测量学角度测量

1、第三章角度测量1角角 度度 测测 量量本本 章章 要要 点点 1、水平角和竖直角的概念、水平角和竖直角的概念 2、J2经纬仪的构造及使用经纬仪的构造及使用 3、水平角和竖直角的测量方法及有关计算（、水平角和竖直角的测量方法及有关计算（难点难点） 4、 J2经纬仪应满足的几何条件经纬仪应满足的几何条件第三章角度测量2 无论是地形图的测绘或建筑物的定无论是地形图的测绘或建筑物的定位，还是道路、管线中心位置的测设都需位，还是道路、管线中心位置的测设都需要进行角度测量。要进行角度测量。 w角度是确定点位的基本要素之一角度是确定点位的基本要素之一 w角度测量是测量三项基本工作之一角度测量是测量三项基本工

2、作之一第三章角度测量3l第一节第一节 角度测量的角度测量的原理原理l第二节第二节 经纬仪的原经纬仪的原理和构造理和构造l第三节第三节 水平角观测水平角观测方法方法l第四节第四节 竖直角的观竖直角的观测方法测方法l第五节第五节 经纬仪的检经纬仪的检验与校正验与校正l第六节第六节 水平角观测水平角观测 的误差分析的误差分析l第七节第七节 电子经纬仪电子经纬仪简介简介第三章角度测量4一、角度的概念一、角度的概念 测量中使用的角度分为水平角和竖直角。测量中使用的角度分为水平角和竖直角。 l l 水平角水平角 地面上地面上某点到两目标方向在水平面上垂直投影某点到两目标方向在水平面上垂直投影的夹角。的夹角

3、。或由地面上一点发出的两方向线所在竖直平面间或由地面上一点发出的两方向线所在竖直平面间的二面角。的二面角。其角值范围为其角值范围为 “ “0 360 ”见见 图图3-J3-J第三章角度测量5A第三章角度测量6l水平角测量原理：由水平角测量原理：由图图3-13-1可见可见 若在若在A A点的铅垂线上任一点点的铅垂线上任一点O O，设置，设置一按一按顺时顺时针方向增加从针方向增加从0 0360360分划的水平刻度圆盘分划的水平刻度圆盘，使刻度盘圆心正好位于过使刻度盘圆心正好位于过A A点的铅垂线上。设点的铅垂线上。设A A点到点到B B、C C目标方向线在水平刻度盘上的投影读目标方向线在水平刻度盘

4、上的投影读数分别为数分别为b b 和和c c， 则水平角则水平角：= =c cb b， 即：即： 水平角水平角= =右目标读数读数右目标读数读数 左目标读数读数左目标读数读数 。 当当0 0 时，加上时，加上360360。第三章角度测量7图图3-1第三章角度测量8 一、经纬仪的分类一、经纬仪的分类l按读数分按读数分：光学经纬仪和电子经纬仪。：光学经纬仪和电子经纬仪。l按精度分按精度分：DJ1、DJ2、DJ6等几种型号，等几种型号，“D”和和“J”分别为分别为“大地测量大地测量”和和“经纬仪经纬仪”两词汉语两词汉语拼音的首字母，拼音的首字母，“2”、“6”表示该仪器所能达到表示该仪器所能达到的精

5、度指标。如的精度指标。如DJ6表示一测回方向值的中误差为表示一测回方向值的中误差为6 。第三章角度测量9 经纬仪类别：经纬仪类别： 影影3-13-1第三章角度测量10项项 目目经经 纬纬 仪仪 等等 级级DJ2DJ6水平方向测量一测回方向中误差水平方向测量一测回方向中误差不大于（不大于（ ）26物镜有效孔径不小于（物镜有效孔径不小于（mm）4035望远镜放大倍率不小于（倍）望远镜放大倍率不小于（倍）3025水准管分划水准管分划值不大于值不大于水平度盘水平度盘20 /2mm30 /2mm竖直度盘竖直度盘20 /2mm30 /2mm主主 要要 用用 途途三、四等三角测量三、四等三角测量及精密工程测

6、量及精密工程测量一般工程测量、图一般工程测量、图根及地形测量；矿根及地形测量；矿井导线测量井导线测量表表3-1 经纬仪系列的技术参数经纬仪系列的技术参数第三章角度测量11二、光学经纬仪的基本构造二、光学经纬仪的基本构造 (a)J(a)J6 6 (b)J(b)J2 2第三章角度测量12三个功能部分：三个功能部分：（一）对中整平装置（一）对中整平装置 l作用：作用： 将将度盘中心安置在所测角顶的铅垂线上，并使度盘中心安置在所测角顶的铅垂线上，并使水平度盘水平，仪器各轴线处于正确位置水平度盘水平，仪器各轴线处于正确位置。 l主要包括：主要包括： 基座基座、垂球或光学对中器垂球或光学对中器、脚螺旋脚螺

7、旋、水准器水准器。见见图图3-2第三章角度测量13 对中的目的：对中的目的：使仪器中心位于测站点的铅垂线上。使仪器中心位于测站点的铅垂线上。 用用垂球垂球或或光学对中器光学对中器使仪器竖轴轴线与测站点的使仪器竖轴轴线与测站点的铅垂线重合。铅垂线重合。垂球对中：垂球对中：垂球悬挂于中心连结螺旋上，当垂球垂球悬挂于中心连结螺旋上，当垂球尖对准尖对准测站点标志测站点标志时说明两者重合。时说明两者重合。光学对中器光学对中器l l光学对中器有的装在照准部上，有的装在基座上。光学对中器有的装在照准部上，有的装在基座上。l l它是一个小型它是一个小型外调焦望远镜外调焦望远镜（原理见图（原理见图3-3） 。

