轴连接在一起，而横轴则放在支架上，所以经纬仪上的望远镜可以绕横轴在竖直面内上下任意转动。为了控制望远镜上下移动，设置了望远镜制动螺旋和望远镜微动螺旋。照准部基座水平度盘第10页/共69页CC：视准轴横丝（中丝）视距丝竖丝十

5、字丝中心(或称十字丝交点)和物镜光心的连线第11页/共69页(2)(2) 竖直度盘( (竖盘) ) 由光学玻璃制成。 作用：观测竖直角。 它和望远镜连成一体并随望远镜一起转动。(3)(3) 水准器 照准部上有一个管水准器和一个圆水准器。 作用：圆水准器用作粗略整平仪器，水准管用作精确整平仪器。 第12页/共69页LL:水准管轴水准管分划值：水准管上每2mm分划所对应的圆心角。LL:圆水准器轴第13页/共69页 照准部的下部有一个能插在轴座内的竖轴，整个照准部可在轴座内任意地作水平方向的旋转。为了控制照准部的转动，照准部下部也装有水平制动扳钮（螺旋）和水平微动螺旋。( (二) ) 水平度盘 1、

6、注记：0 360 2、分划：20、30 、1 三种 注：水平度盘顺时针注记，与竖轴不固定，不随 望远镜转动； 水平度盘有复测钮或变换钮，用作改变观测 方向的角度值；第14页/共69页( (三) ) 基座 基座是仪器的底座，其上有脚螺旋和连接板。 测量时必须将三脚架上的中心螺旋( (连接螺旋) )旋进连接板，仪器和三脚架就连接在一起。 中心螺旋下端挂上垂球，即指示水平度盘的中心位置。 注意：把轴座固定螺旋和中心螺旋适当地旋紧( (并应随时检查) )，以免发生摔坏仪器事故。第15页/共69页光学经纬仪的读数装置和读数方法 (一) 单平板玻璃测微器及其读数方法 度盘分划像的位移量可用测微盘的转动量测

7、定。读数转动测微轮，使度盘分划线精确地平分双指标线度数和整30数在度盘上读出分数和秒数在测微盘上读出测微盘每小格为20，约能估读到十分之一格第16页/共69页 (一) 单平板玻璃测微器及其读数方法 度盘分划像的位移量可用测微盘的转动量测定。测微盘竖盘读数水平盘读数第17页/共69页J6光学经纬仪读数HzVHz 2131224V？第18页/共69页( (二) ) 测微尺读数装置及其读数方法 采用测微尺读数装置。 度盘上每一格为1 1。 测微尺的总长度等于度盘每格(1(1) )的宽度，而 测微尺分成6060个小格，故每一小格代表11。读数以测微尺的零分划线为起始线度数在度盘上读出不足1的读数，在测

8、微尺上读出测微尺分成60个小格，每一小格代表1第19页/共69页测微尺的总长度等于度盘每格(1)的宽度，而测微尺分成60个小格，故每一小格代表1。水平盘读数竖盘读数5401215o065565o第20页/共69页0345126 456082 第21页/共69页级光学经纬仪1-读数显微镜；2-照准部水准管；3-水平制动螺旋；4-轴座连接螺旋；5-望远镜制动螺旋；6-瞄准器；7-测微轮；8-望远镜微动螺旋；9-换像手轮；10-水平制动螺旋；11-水平度盘位置变换手轮；12-竖盘照明反光镜；13-竖盘指标水准管；14-竖盘指标水准管微动螺旋；15-光学对点器；16-水平度盘照明反光镜第22页/共69

9、页测微尺读数窗左边注记数字为分，右边注记为10的倍数，每一小格为1，可估读至0.1。读数步骤如下：1转动测微轮，使分划重合窗中上、下分划线重合，读数窗中读出度数.2在凸出的小方框中读出整10数；3在测微尺读数窗中读出分及秒数；4将以上读数相加即为度盘度数。如图b,中度数为963715。第23页/共69页读数：77度58分38秒读数：166度03分02秒(1)相差180；(2)正像在左侧，倒像在右侧；(3)相距最近。度盘上的度数77度盘上的整10数510=50测微尺上的分秒数838 全部读数为775838第24页/共69页光学经纬仪应满足的几何条件 一台完善的经纬仪，其各条轴线之间应满足以下主要

