第三章 角度测量

1、第三章第三章 角度测量角度测量长安大学公路学院3-1角度测量角度测量原理原理一、水平角测量原理一、水平角测量原理水平角：从一点出发的两条方向线所构成的空间角 水平面上的投影。 =b-a（0360）。 也可看成是包含OA、 OB视线的两个铅垂面 之间的两面角。 水平面aob A OB0ba水平度盘水平度盘 3-1角度测量角度测量原理原理二二、竖直、竖直角测量原理角测量原理竖直角:在同一竖直面内，空间方向线与水平面的夹角，简称竖角，又称垂直角。竖直角用表示其取值范围：090 仰角为正，俯角为负。天顶ACAB090 铅垂线水平线AZCZC1802703-1角度测量角度测量原理原理 二、竖直角测量原理

2、二、竖直角测量原理天顶距:在同一竖直面内，空间方向线与天顶方向的夹角，称为天顶距。天顶距用Z表示取值范围0180空间方向线的竖角和天顶距Z之间的关系为：Z=90- 天顶ACAB090 铅垂线水平线AZCZC1802703-2 光学经纬仪光学经纬仪一、光学经纬仪分类一、光学经纬仪分类按其精度等级划分: DJ07、DJ1、DJ2（精密光学经纬仪）； DJ6（普通光学经纬仪) 下标数字该仪器一测回方向观测中误差的秒数。一般工程测量最常用: DJ6级光学经纬仪 3-2 光学经纬仪光学经纬仪 1-特定按键；2-字母数字区；3-导航键；4-回车确认键；5-ESC键 6-功能键F1到F43-2 光学经纬仪光

3、学经纬仪经纬仪一般由基座、水平度盘、照准部三部分组成。 3-2 光学经纬仪光学经纬仪二二、DJDJ6 6级级光学经纬仪的光学经纬仪的基本构造基本构造 1 1照准部照准部照准部是基座上方能够转动的部分的总称。主要由望远镜、竖直度盘、水准器以及读数设备等组成。2.2.水平度盘水平度盘水平度盘是由光学玻璃制成的精密刻度盘，分划从0至360，按顺时针注记，每格1或30，用以测量水平角。 0 90 180 270 0901802703-2 光学经纬仪光学经纬仪二二、DJDJ6 6 级级光学经纬仪的基本构造光学经纬仪的基本构造 1 1照准部照准部2. 2. 水平水平度盘度盘3 3基座基座 基座是支承整个仪

4、器的底座；脚螺旋用于整平仪器。基座基座水平度盘水平度盘照准部照准部3-2 光学经纬仪光学经纬仪 三、读数设备及读数方法三、读数设备及读数方法 1.1.分微尺测微器及其读数方法分微尺测微器及其读数方法利用度盘刻度线，在分微尺上读数。度盘上1度分划的间隔经放大后，与分微尺全长相等。分微尺全长分60格，因此其最小格值为1=60秒。读数估读至0.1格，因此，估读的秒数都应是6秒的倍数。例：水平度盘整个读数为： 2610524 竖直度盘读数为：905436。 3-2 光学经纬仪光学经纬仪三、读数设备及读数方法三、读数设备及读数方法 2.2.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 主要包

5、括平板玻璃、测微尺、连接机构和测微轮。 读数时，先转动测微轮，使度盘某分划线精确地移在双指标线的中央，读出该分划线的度盘读数，再根据单指标线在测微尺上读取分、秒数，然后相加，即为全部读数。如图中水平度盘读数为3930+2230=395230。 3-2 光学经纬仪光学经纬仪四、四、 DJ DJ2 2光学经纬仪光学经纬仪 3-2 光学经纬仪光学经纬仪四、四、DJDJ2 2光学经纬仪光学经纬仪J2级光学经纬仪与J6级的区别主要是读数设备及读数方法。J2级光学经纬仪一般均采用对径分划线影像符合的读数装置。采用符合读数装置，可以消除照准部偏心的影响，提高读数精度。 3-2 光学经纬仪光学经纬仪四、四、D

6、JDJ2 2光学经纬仪光学经纬仪1.1.读数读数规则规则 3-2 光学经纬仪光学经纬仪四、四、DJDJ2 2光学经纬仪光学经纬仪2.J22.J2经纬仪数字化读数窗经纬仪数字化读数窗3-3 水平角测量水平角测量一、经纬仪的安置一、经纬仪的安置经纬仪的安置包括对中和整平两项工作。1 1. .垂球对中和整平垂球对中和整平（1）对中:使仪器的中心（竖轴）与测站点位于同 一铅垂线上。 粗略对中：移动三脚架，使垂球尖离测站中心 12cm内； 精确对中：稍微松开中心螺丝，在脚架头上移动 (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。 （2）整平:使仪器的竖轴竖直，水平度盘处于水平 位置。

