第五章 角度、距离测量及全站仪1(20141009)

1、Principle and Methods of Digital Mapping数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系 分两部分分两部分 第一部分第一部分 角度测量角度测量 第二部分第二部分 距离测量距离测量数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系1 角度测量原理角度测量原理2 经纬仪的分类及基本结构经纬仪的分类及基本结构3 经纬仪（全站仪）的对中整平经纬仪（全站仪）的对中整平4 水平角的观测方法水平角的观测方法5 水平角观测的误差水平角观测的误差6 竖盘构造及竖角测定竖盘构造及竖角测定7 经纬仪检验与校正经纬仪检验与校正数字测

2、图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系 角度测量包括角度测量包括 水平角测量和竖直角测量水平角测量和竖直角测量。 水平角测量用于水平角测量用于确定点的平面位置确定点的平面位置。 竖直角测量用于竖直角测量用于测定高差或将测定高差或将 倾斜距离改化成水平距离倾斜距离改化成水平距离。 常用仪器常用仪器 经纬仪经纬仪 全站仪全站仪数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系 水平角：相交的两直线之间的夹角在水平面上的投影。ABOab1O1A1B2O ab 仪器安置的高低及瞄准

3、目标的高低不同部位对水平角的观测有无影响？角值范围：0360数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系 竖直角测量原理1、定义 ：在同一竖直面内目标方向与一特定方向之间的夹角。目标方向与水平方向间的夹角称为高度角，又称竖角，值范围：-90 +90视线向上倾斜，称仰角，为正值；视线向下倾斜，称俯角，为负值。2、原理： =目标视线读数水平视线读数另一种是目标方向与天顶方向所构成的角，称为天顶距，一般用Z表示，值范围：0 18012数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系j1、游标经纬仪：金属度盘游标经纬仪：金属度盘j2、光学经纬仪：、光

4、学经纬仪：通过光学度盘（玻璃度盘）的放大来读数通过光学度盘（玻璃度盘）的放大来读数j3、电子经纬仪：、电子经纬仪：用电子学的方法来读数的经纬仪。用电子学的方法来读数的经纬仪。j4、电子全站仪：、电子全站仪：能同时测量角度和距离。能同时测量角度和距离。DJ07 DJ01 DJ2 , DJ6 DJ15 一测回水平方向观测中误差一测回水平方向观测中误差“数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系游标经纬仪数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系数字测图原理与方法数字测

5、图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系Wild第一台电子经纬仪第一台电子经纬仪(1978年生产年生产)- TC1电子经纬仪电子经纬仪数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系基本结构及相互关系基本结构及相互关系照准部水平制动螺旋、微动螺旋竖轴望远镜竖直制动螺旋、微动螺旋横轴、视准轴水平度盘、竖直度盘及其分划中心圆水准器圆水准器的水准轴水准管水准管轴光学对中器光学垂线数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系 DJ6光学经纬仪包括基座、度盘、照准部三大部分。光学经纬仪包括基座、度盘、照准部三大部分。垂直制动水平微动读数目镜水平

6、度盘转换轮垂直微动光学对点器补偿器转换钮望远镜圆水准器数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系1、基座基座 由轴座、脚螺旋、底板、三角压板等组成。由轴座、脚螺旋、底板、三角压板等组成。 作用：用于连接和整平。作用：用于连接和整平。2、度盘度盘 包括水平度盘和竖直度盘，由光学玻璃制成。包括水平度盘和竖直度盘，由光学玻璃制成。 注记：注记：0 360 分划：分划：20、30 、1 三种三种注：水平度盘顺时针注记，与竖轴不固定，不随注：水平度盘顺时针注记，与竖轴不固定，不随 望远镜转动；望远镜转动； 水平度盘有复测钮或变换钮，用作改变观测水平度盘有复测钮或变换钮，用作