10、几何条件，即三轴相互垂直条件： 水平度盘的水准管轴(LL)应垂直于竖轴(VV)； 视准轴(CC)应垂直于水平轴(HH)； 水准管轴竖轴V视准轴水平轴 水平轴(HH)应垂直于竖轴(VV)。第25页/共69页 如图,欲测BA、BC两方向间的水平角ABC,则安置仪器于B点(该点称为测站点或测站)进行观测。第26页/共69页 经纬仪的安置和瞄准 经纬仪的安置，包括对中和整平两个内容。 1 1、对中 目的：使水平度盘中心与测站点的标志中心位于同一铅垂线上。 方法：垂球：误差3mm 光学：误差1 mm（要求：竖轴竖直）第27页/共69页A A：先张开三脚架于测站点上，目估三角架头中心与测站点的标志中心大致

11、在同一铅垂线上。（架高适中）B B：将中心连接螺旋置于架头中心，挂上垂球，平移并踩紧三角架腿使垂球尖大致对准测站点标志。C C：然后安上仪器，拧上中心螺旋( (暂不完全拧紧) )，适当移动基座使垂球尖精确对准B B点。在一般的测量工作中，要求对中误差不应大于3mm3mm。D D：最后将中心螺旋适当上紧，以防仪器从三脚架上摔下来。 垂球第28页/共69页1 将仪器连接在脚架上，转动目镜调焦螺旋，看清分划板分划圈，再拉出对点器(或转动物镜调焦螺旋)看清地面标志。2 转动脚螺旋，使标志中心影像位于分划圈(或字分划线)中心，此时仪器圆水准气泡偏离；3 调节三角架的架腿高度（伸缩脚架）。最后还要检查一下

12、标志中心是否仍位于分划圈中心，若有很小偏差可稍松中心连接螺旋，在架头上移动仪器，使其精确对中。此法对中的误差小且不受风力等影响。光学第29页/共69页 2 2、整平 目的：使仪器竖轴竖直、水平度盘水平。 做法：l (1)(1)转动脚螺旋使圆水准器气泡居中，进行仪器的初步整平。l (2)(2)转动照准部，使水平度盘上的水准管平行于任意两个脚螺旋的连线，按照左手拇指规则以相反方向旋转两脚螺旋，使气泡居中( (如图a a) )。 第30页/共69页l (3) (3)再旋转照准部，使水准管转动9090，再旋转另一脚螺旋，使水准管气泡居中( (如图b)b)。第31页/共69页l (4) (4)反复几次，

13、直到水准管在两个位置气泡都 居中为止。 一般要求气泡偏离中点不超过一格即可。3 瞄准：用望远镜十字丝中心精确瞄准目标的标志中心目镜调焦：目镜调焦螺旋（十字丝清晰）粗瞄目标；物镜调焦：望远镜调焦螺旋（目标影像清晰）精确瞄准目标：望远镜和照准部微动螺旋注意：进行水平角观测时，应尽量瞄准目标底部。第32页/共69页觇牌第33页/共69页 水平角观测方法 l 水平角的观测方法，常用的有测回法和方向观测法。 1 1 测回法：测两个方向的单角l (1)(1)在A A、B B两目标点上立好标杆( (测钎) )，将经纬仪安置于测站点O O处第34页/共69页l (2) (2) 盘左照准( (即正镜位置：观测时

14、竖盘在望远镜的左边) )，用望远镜大致瞄准A A点上的标杆；然后，用微动螺旋使望远镜精确地瞄准A A点，读取水平度盘读数a a。l (3) (3) 松开水平制动扳钮，按顺时针方向转动照 准部，用上述方法精确瞄准B B点，读取水平度盘读数b b。第35页/共69页 望远镜视准轴从OAOA方向转到OBOB方向时，指标线在水平度盘上所走的角值，就是所要测量的水平角，得：左=ba按上述程序测量水平角一次，称为半测回。 第36页/共69页 为了校核测量成果，消除仪器误差，以便得到更精确的角值，要用盘右位置( (又称倒镜位置，即在观测时，竖盘在望远镜的右边) )再观测一次，即：l (4) (4) 倒转望远

