第7讲角度测量ppt课件

1、第8讲 角度测量主要目的：主要目的： 使学生了解经纬仪测角原理，掌握测量水平角和垂直角的方使学生了解经纬仪测角原理，掌握测量水平角和垂直角的方法。了解经纬仪各轴线间应满足的几何条件。法。了解经纬仪各轴线间应满足的几何条件。重点内容：重点内容： 测回法施测水平角、中丝法施测垂直角的观测方法、经纬仪测回法施测水平角、中丝法施测垂直角的观测方法、经纬仪各轴线间应满足的几何条件。各轴线间应满足的几何条件。 角度测量仪器是光学经纬仪，它能测量水平角和垂直角。水角度测量仪器是光学经纬仪，它能测量水平角和垂直角。水平角用于求算地面点的坐标和两点间的坐标方位角，垂直角用平角用于求算地面点的坐标和两点间的坐标方

2、位角，垂直角用于求算高差或将倾斜距离换算成水平距离。于求算高差或将倾斜距离换算成水平距离。一一. . 水平角测角原理水平角测角原理 1 1、概念、概念水平角：空间两直线夹角在水平水平角：空间两直线夹角在水平面上的垂直投影。如图面上的垂直投影。如图: : 水平面水平面H H，测站测站B B，两点，两点A,C,A,C,空间夹角空间夹角，水，水平角平角。水平面水平面-有刻度的水平圆盘有刻度的水平圆盘竖直面竖直面-以过测站点的铅垂线为以过测站点的铅垂线为旋旋 转轴。转轴。 3水平角测量水平角测量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直线水平圆盘中心在测站点的垂直线上。上。瞄准两

3、次目标时，两竖直面形成瞄准两次目标时，两竖直面形成两面角即水平角。两面角即水平角。以测站点的铅垂线为轴旋转，由以测站点的铅垂线为轴旋转，由一个方向水平读盘读数为一个方向水平读盘读数为a旋旋转到另一个方向水平读盘读数转到另一个方向水平读盘读数为为b） 。=b-a 定义：空间两相交直线定义：空间两相交直线在水平投影面上的夹在水平投影面上的夹角，也就是过这两方角，也就是过这两方向线所作两竖直面之向线所作两竖直面之间的二面角。间的二面角。 范围：顺时针范围：顺时针003600 水水平平面面abcABCbca水平度盘水平度盘1.经纬仪的分类经纬仪的分类光学经纬仪光学经纬仪电子经纬仪电子经纬仪按构造按构造

4、DJ1经纬仪经纬仪DJ2经纬仪经纬仪按精度按精度DJ6经纬仪经纬仪角度测量的仪器角度测量的仪器室外一测回方向观测中误差的秒数。室外一测回方向观测中误差的秒数。 2. J6 2. J6级光学经纬仪构造级光学经纬仪构造 （1 1脚架脚架 （2 2机座机座 （3 3照准部照准部垂直轴水平轴照准轴水平度盘垂直度盘水准器三轴三轴水平度盘轴垂直垂直度盘轴架支准照架脚三机座准部照架支水平轴读数显微镜2.经纬仪的构造水平度盘轴垂直垂直度盘轴架支准照架脚三机座准部照架支水平轴读数显微镜基本结构1物镜；物镜；2竖直度盘；竖直度盘；3竖盘指标水准管微动螺旋；竖盘指标水准管微动螺旋；4圆水准器；圆水准器；5照准部照准

5、部微动螺旋；微动螺旋；6照准部制动扳钮；照准部制动扳钮；7水准管反光镜；水准管反光镜；8竖盘指标水准管；竖盘指标水准管；9度度盘照明反光镜；盘照明反光镜；10测微轮；测微轮；11水平度盘；水平度盘；12基座；基座；13望远镜调焦筒；望远镜调焦筒；4目镜；目镜；15读数显微镜目镜；读数显微镜目镜；16照准部水准管；照准部水准管；17复测扳手；复测扳手；18脚螺旋；脚螺旋；19望远镜制动扳钮；望远镜制动扳钮；20望远镜微动螺旋；望远镜微动螺旋；21轴座固定螺旋。轴座固定螺旋。2.2.光学经纬仪构造光学经纬仪构造 （1 1照准部照准部 （2 2水平度盘水平度盘 （3 3基座：轴座、脚基座：轴座、脚螺

