经纬仪测量ppt课件

1、第四章第四章 经纬仪丈量经纬仪丈量 角度丈量是丈量任务的根本内容之一，它包括程度角丈量和垂直角丈量。程度角丈量用于求算点的平面坐标，垂直角丈量用于测定点的高程。角度丈量中最常用的仪器就是光学经纬仪。4-1程度角丈量原理 所谓程度角，是指空间两直线的夹角在程度面上的垂直投影。A、B、C为地面上恣意三点。C为测站点，A、B为目的点，那么从C点观测A、B的程度角为CA、CB两方向线在程度面Q上的垂直投影所成的。也就是说，地面上一点到两目的点的方向线所夹的程度角，就是过这两方向线所作两竖直面间的二面角。 第四章第四章 经纬仪丈量经纬仪丈量第四章第四章 经纬仪丈量经纬仪丈量4-2 DJ64-2 DJ6级

2、光学经纬仪级光学经纬仪 光学经纬仪具有体积小、分量轻、密封性好、精度高光学经纬仪具有体积小、分量轻、密封性好、精度高等优点，所以得到了广泛运用。它的精细度普通分为三级等优点，所以得到了广泛运用。它的精细度普通分为三级：11级、级、22级和级和66级，前两种属精细仪器，后一种属级，前两种属精细仪器，后一种属中等精度仪器，是工程丈量中常用的一种。我国对国产经中等精度仪器，是工程丈量中常用的一种。我国对国产经纬仪编制了系列规范，分为纬仪编制了系列规范，分为DJ07DJ07、DJ1DJ1、DJ2DJ2、DJ6DJ6、DJ15DJ15和和DJ60DJ60等级别。其中等级别。其中D D和和J J分别表示分

3、别表示“大地丈量和大地丈量和“经纬仪经纬仪两个词汉语拼音的第一个字母，后面的数字表示该仪器两个词汉语拼音的第一个字母，后面的数字表示该仪器所能到达的精度目的。所能到达的精度目的。DJ6DJ6级光学经纬仪属级光学经纬仪属66级仪器，本级仪器，本章主要引见这类仪器的构造和运用。章主要引见这类仪器的构造和运用。第四章第四章 经纬仪丈量经纬仪丈量一、 光学经纬仪的构造 6级光学经纬仪的式样虽然很多，但其主要部分的构造根本一样，包括照准部、程度度盘和基座三大部分。 (一) 照准部 (1) 望远镜 望远镜和是用作准确瞄准目的的。它和程度轴衔接在一同，可以绕程度轴在竖直面内上下恣意转动。望远镜制动扳钮和望远

4、镜微动螺旋。 (2) 竖直度盘(竖盘) 竖盘由光学玻璃制成，用于观测竖直角。它和望远镜连成一体并随望远镜一同转动。 (3) 水准器 照准部上有一个水准管和一个圆水准器。圆水准器用作粗略整平，水准管用作准确整平仪器。 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恣意地作程度方向的旋转。照准部下部装有程度制动扳钮和程度微动螺旋。 第四章第四章 经纬仪丈量经纬仪丈量 (二) 程度度盘 程度度盘也由光学玻璃制成。盘上有0-360顺时针注记的分划线。程度度盘的外壳上还有一个特殊安装，称为复测扳钮。按下该扳钮时，程度度盘和照准部可以一同转动；拨上该扳钮时，程度度盘就不能随照准部一同转动了。

5、(三) 基座 基座是仪器的底座，其上有脚螺旋和衔接板。丈量时必需将三脚架上的中心螺旋(衔接螺旋)旋进衔接板，这时仪器和三脚架就衔接在一同了。中心螺旋下端挂上垂球，即指示程度度盘的中心位置。基座上还有一个轴座固定螺旋。第四章第四章 经纬仪丈量经纬仪丈量二、二、 光学经纬仪的读数安装和读数方法光学经纬仪的读数安装和读数方法 ( (一一) ) 单平板玻璃测微器及其读数方法单平板玻璃测微器及其读数方法 DJ6DJ6型经纬仪采用这种安装的仪器。右图是型经纬仪采用这种安装的仪器。右图是DJ6DJ6型经型经纬仪的读数系统光路图。外来光线经反光镜纬仪的读数系统光路图。外来光线经反光镜1 1，毛玻璃，毛玻璃2