7、改变观测 方向的角度值；方向的角度值； 竖直度盘顺时针注记或逆时针注记，与望远竖直度盘顺时针注记或逆时针注记，与望远 镜固定，随望远镜一起转动。镜固定，随望远镜一起转动。数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系3、照准部照准部 主要由望远镜、支架、竖直轴、水平轴、竖直制动主要由望远镜、支架、竖直轴、水平轴、竖直制动微动螺旋、水平制动微动螺旋、读数设备、水准器和光微动螺旋、水平制动微动螺旋、读数设备、水准器和光学对点器等组成学对点器等组成。 望远镜望远镜 用于瞄准目标用于瞄准目标 圆水准器圆水准器 用于粗略整平仪器用于粗略整平仪器 管水准器管水准器 用于精确整平仪

8、器用于精确整平仪器 光学对点器光学对点器 用于使度盘中心和测点用于使度盘中心和测点 在同一铅垂线上在同一铅垂线上 读数装置读数装置用于读数用于读数数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系4、辅助工具 测钎、标杆和觇牌均为经纬仪瞄准目标时所使用的测钎、标杆和觇牌均为经纬仪瞄准目标时所使用的照准工具。照准工具。 数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系 总结总结 经纬仪常用旋钮的作用经纬仪常用旋钮的作用 （1）望远镜物镜调焦螺旋望远镜物镜调焦螺旋：调清物像，让目标成像：调清物像，让目标成像 在十字丝分划板上。在十字丝分划板上。 （2）

9、望远镜目镜调焦螺旋望远镜目镜调焦螺旋：调清十字丝，放大物像：调清十字丝，放大物像 （3）水平制动螺旋水平制动螺旋：限制照准部在水平方向上转动：限制照准部在水平方向上转动 （4）水平微动螺旋水平微动螺旋：精确控制水平方向对点，只有在水平制：精确控制水平方向对点，只有在水平制动旋钮锁定后才起作用动旋钮锁定后才起作用 （5）水平度盘位置变换手轮：用于设定某一个方向的水平角）水平度盘位置变换手轮：用于设定某一个方向的水平角为某一角度值为某一角度值 （6）望远镜制动旋钮望远镜制动旋钮：控制望远镜绕横轴转动：控制望远镜绕横轴转动 （7）望远镜微动螺旋望远镜微动螺旋：精确控制竖直方向对点，只在望远镜：精确控

10、制竖直方向对点，只在望远镜制动旋钮锁定后才起作用制动旋钮锁定后才起作用数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系 （8）反光镜反光镜：调节读数窗口的亮度：调节读数窗口的亮度 （9）读数目镜调焦螺旋读数目镜调焦螺旋：控制读数窗口的清晰度：控制读数窗口的清晰度 （10）测微轮测微轮：用于调整读数窗口中上下对径分：用于调整读数窗口中上下对径分划线的相对位置（划线的相对位置（当上下对径分划线对齐时才能读当上下对径分划线对齐时才能读数数） （11）光学对中器光学对中器：用于观察仪器中心是否与地面：用于观察仪器中心是否与地面测站点对准测站点对准 （12）对中器调焦螺旋对中器调

11、焦螺旋：用于调节对中器目镜及：用于调节对中器目镜及物镜的清晰度，以便能看清地面上的测站点物镜的清晰度，以便能看清地面上的测站点 （13）度盘换像轮度盘换像轮：用于在读数窗口中切换水平：用于在读数窗口中切换水平度盘和竖直度盘的影像。度盘和竖直度盘的影像。数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系1、带分划尺的显微镜、带分划尺的显微镜J6光学经纬仪数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系1、带分划尺的显微镜、带分划尺的显微镜01234566068195J6光学经纬仪水平竖直HV水平度盘竖直度盘数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院

12、地理科学系闽江学院地理科学系水平读数：215 0648 竖直读数：78 5200测微尺测微尺数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系3、双平板玻璃测微器的基本原理、双平板玻璃测微器的基本原理转动测微手轮时，一对平板玻璃作等量相反方向转动可使度盘转动测微手轮时，一对平板玻璃作等量相反方向转动可使度盘分划线影像作相向移动而彼此接合，这个移动量可在秒盘相应分划线影像作相向移动而彼此接合，这个移动量可在秒盘相应的转动量上显示出来。的转动量上显示出来。78918718850102度盘最小分划度盘最小分划20转动测微手轮度盘使转动测微手轮度盘使对径分划影像重合。对径分划影像

