第四章经纬仪及水平角观测

1、第四章第四章 经纬仪及水平角观测经纬仪及水平角观测 学习目标：在学习角度测量基本概念的学习目标：在学习角度测量基本概念的基础上，明确经纬仪的结构原理，掌握基础上，明确经纬仪的结构原理，掌握经纬仪应用的基本方法，掌握水平角、经纬仪应用的基本方法，掌握水平角、竖直角测量基本技术。竖直角测量基本技术。第第1节节 角度测量角度测量一一 角度测量原理角度测量原理1水平角测量原理水平角测量原理 概念概念：地面上某点：地面上某点到两目标的方向线到两目标的方向线铅垂投影在水平面铅垂投影在水平面上所成的角度，称上所成的角度，称为水平角，取值范为水平角，取值范围：围：0-360。2竖直角测量原理竖直角测量原理垂直

2、角：在同一竖直面内，地面某点至目垂直角：在同一竖直面内，地面某点至目标的方向线与水平视线间的夹角。标的方向线与水平视线间的夹角。仰角：目标的方向线在水平视线的上方，仰角：目标的方向线在水平视线的上方，为正。为正。0-90俯角：目标的方向线在水平视线的下方，俯角：目标的方向线在水平视线的下方，为负。为负。0- -90第第2节节 光学经纬仪光学经纬仪1 光学经纬仪介绍光学经纬仪介绍 经纬仪是测量角度的仪器。根据测角精度的经纬仪是测量角度的仪器。根据测角精度的不同，我国的经纬仪系列分为不同，我国的经纬仪系列分为DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ30等几个等级。等几个等级。DJ分别为分别为“大地测

3、量大地测量”和和“经纬仪经纬仪”的汉字拼音第一个的汉字拼音第一个字母，其下标数字为该仪器一测回方向观测中字母，其下标数字为该仪器一测回方向观测中误差的秒数。误差的秒数。2、光学经纬仪的基本构件、光学经纬仪的基本构件一、仪器构造一、仪器构造 1照准部照准部 望远镜望远镜 竖直度盘竖直度盘 管水准器管水准器 光路系统光路系统2水平度盘部分水平度盘部分 水平度盘水平度盘 度盘变换手轮度盘变换手轮 外轴外轴3基座基座 园水准器园水准器 脚螺旋脚螺旋二、读数方法二、读数方法 1具有分微尺读数具有分微尺读数装置的光学经纬仪装置的光学经纬仪的读数方法的读数方法2具有单平行玻璃具有单平行玻璃测微器读数装置的测

4、微器读数装置的光学经纬仪的读数光学经纬仪的读数方法方法3 读数光路读数光路第第3节节经纬仪的基本操作经纬仪的基本操作、对中及其作用、对中及其作用、整平及其作用、整平及其作用、瞄准、瞄准、读数、读数第第4节节 水平角观测水平角观测一、测回法观测水平角一、测回法观测水平角1 1、适用情况及公路工程中的运用、适用情况及公路工程中的运用2 2、盘左盘右、盘左盘右, ,左目标右目标的概念及在测角过程中的重左目标右目标的概念及在测角过程中的重要意义要意义3 3、施测过程和记录、施测过程和记录、安置仪器、安置仪器、a a左左 b b左左 b b右右 a a右右4 4、计算与精度指标、计算与精度指标1 1、半

5、测回角值的计算、半测回角值的计算: : b b左左( (b b右右) )小于小于a a左左( (a a右右) )的原因及的原因及计算方法计算方法. .2 2、精度指标、精度指标3 3、最后结果、最后结果二、方向观测法简介与拨盘手轮的作用二、方向观测法简介与拨盘手轮的作用第第5节节 竖直角观测竖直角观测 一、竖直角的概念一、竖直角的概念1 1、概念及正负规定、概念及正负规定2 2、竖直角在工程实践中的用途、竖直角在工程实践中的用途二、竖直度盘的构造二、竖直度盘的构造1 1、竖直度盘、竖盘指标、竖盘指标水准管及其相互关系、竖直度盘、竖盘指标、竖盘指标水准管及其相互关系2 2、竖盘的注记形式及判断方

6、法、竖盘的注记形式及判断方法三、竖直角观测三、竖直角观测1 1、施测过程、施测过程: :安置仪器安置仪器盘左盘左LL盘右盘右R R2 2、特别提醒特别提醒: :读数前记住调节竖盘指标水准管居中读数前记住调节竖盘指标水准管居中四、计算与精度指标四、计算与精度指标1 1、计算公式的简单推导和快速记忆法、计算公式的简单推导和快速记忆法2 2、竖盘指标差、竖盘指标差、定义及正负规定、定义及正负规定、计算方法、计算方法、精度指标、精度指标第第7节节 经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正一一 经纬仪上主要轴线应满足经纬仪上主要轴线应满足的条件的条件 1 照准部水准管应垂直于竖轴照准部水准管应垂直于竖轴 2

