水利工程测量4-课件

工程测量任课教师：高飞合肥工业大学土木与水利工程学院测量工程系水利水电工程专业09级工程测量任课教师：高飞合肥工业大学土木与水利工程测量

第4章角度测量

§4.1角度测量原理

§4.2经纬仪及角度观测

§4.3电子经纬仪

§4.4经纬仪的检验与校正

§3.5角度测量误差分析及注意事项《现代普通测量学》工程测量

工程测量第4章角度测量测量三项基本工作之一：角度测量角度测量的仪器：经纬仪角度测量分为：水平角测量和竖直角测量水平角测量目的：用于求算地面点的平面位置竖直角测量目的：1.测定地面两点的高差2.将地面两点的倾斜距离改化成水平距离《现代普通测量学》工程测量《现代普通测量学》工程测量第4章角度测量主要内容：

角度测量原理、经纬仪的构造及使用、经纬仪的检验与校正、角度测量的误差分析。主要目的：掌握经纬仪的使用方法，水平角和竖直角的观测、记录、计算。《现代普通测量学》工程测量《现代普通测量学》

§4.1角度测量原理

一、水平角测量原理水平角定义1.为地面上O点至A和B两目标方向线在水平面P上投影的夹角β，称为水平角。

2.地面上一点到两目标的方向线间所夹的水平角，就是过这两方向线所作两竖直面间的二面角。第4章角度测量§4.1角度测量原理

二、竖直角测量原理仰角俯角视线水平时竖直角视线水平时竖盘读数为一常数，通常为或是的倍数竖直角定义竖直角是同一竖直面内倾斜视线与水平线之间的夹角，其角值

第4章角度测量二、竖直角测量原理仰角竖直角定义第4章角度测量

§4.1角度测量原理第4章角度测量为了能够测定水平角和竖直角，角度测量仪器经纬仪必须具备几个条件：

1．具有两个分别能水平放置和竖直放置的刻度盘；2.水平度盘中心（仪器中心）必须能够严格安置在地面角度顶点上；3．望远镜能分别以水平度盘中心和竖直度盘中心为轴线做水平转动和上下转动。§4.1角度测量原理

§4.2经纬仪及角度观测经纬仪的种类1.按构造原理和读数系统分为:

游标经纬仪、光学经纬仪、电子经纬仪

2.按精度高低分为：

DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ15、DJ603.一般工程测量最常用:DJ6级光学经纬仪第4章角度测量§4.2经纬仪及角度观测经游标经纬仪光学经纬仪电子经纬仪

§4.2经纬仪及角度观测第4章角度测量游标经纬仪光学经纬仪电子经纬仪经纬仪的精度系列及用途技术项目一测回水平方向中误差望远镜有效孔径不小于望远镜放大倍数不小于水准管分划值水平度盘垂直度盘主要用途经纬仪等级DJ1DJ2DJ6126二等平面控制测量及精密工程测量60mm40mm40mm30倍28倍26倍6/2mm20/2mm30/2mm10/2mm20/2mm30/2mm三、四等平面控制测量及一般工程测量图根控制测量及一般工程测量技术参数经纬仪的精度系列及用途技术项目一测回水平望远镜有效望远镜放大一、DJ6光学经纬仪的构造1.主要部件及作用(1)基座用于支承仪器,连接三脚架,悬挂垂球或光学对中,利用三个脚螺旋可整平仪器。(2)水平度盘0~360度顺时针刻划，最小分划值为1度(3)照准部

§4.2经纬仪及角度观测一、DJ6光学经纬仪的构造1.主要部件及作用§4.2ＤJ6光学经纬仪外观图一、DJ6光学经纬仪的构造

§4.2经纬仪及角度观测ＤJ6光学经纬仪外观图一、DJ6光学经纬仪的构造§4.2.主要轴线和几何条件主要轴线(1)望远镜视准轴CC(2)仪器横轴HH(3)照准部水准管轴LL(4)仪器竖轴VV几何条件(1)LL垂直于VV(2)VV垂直于HH(3)HH垂直于CC(4)十字丝竖丝垂直于HH一、DJ6光学经纬仪的构造

§4.2经纬仪及角度观测2.主要轴线和几何条件主要轴线一、DJ6光学经纬仪的构造3.DJ6经纬仪光路图竖直度盘水平度盘一、DJ6光学经纬仪的构造

§4.2经纬仪及角度观测3.DJ6经纬仪光路图竖直度盘水平度盘一、DJ6光学经纬仪的二、经纬仪的安置1.对中对中的目的是使仪器的中心与测站点位于同一个铅垂线上。有垂球对中和光学对中两种方法。对中精度：垂球对中3mm，光学对中1mm2.整平整平的目的是使仪器竖轴处于铅直位置和水平度盘处于水平位置。

