第3章：角度测量

1、 具体知识具体知识: (1)水平角测量原理水平角测量原理 (2)DJ6级光学经纬仪级光学经纬仪 (3)水平角测量水平角测量 (4)竖直角测量竖直角测量 (5)经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正 (6) DJ2级光学经纬仪、电子经纬仪简介级光学经纬仪、电子经纬仪简介第三章第三章 角度测量角度测量第一节第一节 水平角测量原理水平角测量原理 地面上一点到两目标的方向线垂直投影在水地面上一点到两目标的方向线垂直投影在水平面上所夹的角度，称为平面上所夹的角度，称为水平角水平角，以，以“”表示。表示。 为了测定水平角为了测定水平角，可，可以设想在以设想在O O点的铅垂线上设点的铅垂线上设置一个带置一个带

2、角度分划角度分划的水平的水平度盘。另外装有度盘。另外装有瞄准目标瞄准目标的望远镜，当瞄准的望远镜，当瞄准A A时，在时，在水平度盘读得读数为水平度盘读得读数为a a，瞄，瞄准准B B时，读得读数为时，读得读数为b b，则，则水平角水平角为：为：b ba a 仪器必需满足条件仪器必需满足条件:（1）仪器必须具备一个能安置成水平的带有）仪器必须具备一个能安置成水平的带有刻度刻度的圆盘。的圆盘。（2）能使刻度盘中心位于角顶点的）能使刻度盘中心位于角顶点的铅垂线铅垂线上。上。（3）有一个能瞄准）有一个能瞄准不同方不同方向、不同高度向、不同高度目标的望远镜。目标的望远镜。不仅能不仅能水平方向水平方向旋转

3、，也能旋转，也能竖直方向竖直方向旋转。旋转。第二节第二节 DJ6级光学经纬仪级光学经纬仪一、光学经纬仪概述一、光学经纬仪概述 普通经纬仪有普通经纬仪有光学光学经纬仪和游标经纬仪两类。经纬仪和游标经纬仪两类。 我国经纬仪按精度等级分为我国经纬仪按精度等级分为DJDJ0.70.7、DJDJ1 1、DJDJ2 2、DJDJ6 6、DJDJ1515、DJDJ6060等六个等级。等六个等级。“D”D”表示大地测量，表示大地测量，“J”J”表示经纬仪，其中数字表示经纬仪，其中数字1 1，2 2，66等表示等表示一测回方向中误差的秒值。一测回方向中误差的秒值。二、光学经纬仪构造二、光学经纬仪构造 光学经纬仪

4、主要由光学经纬仪主要由照准部、水平度盘照准部、水平度盘和和基座基座三三部分组成。部分组成。（一）、照准部（一）、照准部 经纬仪上部可转动的经纬仪上部可转动的部分称为部分称为照准部照准部，1 1、望远镜及横轴、望远镜及横轴2 2、竖盘及竖盘指标水准管、竖盘及竖盘指标水准管3 3、圆水准器及、圆水准器及水准管水准管4 4、光学读数设备、光学读数设备5 5、竖轴及水平制动螺旋及、竖轴及水平制动螺旋及微动螺旋微动螺旋（二）、水平度盘部分二）、水平度盘部分（三）、基座（三）、基座 基座是支承仪器的底基座是支承仪器的底座。下部有三个座。下部有三个脚螺旋脚螺旋，用来精平仪器。基座借用来精平仪器。基座借助于助

5、于中心螺旋中心螺旋与三脚架与三脚架头连接。经纬仪用头连接。经纬仪用三脚三脚架架头来粗平仪器。中心头来粗平仪器。中心螺旋下可悬挂垂球，用螺旋下可悬挂垂球，用来使仪器竖轴中心与地来使仪器竖轴中心与地面标志中心在同一铅垂面标志中心在同一铅垂线上，即用来线上，即用来对中对中。三、三、DJDJ6 6光学经纬仪的读数方法光学经纬仪的读数方法 光学经纬仪的读数设备是由一系列棱镜与光学经纬仪的读数设备是由一系列棱镜与透镜组成的一个透镜组成的一个光学系统光学系统。光线通过棱镜的折。光线通过棱镜的折射，将射，将水平度盘、竖直度盘的刻划及测微设备水平度盘、竖直度盘的刻划及测微设备刻划都投射到读数显微镜内刻划都投射到