6、旋、光学对中器和连接螺旋、光学对中器和连接板板 两个概念：两个概念： （1 1盘左盘左 （2 2盘右盘右525150水平角读数：水平角读数：5151021202123.3.光学经纬仪的读数光学经纬仪的读数测微装置与使用测微装置与使用度、分值直接读度、分值直接读出出秒值估读秒值估读例：例：水平角读数水平角读数2130124垂直角读数垂直角读数955530 HzHzV V光学经纬仪操作一、一、DJ6DJ6型光学经纬仪的基本操作型光学经纬仪的基本操作（1 1经纬仪安置经纬仪安置( (对中对中) )对中对中将仪器中心安置在过测站点的铅垂将仪器中心安置在过测站点的铅垂线上。线上。 对中误差对中误差3mm

7、3mm。 可用垂球对中和光学对中器对中可用垂球对中和光学对中器对中BCA 对中对中垂球对中步骤：垂球对中步骤： 粗略对中：移动三脚架，使垂球尖离测站中心粗略对中：移动三脚架，使垂球尖离测站中心12cm内；内； 精确对中：稍微松开中心螺丝，在脚架头上移动精确对中：稍微松开中心螺丝，在脚架头上移动(不能旋转不能旋转)仪器，使垂球尖精确对中测站标志中心，旋紧中心螺丝。仪器，使垂球尖精确对中测站标志中心，旋紧中心螺丝。 注意：注意：脚架头首先要放平，三个脚螺旋基本等高；脚架头首先要放平，三个脚螺旋基本等高； 脚架适当踩实；脚架适当踩实； 垂球尖尽量接近标志，便于判断。垂球尖尽量接近标志，便于判断。光学

8、对中步骤：光学对中步骤： 对准、调平、整平、对中对准、调平、整平、对中打开三脚架，装上经纬仪；打开三脚架，装上经纬仪； 固定三脚架一脚，双手持脚架另固定三脚架一脚，双手持脚架另二脚并不断调整其位置，同时观二脚并不断调整其位置，同时观测光学对点器十字分划，使其基测光学对点器十字分划，使其基本对准测站标志，踩实脚架；调本对准测站标志，踩实脚架；调节脚螺旋，使光学对点器精确对节脚螺旋，使光学对点器精确对准测站标志；准测站标志； 伸缩三脚架伸缩三脚架( (二脚二脚) )，调平仪器，调平仪器，使圆气泡居中；使圆气泡居中； 调脚螺旋，精确整平仪器，并通调脚螺旋，精确整平仪器，并通过在脚架头上移动仪器，精确

9、对过在脚架头上移动仪器，精确对中。中。图3-14123123（2整平整平目的：使仪器竖轴竖直，水平度盘处于水平位置。目的：使仪器竖轴竖直，水平度盘处于水平位置。注：整平、对中反复进行注：整平、对中反复进行（3 3瞄准目标瞄准目标瞄准瞄准用望远镜竖丝精确瞄准目标的标志中心。用望远镜竖丝精确瞄准目标的标志中心。操作步骤：操作步骤： 粗瞄、制动、调焦消除视差、水平微动精确瞄粗瞄、制动、调焦消除视差、水平微动精确瞄准准, ,用水平微动完成瞄准。用水平微动完成瞄准。 尽量瞄准目标下部，减少由于目标不垂直引起尽量瞄准目标下部，减少由于目标不垂直引起的方向误差。的方向误差。视差：目标影像与十字丝不重合，当观

10、察位置发生变化时，两者之间产生的相对移动现象。像平面像平面十字丝平面十字丝平面像平面像平面十字丝平面十字丝平面像平面像平面十字丝平面十字丝平面acabbac水平角观测1、测回法：用于两个目标方向之间的水平角观测。、测回法：用于两个目标方向之间的水平角观测。测回法观测水平角步骤：测回法观测水平角步骤：（1 1盘左瞄准左边盘左瞄准左边A A，置度盘，置度盘至至0 00X0X，读取，读取a1a1。（2 2顺时针旋转瞄准右边顺时针旋转瞄准右边B B，读取读取b1b1。 上半测回角值上半测回角值:1= b1-a1:1= b1-a1 1测站测站ABOa1b1 2测站测站ABOa2b2（3倒镜成盘右，瞄准右