13、重合。整整10在度盘上读取。在度盘上读取。10对应对应600小格小格最小分划最小分划1不足不足10在秒盘上读取在秒盘上读取 5 .54517数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系42 522.0 数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系j电子经纬仪和光学经纬仪的主要不同点在于电子经纬仪采用电子经纬仪和光学经纬仪的主要不同点在于电子经纬仪采用了光电扫描度盘自动计数和读数自动显示存储系统。了光电扫描度盘自动计数和读数自动显示存储系统。j电子经纬仪测角系统有电子经纬仪测角系统有3类：编码度盘、光栅度盘、条码度类：编码度盘、光栅度盘、条

14、码度盘。盘。 电子经纬仪是一种采用光电元件实现测角自动化、数字化的电子测角仪器。特点：特点：1、采用电子测角系统，、采用电子测角系统， 自动显示测量结果；自动显示测量结果；2、可与测距仪组成全站仪；、可与测距仪组成全站仪；3、测量数据处理自动化。、测量数据处理自动化。数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系j 1、同时测角同时测角（水平角和竖角）；（水平角和竖角）；j 2、望远镜的视准轴和测距仪的视准轴是、望远镜的视准轴和测距仪的视准轴是同轴同轴的；的；j 3、对水平角和竖角进行、对水平角和竖角进行补偿补偿（具有双轴补偿器）；（具有双轴补偿器）；j 4、数据电子

15、显示，并存入内存储器，无须读数，无须记录。、数据电子显示，并存入内存储器，无须读数，无须记录。j 5、数据记录量大、数据记录量大j 6、 数据数据输出输出提供提供RS232C串口和电子手簿、掌上电脑、计算机等串口和电子手簿、掌上电脑、计算机等外部设备连接；外部设备连接；数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系激光经纬仪在经纬仪上安装激光装置，使视准轴射出一条可见光。主要用于各种施工量。弯管目镜激光器激光束数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系j1、对中使仪器的中心和测站点的标志中心在同一铅垂 线上。（垂球对中、光学对点器对中、强

16、制对中、激光对 中）j2、整平使仪器的竖轴竖直。即水平度盘水平。用光学对中器进行对中和整平步骤：1、粗对中 固定三脚架一条腿，移动两条腿；2、精对中 调脚螺旋；3、粗平 升降三脚架使圆水准器气泡居中；4、精平 调脚螺旋（首先，水准管平行两个脚螺旋方向，调该两个脚螺旋，使水准管气泡居中，旋转90度使水准管垂直该两个脚螺旋方向，调第三个脚螺旋，使水准管气泡居中。检查任何方向气泡居中。）5、检查对中；6、反复进行上述操作，直到对中和整平都满足要求。数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系三脚架架设三脚架架设要求：高度适当，要求：高度适当，架头概平，大致对架头概平，大致

17、对中，稳固可靠。中，稳固可靠。仪器架设对中整平对中整平B数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系(1) 大致水平大致对中 眼睛看着对中器，拖动三脚架两个脚,使仪器大致对中, 并保持“架头”大致水平。(2) 伸缩脚架粗平 根据气泡位置，伸缩三脚架两个脚，使圆水准气泡居中。(3) 脚螺旋精平左手大拇指法则(4) 架头上移动仪器，精确对中(5) 脚螺旋精平(6) 反复（4）、（5）两步。 对中和整平，一般都需要经过几次“整平对中整平”的循环过程，直至整平和对中均符合要求。对中整平对中整平数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系气泡居中，