15、镜，使竖盘位于盘右位置。这次，用望远镜先精确瞄准B B点，读取水平度盘读数b b。 l (5) (5) 松开水平制动扳钮，逆时针方向转动照准部，用望远镜精确瞄准A A点，读取水平度盘读数a a，则：第37页/共69页 右= b= b2 2a a2 2按正镜先测的叫上半测回，按倒镜后测的叫下半测回，上、下两个半测回合在一起，称为一个测回。l 按城市测量规范(下称规范)规定，当用6级经纬仪观测时，如两个半测回所测水平角的角度差值不超过40时，可取其平均值作为角的观测结果，如不符合要求，应重测。l当精度要求较高时，需多个测回观测，为抵消度盘分划误差，按180 /n变换度盘位置。第38页/共69页第3

16、9页/共69页 日期 仪器 观测 班级 小组 记录测站测站竖盘竖盘位置位置目标目标水平度水平度盘读数盘读数半测回半测回角值角值一测回角一测回角值值各测回各测回角值角值备注备注1234 5 6 7 8 第一测回2左右右左第二测回21313131300 12 0091 45 0091 33 00271 45 00180 11 3091 33 3091 33 1590 11 24181 44 3091 33 0601 45 00270 11 4891 33 1291 33 0991 33 12第40页/共69页2 方向观测法 方向观测法又称为全圆测回法，适用于一个测站有两个以上的观测方向。与测回法不

17、同的是，方向观测法在每半测回依次观测各方向后，最后还应再次观测起始方向。 零方向盘左盘右ABOCD第41页/共69页第42页/共69页第43页/共69页（2）计算（实例见参考书）记录观测手簿时，盘左各目标读数从上往下记录，盘右各目标读数从下往上记录。各项计算如下: 两倍照准差 2c 值的计算2c=盘左读数-（盘右读数180）上式中，盘右读数大于 180时取“-”号，小于 180时取“+”号。一测回内各方向 2c 值应不超过规范的规定。 各方向平均读数 平均读数又称为各目标的方向值，其值为平均读数=盘左读数+（盘右读数180） /2 起始方向有两个平均值，应将这两个平均值再次取平均值作为该方向的

18、方向值，并括以括号。第44页/共69页第45页/共69页奇进偶舍第46页/共69页水平角方向观测法的技术要求仪器半测回归零差（）一测回内 2c 互差（）同一方向值各测回互差（）DJ 2121812DJ 61824第47页/共69页 2-4 2-4 竖直角观测 竖直角测量原理 竖直角：同一竖直面内视线与水平线间的夹角。其角值为 0 09090。竖直角测量的角值是度盘上两个方向读数之差。第48页/共69页 原理：视准轴水平时，其竖盘读数为一固定值（90 或270 ） 在观测竖直角时，只观测目标点一个方向并读数就可算得该目标点的竖直角。090180270090180270盘左盘右第49页/共69页

19、竖盘装置的构造竖盘装置构造竖直度盘（竖盘）指标水准管指标水准管微动螺旋 固定在望远镜旋转轴(横轴)的一端，随望远镜一起在竖直面内转动，刻划的注记有顺时针方向和逆时针方向两种，一般为全圆式注记指标水准管气泡居中后，指标即处于正确位置；此时，如望远镜视准轴水平，竖盘读数则应为90的整数倍(即90、270中的一个)第50页/共69页 作为竖盘读数用的的指标装置，和指标水准管、指标水准管微动螺旋连和指标水准管、指标水准管微动螺旋连在一起的，它们不随望远镜一起转动在一起的，它们不随望远镜一起转动。指标水准管气泡居中后，指标即处于正确位置。观测时，必须用竖盘指标微动螺旋，使指标水准管气泡居中，然后才能读数

20、。第51页/共69页 竖盘刻画注记有顺时针方向( (图a)a)和逆时针方向( (图b)b)第52页/共69页l 竖盘指标自动归零装置( (即自动补偿装置) )。它取消了指标水准管和指标水准管微动螺旋，而增加了一个补偿器。把仪器整平后就可以读得相当于指标处于正确位置的竖盘读数。第53页/共69页l ( (一) ) 计算竖直角。竖直角是观测目标的读数与望远镜视准轴水平时的竖盘读数之差。 竖直角计算：1 1）在观测之前，将望远镜大致放平，读取竖盘读数。2 2）然后将望远镜上仰：若读数增大，则竖直角等于瞄准目标时的读数减去视线水平时的读数； =读数-常数 若读数减小，则竖直角等于视线水平时的 读数减去