8、第三章角度测量14l当照准部水准管气泡当照准部水准管气泡居中居中时，时，对中器的视线对中器的视线经棱镜折射后的一段成经棱镜折射后的一段成铅垂方向，且应与竖轴铅垂方向，且应与竖轴中心线重合，中心线重合， 当地面标志中心与光地面标志中心与光学对中器分化板十字中学对中器分化板十字中心重合时心重合时，说明仪器中说明仪器中心（水平度盘中心）已心（水平度盘中心）已位于测站点的铅垂线上。位于测站点的铅垂线上。第三章角度测量15l l整平目的整平目的: :使水平度盘水平，仪器竖轴竖直使水平度盘水平，仪器竖轴竖直. . l l整平装置整平装置： w w 圆水准器圆水准器: : 位于基座，用于粗平；通过升降两个位

9、于基座，用于粗平；通过升降两个三脚架腿使圆水准气泡居中三脚架腿使圆水准气泡居中（图（图3-2a 3-2a 4 4） w w 管水准器管水准器: : 位于照准部，用于精平。位于照准部，用于精平。用脚螺旋升用脚螺旋升降基座以使气泡居中。降基座以使气泡居中。 （图（图3-2a 3-2a 1616） （二）照准装置（二）照准装置 包括望远镜、支架、转动控制装置见图包括望远镜、支架、转动控制装置见图3-23-2。 l l 望远镜望远镜 用以照准目标。与水准仪的区别在于：用以照准目标。与水准仪的区别在于： w w经纬仪的调焦筒代替了水准仪的调焦螺旋；经纬仪的调焦筒代替了水准仪的调焦螺旋； w w十字丝分化

10、板有单、双丝，十字丝分化板有单、双丝，以适应瞄准不同形式的以适应瞄准不同形式的地面目标，如图地面目标，如图3-9所示；所示；第三章角度测量16l 经纬仪的四条主要轴线经纬仪的四条主要轴线: :仪器仪器视准轴（或称视线）、视准轴（或称视线）、竖轴、水准管轴竖轴、水准管轴、横轴横轴( (望远望远镜在竖直面内的旋转轴镜在竖直面内的旋转轴) ) l转动控制装置转动控制装置（用于瞄准用于瞄准） 两套制微动螺旋两套制微动螺旋 照准部水平转动的制动和照准部水平转动的制动和微动螺旋微动螺旋；望远镜竖直面内转动的制动望远镜竖直面内转动的制动和微动螺旋和微动螺旋。图图3-9第三章角度测量17l作用：作用：在照准某

11、方向时读取水平度盘和竖直度盘在照准某方向时读取水平度盘和竖直度盘的读数。的读数。l l 组成：组成：包括包括水平度盘、水平度盘配盘装置、竖直水平度盘、水平度盘配盘装置、竖直度盘、光路系统、读数显微镜度盘、光路系统、读数显微镜、测微器。见图测微器。见图3-23-2v 水平度盘配盘装置水平度盘配盘装置 w w 水平度盘变换手轮水平度盘变换手轮 转动手轮即拨动了水平度盘转动手轮即拨动了水平度盘 w w 复测扳手复测扳手 板上板上：水平度盘与照准部分离，照准部转动度盘：水平度盘与照准部分离，照准部转动度盘 不动；不动； 板下板下：水平度盘与照准部合在一起，度盘随照准：水平度盘与照准部合在一起，度盘随照

12、准部一起转动。部一起转动。第三章角度测量18 水平度盘水平度盘: :为玻璃制成的圆环，在其圆周上刻有精为玻璃制成的圆环，在其圆周上刻有精密的分划由密的分划由0360顺时针注记，简称顺时针注记，简称度盘度盘。 竖直度盘竖直度盘: :一般有一般有0360注记注记, ,有顺、逆时针有顺、逆时针之分，简称之分，简称竖盘竖盘。v 读数显微镜读数显微镜 放大水平度盘、竖直度盘及测微器放大水平度盘、竖直度盘及测微器的分划影像，能清晰地读取读数。的分划影像，能清晰地读取读数。v 测微器测微器 w w分微尺测微器分微尺测微器 w w单平板玻璃测微器单平板玻璃测微器 w w双平板玻璃测微器（对径符合测微器）双平板

13、玻璃测微器（对径符合测微器） 第三章角度测量19 l DJDJ6 6型型光学经纬仪的度盘分划值为光学经纬仪的度盘分划值为1 1 l l 读数窗上的分微尺读数窗上的分微尺：见：见图图3-53-5 将将度盘度盘1 1 间隔间隔分成分成6060个小格个小格，成像后，成像后度盘的最度盘的最小间隔小间隔1 1 正好与分微尺正好与分微尺6060格的全长相等。格的全长相等。分微尺分微尺的最小读数为的最小读数为1 1 ，可估度到，可估度到0.10.1格值格值=0.=0.1 1 =6=6 。 w w 上面：上面：水平度盘及其分微尺的影像，故水平度水平度盘及其分微尺的影像，故水平度盘读数：盘读数： （H H）应为

14、）应为7373 04.404.4 w w下面：下面：竖直度盘及其分微尺的影像。竖直度盘竖直度盘及其分微尺的影像。竖直度盘读数读数： （V V）为）为8787 06.306.3 第三章角度测量20图图3-5 7373 04.404.4 8787 06.306.3 第三章角度测量21 l多见于多见于DJDJ6 6型光学经纬仪。型光学经纬仪。 l读数显微镜中图象见读数显微镜中图象见图图3-73-7 w w下窗下窗 水平度盘水平度盘，每半度一个刻划，每半度一个刻划 w中间中间 竖直度盘竖直度盘每半度一个刻划。每半度一个刻划。 w上窗口上窗口 测微尺测微尺，有有3030个大格表示个大格表示3030分，每

15、一个大分，每一个大格划为三小格，每小格为格划为三小格，每小格为2020秒。秒。 l读数：读数：转动测微轮，使度盘分划平分双指标线，双转动测微轮，使度盘分划平分双指标线，双指标线所夹度盘分划为指标线所夹度盘分划为度盘读数度盘读数；不足不足3030 的分、秒数的分、秒数从测微器窗口中读出从测微器窗口中读出（估读到（估读到0.10.1格值格值=0.2=0.2 ）。）。图中图中水平度盘读数水平度盘读数为为：149149 3030 2222 3030 =149=149 5252 3030 第三章角度测量22图图3-7水平度盘读数水平度盘读数为为：149149 3030 2222 3030 =149=14