7、3-3 水平角测量水平角测量一、经纬仪的安置一、经纬仪的安置1.1.垂球对中和整平垂球对中和整平（1）对中（2）整平1 23123用左手大拇指法则，转动脚螺旋，调节水准管气泡居中(反复)。 一测回观测过程中，不得再调气泡。3-3 水平角测量水平角测量一、经纬仪的安置一、经纬仪的安置2.2.光学对中器对中和整平光学对中器对中和整平（1）将仪器置于测站点上，三个脚螺旋调至中间位置，架头大致水平，光学对中器大致位于测站点的铅垂线上，将三脚架踩实。（2）旋转光学对中器的目镜，看清分划板上圆圈，拉或推动目镜使测站点影像清晰。（3）旋转脚螺旋使光学对中器对准测站点。（4）利用三脚架的伸缩螺旋调整架腿的长度

8、，使圆水准器气泡居中。（5）用脚螺旋整平照准部水准管。 3-3 水平角测量水平角测量一、经纬仪的安置一、经纬仪的安置2.2.光学对中器对中和整平光学对中器对中和整平（6）用光学对中器观察测站点是否偏离分划板圆圈中心。如果偏离中心，稍微松开三脚架连接螺旋，在架头上移动仪器，圆圈中心对准测站点后旋紧连接螺旋。（7）重新整平仪器，直至在整平仪器后，光学对中器对准测站点为止。 3-3 水平角测量水平角测量二、水平角观测方法二、水平角观测方法常用方法有测回法和方向观测法1 1测回法测回法步骤：(1) 安置仪器于测站O点，对中、整平(2)上半测回：盘左，LA ,LB (3)下半测回：盘右，RB , RA

9、上半测回和下半测回构成一测回。(4) 若左- 右40，认为观测合格。此时可取 3-3 水平角测量水平角测量二、水平角观测方法二、水平角观测方法1 1测回测回法法测回法观测记录手薄 3-3 水平角测量水平角测量二、水平角观测方法二、水平角观测方法2. 2. 方向观测法方向观测法（1）盘左位置：瞄准零方向A ，按顺时针旋转照准部， 依次照准B、C、D各目标方 向，分别读取水平度盘读数， 最后再观测零方向A ，称为 上半测回归零,以上称为上 半测回。零方向 盘左 盘右 ABOCD3-3 水平角测量水平角测量二、水平角观测方法二、水平角观测方法2. 2. 方向观测法方向观测法（2）盘右位置：先照准零方

10、向A ， 按逆时针方向依次照准D 、C 、 B 各目标方向，分别读取水平 度盘读数，最后再照准零 方向A ，称为下半测回 归零，此为下半测回。零方向 盘左 盘右 ABOCD3-4 竖直角竖直角测量测量一、竖直度盘的构造一、竖直度盘的构造竖直度盘部分包括竖盘、竖盘指标水准管和竖盘指标水准管微动螺旋. 竖盘的注记形式有顺时针与 逆时针两种。当望远镜视线 水平，竖盘指标水准管气泡 居中时，盘左竖盘读数应为90，盘右竖盘读数则为270。3-4 竖直角测量竖直角测量二、竖直角计算公式二、竖直角计算公式1.1.顺时针注记形式顺时针注记形式3-4 竖直角测量竖直角测量二、竖直角计算公式二、竖直角计算公式2.

11、2.逆时针注记形式逆时针注记形式3-4 竖直角测量竖直角测量三、竖盘指标差三、竖盘指标差竖盘指标差竖盘指标差x x竖盘水准管气泡居中时，读数指标线与铅垂线的夹角。竖盘指标的便移方向与竖盘注记增加方向一致时，x为正值，反之为负。0 0 270270 180180 9090 x3-4 竖直角测量竖直角测量三、三、竖盘指标差竖盘指标差3-4 竖直角测量竖直角测量四、竖直角观测与计算四、竖直角观测与计算1.1.观测观测步骤：步骤： （1）在盘左位置用水平中丝照准目标，调整竖盘指标水准管气泡居中后，读取竖盘读数，记入记录手薄。（2）在盘右位置用水平中丝照准目标，调整竖盘指标水准管气泡居中后，读取竖盘读数

12、，记入记录手薄，测回观测结束。（3）根据仪器竖盘注记形式确定竖直角计算公式，计算竖直角和指标差。3-4 竖直角测量竖直角测量四、竖直角观测与计算四、竖直角观测与计算2.竖直竖直角观测的有关角观测的有关规定规定（1）竖直角测定应在目标成像清晰稳定的条件下进行。（2）盘左、盘右两盘位照准目标时，其目标成像应分别位于竖丝左、右附近的对称位置。（3）观测过程中，若发现指标差绝对值大于30时，应予以校正。（4）J6级经纬仪竖盘指标差的变化范围不应超过15。3-5 经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正一、经纬仪轴线应满足的条件一、经纬仪轴线应满足的条件1.1.经纬仪的轴线经纬仪的轴线 竖轴VV 横轴HH