21、瞄准目标时的读数。 =常数-读数竖直角的观测和计算第54页/共69页盘左： L=90 - L090180270000909090180180180270270270盘右： R=R-270RLRLRLRL27090:27090:盘右：盘左：逆时针刻划盘右：盘左：顺时针刻划RLRLRLRL27090:27090:盘右：盘左：逆时针刻划盘右：盘左：顺时针刻划)180(21)180(212)(RLLRRL第55页/共69页 ( (二) )竖直角的观测 用盘左和盘右各观测一次，称为一个测回。这样可以减小误差、提高观测精度。 竖直角的观测方法：l(1) (1) 在测站点安置经纬仪，判断竖直角计算公式。l(

22、2)(2)用盘左瞄准目标点B B，使十字丝横丝切于目标顶端（如图），转动竖盘指标水准管微动螺旋，使竖盘指标水准管气泡居中，进行读数。设盘左读数L,L,记入竖直角观测记录手薄。第56页/共69页 十字丝横丝切于目标顶端第57页/共69页l (3) (3) 倒转望远镜，用盘右位置再瞄准B B点的同一位置，使竖盘指标水准管气泡居中后，进行盘右读数R R。l (4)计算竖直角。第58页/共69页竖盘指标差 上述竖直角的计算，基于假设：当竖盘指标水准管气泡居中时，指标应处于正确位置。此时，竖盘读数应为9090或270270。竖盘指标差（x x）：当竖盘指标水准管气泡居中时，指标并不恰好指向9090或27

23、0270，而与正确位置相差一个小角度x x。 指标差产生的原因指标水准管未校正完善。第59页/共69页第60页/共69页l以顺时针注记的竖盘为例当视准轴水平、指标水准管气泡居中时，指标线偏左，则瞄准目标时，读数大了一个x x，则正确的竖直角应为： 9090（L-xL-x）= =x x同样，盘右时正确的竖直角应为： （x）-270=x)(21)360(21LRLRx指标差x注：用正倒镜观测取平均数可以消除竖盘指标的影响。第61页/共69页竖直角观测手簿日期 仪器 观测班级 小组 记录测测站站目目标标竖盘竖盘位置位置竖盘读数竖盘读数 半测回角值半测回角值 指标差指标差 一测回角值一测回角值 OMN

24、左右左右81 18 42278 41 30+ 8 41 18+ 8 41 30+6+ 8 41 24124 03 30 - 34 03 30+12235 56 54 - 34 03 06- 34 03 18第62页/共69页复习思考题:1 1、什么叫水平角? ?什么叫竖直角? ?2 2、观测水平角时, ,对中和整平的目的是什么? ?试述光学经纬仪的对中和整平方法。3 3、经纬仪应满足哪些几何条件? ?如满足上述条件后, ,当仪器整平后纵向旋转望远镜时, ,视准轴扫出的应是一个什么面? ?4 4、试绘图举例说明DJ6-IDJ6-I型和经IIIIII型两种经纬仪读数设备的读数方法。第63页/共69

25、页左 3240054右 1440106左 1434312右 3234300ACB测回法观测水平角的盘左、盘右读数如下图，请填写下表并计算角值。测站目标竖盘位置水平度盘 读数半测回 角值一测回 角值备注 AC左324005417942181794218B1434312C右14401061794154B3234300第64页/共69页5 5、何谓竖盘指标差? ?竖盘指标水准管有何作用? ?用图表示经型及DJ6-IDJ6-I型经纬仪竖盘注记的式样, ,并写出用L L和RR计算指标差x x和竖直角的公式. .6 6、角度测量为什么要用正倒镜观测? ?经型:盘左L=90-L盘右R =R-270=(L +

26、 R )/2X=(R - L )/2DJ6-I型:盘左L=L-90盘右R =270-R=(L + R )/2X=(L - R )/2第65页/共69页实验 J6级经纬仪测角（水平角和竖直角）一、内容和要求1.认识J6级光学经纬仪的基本构造及主要部件的名称与作用2.掌握经纬仪安置及操作方法，学会水平度盘及竖直度盘的读数方法3.学会测回法观测水平角和竖直角并掌握水平角的计算方法。二、仪器及工具： J6级光学经纬仪一台，测钎二支，测伞一把三、方法与步骤 1.对中 2.整平 3.瞄准 4.读数（一）用测回法观测水平角(1)在A、C两目标点上立好标杆(测钎)，将经纬仪安置于测站点B处。 (2) 盘左照准(即正镜位置：精确地瞄准A点，读取水平度盘读数a。(3) 松开水平制动扳钮，顺时针转动照准部，用上述方法精确瞄准C点，读取水平度盘读