3.瞄准（注意消除视差）4.读数

§4.2经纬仪及角度观测二、经纬仪的安置1.对中§4.2经纬仪及角度观测BCA1.对中——将仪器中心安置在过测站点的铅垂线上。对中误差3mm。垂球对中步骤：

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。

对中、整平、瞄准、读数、二、经纬仪的安置

§4.2经纬仪及角度观测BCA1.对中——将仪器中心安置在过测垂球对中步骤：对中打开三脚架，装上经纬仪；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；调节脚螺旋，使光学对点器精确对准测站标志；伸缩三脚架(二脚)，调平仪器，使圆气泡居中；调脚螺旋，精确整平仪器，并通过在脚架头上移动仪器，精确对中。有时必须反复上述三步的操作。光学对中步骤：对准、调平、整平、对中打开三脚架，装上经纬仪；光学对中步骤：对准、调平、整123气泡居中，3与1、2等高2.整平——使仪器纵轴铅垂，水平度盘与横轴水平，竖盘位于铅垂面内。整平误差1格。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。气泡居中，1、2等高123二、经纬仪的安置123气泡居中，3与1、2等高2.整平——使仪器纵轴铅垂，水2.整平——使仪器纵轴铅垂，水平度盘与横轴水平，竖盘位于铅垂面内。整平误差1格。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。二、经纬仪的安置

§4.2经纬仪及角度观测2.整平——使仪器纵轴铅垂，水平度盘与横轴水平，用左手大拇操作步骤：粗瞄、制动、调焦消除视差、水平微动精确瞄准。用水平微动完成瞄准。尽量瞄准目标下部，减少目标不垂直引起的方向误差。3.瞄准—用望远镜竖丝精确瞄准目标的标志中心。操作步骤：3.瞄准—用望远镜竖丝精确瞄准目标的标志中心。分微尺测微——利用度盘刻度线，在分微尺上读数。4.读数——DJ6光学经纬仪读数方法两种读数测微装置：分微尺测微和平行玻璃板测微度盘上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”。读数时，秒数必须估读。估读至0.1格，因此，估读的秒数都应是6”的倍数。水平度盘读数：73°04′18″0173二、经纬仪的安置分微尺测微——利用度盘刻度线，在分微尺上读数。4.读数——D4.读数——DJ6光学经纬仪读数方法（分微尺读数）

§4.2经纬仪及角度观测4.读数——DJ6光学经纬仪读数方法（分微尺读数）§4测回法：一个测站观测2个方向时用。方向观测法：一个测站观测3个或3个以上方向时用,也称“全圆测回法”。测回法ABCDE方向观测法三、水平角测量方法

§4.2经纬仪及角度观测测回法：一个测站观测2个方向时用。测回法ABCDE方向观测1.测回法观测程序：

盘左瞄准J，读数j左瞄准K，读数k左盘右瞄准K，读数k右瞄准J，读数j右第1方向第2方向测站JKB左=k左-j左右=k右-j右精度要求：左-右±40"取:=(左+右)/2各测回角值互差应小于24

"角是从起始方向(即第1方向)顺时针转到第2方向所成的角度，观测时，必须首先确定起始方向，然后按照“测回法”的次序观测。水平角总是第2方向读数减去第1方向读数而得。三、水平角测量方法

§4.2经纬仪及角度观测1.测回法观测程序：第1方向第2方向测站JKB左=k左JKB第1方向第2方向测站起始方向第一个读数应调成0或180/N(N为测回数)；分、秒数写足二位；一测回过程中，不得再调整水准管气泡或改变度盘位置。水平角观测手簿（测回法）测站位置目标水平度盘读数半测回角一测回平均角B左J00418741924741915K742342右K2542406741906J1800500

§4.2经纬仪及角度观测JKB第1方向第2方向测站起始方向第一个读数应调成0或三、水平角测量

1.测回法

(1)上半测回(盘左又称正镜)

(2)下半测回(盘右又称倒镜)91º33´03˝91º33´15˝91º33´09˝1º45´12˝

§4.2经纬仪及角度观测三、水平角测量

1.测回法

(1)上半测回(盘左又称正镜)

（1）安置仪器于O点，首先用盘左，水平度盘设置在0度略大一点的位置，瞄准起始方向OA，读取水平度盘读数a（2）顺时针方向转动仪器，分别观测点B、C、D，并得到读数（3）再次瞄准点A，读取读数a’，称为归零。a与a’之差叫做归零差。以上称为上半测回。三、水平角测量