6、2，棱镜，棱镜3 3、5 5，照亮了竖直度盘，照亮了竖直度盘4 4和程度度盘和程度度盘7 7，同时经透，同时经透镜组镜组6 6、1010将竖直度盘和程度度盘的分划，经过单平板将竖直度盘和程度度盘的分划，经过单平板玻璃玻璃1111成像在读数窗成像在读数窗1414上。最后，光线经过棱镜上。最后，光线经过棱镜1515的折的折射，在读数显微镜射，在读数显微镜1717内可以明晰地看到程度度盘、竖直内可以明晰地看到程度度盘、竖直度盘和测微盘度盘和测微盘1313的分划像。的分划像。第四章第四章 经纬仪丈量经纬仪丈量第四章第四章 经纬仪丈量经纬仪丈量(二) 测微尺读数安装及其读数方法 我国西北光学仪器厂消费的

7、经型光学经纬仪，采用的是测微尺读数安装。在读数显微镜内，同样可以看到竖盘分划和另一测微尺。度盘上每一格为1(60)。测微尺的总长度等于度盘每格(1)的宽度，这样测微尺的总长代表1，而测微尺分成60个小格，故每一小格代表1。读数时，须以测微尺的零分划线为起始线，度数在度盘上读出，缺乏1的读数，在测微尺上读出。第四章第四章 经纬仪丈量经纬仪丈量第四章第四章 经纬仪丈量经纬仪丈量三、三、 光学经纬仪应满足的几何条件光学经纬仪应满足的几何条件 由测角原理可知，为了准确地丈量角度，当经纬仪整由测角原理可知，为了准确地丈量角度，当经纬仪整平后，望远镜视准轴绕程度轴上下转动时，其视野应能扫平后，望远镜视准轴

8、绕程度轴上下转动时，其视野应能扫出一个竖直面。为了到达这一要求，一台完善的经纬仪，出一个竖直面。为了到达这一要求，一台完善的经纬仪，其各条轴线之间应满足以下主要几何条件，即三轴相互垂其各条轴线之间应满足以下主要几何条件，即三轴相互垂直条件：直条件： 程度度盘的水准管轴程度度盘的水准管轴(LL)(LL)应垂直于竖轴应垂直于竖轴(VV)(VV)； 视准轴视准轴(CC)(CC)应垂直于程度轴应垂直于程度轴(HH)(HH)； 程度轴程度轴(HH)(HH)应垂直于竖轴应垂直于竖轴(VV)(VV)。 假设经纬仪满足了上述三个条件，当仪器整平后，那假设经纬仪满足了上述三个条件，当仪器整平后，那么竖轴垂直，水

9、准管轴和程度轴程度。因视准轴垂直于程么竖轴垂直，水准管轴和程度轴程度。因视准轴垂直于程度轴，所以当视准轴绕程度轴上下转动时即能扫出一个竖度轴，所以当视准轴绕程度轴上下转动时即能扫出一个竖直面。直面。第四章第四章 经纬仪丈量经纬仪丈量4-3 4-3 程度角观测程度角观测一、一、 经纬仪的安顿经纬仪的安顿 经纬仪的安顿，包括对中和整平两个内容。经纬仪的安顿，包括对中和整平两个内容。1 1 对中对中 对中的目的是把仪器中心安顿在测站点对中的目的是把仪器中心安顿在测站点O O的铅垂线上的铅垂线上。2 2整平整平 整平的目的是使仪器竖轴竖直、程度度盘程度。整平的目的是使仪器竖轴竖直、程度度盘程度。有的光