16、9 5252 3030 第三章角度测量23lDJDJ2 2型经纬仪型经纬仪采用双光楔或双平板玻璃测微器，现在读数大都采采用双光楔或双平板玻璃测微器，现在读数大都采用用半数字化半数字化对径符合读数法（对径符合读数法（仅介绍这种方法仅介绍这种方法）。）。l在读数显微镜在读数显微镜上部窗口上部窗口显示度和整显示度和整1010 数；数；中间为符合窗中间为符合窗，显示，显示对径度盘刻划是否符合；对径度盘刻划是否符合；下部为测微器下部为测微器，注记分数，可读取不足，注记分数，可读取不足1010 数，其将数，其将1010 刻划刻划成成600600格格，每格为，每格为1 1 ，可估度出，可估度出0.10.1

17、，如，如图图3-83-8所示。所示。l半数字化对径符合读数法半数字化对径符合读数法: : 瞄准目标后，先转动测微轮使瞄准目标后，先转动测微轮使符合窗内的对径度盘刻划符合（上符合窗内的对径度盘刻划符合（上下对齐），再读取上、下窗口读数之和。见下对齐），再读取上、下窗口读数之和。见图图3-83-8。l特点特点: :可消除照准部偏心误差的影响可消除照准部偏心误差的影响, ,提高读数精度提高读数精度; ; 经纬仪读数显微镜中只能看到水平度盘或竖直度盘的一种影经纬仪读数显微镜中只能看到水平度盘或竖直度盘的一种影 像像, ,可通过可通过换盘手轮换盘手轮( (换像手轮换像手轮) )使其分别出现。使其分别出现

18、。第三章角度测量24图图3-8 图图3-83-8的读数为的读数为190 190 59 59 30.5 30.5 第三章角度测量25一、基本操作一、基本操作包括经纬仪的安置、目标设置、瞄准及读数。包括经纬仪的安置、目标设置、瞄准及读数。（一）（一）. .安置经纬仪安置经纬仪 1 1仪器安置仪器安置 伸开三角架于测站点上方，将仪器置于三角架头伸开三角架于测站点上方，将仪器置于三角架头中央位置，左手握住仪器的横轴支座，右手将三角中央位置，左手握住仪器的横轴支座，右手将三角架中心连接螺旋旋入仪器基座中心螺孔中并固紧。架中心连接螺旋旋入仪器基座中心螺孔中并固紧。 安置中注意三点：安置中注意三点：l l

19、三角架架头尽可能水平、仪器中心尽可能地处于测三角架架头尽可能水平、仪器中心尽可能地处于测站点正上方；站点正上方；l l 将三角架腿的固定螺旋适度拧紧，以防架腿滑落；将三角架腿的固定螺旋适度拧紧，以防架腿滑落；l l 较大坡度处置较大坡度处置镜镜时宜将三角架两条腿置于下坡方向。时宜将三角架两条腿置于下坡方向。 第三章角度测量26l l垂球法垂球法（对中误差一般可小于（对中误差一般可小于3mm） 垂球尖对准测站点标志中心。垂球尖对准测站点标志中心。l l光学对中器法光学对中器法（对中误差一般不大于（对中误差一般不大于1mm） 光学对中器圆心与测站点标志中心重合。光学对中器圆心与测站点标志中心重合。

20、 方法方法1 ：利用架腿利用架腿 ，强制对中：，强制对中： 先放下三脚架的一条架腿；双手分别握住另两条先放下三脚架的一条架腿；双手分别握住另两条架腿稍离地面前后左右摆动（注意架头要平），眼架腿稍离地面前后左右摆动（注意架头要平），眼睛同时观察对中器的目镜，直至分划圈中心对准测睛同时观察对中器的目镜，直至分划圈中心对准测站点标志为止，放下两架腿踩紧三个架腿。站点标志为止，放下两架腿踩紧三个架腿。 第三章角度测量27 此法适合于松软地面或仪器安置比较困难的测站。此法适合于松软地面或仪器安置比较困难的测站。 先目估三脚架中心大致对准测站点，踩紧三条先目估三脚架中心大致对准测站点，踩紧三条架腿；调节经

21、纬仪的三个脚螺旋使对中器分划圈架腿；调节经纬仪的三个脚螺旋使对中器分划圈中心对准测站点标志。中心对准测站点标志。注：注：光学对中器的使用光学对中器的使用: : 旋转镜筒，目镜调焦，看清旋转镜筒，目镜调焦，看清对中器分划线对中器分划线； 拉伸镜筒，物镜调焦，看清地面测站点标志；拉伸镜筒，物镜调焦，看清地面测站点标志； 要使对中器分划和测站标志周围同时清晰。要使对中器分划和测站标志周围同时清晰。 第三章角度测量28（1）粗平仪器：）粗平仪器： 分别分别升降两架腿使圆水准气泡居中。升降两架腿使圆水准气泡居中。（2）精平仪器：）精平仪器：先平行，后垂直的方法。先平行，后垂直的方法。l l松开照准部水平

22、制动螺旋，松开照准部水平制动螺旋，使水准管与两脚螺旋的连使水准管与两脚螺旋的连线平行线平行，以相反的方向旋转两脚螺旋使管水准器气以相反的方向旋转两脚螺旋使管水准器气泡居中泡居中。（图图3-3-加（加（a a）先平行）先平行）l l将照准部旋转将照准部旋转90 ，转动第三个脚螺旋，使气泡居中。，转动第三个脚螺旋，使气泡居中。（图图3-3-加（加（b b）后垂直）后垂直） 整平时气泡移动方向和左手大拇指转动方向一致。整平时气泡移动方向和左手大拇指转动方向一致。l顺时针转动脚螺旋时，该脚螺旋升高，顺时针转动脚螺旋时，该脚螺旋升高，气泡往高处气泡往高处走走。 3、整平：、整平：使水平度盘水平、竖轴竖直