7、 视准轴应垂直于横轴视准轴应垂直于横轴 3 横轴应垂直于竖轴横轴应垂直于竖轴 4 竖丝应垂直于横轴竖丝应垂直于横轴二二 照准部水准管的检验校正照准部水准管的检验校正 1 检验目的检验目的 2 检验方法检验方法 3 校正方法校正方法 4 检校原理检校原理三三 十字丝应垂直于横轴的检验与校正十字丝应垂直于横轴的检验与校正1 检校目的检校目的2 检验方法检验方法3 校正方法校正方法四四 视准轴垂直横轴的检验校正视准轴垂直横轴的检验校正1 检校目的检校目的2 检验方法检验方法 1)盘左和盘右读数法盘左和盘右读数法3 校正方法校正方法五五 横轴垂直竖轴的检验与校正横轴垂直竖轴的检验与校正1 检验目的检验

8、目的2检验方法检验方法3 校正方法校正方法六六 光学对中器的检验校正光学对中器的检验校正1 检验目的检验目的:使光学垂线与仪器旋转轴使光学垂线与仪器旋转轴(重合重合)2 检验方法检验方法3 校正方法校正方法第第8节节 角度测量的误差及注意事角度测量的误差及注意事项项一一 仪器误差仪器误差 1 仪器误差的影响仪器误差的影响 仪器误差包括两个方面仪器误差包括两个方面: A 仪器的几何轴线检校不完善仪器的几何轴线检校不完善(残余残余误差误差)而引起的误差；而引起的误差； B 加工不完善的误差，如照准部偏加工不完善的误差，如照准部偏心差，度盘刻划不均匀误差。心差，度盘刻划不均匀误差。n视准轴误差的影响

9、视准轴误差的影响n 利用三角函数关系，得利用三角函数关系，得 ，由公式得，对同一目标，盘左盘右的由公式得，对同一目标，盘左盘右的 值的值的绝对值相等便符号相反，取两者的平均可消绝对值相等便符号相反，取两者的平均可消除除C角的影响。角的影响。acXccos/cX2) 横轴不水平误差的横轴不水平误差的 影响影响 对水平方向的影响为：对水平方向的影响为： ，故盘左盘右观测取，故盘左盘右观测取平均值可以消除横轴不水平误差的影响。平均值可以消除横轴不水平误差的影响。aiXitan3) 竖轴不竖直的影响竖轴不竖直的影响竖轴倾斜对目标的读数影竖轴倾斜对目标的读数影响为响为由公式得出，盘左盘右的由公式得出，盘

10、左盘右的平均值不能消除竖轴倾平均值不能消除竖轴倾斜误差对水平方向的影斜误差对水平方向的影响。在视线倾斜角的地响。在视线倾斜角的地区进行观测时，要特别区进行观测时，要特别注意仪器的整平。注意仪器的整平。aBVxvtancos4)度盘偏心误差度盘偏心误差可见，对于双指标可见，对于双指标数的经纬仪，度数的经纬仪，度盘偏心误差将直盘偏心误差将直接能由读数的平接能由读数的平均而消除。均而消除。)sin(MRe2 观测误差观测误差1) 对中误差对中误差2 )目标偏心误差目标偏心误差2/22222121sesem偏3 观测本身误差的影响观测本身误差的影响观测本身的误差包括观测本身的误差包括 照准误差和读数误

11、差。照准误差和读数误差。影响照准精度的影响照准精度的 因素很多，主要因素有：因素很多，主要因素有： 1) 望远镜的放大率望远镜的放大率 2) 目标和照准标志的形状及大小目标和照准标志的形状及大小 3) 目标影像的亮度和清晰度目标影像的亮度和清晰度 4) 人眼的判断力人眼的判断力4 外界条件的影响外界条件的影响外界条件对测角的影响有外界条件对测角的影响有:1 温度变化分影响仪器的正常状态温度变化分影响仪器的正常状态2 大风会影响仪器和目标的稳定大风会影响仪器和目标的稳定3 大气折光分导致视线改变方向大气折光分导致视线改变方向4 大气透明度会影响照准精度大气透明度会影响照准精度5地面的坚实与否地面

12、的坚实与否车辆的震动等会影响仪车辆的震动等会影响仪器的稳定器的稳定二二 角度测量的注意事项角度测量的注意事项1 观测前应先检验仪器观测前应先检验仪器.如不符合要求就进行校正如不符合要求就进行校正;2安置仪器要稳定安置仪器要稳定,脚架应踩实脚架应踩实,应仔细对中和整平应仔细对中和整平.注意注意:在短边测量时要严在短边测量时要严格整平对中格整平对中,同时一测回不能重新对中整平同时一测回不能重新对中整平;3目标应竖直目标应竖直,仔细对准地上标志中心仔细对准地上标志中心,根据远近选择不同粗细的标杆根据远近选择不同粗细的标杆,尽可尽可能瞄准标杆底部能瞄准标杆底部;4严格遵守各项操作规定和限差要求严格遵守各项操作规定和限差要求.照准时就消除视差照准时就消除视差,垂直角观测时垂直角观测时,应应先使竖盘指标水准管气泡居中后先使竖盘指标水准管气泡居中后,才能读取竖盘读数才能读取竖盘读数5进行进行M测回时测回时,测回间要变换度盘起始位置测回间要变换度盘起始位置,这能减小度盘刻划不均匀误差这能减小度盘刻划不均匀误差6水平角观测时水平角观测时,应十字丝交点附近的竖丝瞄准目标底部应十字丝交点附近的竖丝瞄准目标底部;垂直角观测时垂直角观测时,应应