6、读数显微镜内，以便读数。光学，以便读数。光学经纬仪上的度盘是一个带有刻划的玻璃圆盘。经纬仪上的度盘是一个带有刻划的玻璃圆盘。度盘上相邻两分划间弧长所对的圆心角值，称度盘上相邻两分划间弧长所对的圆心角值，称为为度盘分划值度盘分划值。度盘是按顺时针方向每度注有。度盘是按顺时针方向每度注有数字，根据注字就可判定度盘分划值的大小，数字，根据注字就可判定度盘分划值的大小，一般为一般为1 1、3030或或2020。而小于度盘分划值。而小于度盘分划值的读数是用测微器测定的。的读数是用测微器测定的。 DJDJ6 6级光学经纬仪主要采用分微尺测微器和级光学经纬仪主要采用分微尺测微器和单平板玻璃测微器两种。单平板

7、玻璃测微器两种。 在显微镜中看在显微镜中看到的像如图所示。到的像如图所示。测微尺的长度等测微尺的长度等于放大后度盘上于放大后度盘上一个分划长度。一个分划长度。度盘分划值为度盘分划值为1 1，测微尺分成测微尺分成6 6大格，大格，每大格又分成每大格又分成1010小格，因此，每小格，因此，每小格为小格为11，可估，可估读到读到0.10.1。1、分微尺测微器、分微尺测微器2、单平板玻璃测微器单平板玻璃测微器 测微轮转动时，带动仪器内部单平行玻璃板转动，测微轮转动时，带动仪器内部单平行玻璃板转动，随之测微盘也转动，以便读出小于随之测微盘也转动，以便读出小于度盘分划值度盘分划值的读的读数。数。第三节第三

8、节 水平角测量水平角测量一、经纬仪的使用一、经纬仪的使用1 1、 对中对中 对中的目的是使度盘的中心安置在通过测站点对中的目的是使度盘的中心安置在通过测站点的铅垂线上。对中误差一般应小于的铅垂线上。对中误差一般应小于3 3mmmm。 对中步骤：对中步骤：三角架高度适中，架头水平并粗对三角架高度适中，架头水平并粗对中标志。挂垂球精对中，平移仪器。中标志。挂垂球精对中，平移仪器。 经纬仪的安置包括经纬仪的安置包括对中和整平对中和整平两项。安置完毕，两项。安置完毕，就可以进行测角。测角的主要内容是就可以进行测角。测角的主要内容是瞄准和读数。瞄准和读数。（一）光学经纬仪的安置（一）光学经纬仪的安置2

9、2、 整平整平（1 1）旋转仪器照准部让长水准器与任意两个脚螺旋）旋转仪器照准部让长水准器与任意两个脚螺旋连线平行，调整这两个脚螺旋，使长水准器气泡居连线平行，调整这两个脚螺旋，使长水准器气泡居中。调整两个脚螺旋时，采用左手拇指原则。中。调整两个脚螺旋时，采用左手拇指原则。（2 2）将照准部转动）将照准部转动9090，用另一个脚螺旋使长水，用另一个脚螺旋使长水准器气泡居中。准器气泡居中。（3 3）重复（）重复（1 1）（）（2 2），直至照准部转到任何位置，），直至照准部转到任何位置，气泡都居中为止。气泡都居中为止。（二）瞄准（二）瞄准 安置好仪器后，松开照准部和望远镜的制动螺安置好仪器后，松