2.方向观测法

§4.2经纬仪及角度观测（1）安置仪器于O点，首先用盘左，水平度盘设置在0度略大一点三、水平角测量

2.方向观测法

§4.2经纬仪及角度观测（4）盘右位置。仍从点A开始,逆时针转动仪器,依次观测A、E、D、B、A,读数并记入手簿。以上称为下半测回。方向观测法水平角测量精度要求三、水平角测量

2.方向观测法§4.2经纬仪及角度观水平角测量——方向观测法水平角测量——方向观测法四、竖直角测量1．竖直角观测方法(也称垂直角)——在同一铅垂面内，瞄准目标的倾斜视线与水平视线的夹角。α=0±90。仰角为正，俯角为负。天顶铅垂线水平线ACB0°90°180°270°ZAZCAC

§4.2经纬仪及角度观测四、竖直角测量1．竖直角观测方法(也称垂直角)天顶铅垂线水1.竖直角观测方法

四、竖直角测量1.竖直角观测方法四、竖直角测量构造特点竖盘随望远镜一起转动。竖盘与读数指标相互脱离。

读数指标与竖盘水准管固定在一起，气泡居中，指标铅垂。

视线水平、指标铅垂时，竖盘读数为常数：盘左时一般L0=90，盘右时一般R0=270

。270900180盘右（1）竖盘构造180270090盘左1.竖直角观测方法构造特点270900180盘右（1）竖盘构造180竖直角观测仪器对中整平后，盘左位置，十字丝横丝精确切准目标顶部。转动竖盘水准管微动螺旋，使竖盘水准管气泡居中。

读取盘左读数L，得上半测回竖角：盘右位置：十字丝横丝精确切准同一目标，盘右读数为R，得下半测回竖角：270900180盘右（2）竖直角的观测与计算180270090盘左1.竖直角观测方法竖直角观测270900180盘右（2）竖直角的观竖直角计算

上半测回竖角（盘左）

下半测回竖角（盘右）

一测回竖角：（2）竖直角的观测与计算1.竖直角观测方法竖直角计算（2）竖直角的观测与计算1.竖直角观测方法

当视线水平时，盘左竖盘读数为90°,盘右为270°,但指标不恰好指在90°或270°,而与正确位置相差一个角度x，x称为竖盘指标差。四、竖直角测量

2.竖盘指标差x

§4.2经纬仪及角度观测当视线水平时，盘左竖盘读数为90°,盘右为270°,四、竖直角测量

2.竖盘指标差x

§4.2经纬仪及角度观测盘左:盘右:

竖盘指标差:四、竖直角测量

2.竖盘指标差x§4.2经纬仪及角竖盘指标差x的计算及竖直角的记录计算

§4.2经纬仪及角度观测上半测回角值:下半测回角值:

竖盘指标差:要求：竖盘指标差x的计算及竖直角的记录计算§4.2经纬仪及3.竖盘指标的自动归零补偿装置

（1）竖盘指标自动归零补偿器：在仪器竖盘光路中，安装一个补偿器来代替竖盘指标管水准器，当仪器竖轴偏离铅垂线的角度在一定范围内时，通过补偿器仍能读到相当于竖盘指标管水准气泡居中时的竖盘读数。

（2）竖盘指标自动归零补偿器的构造形式有多种，下图为其中的一种。四、竖直角测量

§4.2经纬仪及角度观测3.竖盘指标的自动归零补偿装置（1）竖盘指标自动归零补偿竖盘指标自动归零补偿器的构造形式《城市测量规范》规定，对于DJ6级光学经纬仪，竖盘指标自动归零补偿器的补偿范围为±2′，安平中误差为±1″。3.竖盘指标的自动归零补偿装置

§4.2经纬仪及角度观测竖盘指标自动归零补偿器的构造形式《城市测量规范》规定，对于D基本结构与光学经纬仪相同；操作方法也基本相同。用微电子技术自动取得度盘的读数，从而可以经微电脑进一步加工计算用电子水准器自动传感竖轴的倾斜，再由微电脑自动对读数加倾斜改正数。竖直度盘处的电子水准器使“指标线”自动处于标准位置。可以自动改正读数中的c,

i

误差影响。§4.3电子经纬仪基本结构与光学经纬仪相同；操作方法也基本相同。用微电1.精密电子经纬仪普通光学经纬仪难以满足测角自动显示、自动记录和自动传输数据的要求。世界上第一台电子经纬仪(electronictheodolite)于1968年研制成功，80年代初生产出商品化的电子经纬仪。采用光电扫描度盘，利用光电转换原理和微处理器将角度方向值变为电信号，从而完成自动化测角的全过程，实现角度测量的自动显示、自动记录和自动传输数据，这种经纬仪称为电子经纬仪。§4.3电子经纬仪第4章角度测量1.精密电子经纬仪§4.3电子经纬仪第4章角度§4.3电子经纬仪第4章角度测量2.精密电子经纬仪的测角原理