23、。使水平度盘水平、竖轴竖直。第三章角度测量29图图 3加加第三章角度测量30 1 1）精确对中：）精确对中：检查对中器，检查对中器，若分划圈中心偏离若分划圈中心偏离测站点标志，则稍松中心连接螺旋，再测站点标志，则稍松中心连接螺旋，再前后左右前后左右平行移动基座，平行移动基座，使之使之精确精确对中。对中。 2 2）再次精确整平）再次精确整平 重复重复精确整平精确整平步骤，直至仪器既对中且管水准步骤，直至仪器既对中且管水准气泡在任何方向也居中为止。气泡在任何方向也居中为止。 对中、整平要相互兼顾，多次反复，方能完成。对中、整平要相互兼顾，多次反复，方能完成。注：注：测水平角时，测水平角时，要将复测

24、扳手拨上或度盘变位手要将复测扳手拨上或度盘变位手轮退出并做好防护轮退出并做好防护，防止在测角过程中转动度盘，防止在测角过程中转动度盘变位手轮，造成测角错误。变位手轮，造成测角错误。第三章角度测量311设置目标设置目标测角时，一般应在目标点上设置照准标志。测角时，一般应在目标点上设置照准标志。 l l 距离较近时，距离较近时， 目标标志可为目标点（如钉子）、垂球线，目标标志可为目标点（如钉子）、垂球线，也可竖立测钎；也可竖立测钎； l l 距离较远时，距离较远时， 目标标志可为垂直竖立标杆或觇标。目标标志可为垂直竖立标杆或觇标。第三章角度测量32（1）松开照准部和望远镜制动螺旋（或扳手）；）松开

25、照准部和望远镜制动螺旋（或扳手）；（2）调节目镜调节目镜将望远镜瞄准远处天空，转动目将望远镜瞄准远处天空，转动目 镜，使十字丝刻划清晰；镜，使十字丝刻划清晰；（3）粗略瞄准目标粗略瞄准目标: :转动照准部，用望远镜转动照准部，用望远镜粗瞄器粗瞄器十字十字 线竖线线竖线瞄准目标瞄准目标，固定照准部和望远镜；，固定照准部和望远镜；（4）望远镜调焦望远镜调焦( (对光对光) )：转动物镜调焦筒使目标成像：转动物镜调焦筒使目标成像最清晰最清晰. .( (要注意消除视差）要注意消除视差）（5）精确瞄准：精确瞄准：用照准部和望远镜微动螺旋精确瞄准用照准部和望远镜微动螺旋精确瞄准 目标。目标。 观测水平角时

26、用竖丝：观测水平角时用竖丝：当目标较大时用当目标较大时用单丝单丝平分目标；平分目标； 当目标较小时用目标平分当目标较小时用目标平分双丝。双丝。 观测竖直角时用中丝（横丝）切观测竖直角时用中丝（横丝）切目标的觇标顶部目标的觇标顶部。 3.3.读数读数 先符合后读数。先符合后读数。 2瞄准目标瞄准目标第三章角度测量33 观测方法：观测方法：测回法、方向观测法。测回法、方向观测法。 l正镜正镜 ：是指观测者正对望远镜目镜时，是指观测者正对望远镜目镜时，竖直度竖直度盘位于望远镜的左侧叫正镜，也称作盘位于望远镜的左侧叫正镜，也称作盘左位置盘左位置； l倒镜：倒镜：是指观测者正对望远镜目镜时，是指观测者正

27、对望远镜目镜时，竖直度盘竖直度盘位于望远镜的右侧叫倒镜，也称作位于望远镜的右侧叫倒镜，也称作盘右位置盘右位置。 l l 一测回中观测一测回中观测正、倒镜两个盘位观测。正、倒镜两个盘位观测。 理论上，正、倒镜瞄准同一目标时水平度盘读数相理论上，正、倒镜瞄准同一目标时水平度盘读数相差差180 ，正、倒镜观测可，正、倒镜观测可削弱仪器误差影响削弱仪器误差影响, ,还可还可检核测角精度检核测角精度。 第三章角度测量34l 测回法适用于观测两个方向的单角。测回法适用于观测两个方向的单角。l 一测回观测步骤如下一测回观测步骤如下：1 1以以盘左盘左位置瞄准目标位置瞄准目标A A，读取度盘读数，读取度盘读数

28、a a左左， 顺时针转动照准部瞄准目标顺时针转动照准部瞄准目标B B，读取度盘读数，读取度盘读数b b左左，计计算上半测回角值算上半测回角值左左= b= b左左a a左左；图图3-103-102 2以以盘右盘右位置瞄准目标位置瞄准目标B B，读取度盘读数，读取度盘读数b b右右，逆时针，逆时针转动照准部瞄准目标转动照准部瞄准目标A A，读取度盘读数，读取度盘读数a a右右，计算下，计算下半测回角值半测回角值右右= b= b右右a a右右3. 3. 左左右右 1.5格）格）, ,须重新整平须重新整平, ,重新观测。重新观测。第三章角度测量44l l 方向观测法中方向观测法中, ,若若需多个测回需

29、多个测回, ,为消除度盘及测微器为消除度盘及测微器分划不均匀误差的影响，分划不均匀误差的影响，各测回在起始方向的盘左各测回在起始方向的盘左位置要配置度盘位置要配置度盘, ,其其配置读数为配置读数为( (J2例例):): R=180/m( (i1) )10(i1) )600/m/m( (i1/2) ) m为测回总数，为测回总数，i为测回序数为测回序数l l 方向观测法中，方向观测法中，测微螺旋及微动螺旋尽可能以测微螺旋及微动螺旋尽可能以“旋进旋进”（即其转动照准部的方向与照准部的转动方（即其转动照准部的方向与照准部的转动方向一致）对齐或瞄准，以避免隙动误差。向一致）对齐或瞄准，以避免隙动误差。第