10、开照准部和望远镜的制动螺旋，用望远镜的旋，用望远镜的准星大致准星大致对准目标。然后再拧紧对准目标。然后再拧紧这两个这两个制动螺旋制动螺旋。调节目镜，使十字丝看得清楚，。调节目镜，使十字丝看得清楚，并转动物镜对光螺旋，使目标的像清晰，并转动物镜对光螺旋，使目标的像清晰，并消除并消除视差视差。最后利用照准部和望远镜的微动螺旋精确。最后利用照准部和望远镜的微动螺旋精确对准目标。对准目标。（三）读数（三）读数 打开反光镜，使读数窗分划清晰，消除视差，打开反光镜，使读数窗分划清晰，消除视差，读数读数。二、水平角测量的方法二、水平角测量的方法 水平角测量的水平角测量的方法常用的有：方法常用的有：测回法测回

11、法和全圆测和全圆测回法。回法。测回法：测回法：步骤：步骤：（一）盘左位置（竖直度盘处于望远（一）盘左位置（竖直度盘处于望远镜左侧位置，亦称正镜。镜左侧位置，亦称正镜。望远镜瞄准目标望远镜瞄准目标A A，（为，（为了减少标杆偏斜误差的影了减少标杆偏斜误差的影响，应尽量瞄准目标的最响，应尽量瞄准目标的最下部），配置水平度盘读下部），配置水平度盘读数为数为0 00000(0000(或略大或略大于于0000一般小于一般小于10 10 ) )然然后读水平度盘的读数得后读水平度盘的读数得aa记入观测手簿。松开照准部的制动螺旋，记入观测手簿。松开照准部的制动螺旋，顺时针顺时针方向转动照准部，望远镜瞄准目标方

12、向转动照准部，望远镜瞄准目标B B，读水平度盘，读水平度盘读数读数bb。（二）盘右位置（竖直度盘处于望远镜右侧位置，（二）盘右位置（竖直度盘处于望远镜右侧位置，亦称倒镜。亦称倒镜。则盘左位置所测得则盘左位置所测得水平角水平角为：为： 下半测回观测时，倒转望远镜，顺时针旋转下半测回观测时，倒转望远镜，顺时针旋转照准部，先观测右目标照准部，先观测右目标B B，逆时针逆时针方向旋转照准方向旋转照准部，再观测左目标部，再观测左目标A A。得水平度盘读数分别为。得水平度盘读数分别为b”b”和和a”a”，则，则盘右半测回角值盘右半测回角值为：为：右右 b”b” a”a”以上为半个测回，称为以上为半个测回，

13、称为上半测回上半测回。为了检核及消。为了检核及消除仪器误差对测角的影响，还要用盘右位置（即除仪器误差对测角的影响，还要用盘右位置（即倒镜位置）再测半测回，称为倒镜位置）再测半测回，称为下半测回下半测回左左 bb aa。 注：注：在计算水平角时，总是用右目标的读数减在计算水平角时，总是用右目标的读数减左目标的读数。原因是水平度盘的刻划注记是顺左目标的读数。原因是水平度盘的刻划注记是顺时针方向增加的。时针方向增加的。如果右目标读数小于左目标读如果右目标读数小于左目标读数，则将右目标读数加数，则将右目标读数加360360后再减。后再减。上半测回上半测回角值角值左左与下半测回与下半测回右右之差，对于之

14、差，对于DJDJ6 6级仪器来级仪器来说，若说，若不超过不超过4040，则取，则取平均平均，即得一测回的观，即得一测回的观测结果测结果：（ 左左 右右）/2/2n当测角精度要求较高时，往往需要观测几个测回。当测角精度要求较高时，往往需要观测几个测回。为了减小水平读盘分划误差的影响，各测回间应为了减小水平读盘分划误差的影响，各测回间应根据测回数，按照根据测回数，按照180180/ /n n变换水平度盘位置。变换水平度盘位置。 n表为观测两测回，第二测回观测时，表为观测两测回，第二测回观测时，A A方向的水方向的水平度盘应配置为平度盘应配置为9090左右。如果第二测回的半测左右。如果第二测回的半测