18、气泡居中，1、2等高等高123气泡居中，气泡居中，3与与1、2等高等高1231 1）转动仪器，使水准管与脚螺旋）转动仪器，使水准管与脚螺旋1 1、2 2连线平行连线平行。2 2）根据气泡位置运用法则，对向旋转脚螺旋）根据气泡位置运用法则，对向旋转脚螺旋1 1、2 2 。3 3）转动仪器）转动仪器90900 0，运用法则，旋转脚螺旋，运用法则，旋转脚螺旋3 3 。数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系强制对中在进行特种精密工程测量操作时，由于其精在进行特种精密工程测量操作时，由于其精度要求特别高，采用垂球对中，光学对中或度要求特别高，采用垂球对中，光学对中或激光

19、对中时对中误差在总体误差中会产生显激光对中时对中误差在总体误差中会产生显著的影响，因此采用精密仪器观测时多采用著的影响，因此采用精密仪器观测时多采用强制对中的方法。强制对中的方法。数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系 瞄准瞄准 瞄准的实质：安置在地面点上的经纬仪的望远镜视准瞄准的实质：安置在地面点上的经纬仪的望远镜视准轴对准另一地面点的中心位置。一般地，被瞄准的地轴对准另一地面点的中心位置。一般地，被瞄准的地面点上设有观测目标，目标中心在地面点的垂线上，面点上设有观测目标，目标中心在地面点的垂线上，目标是瞄准的主要对象。目标是瞄准的主要对象。 瞄准的步骤：瞄

20、准的步骤：大致瞄准、对光、精确瞄准大致瞄准、对光、精确瞄准。数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系测水平角用双丝夹粗目标测竖直角用横丝切目标顶部数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系 读数读数 在经纬仪瞄准目标之后从读数窗中读水平方向值。在经纬仪瞄准目标之后从读数窗中读水平方向值。 读数与记录有呼有应，有错即纠。读数与记录有呼有应，有错即纠。 纠错的原则纠错的原则“只能划改，不能涂改只能划改，不能涂改”。 最后的读数值应化为最后的读数值应化为度、分、秒度、分、秒的单位。的单位。方法一、测回法（只有两个方向）1、操作步骤安置仪器

21、于O点，对中整平；正镜（盘左）瞄准MM点，读数；顺时针转动仪器，瞄准N点读数；倒镜（盘右），瞄准N点读数；逆时针转动仪器，瞄准M点读数。OMN4、水平角的观测方法2、记录与计算（见表3.1) 盘左（正镜）观测 瞄M，记录 m左= 00036 瞄N，记录 n左= 684248 上半测回的角值： 左= n左- m左= 684212 盘右（倒镜）观测 瞄N， 记录 n右= 2484230 瞄M， 记录 m右= 1800024 下半测回角值： 右= n右- m右= 684206OMN 一测回角值 9024682 右左检核限差：1、两个半测回方向值之差；2、各测回方向值之差对于DJ6经纬仪，上下半测回角

22、度之差应满足： ，否则，应重测。 当测角精度要求较高时，需观测多个测回：第一测回度盘归零；其他各测回间按180/n（n为测回数）的差值，变换度盘（在不同的测回间，为了减小度盘刻划的误差，须配度盘180/n ）各测回角值之差不得超过40；取各测回平均值作为最后结果。04 右左测站 竖盘目标 水平度盘读数 半测回角值一测回平均角值 各测回平均角值备注 第一测回 O第二测回 O左左右右MNMNMNMN0 00 3668 42 48 68 42 1268 42 09180 00 24 248 42 3068 42 0668 42 1590 10 12158 52 30270 10 18338 52 4

23、268 42 1868 42 2468 42 21测回法观测手簿表3.1方法二、方向观测法（目标多于两个） 1、 操作步骤 安置仪器于测站点O， 对中、整平； 正镜（盘左），选择零方向 C，顺时针依次照准目标 D、A、B、C（归零）， 读数； 倒镜（盘右），瞄准 零方向C，逆时针依 次照准目标B、A、D、 C（归零），读数； DCABO2180 ）（盘右读数盘左读数平均读数归零后方向值的计算： 各方向平均读数分别减起始方向平均读数。2、记录与计算(观测记录见表3.2) 归零差(也称半测回归零差)的计算: 分别计算盘左、盘右两次瞄准起始方向读数 之差；（若超限，应及时重测） 计算2c值（两倍视准