10、学经纬仪还装有光学对中器。光学对中的方法是：有的光学经纬仪还装有光学对中器。光学对中的方法是：先将三脚架插紧后，装上仪器用脚螺旋进展对中，然后经先将三脚架插紧后，装上仪器用脚螺旋进展对中，然后经过升降三脚架使圆水准器气泡居中，这时，仪器能够又不过升降三脚架使圆水准器气泡居中，这时，仪器能够又不对中了，可略微松动中心螺旋，在架头上平移仪器，使仪对中了，可略微松动中心螺旋，在架头上平移仪器，使仪器对中。器对中。第四章第四章 经纬仪丈量经纬仪丈量二、二、 测回法测程度角测回法测程度角 程度角的观测方法，根据观测条件、精度要求和运用程度角的观测方法，根据观测条件、精度要求和运用仪器的不同，共有四种：即

11、测回法、复测法、全圆测回法仪器的不同，共有四种：即测回法、复测法、全圆测回法和方向观测法。这里只引见常用而简便的测回法。和方向观测法。这里只引见常用而简便的测回法。 欲用测回法丈量欲用测回法丈量AOBAOB，先在，先在A A、B B两点上立好标杆或两点上立好标杆或测钎，将经纬仪安顿于测钎，将经纬仪安顿于O O点后，可按以下程序进展观测：点后，可按以下程序进展观测：(1) (1) 先将经纬仪竖盘放在盘左位置先将经纬仪竖盘放在盘左位置( (又称正镜位置，即观又称正镜位置，即观测时竖盘在望远镜的左边测时竖盘在望远镜的左边) )，松开程度制动扳钮，转动照，松开程度制动扳钮，转动照准部，使望远镜大致瞄准

12、准部，使望远镜大致瞄准A A点上的标杆。然后，拧紧程度点上的标杆。然后，拧紧程度制动扳钮，用微动螺旋使望远镜准确地瞄准制动扳钮，用微动螺旋使望远镜准确地瞄准A A点，读取程点，读取程度度盘读数度度盘读数a a。第四章第四章 经纬仪丈量经纬仪丈量(2) 松开程度制动扳钮，按顺时针方向转动照准部，用上述方法准确瞄准B点，读取程度度盘读数b。当望远镜视准轴从OA方向转到OB方向时，目的线在程度度盘上所走的角值，就是我们所要丈量的程度角，因此得：左=ba 按上述程序丈量程度角一次，称为半测回。 为了校核丈量成果，消除仪器误差，以便得到更准确的角值，还需求用盘右位置(又称倒镜位置，即在观测时，竖盘在望远

13、镜的右边)再观测一次，即：(3) 倒转望远镜，使竖盘位于盘右位置。这次，用望远镜先准确瞄准B点，读取程度度盘读数b。(4) 松开程度制动扳钮，逆时针方向转动照准部，用望远镜准确瞄准A点，读取程度度盘读数a，那么：右=b2a2。 第四章第四章 经纬仪丈量经纬仪丈量以上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同，称为一个测回。按(下称)规定，当用6级经纬仪观测时，如两个半测回所测程度角的角度差值不超越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。第四章第四章 经纬仪丈量经纬仪丈量4-4 4-4 竖直角观测竖直角观测一、一、 竖直角丈量原理竖直角丈量原理

14、所谓竖直角，就是同一竖直面内视野与程度线间的夹所谓竖直角，就是同一竖直面内视野与程度线间的夹角。其角值为角。其角值为0 0- -9090。视野在程度线之上，竖直角为。视野在程度线之上，竖直角为“正正，称仰角；视野在程度线之下，竖直角为，称仰角；视野在程度线之下，竖直角为“负，称俯负，称俯角。竖直角丈量与程度角一样，其角值也是度盘上两个方角。竖直角丈量与程度角一样，其角值也是度盘上两个方向读数之差。向读数之差。第四章第四章 经纬仪丈量经纬仪丈量二、二、 竖盘安装的构造竖盘安装的构造竖盘安装是用来观测竖直角的，它包括竖直度盘竖盘安装是用来观测竖直角的，它包括竖直度盘( (竖盘竖盘) )、目的水准管