11、边倒镜成盘右，瞄准右边B，读取读取b2。（4逆时针旋转瞄准左边逆时针旋转瞄准左边A，读取读取a2。 则下半测回角值则下半测回角值:2= b2-a2（5计算角值计算角值 假设：假设：1-2符合限差要求符合限差要求则有：则有： = （1+2）/2测回法观测水平角记录手测回法观测水平角记录手簿簿测测站站目目标标竖竖盘盘位位置置水平度盘读数水平度盘读数半测回角值半测回角值一测回平均角一测回平均角值值备注备注 A左左 0 20 12 42 25 18 42 25 15 B42 45 30A右右180 20 30 42 25 12B222 45 42水平角观测2 2、方向观测法：用于三个以上目标方向的水平

12、角观测、方向观测法：用于三个以上目标方向的水平角观测(1)(1)操作步骤：操作步骤：盘左位置：瞄准零方向盘左位置：瞄准零方向A A ，按顺时针旋转照准部，依次照准，按顺时针旋转照准部，依次照准B B、C C、D D各目标方向，分别读取水平度盘读数，最后再观测各目标方向，分别读取水平度盘读数，最后再观测零方向零方向A A ，称为上半测回归零，以上称为上半测回。，称为上半测回归零，以上称为上半测回。零方向 盘左 盘右 ABCDE 水平角观测盘右位置：先照准零方向盘右位置：先照准零方向A A ，按逆时针方向依次照准，按逆时针方向依次照准D D 、C C 、B B 各目标方向，分别读取水平度盘读数，最

13、后再照准各目标方向，分别读取水平度盘读数，最后再照准零方向零方向A A ，称为下半测回归零，此为下半测回。，称为下半测回归零，此为下半测回。零方向 盘左 盘右 ABCDE 水平角观测(2)方向观测法的计算方向观测法的计算 a.计算上下半测回归零差计算上下半测回归零差(即两次瞄准零方向即两次瞄准零方向A的读数之的读数之差差).b.计算两倍视准轴误差计算两倍视准轴误差2c 值值c.计算各方向的平均读数计算各方向的平均读数d.计算各方面归零后的方向值计算各方面归零后的方向值e.计算各测回归零方向值的平均值计算各测回归零方向值的平均值方向观测法记录手簿方向观测法记录手簿测测站站测测回回目目标标水平度盘

14、读数2C平均读数平均读数归零后的方归零后的方向值向值测回归零测回归零方向值平方向值平均值均值简简 图与图与角值角值盘盘 左（左（L）盘盘 右（右（R）12345678910O1A0 00 06180 00 0600 00 090 00 000 00 00附图附图B31 45 18211 45 06+1231 45 1231 45 0331 45 04C92 26 12272 26 06+692 26 0992 26 0092 25 58D145 17 39325 17 36+3145 17 38145 17 29145 17 30A0 00 18180 00 06+120 00 122A90

15、02 30270 02 24+690 02 240 00 00B121 47 36301 47 24+12121 47 3031 45 06C182 28 242 28 18+6182 28 2192 25 57D235 20 0055 19 48+12235 19 54145 17 30A90 02 24270 02 18+690 02 211.仪器误差仪器误差误差来源：度盘偏心、度盘刻划误差、水平度盘与竖轴不误差来源：度盘偏心、度盘刻划误差、水平度盘与竖轴不垂直等。垂直等。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；度盘偏心：取对径分划读数的平均值；度盘刻划误差、水平度盘