24、误差,视准轴不垂直于横轴）： 2c = 盘左读数-（盘右读数180） 若2c超限，应及时重测。 各方向平均读数的计算： 各测回归零后平均方向值的计算： 各测回归零后方向值的平均值。 水平角的计算： 相邻方向值之差，即为相邻方向所夹的水平角。方向观测法限差的要求角值角值1 2 3 4 5 6 7 8 9 方向观测法观测手簿测测站站觇觇点点水平度盘读数水平度盘读数盘左盘左盘右盘右2c平均读数平均读数一测回归一测回归零方向值零方向值各测回平各测回平均方向值均方向值 OO第1测回第2测回CDBACCABDC0 00 5479 27 48142 31 18288 46 30 0 00 42180 00

25、24259 27 30322 31 00108 46 06180 00 18-12-6+30+18+18+24+24+18+18+30+12+24 0 00 39 79 27 39142 31 09288 46 18 0 00 30 （0 00 34） 0 00 00 79 27 05142 30 35288 45 44 0 00 00 79 26 59142 30 29288 45 47 90 01 06 169 27 54 232 31 30 18 46 48 90 01 00 270 00 48 349 27 36 42 31 00 198 46 36 270 00 36 90 00 5

26、7 169 27 45 232 31 15 18 46 42 90 00 48 0 00 00 79 26 53142 30 23288 45 50 （90 00 52）79 26 59 63 03 30146 15 18 71 14 13-6-12表3.2数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系一一. .仪器误差仪器误差 主要包括仪器检校后的残余误差和仪器制造、主要包括仪器检校后的残余误差和仪器制造、 加工不完善所引加工不完善所引起的误差。起的误差。 1 1、视准轴误差（、视准轴误差（视准轴不垂直于横轴视准轴不垂直于横轴, ,2c2c值（值（2 2倍视准误差）

27、，盘左、倍视准误差），盘左、盘右取平均消盘右取平均消除除）2 2、横轴倾斜误差（、横轴倾斜误差（横轴不垂直于竖轴横轴不垂直于竖轴, ,i i角，盘左、盘右取平均可消除）角，盘左、盘右取平均可消除）3 3、度盘偏心差（、度盘偏心差（照准部旋转中心与水平度盘分划中照准部旋转中心与水平度盘分划中 心不重合心不重合，盘，盘 左、盘右取平均可消除）左、盘右取平均可消除） 4 4、度盘刻划误差（度盘刻划不均匀，测回间变换度盘可减弱）、度盘刻划误差（度盘刻划不均匀，测回间变换度盘可减弱）5 5、竖轴倾斜误差（盘左、盘右取平均竖轴倾斜误差（盘左、盘右取平均不不可消除，精确整平减弱）可消除，精确整平减弱）三轴误

28、差三轴误差(1.视准轴误差、视准轴误差、2.横轴误差、横轴误差、3.竖轴误差竖轴误差）数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系 【正弦定理】 【余弦定理】 边： 角： 【余切定理】 边： 角： 球面直角三角形：C= 90： 如果已知A，aAcottansinCBAsinsinsinsinsinsincossinsincoscoscoscossinsincoscoscosCBCBAAsincotcoscossincotsincotcoscossincotBBACAC数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系 仪器的视准轴与横轴仪器的视

29、准轴与横轴不垂直所产生的误差称不垂直所产生的误差称为为视准轴误差视准轴误差。用。用C表表示。示。 球面三角形球面三角形NBA中中: )(/)()2/()2/()90()90()2/()2/(CosCxCosCSinxSinSinSinCSinxSinccc数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系 产生视准轴误差的主要原因有：产生视准轴误差的主要原因有： 十字丝分划板安置不正确；十字丝分划板安置不正确； 调焦透镜运行时晃动；调焦透镜运行时晃动； 气温变化引起仪器部件的气温变化引起仪器部件的 胀缩，特别是仪器受热不均匀使视准轴位置变化。胀缩，特别是仪器受热不均匀使视