15、和目的水准管微动螺旋三个部分。竖盘固定在目的水准管和目的水准管微动螺旋三个部分。竖盘固定在望远镜旋转轴望远镜旋转轴( (横轴横轴) )的一端，随望远镜一同在竖直面内转的一端，随望远镜一同在竖直面内转动。竖盘读数用的目的安装，和目的水准管、目的水准管动。竖盘读数用的目的安装，和目的水准管、目的水准管微动螺旋连在一同的，不随望远镜一同转动。目的水准管微动螺旋连在一同的，不随望远镜一同转动。目的水准管气泡居中后，目的即处于正确位置，此时，如望远镜视准气泡居中后，目的即处于正确位置，此时，如望远镜视准轴程度，竖盘读数那么应为轴程度，竖盘读数那么应为9090的整数倍的整数倍( (即即0 0、9090、1

16、80180、270270中的一个中的一个) )。每次观测竖直角时，必需用竖盘。每次观测竖直角时，必需用竖盘目的微动螺旋，使目的水准管气泡居中，然后才干读数。目的微动螺旋，使目的水准管气泡居中，然后才干读数。竖盘刻划的注记有顺时针方向和逆时针方向两种，普通为竖盘刻划的注记有顺时针方向和逆时针方向两种，普通为全圆式注记。全圆式注记。 第四章第四章 经纬仪丈量经纬仪丈量三、三、 竖直角的观测和计算竖直角的观测和计算 普通要测得比较准确的竖直角，至少要用盘左和盘右普通要测得比较准确的竖直角，至少要用盘左和盘右各观测一次，这称为一个测回。这样做可以减小误差、提各观测一次，这称为一个测回。这样做可以减小误

17、差、提高观测精度。竖直角的观测和计算方法如下：高观测精度。竖直角的观测和计算方法如下： (1) (1) 安顿经纬仪，用盘左瞄准目的点安顿经纬仪，用盘左瞄准目的点B B，使十字丝横，使十字丝横丝切于目的顶端，转动竖盘目的水准管微动螺旋，使竖盘丝切于目的顶端，转动竖盘目的水准管微动螺旋，使竖盘目的水准管气泡居中，进展读数。设盘左读数目的水准管气泡居中，进展读数。设盘左读数L L。 (2) (2) 倒转望远镜，倒转望远镜， 盘右盘右 瞄准瞄准B B点，使目的水准管气点，使目的水准管气泡居中泡居中 ，进展盘右读数，进展盘右读数R R。 (3) 计算竖直角计算竖直角。竖直角。竖直角是观测目的的读数与望远

18、镜是观测目的的读数与望远镜视准轴程度时的竖盘读数视准轴程度时的竖盘读数(即即0、90、180、270)之差之差。但哪个是被减数，哪个是减数，那么应按竖盘的注记方。但哪个是被减数，哪个是减数，那么应按竖盘的注记方式来确定。式来确定。第四章第四章 经纬仪丈量经纬仪丈量为此，在观测之前，将望远镜大致放平，读取竖盘读数。然后将望远镜上仰，假设读数增大，那么竖直角等于瞄准目的时的读数减去视野程度时的读数；假设读数减小，那么竖直角等于视野程度时的读数减去瞄准目的时的读数。 经型经纬仪的竖盘见图414(a)为顺时针刻划，竖直角计算公式为： 盘左 盘右将盘左、盘右取中数，那么一测回竖直角为：/2。 假设在一个