16、不与竖轴垂直误差：变换度盘位度盘刻划误差、水平度盘不与竖轴垂直误差：变换度盘位置；置；视准轴误差、横轴误差：盘左与盘右观测。视准轴误差、横轴误差：盘左与盘右观测。 水平角观测误差及其减弱方法经纬仪仪器误差对角度测量的影响经纬仪仪器误差对角度测量的影响1.照准部偏心差照准部偏心差度盘刻划中心与照准部旋转度盘刻划中心与照准部旋转中心不一致，对水平角的影中心不一致，对水平角的影响称为照准部偏心差。响称为照准部偏心差。、e 称为偏心元素。称为偏心元素。对读数的影响为：对读数的影响为：右右右右至目标至目标左左左左C CR R(B)(B)(B)(B)M Me eC C0 0- -+ + T T )sin(

17、 MRe特性：特性： 对盘左、盘右读数影响值，大小相等，对盘左、盘右读数影响值，大小相等， 符号相反，故一测回观测可消除其影响符号相反，故一测回观测可消除其影响2.水平度盘偏心差水平度盘偏心差水平度盘刻划中心与其旋转中心不一致，当测回变水平度盘刻划中心与其旋转中心不一致，当测回变换度盘或进行复测法观测时，使得照准部偏心元素换度盘或进行复测法观测时，使得照准部偏心元素发生变化，由此对水平角读数产生的影响称为照准发生变化，由此对水平角读数产生的影响称为照准部偏心差。部偏心差。特性：特性： 由于水平度盘偏心差是通过照准部偏心差来由于水平度盘偏心差是通过照准部偏心差来体现的，故其特性与照准部偏心差相似

18、，可以通过体现的，故其特性与照准部偏心差相似，可以通过一测回观测消除。一测回观测消除。经纬仪仪器误差对角度测量的影响经纬仪仪器误差对角度测量的影响3.经纬仪的三轴误差经纬仪的三轴误差（1照准轴误差照准轴误差由于照准轴与水平轴不正由于照准轴与水平轴不正交，而对角度观测产生的交，而对角度观测产生的影响，称为照准轴误差。影响，称为照准轴误差。M MM MH HH HO Oc c1 11 1经纬仪仪器误差对角度测量的影响经纬仪仪器误差对角度测量的影响ZZZTHNOHTCTCMM11111TZCC在球面直角三角形在球面直角三角形ZTT1ZTT1中：中：CTZTCTTTZTZZT 111,90, coss

19、insinsinsinCZCCZCC 特性：（特性：（1 10 0，C CC C；（2 2一测回可消除其对读数的影响；一测回可消除其对读数的影响； （3 3同一方向，同一方向，2 2 C CL LR R180180，其大小，其大小短时间为常数，故各测回互差可作为检验观测质量的一短时间为常数，故各测回互差可作为检验观测质量的一项指标。当垂直角项指标。当垂直角3 1 ）：）：正确读数为正确读数为2.在仪器上安置正确读数在仪器上安置正确读数3.用改针松开上下两个绞头螺旋的任意一个，用左右两个用改针松开上下两个绞头螺旋的任意一个，用左右两个绞头螺旋移动十字丝板使其精确照准目标即可。绞头螺旋移动十字丝板

20、使其精确照准目标即可。4.将送开的螺旋上紧。将送开的螺旋上紧。C- 右右或左左C五五. .水平轴应与垂直轴正交水平轴应与垂直轴正交 ia2SPCBAi墙面 ctgStgitgstgOCPCPCACtgiABABAC2,21 特性：对盘左、右读数的影响，特性：对盘左、右读数的影响，大小相等符号相反。其值为：大小相等符号相反。其值为：校正：专业人员进行校正：专业人员进行 tgiStgX 2O检验：检验：六六. .垂直度盘指标差检校垂直度盘指标差检校检验：检验： 中丝法观测垂直角一测回，计算出指标差。中丝法观测垂直角一测回，计算出指标差。校正：校正：1、调整指标水准器、调整指标水准器保持中丝照准目标，旋转指标水准器微动螺丝，安置正确垂直保持中丝照准目标，旋转指标水准器微动螺丝，安置正确垂直角读数右角读数右i或左或左i，此时气泡偏离，调整气泡校正，此时气泡偏离，调整气泡校正螺丝使螺丝使之居中。之居中。2、调整十字丝、调整十字丝旋转垂直微动螺丝，安置正确垂直角读数右