30、准轴位置变化。规定：盘左时视准轴物镜端向左偏斜时，规定：盘左时视准轴物镜端向左偏斜时，c 为正，为正， 向右偏斜时，向右偏斜时，c 为负。为负。)(21)(21RLRLAxRRxLLcc 盘盘右右：盘盘左左：数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系 横轴倾斜误差：横轴倾斜误差： 仪器的横轴与竖轴不垂直，仪器的横轴与竖轴不垂直，所产生的误差称为横轴所产生的误差称为横轴倾斜误差，倾斜误差，i角误差角误差 在球面直角三角形在球面直角三角形Ahh中：中：)tan(*)tan()tan()sin()90()tan()sin(ixixictgxiii数字测图原理与方法数字测

31、图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系 产生原因：产生原因： 仪器支架两端不等高仪器支架两端不等高, 横轴两端轴径不相等横轴两端轴径不相等。 规定：规定： 盘左时横轴左端低于另一端时，盘左时横轴左端低于另一端时， i 为正，为正， 高于另一端时，高于另一端时， i 为负。为负。 )(21)(21RLRLAxRRxLLcc 盘右：盘右：盘左：盘左：数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系 视准轴误差和横轴倾斜误差同时存在时视准轴误差和横轴倾斜误差同时存在时: 盘左时视准轴误差和横轴倾斜误差对水平方向读数的影响盘左时视准轴误差和横轴倾斜误差对水平方向读数的

32、影响为为xc 和和 xi ，盘左和盘右观测时，正确的水平度盘读数为，盘左和盘右观测时，正确的水平度盘读数为L和和 R ， 而有视准轴误差和横轴倾斜误差时的实际读数为而有视准轴误差和横轴倾斜误差时的实际读数为L和和R,则则：cixxLLcixxRRtancos2)(2180icxxRLic)(21RLA即：取盘左、盘右读数即：取盘左、盘右读数的平均值的平均值 可消除视准可消除视准轴、横轴倾斜误差对水轴、横轴倾斜误差对水平方向读数的影响。平方向读数的影响。数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系 竖轴倾斜误差竖轴倾斜误差 若视准轴与横轴正交，横轴垂直于竖轴，竖轴与照

33、准部水准管轴垂直，由于仪器未严格整平而使竖轴不在竖直位置，竖轴偏离铅垂线一微小角度，这就是竖轴倾斜误差。 在球面直角三角形Q1AA中：)(*)(*)()()90sin()90sin()()(CosviCosvSiniSinvSiniSinvvv数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系 若横轴位于O1O2，则无论v有多大，它也始终保持水平。除此以外，横轴在其他任何位置均将产生不同大小的倾斜，其中以垂直于O1O2的H1H2位置的倾斜角最大，并等于竖轴的倾斜角v。按横轴倾斜误差关系式可得：竖轴倾斜误差：竖轴倾斜误差： 由于盘左、盘右照准同一目标时的由于盘左、盘右照准同

34、一目标时的相同，则相同，则xv的的符号不变，故盘左盘右的平均值不能消除竖轴倾斜误符号不变，故盘左盘右的平均值不能消除竖轴倾斜误差对水平方向的影响。差对水平方向的影响。tancoscosvxvivv数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系二、观测误差二、观测误差1、仪器对中误差仪器对中误差（与偏心距成正比，与视线边长成反比，当（与偏心距成正比，与视线边长成反比，当水平角接近水平角接近180时影响最大；精确对中可减弱）时影响最大；精确对中可减弱）2、目标偏心差目标偏心差 （与偏心距成正比，与视线边长成反比；瞄（与偏心距成正比，与视线边长成反比；瞄准目标底部可减弱）准

35、目标底部可减弱）3、仪器整平误差仪器整平误差（精确整平，一测回内气泡偏离不能超过（精确整平，一测回内气泡偏离不能超过2格，否则，测回间重新整平格，否则，测回间重新整平 ）4、照准误差照准误差 （消除视差，精确瞄准）（消除视差，精确瞄准）5、读数误差读数误差 （消除视差，认真读数）（消除视差，认真读数）数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系 仪器对中误差仪器对中误差 测站偏心测站偏心21 sin11eD sin22eD2121sinsinDDe数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系 目标偏心误差目标偏心误差 观测标志对中误差观测