电子经纬仪与光学经纬仪外形结构相似，但其测角读数系统采用的是光电扫描度盘和自动显示系统。根据光电扫描度盘获取电信号的原理不同，电子经纬仪电子测角系统也不同，主要有以下三种：

3.编码度盘测角系统

——采用编码度盘及编码测微器的绝对式测角系统.2.动态测角系统——采用计时测角度盘实现光电动态扫描的绝对式测角系统;1.光栅度盘测角系统

——采用光栅度盘及莫尔干涉条纹技术的增量式测角系统；§4.3电子经纬仪第4章角度测量2.精密电子经§4.3电子经纬仪第4章角度测量2.精密电子经纬仪的测角原理

电子经纬仪与光学经纬仪外形结构相似，但其测角读数系统采用的是光电扫描度盘和自动显示系统。根据光电扫描度盘获取电信号的原理不同，电子经纬仪电子测角系统也不同，主要有以下三种：

1.编码度盘测角系统

——采用编码度盘及编码测微器的绝对式测角系统；3.动态测角系统——采用计时测角度盘实现光电动态扫描的绝对式测角系统。2.光栅度盘测角系统

——采用光栅度盘及莫尔干涉条纹技术的增量式测角系统；§4.3电子经纬仪第4章角度测量2.精密电子经光栅度盘测角系统测角原理§4.3电子经纬仪光栅度盘测角系统测角原理§4.3电子经纬仪动态测角系统测角原理§4.3电子经纬仪动态测角系统测角原理§4.3电子经纬仪编码度盘测角系统测角原理§4.3电子经纬仪1发光二极管2光路系统3条码度盘4CCD阵列传感器编码度盘测角系统测角原理§4.3电子经纬仪1发光二极管

光栅电信号

前置放大

鉴幅

采样保持

A/D转换

液晶显示

键盘

串口通讯

电子手薄

CPU和存储器判向

可逆计数器

电源电路

水平角传感器竖直角传感器电子经纬仪工作原理框图

光栅电信号前置放大鉴幅采样保持A/D转换水平角H

计数器采样

计数、细分

A/D转换

标准通讯

角度单位变换（DGM变换）

LED液晶显示

可进行的各项改正

粗、精读数组合

竖直角V电子经纬仪数据流程图开始判别结束水平角H计数器采样计数、细分A/D转换标准通ET-02电子经纬仪的使用一测回方向观测中误差为±2″，角度最小显示到1″，竖盘指标自动归零补偿采用液体电子传感补偿器。可以与南方测绘公司生产的光电测距仪和电子手簿连接，组成速测全站仪，完成野外数据的自动采集。仪器设有双操作面板，每个操作面板都有完全相同的一个显示窗和7个功能键，便于正倒镜观测；望远镜的十字丝分划板和显示窗均有照明光源，以便于在黑暗环境中观测。§4.3电子经纬仪南方ET-02电子经纬仪ET-02电子经纬仪的使用§4.3电子经纬仪南方ET-0§4.3电子经纬仪PWR键为电源开关键。显示窗中字符“HR”右边显示的是当前视线方向的水平度盘读数；在显示窗中字符“V”的右边将显示“OSET”字符，它提示用户应指示竖盘指标归零。望远镜置于盘左位置，向上或向下转动望远镜，当其视准轴通过水平视线位置时，显示窗中字符“V”右边的字符“OSET”将变成当前视准轴方向的竖直度盘读数值，即可进行角度测量。§4.3电子经纬仪PWR键为电源开关键。望远镜置于盘经纬仪的轴线及其应满足的条件经纬仪的轴线

横轴HH视准轴CC水准管轴LL竖轴VV圆水准轴LL应满足的条件

水准管轴垂直于竖轴LL⊥VV视准轴垂直于横轴CC⊥HH横轴垂直于竖轴HH⊥VV十字竖丝垂直于横轴竖丝⊥HH圆水准轴平行于竖轴LL∥VV

§4.4经纬仪的检验与校正经纬仪的轴线及其应满足的条件经纬仪的轴线应满足1.不良影响：VV轴无法铅垂影响空间角投影为水平角和竖直角H轴随方向而变2.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。1.水准管轴垂直于竖轴的检验与校正1.不良影响：VV轴无法铅垂1.水准管轴垂直于竖轴的检验与1.不良影响：VV轴无法铅垂影响空间角投影为水平角和竖直角H轴随方向而变2.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。一、照准部水准管轴垂直于竖轴的检验与校正