19、测站上观测多个方向的竖直角，那么在盘左顺时针依次照准各目的，而在盘右时，逆时针依次照准各目的，读数、记录方法同上。第四章第四章 经纬仪丈量经纬仪丈量四、四、 竖盘目的差竖盘目的差 上述竖直角的计算，是基于这样一个假设：当竖盘目的水准管上述竖直角的计算，是基于这样一个假设：当竖盘目的水准管气泡居中时，目的应处于正确位置，此时，竖盘读数应为气泡居中时，目的应处于正确位置，此时，竖盘读数应为9090或或270270。现实上，这一假设常不成立，即当竖盘目的水准管气泡居中。现实上，这一假设常不成立，即当竖盘目的水准管气泡居中时，目的并不恰好指向时，目的并不恰好指向9090或或270270，而与正确位置相

20、差一个小角度，而与正确位置相差一个小角度x,xx,x称为竖盘目的差。目的差产生的缘由，是目的水准管未校正完称为竖盘目的差。目的差产生的缘由，是目的水准管未校正完善，这可以进展校正。善，这可以进展校正。第四章第四章 经纬仪丈量经纬仪丈量当视准轴程度、目的水准管气泡居中时，由于目的差x的存在，竖盘盘左读数为90+x，那么正确的竖直角应为：x)-L=x 同样，盘右时正确的竖直角应为：x)=x 将上两式相加并除以2，得：= (/2。 可以求出： x= (R+L-360)/2= (/2。目的差x可用来衡量观测质量。在同一测站上观测不同目的时，目的差的变动范围，对于J级经纬仪不应超越25，否那么成果不合格

21、，需重测。 以上是根据顺时针注记的度盘，求得的计算目的差x的公式。对于逆时针注记的度盘，求目的差x的公式为：x= (L+R-360)/2= (第四章第四章 经纬仪丈量经纬仪丈量4-5 4-5 三角高程丈量三角高程丈量 三角高程丈量是根据两点间的程度间隔三角高程丈量是根据两点间的程度间隔( (或倾斜间隔或倾斜间隔) )和竖直角计算两点间的高差。如图，知和竖直角计算两点间的高差。如图，知A A点高程为点高程为H H，欲，欲测定测定B B点高程点高程H H，可在，可在A A点安顿经纬仪，在点安顿经纬仪，在B B点竖立标杆，点竖立标杆，用望远镜中丝瞄准标杆的顶点，测得竖直角用望远镜中丝瞄准标杆的顶点，

22、测得竖直角，并量取经，并量取经纬仪的程度轴到纬仪的程度轴到A A点的高度，这称为仪器高，用点的高度，这称为仪器高，用i i表示；量表示；量取标杆顶部到取标杆顶部到B B点的高度，称为觇杆高，用点的高度，称为觇杆高，用v v表示。再根据表示。再根据ABAB之间的程度间隔之间的程度间隔l l，即可求得高差，即可求得高差h h。 第四章第四章 经纬仪丈量经纬仪丈量第四章第四章 经纬仪丈量经纬仪丈量由于 h+v=ltan+i 所以 h=ltan+i-v 不论竖直角是仰角还是俯角，此式子均适用。假设为俯角，那么用竖直角负值代入。 B点的高程为：h=Hltaniv 当A、B两点间的间隔大于300 m时，应

23、考虑地球曲率和大气折光对高差的影响。 思索球气差矫正f后，上式应改写为： h=ltan+i-v+f 在煤矿井下丈量时，往往直接丈量A、B两点间的斜距L，那么：h=L sini-v 三角高程丈量普通应进展往返观测，既由A向B观测(称为直觇)，又由B向A观测(称为反觇)。这样的观测，称为对向观测。对向观测可消除地球曲率和大气折光的影响。第四章第四章 经纬仪丈量经纬仪丈量4-6 4-6 视距丈量视距丈量 视距丈量是利用望远镜内的视距丝和视距尺，同时测定两视距丈量是利用望远镜内的视距丝和视距尺，同时测定两点间的程度间隔和高差的一种方法。视距丈量所用的主要点间的程度间隔和高差的一种方法。视距丈量所用的主