36、标志对中误差)(121111sinse2222sinse11122212sinsinsese数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系三、外界条件的影响三、外界条件的影响 外界条件的影响比较复杂，应选择有利的观 测条件，尽量避免不利因素对测量的影响。 1、温度的影响（打伞遮阳） 2、大气折光的影响（选择良好的天气观测） 数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系1.仪器高度要和观测者的身高相适应；仪器高度要和观测者的身高相适应；三脚架要踩三脚架要踩 实实，仪器与脚架连接要牢固，仪器与脚架连接要牢固，操作仪器时不要用手扶三脚操作仪器时不

37、要用手扶三脚架架；转动照准部和望远镜之前，应先松开制动螺旋，；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使用各种螺旋时用力要轻。2.精确对中，特别是对精确对中，特别是对短边测角，对中要求应更严格短边测角，对中要求应更严格。3.当观测目标间高低相差较大时，更应注意仪器整平。当观测目标间高低相差较大时，更应注意仪器整平。4.照准标志要竖直，尽可能用十字丝交点瞄准标杆或测照准标志要竖直，尽可能用十字丝交点瞄准标杆或测钎底部。钎底部。数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系 消除减少误差方法消除减少误差方法： 1)认真安置仪器，对中准确。认真安置仪

38、器，对中准确。 2)多测回测量。多测回测量。 3)盘左盘右观测。盘左盘右观测。 4)精确整平仪器。一测回不平重测。精确整平仪器。一测回不平重测。 5)看清目标，瞄准准确。看清目标，瞄准准确。 6)认真读数。认真读数。 7)好天气，避烈日。好天气，避烈日。 8)认真检查。认真检查。 9)认真设点位，目标好。认真设点位，目标好。数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系 竖直度盘固定在望远镜的竖直度盘固定在望远镜的旋转轴（横轴）上，主要旋转轴（横轴）上，主要由竖直度盘、竖盘指标、由竖直度盘、竖盘指标、（竖盘指标水准管、竖盘（竖盘指标水准管、竖盘指标水准管微动螺旋）。指

39、标水准管微动螺旋）。目前很多仪器用自动补偿目前很多仪器用自动补偿器代替了水准管器代替了水准管。 数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系 根据度盘的刻划顺序不同，分为顺时针 注记和逆时针注记两种。顺时针注记顺时针注记逆时针注记逆时针注记数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系竖盘是和望远镜固连在一起的。AB 天顶距天顶距：目目标方向和天标方向和天顶方向在同顶方向在同一竖直面内一竖直面内所构成的角所构成的角度度。高度角高度角：目标目标方向和水平方方向和水平方向在同一竖直向在同一竖直面内所构成的面内所构成的角度角度。)9090( z)

40、1800( z天顶距和高度角统称为竖角。但竖角一般意天顶距和高度角统称为竖角。但竖角一般意义是指高度角，有的资料称为垂直角义是指高度角，有的资料称为垂直角。数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系一般情况下：竖盘是和望远镜固连在一起的。一般情况下：竖盘是和望远镜固连在一起的。注记的形式多为盘左顺时针。注记的形式多为盘左顺时针。0090180270盘左盘右090270180竖盘指标水准管竖盘指标水准管竖盘指标自动归零竖盘指标自动归零数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系竖角的计算公式：0090180270盘左盘右090270180

41、27090 RL右左 18021 LR 数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系 读数指标与正确位置之间的小夹角x，称为竖盘指标差。数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系竖盘指标差的计算公式竖盘指标差的计算公式：0090180270盘左盘右090270180 x 18021(21270)90 LRxRxL）（右左右左 36021 RLxx的符号：所偏的方向和注记的方向一致，则为正。反之为负。数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系如图：盘左位置，如图：盘左位置，望远镜上仰，读数望远镜上仰，读数减小