§4.4经纬仪的检验与校正1.不良影响：VV轴无法铅垂一、照准部水准管轴垂直于竖轴的二、十字丝竖丝的检验与校正

§4.4经纬仪的检验与校正1.不良影响：不能精确瞄准目标。2.检验：用十字丝交点精确照准远处一清晰目标点A。旋紧水平制动螺旋与望远镜制动螺旋，慢慢转动望远镜微动螺旋，如点A不离开竖丝，则条件满足，否则需要校正。3.校正：旋下目镜分划板护盖，松开4

个压环螺丝，慢慢转动十字丝分划板座，然后再作检验，待条件满足后再拧紧压环螺丝，旋上护盖。二、十字丝竖丝的检验与校正§4.4经纬仪的检验与校正三、视准轴的检验与校正

§4.4经纬仪的检验与校正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：盘左，先照准A点，倒转望远镜得B1，盘右，先照准A点，倒转望远镜得B2，若B1，B2不重合则有此误差。3.校正：在B2附近标出扣除c影响后的B点，平移十字丝使视准轴照准B点。三、视准轴的检验与校正§4.4经纬仪的检验与校正1.四、横轴的检验与校正

§4.4经纬仪的检验与校正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：盘左，先照准高点P，再投影至仪器高度得A点；盘右，先照准同一点P，再投影至仪器高度得B点；如果AB不重合，则有此误差。3.校正：—标明AB的中点M，照准M点，抬高望远镜至P附近，升降横轴的一端使照准P点。四、横轴的检验与校正§4.4经纬仪的检验与校正1.五、竖盘指标差的检验与校正

§4.4经纬仪的检验与校正1.检验：安置仪器，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。五、竖盘指标差的检验与校正§4.4经纬仪的检验与校正§4.5角度测量误差分析及注意事项第4章角度测量一、仪器误差1.视准轴误差;2.横轴误差;3.竖轴误差;4.竖盘指标差;5.照准部和度盘偏心误差;6.度盘刻划不均匀误差。二、观测误差1.对中误差;2.目标偏心误差;3.照准误差;4.读数误差。三、外界条件的影响

温度;气压;大气折光;风力;阳光照射;建筑物旁折光等。§4.5角度测量误差分析及注习题及思考题

1、分别说明水准仪和经纬仪的安置步骤，并指出它们的区别。2、什么是水平角?经纬仪如何测出水平角？3、什么叫竖直角？观测水平角和竖直角有哪些相同和不同点？4、对中和整平的目的是什么？如何进行？若用光学对中器应如何对中？5、计算表4-5中水平角观测数据。

6、经纬仪上的复测扳手和度盘位置变换手轮的作用是什么？若将水平度盘起始读数设定为0°00′00″，应如何操作?7、简述测回法观测水平角的操作步骤。8、水平角方向观测中的2c是何含义？为何要计算2c，并检核其互差？9、计算表4-6中方向观测法的水平角测量成果。10、何谓竖盘指标差?如何计算、检验和校正竖盘指标差？

第4章角度测量习题及思考题第4章角度测量习题及思考题11、整理表4-7中的竖直角观测记录，并计算出指标差。12、经纬仪有哪些主要轴线？它们之间应满足哪些几何条件？为什么？13、角度测量时，采取盘左、盘右取平均值的方法可消除哪些误差?能否消除因竖轴倾斜引起的水平角测量误差？14、望远镜视准轴应垂直于横轴的目的是什么？如何检验？15、经纬仪横轴为何要垂直于仪器竖轴？如何检验？16、试述经纬仪竖盘指标自动归零的原理。17、试分析测站偏心误差和目标偏心误差对水平角测量的影响。18、电子经纬仪的主要特点有哪些？它与光学经纬仪的根本区别是什么？19、电子经纬仪的测角系统主要有哪几种？其主要的关键技术有哪些？20、条码度盘测角与编码度盘测角有何不同？21、简述光栅测角的原理。22、简述动态电子测角系统中，为何有粗测和精测之分？第4章角度测量习题及思考题第4章角度测量工程测量任课教师：高飞合肥工业大学土木与水利工程学院测量工程系水利水电工程专业09级工程测量任课教师：高飞合肥工业大学土木与水利工程测量

第4章角度测量

§4.1角度测量原理

§4.2经纬仪及角度观测

§4.3电子经纬仪

§4.4经纬仪的检验与校正

§3.5角度测量误差分析及注意事项《现代普通测量学》工程测量

工程测量第4章角度测量测量三项基本工作之一：角度测量角度测量的仪器：经纬仪角度测量分为：水平角测量和竖直角测量水平角测量目的：用于求算地面点的平面位置竖直角测量目的：1.测定地面两点的高差2.将地面两点的倾斜距离改化成水平距离《现代普通测量学》工程测量《现代普通测量学》工程测量第4章角度测量主要内容：

角度测量原理、经纬仪的构造及使用、经纬仪的检验与校正、角度测量的误差分析。主要目的：掌握经纬仪的使用方法，水平角和竖直角的观测、记录、计算。《现代普通测量学》工程测量《现代普通测量学》