30、三章角度测量45一、竖直角及其测量原理一、竖直角及其测量原理l l 竖直角竖直角 ：同一铅垂面内，同一铅垂面内， 视线与视线与水平线间的水平线间的夹角夹角称为竖直角称为竖直角“” （又称垂直角）。（又称垂直角）。 仰角：仰角：视线在水平线之上，视线在水平线之上，为正，为正，( (B B0)0)； 俯角：俯角：视线在水平线之下视线在水平线之下, ,为负，为负，( (C C 0 )0 )； 其角值范围为其角值范围为:“90 90 +90 90 ”l l竖直角的测量原理竖直角的测量原理 在经纬仪的横轴上安置一竖直度盘，竖盘圆心在经纬仪的横轴上安置一竖直度盘，竖盘圆心位于横轴的轴线上，视线与水平线在竖

31、盘上投影的差位于横轴的轴线上，视线与水平线在竖盘上投影的差值即为该方向的竖直角（值即为该方向的竖直角（图图3-12）。）。第三章角度测量46l l观测竖直角的用途观测竖直角的用途 l l 由由A、B两点间的视线两点间的视线 斜距斜距S化为水平距离化为水平距离 D=Scos ；l l 三角高程测量三角高程测量 hab=Dtan+ +iv i-仪器高仪器高, v-目标高目标高 图图3-123-12 HB= HA+ + hab= HA + +Dtan+ +iv第三章角度测量47l l 与水平度盘一样与水平度盘一样, ,竖盘也是全圆竖盘也是全圆360 分划分划, ,不同之处不同之处在在于其注字方式有顺

32、、逆时针之分。于其注字方式有顺、逆时针之分。 在正常情况下在正常情况下, ,视线水平时竖盘读数应为视线水平时竖盘读数应为90 或或270 。l l 竖盘竖盘安装在望远镜横轴一端安装在望远镜横轴一端, ,随望远镜一起绕横轴转随望远镜一起绕横轴转动动, ,读数指标不动读数指标不动, ,且竖盘平面与横轴相垂直，且竖盘平面与横轴相垂直，竖盘刻竖盘刻划中心划中心位于横轴中心上。位于横轴中心上。 图图3-133-13第三章角度测量48 l l竖盘指标与竖盘指标水准竖盘指标与竖盘指标水准管固连在一起，管固连在一起，当竖盘指标当竖盘指标水准管气泡居中时，竖盘指水准管气泡居中时，竖盘指标处于正确位置，竖盘读数标

33、处于正确位置，竖盘读数正确。正确。l l当照准部水准管气泡居中时，当照准部水准管气泡居中时，竖盘为一竖直平面。竖盘为一竖直平面。l l 竖盘读数指标装置，主要竖盘读数指标装置，主要有两种结构形式：有两种结构形式：带有带有竖盘竖盘指标水准管装置和竖盘指标指标水准管装置和竖盘指标自动补偿装置。自动补偿装置。图图3-143-14第三章角度测量49w w 竖盘指标与竖盘指标水准管固连在一起，竖盘指标与竖盘指标水准管固连在一起，可绕横可绕横轴微动，通过轴微动，通过调整指标水准管调节螺旋，可使调整指标水准管调节螺旋，可使竖竖盘指标水准管盘指标水准管气泡居中。气泡居中。w w 在读取竖盘读数前，在读取竖盘读

34、数前，应先转动竖盘指标水准管的应先转动竖盘指标水准管的调节螺旋，使竖盘指标水准管气泡居中才能读取调节螺旋，使竖盘指标水准管气泡居中才能读取读数。否则，读数错误。读数。否则，读数错误。w w 当望远镜视线水平，指标水准管气泡居中时，竖当望远镜视线水平，指标水准管气泡居中时，竖盘指标指示的竖盘读数应该为盘指标指示的竖盘读数应该为90 或或270 第三章角度测量50w采用竖盘指标自动补偿器采用竖盘指标自动补偿器代替竖盘指标水准管，简代替竖盘指标水准管，简化了操作程序。化了操作程序。使仪器在一定的倾斜范围内，都能读使仪器在一定的倾斜范围内，都能读得相当于水准管气泡居中时的竖盘读数。得相当于水准管气泡居

35、中时的竖盘读数。w w 自动补偿装置的原理是借助重力作用。自动补偿装置的原理是借助重力作用。 2. 2. 竖盘指标自动补偿装置竖盘指标自动补偿装置 图图3-153-15第三章角度测量51 l l 竖直角观测与水平角一样竖直角观测与水平角一样, ,都是依据度盘上两个都是依据度盘上两个方向读数之差来实现方向读数之差来实现, ,但其中一个方向读数不变。但其中一个方向读数不变。 l l 两方向中必有一个是水平线方向两方向中必有一个是水平线方向, ,视线水平时其竖视线水平时其竖盘读数是一固定值盘读数是一固定值( (如如90 或或270 ) )。 l l 竖直角观测只需照准目标竖直角观测只需照准目标, ,

36、读取竖直度盘读数读取竖直度盘读数, ,即即可根据相应公式计算出竖直角可根据相应公式计算出竖直角 。第三章角度测量52 l竖直角的计算公式，因竖盘注记方式的不同而异竖直角的计算公式，因竖盘注记方式的不同而异,首先首先看一下视线水平时的竖盘读数，看一下视线水平时的竖盘读数， 然后然后望远镜上仰看竖盘读数变化：望远镜上仰看竖盘读数变化： （1）读数增大时）读数增大时, 竖直角竖直角=瞄准目标时读数视线水平时读数；瞄准目标时读数视线水平时读数； （2）读数减小时）读数减小时, 竖直角竖直角=视线水平时读数瞄准目标时读数；视线水平时读数瞄准目标时读数； 若盘左属第若盘左属第(1)种情况种情况,则盘右必属

37、第则盘右必属第(2)情况；情况； 反之亦然。反之亦然。第三章角度测量53 l上下半测回角值较差上下半测回角值较差不超过规定限值不超过规定限值时时 (DJ2-30 ;DJ6-60 ),取平均值作为一测回的竖直角值取平均值作为一测回的竖直角值;l测回间的竖直角较差小于限差时取均值作为最后测回间的竖直角较差小于限差时取均值作为最后 结果结果。 如如图图3-16中：中： 左左=90。L ； 右右=R270。； 一测回角值一测回角值 ：=（左左右右）/ 2 。第三章角度测量54 图图3-163-16第三章角度测量55 l l 在测站上在测站上安置仪器，对中，整平。安置仪器，对中，整平。 l l 盘左位置