24、要仪器和工具是经纬仪和视距尺仪器和工具是经纬仪和视距尺( (或水准尺或水准尺) )。视距尺的刻划。视距尺的刻划与水准尺根本一样。与水准尺根本一样。一、一、 视距丈量原理视距丈量原理1 1 视野程度时的视距公式视野程度时的视距公式 如图，欲测定如图，欲测定A A、B B两点间的程度间隔两点间的程度间隔l l和高差和高差h h，可在，可在A A点安顿经纬仪，在点安顿经纬仪，在B B点立视距尺。使望远镜视野程度，瞄点立视距尺。使望远镜视野程度，瞄准准B B点视距尺，此时视野与视距尺垂直。点视距尺，此时视野与视距尺垂直。第四章第四章 经纬仪丈量经纬仪丈量设仪器中心到物镜的间隔为，物镜焦距为f，焦点F至

25、视距尺的间隔为l，上下两视距丝m、n(即望远镜纵十字丝上的上下两根短横刻划线)在视距尺上的尺间隔为S，那么A点到B点的程度间隔l为：l=l+f，因mFn与MFN类似，故有：即 式中P为两视距丝之间的间隔，即P=mn=mn。 那么A、B两点间的程度间隔为： 那么l=KS+C 式中K称为视距乘常数，在设计仪器时，使K=100; C称为视距加常数，对内对光望远镜来说，总可使其为0。 这样，上式变为：l=KS=100S第四章第四章 经纬仪丈量经纬仪丈量2 2 视野倾斜时的视距公式视野倾斜时的视距公式 假设两点间的高差较大，必需使视野倾斜时才干照准假设两点间的高差较大，必需使视野倾斜时才干照准视距尺，此

26、时，视野与视距尺不垂直，不能用前式计算两视距尺，此时，视野与视距尺不垂直，不能用前式计算两点间程度间隔。为此，可想象将竖直的尺子点间程度间隔。为此，可想象将竖直的尺子R R绕绕O O点旋转一点旋转一个个角角( (倾斜视野竖直角倾斜视野竖直角) )，使其与视野垂直，得尺间隔为，使其与视野垂直，得尺间隔为SS按前式可求得倾斜间隔按前式可求得倾斜间隔L L为：为： L=KS L=KS，于是，于是A A、B B两点两点间的程度间隔为：间的程度间隔为： l=L cos=KScos l=L cos=KScos 但是，但是，SS不是实践的尺间隔，实践测得的尺间隔是不是实践的尺间隔，实践测得的尺间隔是R R尺

27、上的尺上的MN(MN(即即S)S)，因此需求找出，因此需求找出S S与与SS间的关系。间的关系。 第四章第四章 经纬仪丈量经纬仪丈量图中，NON=MOM=，NNO=90+/2，O=90-/2,因/2很小(约为17)，故可将NNO和MMO视为直角。于是和OMM均为直角三角形。在两直角三角形中，NO=NOcos，MO=MO cos， 那么NM=NO+MO=(NO+MO)cos=NMcos=Scos，即：=S cos l=Kcos，视野倾斜时求程度间隔的公式 将上式代入三角高差公式，那么得用视距表示的三角高差计算公式： h=ltan+i-v=(KScostan+i-v=KScossini-v=KSsin2/2+i-v， 即h=KSsin2/2+i-v。在实践任务中，应尽量使i=v，以简化高差h的计算。第四章第四章 经纬仪丈量经纬仪丈量二、二、 视距丈量方法视距丈量方法 欲测欲测A A、B B两点间的程度间隔和高差，丈量步骤如下：两点间的程度间隔和高差，丈量步骤如下： (1) (1) 在在A A点安顿经纬仪，进展对中、整平，并量取仪点安顿经纬仪，进展对中、整平，并量取仪器高器高i;i; (2) (2) 用望远镜瞄准用望远镜瞄准B B点上的视距尺，读取上丝、中丝点上的