§4.1角度测量原理

一、水平角测量原理水平角定义1.为地面上O点至A和B两目标方向线在水平面P上投影的夹角β，称为水平角。

2.地面上一点到两目标的方向线间所夹的水平角，就是过这两方向线所作两竖直面间的二面角。第4章角度测量§4.1角度测量原理

二、竖直角测量原理仰角俯角视线水平时竖直角视线水平时竖盘读数为一常数，通常为或是的倍数竖直角定义竖直角是同一竖直面内倾斜视线与水平线之间的夹角，其角值

第4章角度测量二、竖直角测量原理仰角竖直角定义第4章角度测量

§4.1角度测量原理第4章角度测量为了能够测定水平角和竖直角，角度测量仪器经纬仪必须具备几个条件：

1．具有两个分别能水平放置和竖直放置的刻度盘；2.水平度盘中心（仪器中心）必须能够严格安置在地面角度顶点上；3．望远镜能分别以水平度盘中心和竖直度盘中心为轴线做水平转动和上下转动。§4.1角度测量原理

§4.2经纬仪及角度观测经纬仪的种类1.按构造原理和读数系统分为:

游标经纬仪、光学经纬仪、电子经纬仪

2.按精度高低分为：

DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ15、DJ603.一般工程测量最常用:DJ6级光学经纬仪第4章角度测量§4.2经纬仪及角度观测经游标经纬仪光学经纬仪电子经纬仪

§4.2经纬仪及角度观测第4章角度测量游标经纬仪光学经纬仪电子经纬仪经纬仪的精度系列及用途技术项目一测回水平方向中误差望远镜有效孔径不小于望远镜放大倍数不小于水准管分划值水平度盘垂直度盘主要用途经纬仪等级DJ1DJ2DJ6126二等平面控制测量及精密工程测量60mm40mm40mm30倍28倍26倍6/2mm20/2mm30/2mm10/2mm20/2mm30/2mm三、四等平面控制测量及一般工程测量图根控制测量及一般工程测量技术参数经纬仪的精度系列及用途技术项目一测回水平望远镜有效望远镜放大一、DJ6光学经纬仪的构造1.主要部件及作用(1)基座用于支承仪器,连接三脚架,悬挂垂球或光学对中,利用三个脚螺旋可整平仪器。(2)水平度盘0~360度顺时针刻划，最小分划值为1度(3)照准部

§4.2经纬仪及角度观测一、DJ6光学经纬仪的构造1.主要部件及作用§4.2ＤJ6光学经纬仪外观图一、DJ6光学经纬仪的构造

§4.2经纬仪及角度观测ＤJ6光学经纬仪外观图一、DJ6光学经纬仪的构造§4.2.主要轴线和几何条件主要轴线(1)望远镜视准轴CC(2)仪器横轴HH(3)照准部水准管轴LL(4)仪器竖轴VV几何条件(1)LL垂直于VV(2)VV垂直于HH(3)HH垂直于CC(4)十字丝竖丝垂直于HH一、DJ6光学经纬仪的构造

§4.2经纬仪及角度观测2.主要轴线和几何条件主要轴线一、DJ6光学经纬仪的构造3.DJ6经纬仪光路图竖直度盘水平度盘一、DJ6光学经纬仪的构造

§4.2经纬仪及角度观测3.DJ6经纬仪光路图竖直度盘水平度盘一、DJ6光学经纬仪的二、经纬仪的安置1.对中对中的目的是使仪器的中心与测站点位于同一个铅垂线上。有垂球对中和光学对中两种方法。对中精度：垂球对中3mm，光学对中1mm2.整平整平的目的是使仪器竖轴处于铅直位置和水平度盘处于水平位置。

3.瞄准（注意消除视差）4.读数

§4.2经纬仪及角度观测二、经纬仪的安置1.对中§4.2经纬仪及角度观测BCA1.对中——将仪器中心安置在过测站点的铅垂线上。对中误差3mm。垂球对中步骤：

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。

对中、整平、瞄准、读数、二、经纬仪的安置

§4.2经纬仪及角度观测BCA1.对中——将仪器中心安置在过测垂球对中步骤：对中打开三脚架，装上经纬仪；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；调节脚螺旋，使光学对点器精确对准测站标志；伸缩三脚架(二脚)，调平仪器，使圆气泡居中；调脚螺旋，精确整平仪器，并通过在脚架头上移动仪器，精确对中。有时必须反复上述三步的操作。光学对中步骤：对准、调平、整平、对中打开三脚架，装上经纬仪；光学对中步骤：对准、调平、整123气泡居中，3与1、2等高2.整平——使仪器纵轴铅垂，水平度盘与横轴水平，竖盘位于铅垂面内。整平误差1格。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。气泡居中，1、2等高123二、经纬仪的安置123气泡居中，3与1、2等高2.整平——使仪器纵轴铅垂，水2.整平——使仪器纵轴铅垂，水平度盘与横轴水平，竖盘位于铅垂面内。整平误差1格。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。二、经纬仪的安置