15、回角差符合要求，则取两测回角值的回角差符合要求，则取两测回角值的平均值平均值作为作为最后结果。最后结果。 二、水平角测量的误差及注意事项二、水平角测量的误差及注意事项（一）（一）仪器本身的误差仪器本身的误差（1）仪器加工不完善的误差（）仪器加工不完善的误差（配置度盘、盘左配置度盘、盘左盘右观测盘右观测）（2）仪器检较不完善的误差（）仪器检较不完善的误差（盘左盘右观测盘左盘右观测）（二）（二）观测误差观测误差（1）仪器对中误差）仪器对中误差边长较短、角度接近边长较短、角度接近180时要仔细对中时要仔细对中（2）仪器整平误差）仪器整平误差 仔细整平，仔细整平，超标重测超标重测（3）目标偏心误差）目

16、标偏心误差标杆标杆竖直，尽竖直，尽量照准标杆根量照准标杆根部部（4）照准误差）照准误差（5）读数误差）读数误差（三）（三）外界条件的影响外界条件的影响（四）经纬仪测角的注意事项（四）经纬仪测角的注意事项1) 1) 仪器高度要和观测者的仪器高度要和观测者的身高相适应身高相适应；三脚架；三脚架要踩实，仪器与脚架连接要牢固，操作仪器时不要踩实，仪器与脚架连接要牢固，操作仪器时不要用手扶三脚架；转动照准部和望远镜之前，应要用手扶三脚架；转动照准部和望远镜之前，应先松开制动螺旋，使用各种螺旋时用力要轻。先松开制动螺旋，使用各种螺旋时用力要轻。2) 2) 精确对中，特别是对精确对中，特别是对短边测角短边测

17、角，对中要求，对中要求应更严格。应更严格。3) 3) 当观测目标间当观测目标间高低相差高低相差较大时，更应注意仪较大时，更应注意仪器整平。器整平。4) 4) 照准标志要竖直，尽可能用十字丝交点瞄准照准标志要竖直，尽可能用十字丝交点瞄准标杆或测钎底部标杆或测钎底部。5) 5) 记录要清楚，应当场计算。记录要清楚，应当场计算。6) 6) 一测回水平角观测过程中，一测回水平角观测过程中，不得再调整照不得再调整照准部管水准气泡准部管水准气泡，如气泡偏离中央超过，如气泡偏离中央超过2 2格时，格时，应重新整平与对中仪器，重新观测。应重新整平与对中仪器，重新观测。 第第 四节四节 竖直角测量竖直角测量一、

18、竖直角测量原理一、竖直角测量原理 在一个竖直面内，一点至观测目标的方向线与在一个竖直面内，一点至观测目标的方向线与水平面间的夹角，称为水平面间的夹角，称为竖角竖角，又称垂直角或高度，又称垂直角或高度角，以角，以“”表示。目标在水平面以上的表示。目标在水平面以上的竖角为竖角为正正，称为，称为仰角仰角；目标在水平面以下的竖角为负，；目标在水平面以下的竖角为负，称为俯角。角值分别为称为俯角。角值分别为0 090 90 二、竖直度盘的构造二、竖直度盘的构造 竖盘是一个玻璃的刻度盘，注竖盘是一个玻璃的刻度盘，注记形式较多，但大多为全圆注记形式较多，但大多为全圆注记。注记方向有记。注记方向有顺时针顺时针与

19、与逆时逆时针针两类。两类。三、竖直角计算公式三、竖直角计算公式盘左竖角：盘左竖角：左左L L9090盘右竖角：盘右竖角：右右270270R R盘左竖角：盘左竖角：左左9090 L L盘右竖角：盘右竖角：右右 R R 270270)180(21)(21RLaaaRL)180(21)(21LRaaaRL四、竖直角观测与计算四、竖直角观测与计算1 1、将仪器安置在测站上，对中、整平后，先盘左、将仪器安置在测站上，对中、整平后，先盘左位置，将望远镜十字丝交点瞄准目标，一般只要位置，将望远镜十字丝交点瞄准目标，一般只要求望远镜求望远镜横丝对准目标横丝对准目标即可。即可。2 2、旋转竖盘指标水准管的、旋转