42、，竖盘读数为减小，竖盘读数为L。则正确的竖直。则正确的竖直角为：角为： 90LxLx （1） 指标差计算数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系如图：盘右位置，望远镜如图：盘右位置，望远镜上仰，读数增大，竖盘读上仰，读数增大，竖盘读数为数为R。则正确的竖直角。则正确的竖直角为为： R 270 x=Rx（2） 通过盘左、盘右竖直角取平均值，可以消除 指标差； 对于DJ6经纬仪，同一测站上不同目标的指 标差互差或同方向各测回指标差互差，不应 超过25。数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系 竖直角计算的通用公式： (1)当望远镜视线

43、往上仰，竖盘读数增加时：当望远镜视线往上仰，竖盘读数增加时： =瞄准目标时的读数瞄准目标时的读数视线水平时的常数视线水平时的常数 (2)当望远镜视线往上仰，竖盘读数减小时：当望远镜视线往上仰，竖盘读数减小时： =视线水平时的常数瞄准目标时的读数视线水平时的常数瞄准目标时的读数对不同注记形式的度盘对不同注记形式的度盘 ，首先应正确判读，首先应正确判读 视线水平时的常数，且同一仪器盘左、盘右视线水平时的常数，且同一仪器盘左、盘右 的常数差为的常数差为180180。数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系1、在测站上安置好仪器，对中、整平、量取仪器高。2、盘左位置瞄准

44、目标，使十字丝切于目标某一位置，读出或量取目标高。3、转动竖盘指标水准管微动螺旋，使竖盘水准管气泡居中，读取竖盘盘左读数。4、盘右的位置照准原目标位置，读取盘右竖盘读数。（竖盘指标水准管气泡居中）数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系 指标差限差指标差限差数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系1、在测站上安置好仪器，对中、整平，盘左、盘右瞄准一清晰目标读数。计算出指标差。2、若指标差超限，应校正。计算出盘右的正确读数。3、盘右的位置照准原目标位置不动，转动竖盘指标水准管微动螺旋，使竖盘读数为盘右正确读数。4、竖盘指标水准管气泡

45、不居中，用校正螺钉使气泡居中。偏多少校回多少。反复检验校正，直到指标差很小。数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系7 经纬仪检验与校正经纬仪检验与校正 经纬仪测角应满足的条件经纬仪测角应满足的条件 水准管轴应垂直于竖轴水准管轴应垂直于竖轴 (LLVV) 视准轴应垂直于横轴视准轴应垂直于横轴 (CCHH) 横轴应垂直于竖轴横轴应垂直于竖轴 (HHVV) 十字丝竖丝应垂直于横轴十字丝竖丝应垂直于横轴 (竖丝竖丝HH) 竖盘指标差应为零。竖盘指标差应为零。 ( x=0 ) 光学对中器的视准轴应与竖轴重合光学对中器的视准轴应与竖轴重合数字测图原理与方法数字测图原理与方

46、法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系主要轴线： 竖轴 VV 水准管轴 LL 横轴 HH 视准轴 CC几何关系： LL VV CC HH HH VV 望远镜十字丝竖丝垂直于横轴7 经纬仪检验与校正经纬仪检验与校正 数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系 经纬经纬仪需进行检验和校正的项目有如下几项：仪需进行检验和校正的项目有如下几项： 照准部水准管轴应垂直于竖轴的检验和校正；照准部水准管轴应垂直于竖轴的检验和校正； 十字丝竖丝应垂直于横轴的检验和校正；十字丝竖丝应垂直于横轴的检验和校正； 视准轴应垂直于横轴的检验和校正；视准轴应垂直于横轴的检验和校正； 横轴应垂直于竖轴的检验和校正；横轴应垂直于竖轴的检验和校正； 竖盘指标差的检验和校正；竖盘指标差的检验和校正； 光学对中器的检验和校正光学对中器的检验和校正。7 经纬仪检验与校正经纬仪检验与校正 数字测图原理与方法数字测图原理与方法闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系（一）水准管轴垂直于竖