§4.2经纬仪及角度观测2.整平——使仪器纵轴铅垂，水平度盘与横轴水平，用左手大拇操作步骤：粗瞄、制动、调焦消除视差、水平微动精确瞄准。用水平微动完成瞄准。尽量瞄准目标下部，减少目标不垂直引起的方向误差。3.瞄准—用望远镜竖丝精确瞄准目标的标志中心。操作步骤：3.瞄准—用望远镜竖丝精确瞄准目标的标志中心。分微尺测微——利用度盘刻度线，在分微尺上读数。4.读数——DJ6光学经纬仪读数方法两种读数测微装置：分微尺测微和平行玻璃板测微度盘上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”。读数时，秒数必须估读。估读至0.1格，因此，估读的秒数都应是6”的倍数。水平度盘读数：73°04′18″0173二、经纬仪的安置分微尺测微——利用度盘刻度线，在分微尺上读数。4.读数——D4.读数——DJ6光学经纬仪读数方法（分微尺读数）

§4.2经纬仪及角度观测4.读数——DJ6光学经纬仪读数方法（分微尺读数）§4测回法：一个测站观测2个方向时用。方向观测法：一个测站观测3个或3个以上方向时用,也称“全圆测回法”。测回法ABCDE方向观测法三、水平角测量方法

§4.2经纬仪及角度观测测回法：一个测站观测2个方向时用。测回法ABCDE方向观测1.测回法观测程序：

盘左瞄准J，读数j左瞄准K，读数k左盘右瞄准K，读数k右瞄准J，读数j右第1方向第2方向测站JKB左=k左-j左右=k右-j右精度要求：左-右±40"取:=(左+右)/2各测回角值互差应小于24

"角是从起始方向(即第1方向)顺时针转到第2方向所成的角度，观测时，必须首先确定起始方向，然后按照“测回法”的次序观测。水平角总是第2方向读数减去第1方向读数而得。三、水平角测量方法

§4.2经纬仪及角度观测1.测回法观测程序：第1方向第2方向测站JKB左=k左JKB第1方向第2方向测站起始方向第一个读数应调成0或180/N(N为测回数)；分、秒数写足二位；一测回过程中，不得再调整水准管气泡或改变度盘位置。水平角观测手簿（测回法）测站位置目标水平度盘读数半测回角一测回平均角B左J00418741924741915K742342右K2542406741906J1800500

§4.2经纬仪及角度观测JKB第1方向第2方向测站起始方向第一个读数应调成0或三、水平角测量

1.测回法

(1)上半测回(盘左又称正镜)

(2)下半测回(盘右又称倒镜)91º33´03˝91º33´15˝91º33´09˝1º45´12˝

§4.2经纬仪及角度观测三、水平角测量

1.测回法

(1)上半测回(盘左又称正镜)

（1）安置仪器于O点，首先用盘左，水平度盘设置在0度略大一点的位置，瞄准起始方向OA，读取水平度盘读数a（2）顺时针方向转动仪器，分别观测点B、C、D，并得到读数（3）再次瞄准点A，读取读数a’，称为归零。a与a’之差叫做归零差。以上称为上半测回。三、水平角测量

2.方向观测法

§4.2经纬仪及角度观测（1）安置仪器于O点，首先用盘左，水平度盘设置在0度略大一点三、水平角测量

2.方向观测法

§4.2经纬仪及角度观测（4）盘右位置。仍从点A开始,逆时针转动仪器,依次观测A、E、D、B、A,读数并记入手簿。以上称为下半测回。方向观测法水平角测量精度要求三、水平角测量

2.方向观测法§4.2经纬仪及角度观水平角测量——方向观测法水平角测量——方向观测法四、竖直角测量1．竖直角观测方法(也称垂直角)——在同一铅垂面内，瞄准目标的倾斜视线与水平视线的夹角。α=0±90。仰角为正，俯角为负。天顶铅垂线水平线ACB0°90°180°270°ZAZCAC