13、望远镜视准轴CC 照准部水准管轴LL3-5 经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正一一、经纬仪轴线应满足的条件、经纬仪轴线应满足的条件2.2.轴线轴线间应满足的条件间应满足的条件（l）水准管轴垂直于竖轴 LLVV （2）十字竖丝垂直于横轴 竖丝HH（3）视准轴垂直于横轴 CCHH （4）横轴垂直于竖轴 HHVV （5）竖盘指标差应为零（6）光学对点器的视准轴应与竖轴重合。3-5 经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正二、经纬仪的检验与校正二、经纬仪的检验与校正1 1照准部水准管轴的检验校正照准部水准管轴的检验校正（1）不良影响：V V轴无法铅垂，影响空间角投影为水平 角和竖直角，横轴随方向而变（2

14、）检验（发现误差）：气泡居中后旋转180是否仍居中？（3）校正：用水准管校正螺旋使气泡返回一半，用脚螺旋纠正一半。3-5 经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正二、经纬仪的检验与校正二、经纬仪的检验与校正2 2十字丝竖丝的检验校正十字丝竖丝的检验校正（1）不良影响：不能精确瞄准目标。（2）检验（3）校正3-5 经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正二、经纬仪的检验与校正二、经纬仪的检验与校正3 3视准轴的检验校正视准轴的检验校正（1）不良影响：在绕横轴旋转时视准轴画出圆锥面,观测同一铅垂面内不同高度的目标时，将有不同的水平度盘读数，从而产生测角误差。（2）检验：（1/4法）（3）校正： 平移十字丝

15、使视准轴照准 点。3-5 经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正二、经纬仪的检验与校正二、经纬仪的检验与校正4 4横轴的检验校正横轴的检验校正 （1）不良影响：视准轴画出倾斜面，观测同一竖直面内不同高度的目标时，将有不同的水平度盘读数，从而产生测角误差。（2）检验：（3）校正：升降横轴3-5 经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正二、经纬仪的检验与校正二、经纬仪的检验与校正5. 5. 竖盘指标差的检验与校正竖盘指标差的检验与校正（1）检验： 用盘左、盘右两个镜位观测同一目标点，分别使竖 盘指标水准管气泡居中，读取竖盘读数L和R，计算指标差X。如X 超出1的范围，则需改正。 （2）校正： 盘右照准目

16、标点，不含指标差的盘右读数应为R-X。转动竖直度盘指标水准管微动螺旋，使竖盘读 数为R-X，这时指标水准管气泡必然不再居中，可用 拨针拨动指标水准管校正螺旋使气泡居中。3-5 经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正二、经纬仪的检验与校正二、经纬仪的检验与校正6. 6. 光学对中器的检验校正光学对中器的检验校正 严格整平仪器，在三角架下方放置一白纸，并固定，旋转和抽动目镜使分化板圆圈和白纸看清楚，并将圆圈中心在纸上标出，照准部旋转180度，如果标出之点仍在圆圈中心，说明视准轴与竖轴重合，否则，应将旋转180度后圆圈中心在纸上标出，取两点的中点，调整转向棱镜使圆圈中心对准中点。3-6 角度测量误差及

17、注意事项角度测量误差及注意事项水平角测量的误差亦来自仪器误差、观测误差和外界条件的影响三个方面。一、仪器误差一、仪器误差1. 1. 视准轴误差视准轴误差盘左、盘右观测取其平均值，可以消除视准轴误差的影响。 3-6 角度测量误差及注意事项角度测量误差及注意事项一、仪器误差一、仪器误差2. 2. 横轴误差横轴误差盘左、盘右观测取其平均值，可以消除视准轴误差的影响。3-6 角度测量误差及注意事项角度测量误差及注意事项一一、仪器误差、仪器误差3. 3. 竖轴误差竖轴误差由于用盘左、盘右观测同一方向，竖轴误差所引起的水平度盘读数误差大小相等但符号相同，因此不能用盘左和盘右观测消除其影响。此外这一影响亦与

18、竖直角的大小成正比，所以在山区或坡度较大的地区进行测量时，应对仪器进行严格的检验和校正，并在测量中仔细整平。3-6 角度测量误差及注意事项角度测量误差及注意事项一、仪器误差一、仪器误差4. 4. 照准部偏心差照准部偏心差对于单指标读数的J6级光学经纬仪，取同一方向盘左、盘右观测的平均值，即可消除此项影响。 3-6 角度测量误差及注意事项角度测量误差及注意事项一、仪器误差一、仪器误差5. 5. 竖盘指标差竖盘指标差采用盘左、盘右观测一测回，取其平均值作为竖角成果可消除竖盘指标差的影响。6. 6. 度盘分划误差度盘分划误差在水平角精密测量时，为提高测角精度，可利用度盘位置变换手轮或复测板手，在各测回之间变换度盘起始位置的方法减小其影响。 3-6 角度测量误差及注意角度测量误差及注意事项事项二、观测误差二、观测误差1. 1. 对中误差对中误差对中误差对测角的影响与偏心距成正比，与边长成反比。 在水平角测量时，应认真精确地进行对中，在边长较短的情况下尤应如此。3-6 角度测量误差及注意事项角度测量误差及注意事项二、观测误差二、观测误差2. 2. 目标偏心差目标偏心差目标倾斜越大，瞄准部位越高，则目标偏心越大，对测角的影响就越大。目标偏心对测角的影响与边长成反比。3-6 角度测量误差及注意事项角度测量误差及