20、竖盘指标水准管的微动螺旋微动螺旋使竖盘指标水使竖盘指标水准管的准管的气泡居中气泡居中。3 3、读取竖盘读数、读取竖盘读数L L，记入手簿，记入手簿( (P50)P50)。4 4、倒转望远镜为盘右位置，继续按上面方法观测，、倒转望远镜为盘右位置，继续按上面方法观测，读取读数读取读数R R，记入手簿。，记入手簿。竖角观测限差规定，同一测站各方向竖角观测算竖角观测限差规定，同一测站各方向竖角观测算计得竖角的较差，计得竖角的较差，DJDJ6 6级经纬仪要求不得超过级经纬仪要求不得超过 25”25”。五、竖盘指标差五、竖盘指标差 当视线水当视线水平时，读数平时，读数指标偏离正指标偏离正确位置确位置,与正

21、与正确位置相差确位置相差一个小角度一个小角度x该角值简称该角值简称指标差指标差。)(21LRaax第第 五节五节 经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正一、经纬仪应满足的几何条件一、经纬仪应满足的几何条件（1 1）LLVVLLVV（2 2）十字丝应垂直于）十字丝应垂直于HHHH（3 3）CCHHCCHH（4 4）HHVVHHVV指标差为指标差为0，光学对中，光学对中器的光学垂线与器的光学垂线与VV重重合合二、经纬仪的检验与校正二、经纬仪的检验与校正1.1.校验目的校验目的2.2.校验方法校验方法3.3.校正方法校正方法反复校正反复校正(一一)照准部水准管轴的检验与校正照准部水准管轴的检验与校正(

22、二二)十字丝竖丝的检验与校正十字丝竖丝的检验与校正(三三)望远镜视准轴的检验与校正望远镜视准轴的检验与校正(四四)横轴的检验与校正横轴的检验与校正(五五)竖盘指标差的检验与校正竖盘指标差的检验与校正(六六)光学对中器的检验与校正光学对中器的检验与校正1.检校目的检校目的2.检验方法检验方法:(1)安置仪器于平坦地上安置仪器于平坦地上,整平整平,在脚架中央在脚架中央固定一张白纸固定一张白纸(2)调焦调焦,通过光学对中器在纸上标出通过光学对中器在纸上标出A点点(3)将仪器旋转将仪器旋转180,确认标记确认标记A是否偏离是否偏离中心中心3.校正方法校正方法第六节第六节 DJ2级光学经纬仪、级光学经纬

23、仪、电子经纬仪简介电子经纬仪简介一、一、 DJ2级光学经纬仪级光学经纬仪放大倍数放大倍数不同、读不同、读数设备不数设备不同同二、二、 电子经纬仪电子经纬仪特点：电特点：电子子测角系测角系统统、测角、测角自动化接自动化接口丰富，口丰富，能实现能实现数数据处理和据处理和绘图自动绘图自动化化.键盘功能与信息显示键盘功能与信息显示信息显示窗口信息显示窗口第一（键上）第一（键上）功能符号功能符号第二（键上）功能第二（键上）功能符号符号操作键操作键仪器键盘具有一键双重功能，一般情况下仪器执行键上方所标仪器键盘具有一键双重功能，一般情况下仪器执行键上方所标示的第一（测角）功能，当按下示的第一（测角）功能，当按下MODE MODE 键后再按其余各键则执行键后再按其余各键则执行键下方所标示的第二（测距）功能。键下方所标示的第二（测距）功能。PWRPWR电源开关键。按键电源开关键。按键开机；按键大于开机；按键大