38、：盘左位置： 1)瞄准目标，用望远镜微动螺旋使望远镜十字丝瞄准目标，用望远镜微动螺旋使望远镜十字丝中丝的单丝精确切准目标；中丝的单丝精确切准目标； 2)使指标水准管气泡居中使指标水准管气泡居中: 转动竖盘指标水准管微转动竖盘指标水准管微动螺旋，使动螺旋，使.（若用自动补偿归零装置，则应把自动若用自动补偿归零装置，则应把自动补偿器功能开关或旋钮置于补偿器功能开关或旋钮置于“ON”位置）；位置）； 3)读取竖直度盘读数，并记入记录表格读取竖直度盘读数，并记入记录表格(表表3-5)。 l l 盘右位置：盘右位置：纵转望远镜，以纵转望远镜，以盘右位置用十字丝中盘右位置用十字丝中丝的单丝精确切准目标同一

39、位置，其它操作与盘左丝的单丝精确切准目标同一位置，其它操作与盘左相同相同。 盘左、盘右盘左、盘右构构成一测回竖直角观测。成一测回竖直角观测。第三章角度测量56表表35 竖直角观测记录表竖直角观测记录表测测 站站测测 点点盘盘 位位竖盘读数竖盘读数竖直角竖直角平均角值平均角值备注备注 AB左左79 04 1010 55 5010 55 40 右右280 55 3010 55 30第三章角度测量57l确定竖直角的计算公式：确定竖直角的计算公式： 例如：顺时针注记：见例如：顺时针注记：见图图3-16 左左=90。L； 右右=R270。；若若左、左、 右右之差在容许之差在容许 范围之内范围之内( DJ

40、2为30;DJ6为60 ) 一测回角值一测回角值 ：=（左左右右）/ 2。l 计算结果添入计算结果添入表表3-5中。中。第三章角度测量58 l l 竖盘指标水准管居中（或自动归零装置打开）竖盘指标水准管居中（或自动归零装置打开）且望远镜视线水平时，竖盘读数应为某一固定且望远镜视线水平时，竖盘读数应为某一固定读数读数(如如90 或或270 ).见图见图 3-17 l l 竖盘指标差：竖盘指标差：竖盘指标水准管居中（或自动竖盘指标水准管居中（或自动归零装置打开）且望远镜视线水平时，竖盘读归零装置打开）且望远镜视线水平时，竖盘读数与理论读数的差值数与理论读数的差值 x，称为。称为。 l l 指标差的

41、计算公式：指标差的计算公式：)360(21LRx第三章角度测量59 图图3-173-17第三章角度测量60 l l竖盘读数的正确值竖盘读数的正确值:(设指标偏向注字增加的方向设指标偏向注字增加的方向)： L正正=（Lx） R正正= Rx l l 盘左、盘右取均值可消除指标差盘左、盘右取均值可消除指标差 正确的竖直角：正确的竖直角： =90=90（LxLx）= =左左+x+x （3737） 或或 = =（R Rx x）270270= =右右x x （3838） l l一测回竖直角一测回竖直角 右左右左）（）（2121xx第三章角度测量61 l l 在多测回竖直角测量中在多测回竖直角测量中,常用指

42、标差来检验竖常用指标差来检验竖直角观测的质量直角观测的质量: 在观测同一目标的不同测回中在观测同一目标的不同测回中(或同测站的不或同测站的不同目标时同目标时), 各各指标差较差指标差较差不应超过一定限值不应超过一定限值, 如如在一般竖直角测量中在一般竖直角测量中,指标差较差指标差较差应小于应小于10 。第三章角度测量62 五条主要轴线：五条主要轴线：l l 水准管轴水准管轴（LL）：通过：通过水准管零点的内壁纵向弧水准管零点的内壁纵向弧线的切线；线的切线；l l 竖轴竖轴（VV）：经纬仪在：经纬仪在水平面内的旋转轴；水平面内的旋转轴；l l 视准轴视准轴（CC）：望远镜：望远镜十字丝交点与物镜

43、光心的十字丝交点与物镜光心的连线；连线；l l 横轴横轴（HH）：望远镜的：望远镜的旋转轴（又称水平轴）。旋转轴（又称水平轴）。l l 十字丝竖丝。十字丝竖丝。此外还有竖盘指标、对点器此外还有竖盘指标、对点器视准轴、圆水准轴。视准轴、圆水准轴。 图图3-183-18第三章角度测量63表表36经纬仪应满足的主要条件经纬仪应满足的主要条件应应 满满 足足 条条 件件目目 的的备备 注注LLVV当气泡居中时，当气泡居中时，LL水平，水平，VV铅垂，水铅垂，水平度盘水平。平度盘水平。V V 铅 垂 是铅 垂 是前提前提CCHH望远镜绕望远镜绕HH纵转时，纵转时，CC移动轨迹为一移动轨迹为一平面。平面。

44、否则是一圆否则是一圆锥面锥面HHVVLL水平时，水平时，HH也水平，使也水平，使CC移动轨移动轨迹为一铅垂面。迹为一铅垂面。否则为一倾否则为一倾斜面斜面“ ”HH望远镜绕望远镜绕HH纵转时，纵转时，“ ”位于上述位于上述铅垂面内；可检查目标是否倾斜或用铅垂面内；可检查目标是否倾斜或用其任意位置照准目标。其任意位置照准目标。“ ”指十字指十字丝竖丝丝竖丝光学对中器的视光学对中器的视线与线与VV重合重合使竖轴旋转中心（水平度盘中心）位使竖轴旋转中心（水平度盘中心）位于过测站的铅垂线上。于过测站的铅垂线上。 x=0便于竖直角测量。便于竖直角测量。 第三章角度测量64一、一、LLVV的检校的检校 若气

45、泡仍居中若气泡仍居中（或（或0.5格），则格），则LLVV；否则，说明两者不垂直，需校正。否则，说明两者不垂直，需校正。如图如图3-19。1.检验检验l 粗平经纬仪粗平经纬仪:转动转动照准部使水准管平行照准部使水准管平行于任意两个脚螺旋，于任意两个脚螺旋，调节脚螺旋使水准管调节脚螺旋使水准管气泡居中。气泡居中。l 旋转照准部旋转照准部180 ，检查水准管气泡是否检查水准管气泡是否居中：居中： 图图3-193-19第三章角度测量65 l l 目前状态下，目前状态下，调节与水准管平行的两脚螺旋，调节与水准管平行的两脚螺旋，使气泡回移总偏移量之半；使气泡回移总偏移量之半； l l 用校正针拨动水准管

46、一端的校正螺丝，使气泡用校正针拨动水准管一端的校正螺丝，使气泡居中；居中； l l 反复检校几次，直至满足要求。反复检校几次，直至满足要求。 l l 说明：说明：若若LL不垂直于不垂直于VV，则气泡居中（，则气泡居中（LL水水平）时，平）时，VV不铅垂，它与铅垂线有一夹角不铅垂，它与铅垂线有一夹角； 当绕倾斜的当绕倾斜的VV旋转旋转180 后，后，LL便与水平线形便与水平线形成成2 的夹角，它反映为气泡的总偏移量。的夹角，它反映为气泡的总偏移量。 当用脚螺旋调回总偏移量之半时，当用脚螺旋调回总偏移量之半时，VV已铅垂，已铅垂，另一半则是由水准管轴不水平所致，可调整水准另一半则是由水准管轴不水平

47、所致，可调整水准管一端的校正螺丝使水准管水平。管一端的校正螺丝使水准管水平。第三章角度测量66二、二、“”HH”HH的检校的检校1检验检验整平仪器整平仪器，使竖丝清晰地照准远处点状目标，使其与竖丝，使竖丝清晰地照准远处点状目标，使其与竖丝上端相切；上端相切；旋转望远镜微动螺旋旋转望远镜微动螺旋，将目标点向竖丝下端移动，若目标，将目标点向竖丝下端移动，若目标点与竖丝的位置不变，说明竖丝与横轴垂直；若明显偏点与竖丝的位置不变，说明竖丝与横轴垂直；若明显偏离，则需校正。离，则需校正。图图3-203-20第三章角度测量672 2校正校正 l l 拧开望远镜目镜端拧开望远镜目镜端十字丝分划板的护盖十字丝

48、分划板的护盖，（如，（如图图3-20（C）松开）松开十字丝十字丝分划板固定螺丝，分划板固定螺丝，微微微微转动十字丝分划板，使竖丝下端与点状目标相切，转动十字丝分划板，使竖丝下端与点状目标相切，拧紧分划板固定螺丝。反复检验，反复校正，达拧紧分划板固定螺丝。反复检验，反复校正，达到要求后上好护盖。到要求后上好护盖。 l l 说明：若说明：若“ ”HH，则竖丝的移动轨迹在视准，则竖丝的移动轨迹在视准轴所扫过的平面内。轴所扫过的平面内。第三章角度测量68三、三、CCHH的检校的检校l设设HH为横轴的实为横轴的实际位置，际位置，视准轴视准轴（OA方向）方向）与横轴与横轴方向（方向（HH）的交角）的交角为

49、（为（90 c），），c称为称为视准轴误差。视准轴误差。l若有若有c存在，盘左存在，盘左盘右瞄准同一点时，盘右瞄准同一点时，水平度盘读数相差水平度盘读数相差180 2c。 图图3-213-21第三章角度测量69 l l 选择一平坦场地，安置仪器于选择一平坦场地，安置仪器于A、B中点中点O，在在B点与点与AB方向垂直地横放一刻有毫米分划的方向垂直地横放一刻有毫米分划的直尺直尺M，并使目标并使目标A、直尺直尺M与仪器同高与仪器同高。 l l整平仪器后整平仪器后,先以先以盘左位置照准远处目标盘左位置照准远处目标A,保持保持照准部不动照准部不动,纵转望远镜纵转望远镜,于于M尺上读得尺上读得B ； l

50、l 以盘右位置仍照准目标以盘右位置仍照准目标A，同法在，同法在M尺上读取尺上读取读数读数B ；（见图；（见图3-21） l l 若若B = B ，则，则CCHH；若；若B B ，则需，则需校正。校正。 第三章角度测量70 l在在M尺上定出尺上定出B1点，点， B1 B = B B /4。由图由图3-21可以看出，可以看出，在盘右状态下，在盘右状态下，OB1HH ； l拧开十字丝分划板护盖，用校正针微微拨动拧开十字丝分划板护盖，用校正针微微拨动十字丝分划板的左右校正螺丝，一松一紧十字丝分划板的左右校正螺丝，一松一紧,使十使十字丝中心对准目标字丝中心对准目标B1即可。即可。第三章角度测量71四、四

51、、HHVV的检校的检校 1检验检验l l 选择距墙面选择距墙面约约2050米处安置仪器，米处安置仪器，整平仪整平仪器后，器后，盘左盘左瞄准墙面高瞄准墙面高处 目 标 点处 目 标 点 A （ 仰 角（ 仰 角30）；）；l l 固定照准部，纵转望固定照准部，纵转望远镜，使视线水平远镜，使视线水平在墙在墙上定出上定出B点，并标记；点，并标记；l l 盘右盘右位置同法在墙上位置同法在墙上作点作点C。l l 如果如果B与与C重合重合，则，则HHVV，否则，横轴，否则，横轴不水平。不水平。 图图3-223-22第三章角度测量72 l l 横轴不水平是横轴不水平是由于支承横轴的两侧支架不由于支承横轴的两

52、侧支架不等高等高而引起。而引起。 l l 由于横轴是密封的，因此横轴与支架之间的由于横轴是密封的，因此横轴与支架之间的几何关系由制造装配时给予保证，测量人员只几何关系由制造装配时给予保证，测量人员只需进行此项检验；需进行此项检验； 如需校正，应送仪器维修部门如需校正，应送仪器维修部门。第三章角度测量73 1检验检验 l l 用盘左、盘右观测同一目标，计算出仪器的指用盘左、盘右观测同一目标，计算出仪器的指标差标差 x 。 2校正校正（带竖盘指标水准管经纬仪）（带竖盘指标水准管经纬仪） l l 保持盘右位置瞄准原目标保持盘右位置瞄准原目标，转动竖盘指标水转动竖盘指标水准管调节螺旋，使准管调节螺旋，

53、使竖盘读数为竖盘读数为Rx，这时竖直度盘，这时竖直度盘指标水准管气泡不居中；指标水准管气泡不居中； l l 用校正针拨动竖盘指标水准管上、下校正螺用校正针拨动竖盘指标水准管上、下校正螺丝，使气泡居中；丝，使气泡居中； l l 重复上述操作，直至满足要求为止。重复上述操作，直至满足要求为止。第三章角度测量74若关系不满足，仪器对中整平后，转动照准部时若关系不满足，仪器对中整平后，转动照准部时光学对点器的对中标志会偏离测站点标志。光学对点器的对中标志会偏离测站点标志。 1.检验检验 l安置仪器于平坦之地，严格整平，在三脚架所安置仪器于平坦之地，严格整平，在三脚架所在地面中央固定一张白纸在地面中央固

54、定一张白纸； l光学对点器调焦，用对中标志在纸上标记出一点；光学对点器调焦，用对中标志在纸上标记出一点； l转动照准部转动照准部180 ，若若光学对点器的对中标志光学对点器的对中标志离开离开原来位置且偏离超限原来位置且偏离超限,则需进行校正则需进行校正(专业人员进行专业人员进行)。第三章角度测量75 l l 上述各项校正，一般都需反复进行几次，直至上述各项校正，一般都需反复进行几次，直至在允许范围之内。其中在允许范围之内。其中视准轴的检校是主要一项视准轴的检校是主要一项； l l 校正时，应遵循校正时，应遵循先松后紧先松后紧的原则；的原则； l l 一般地，若前一项未校正会影响到下一项的检一般

55、地，若前一项未校正会影响到下一项的检验时验时,校正次序不宜颠倒校正次序不宜颠倒； l l 同是校正一个部位的两项同是校正一个部位的两项,宜将重要的置于后面宜将重要的置于后面;第三章角度测量76水平角观测误差的来源：水平角观测误差的来源：仪器误差、仪器误差、观测误差、外界观测误差、外界条件的影响。条件的影响。一、仪器误差一、仪器误差 仪器经校正后仪器经校正后残余误差总会存在残余误差总会存在. 主要仪器误差主要仪器误差有以下几项：有以下几项：w视准轴误差视准轴误差w w 横轴误差横轴误差w w 竖轴误差竖轴误差w w 度盘偏心误差度盘偏心误差w w 光学对中器视准轴与竖轴不重合误差光学对中器视准轴

56、与竖轴不重合误差第三章角度测量77 l由视准轴不垂直于横轴引起，由视准轴不垂直于横轴引起，仪器整平后望仪器整平后望远镜绕横轴转动，视准轴扫出的是一锥面，而非远镜绕横轴转动，视准轴扫出的是一锥面，而非竖直平面。竖直平面。 l l 一个测回中，盘左、盘右观测取平均值，消除一个测回中，盘左、盘右观测取平均值，消除视准轴误差的影响。视准轴误差的影响。 2横轴误差横轴误差 l l 横轴不垂直于竖轴引起横轴不垂直于竖轴引起.此时仪器整平后竖此时仪器整平后竖轴处于铅垂，而横轴必然倾斜，视线绕横轴旋转轴处于铅垂，而横轴必然倾斜，视线绕横轴旋转时形成一垂直于横轴的倾斜面，而非铅垂面。时形成一垂直于横轴的倾斜面，

57、而非铅垂面。 l l 一个测回中，盘左、盘右观测取平均值，也一个测回中，盘左、盘右观测取平均值，也可消除横轴误差的影响。可消除横轴误差的影响。第三章角度测量78 l l 水准管轴与竖轴不垂直引起水准管轴与竖轴不垂直引起, 则则即使即使CCHH，HHVV，当水准气泡居中，当水准气泡居中(LL水平水平)时，时，VV并不垂直，并不垂直，HH也不水平。也不水平。 l l 它与横轴误差的区别在于它与横轴误差的区别在于：因：因VV不垂直不垂直,盘左、盘左、盘右观测水平角时，盘右观测水平角时，HH总是向一个方向倾斜，总是向一个方向倾斜， 盘左、盘右观测取平均值并不能消除其误差。盘左、盘右观测取平均值并不能消

58、除其误差。 l l 消减措施：消减措施：关键是关键是保证竖轴铅垂保证竖轴铅垂。在某方向上在某方向上使水准管气泡居中，然后使照准部旋转使水准管气泡居中，然后使照准部旋转180,记记录偏移量。录偏移量。用经纬仪整平的方法，使用经纬仪整平的方法，使照准部在任照准部在任何位置气泡偏移量总是总偏移量的何位置气泡偏移量总是总偏移量的1/2，这时，这时VV即处于铅垂状态。即处于铅垂状态。第三章角度测量794 4度盘偏心误差度盘偏心误差l度盘偏心是指水平度盘中心度盘偏心是指水平度盘中心与照准部旋转中心不重合。与照准部旋转中心不重合。l照准部偏心对读数影响的大照准部偏心对读数影响的大小及符号随偏心方向与视线小及符号随偏心方向与视线间的位置不同而变化。若两间的位置不同而变化。若两者方向重合，则影响为零；者方向重合，则影响为零；若两者互相垂直，则影响最若两者互相垂直，则影响最大。大。l盘左、盘右取平均值可消除盘左、盘右取平均值可消除度盘的偏心误差。度盘的偏心误差。l对径符合法读数对径符合法读数的仪器可自的仪器可自行消除此误差。行消除此误差。图图3-243-24第三章角度测量80l该误差导致测站偏心，其影响在观该误差导致测站偏心，其影响在观测误差中详述。测误差中详述。第三章角度测量81二、观测误差二、观测