§4.2经纬仪及角度观测四、竖直角测量1．竖直角观测方法(也称垂直角)天顶铅垂线水1.竖直角观测方法

四、竖直角测量1.竖直角观测方法四、竖直角测量构造特点竖盘随望远镜一起转动。竖盘与读数指标相互脱离。

读数指标与竖盘水准管固定在一起，气泡居中，指标铅垂。

视线水平、指标铅垂时，竖盘读数为常数：盘左时一般L0=90，盘右时一般R0=270

。270900180盘右（1）竖盘构造180270090盘左1.竖直角观测方法构造特点270900180盘右（1）竖盘构造180竖直角观测仪器对中整平后，盘左位置，十字丝横丝精确切准目标顶部。转动竖盘水准管微动螺旋，使竖盘水准管气泡居中。

读取盘左读数L，得上半测回竖角：盘右位置：十字丝横丝精确切准同一目标，盘右读数为R，得下半测回竖角：270900180盘右（2）竖直角的观测与计算180270090盘左1.竖直角观测方法竖直角观测270900180盘右（2）竖直角的观竖直角计算

上半测回竖角（盘左）

下半测回竖角（盘右）

一测回竖角：（2）竖直角的观测与计算1.竖直角观测方法竖直角计算（2）竖直角的观测与计算1.竖直角观测方法

当视线水平时，盘左竖盘读数为90°,盘右为270°,但指标不恰好指在90°或270°,而与正确位置相差一个角度x，x称为竖盘指标差。四、竖直角测量

2.竖盘指标差x

§4.2经纬仪及角度观测当视线水平时，盘左竖盘读数为90°,盘右为270°,四、竖直角测量

2.竖盘指标差x

§4.2经纬仪及角度观测盘左:盘右:

竖盘指标差:四、竖直角测量

2.竖盘指标差x§4.2经纬仪及角竖盘指标差x的计算及竖直角的记录计算

§4.2经纬仪及角度观测上半测回角值:下半测回角值:

竖盘指标差:要求：竖盘指标差x的计算及竖直角的记录计算§4.2经纬仪及3.竖盘指标的自动归零补偿装置

（1）竖盘指标自动归零补偿器：在仪器竖盘光路中，安装一个补偿器来代替竖盘指标管水准器，当仪器竖轴偏离铅垂线的角度在一定范围内时，通过补偿器仍能读到相当于竖盘指标管水准气泡居中时的竖盘读数。

（2）竖盘指标自动归零补偿器的构造形式有多种，下图为其中的一种。四、竖直角测量

§4.2经纬仪及角度观测3.竖盘指标的自动归零补偿装置（1）竖盘指标自动归零补偿竖盘指标自动归零补偿器的构造形式《城市测量规范》规定，对于DJ6级光学经纬仪，竖盘指标自动归零补偿器的补偿范围为±2′，安平中误差为±1″。3.竖盘指标的自动归零补偿装置

§4.2经纬仪及角度观测竖盘指标自动归零补偿器的构造形式《城市测量规范》规定，对于D基本结构与光学经纬仪相同；操作方法也基本相同。用微电子技术自动取得度盘的读数，从而可以经微电脑进一步加工计算用电子水准器自动传感竖轴的倾斜，再由微电脑自动对读数加倾斜改正数。竖直度盘处的电子水准器使“指标线”自动处于标准位置。可以自动改正读数中的c,

i

误差影响。§4.3电子经纬仪基本结构与光学经纬仪相同；操作方法也基本相同。用微电1.精密电子经纬仪普通光学经纬仪难以满足测角自动显示、自动记录和自动传输数据的要求。世界上第一台电子经纬仪(electronictheodolite)于1968年研制成功，80年代初生产出商品化的电子经纬仪。采用光电扫描度盘，利用光电转换原理和微处理器将角度方向值变为电信号，从而完成自动化测角的全过程，实现角度测量的自动显示、自动记录和自动传输数据，这种经纬仪称为电子经纬仪。§4.3电子经纬仪第4章角度测量1.精密电子经纬仪§4.3电子经纬仪第4章角度§4.3电子经纬仪第4章角度测量2.精密电子经纬仪的测角原理

电子经纬仪与光学经纬仪外形结构相似，但其测角读数系统采用的是光电扫描度盘和自动显示系统。根据光电扫描度盘获取电信号的原理不同，电子经纬仪电子测角系统也不同，主要有以下三种：

3.编码度盘测角系统

——采用编码度盘及编码测微器的绝对式测角系统.2.动态测角系统——采用计时测角度盘实现光电动态扫描的绝对式测角系统;1.光栅度盘测角系统

——采用光栅度盘及莫尔干涉条纹技术的增量式测角系统；§4.3电子经纬仪第4章角度测量2.精密电子经§4.3电子经纬仪第4章角度测量2.精密电子经纬仪的测角原理

电子经纬仪与光学经纬仪外形结构相似，但其测角读数系统采用的是光电扫描度盘和自动显示系统。根据光电扫描度盘获取电信号的原理不同，电子经纬仪电子测角系统也不同，主要有以下三种：

1.编码度盘测角系统

——采用编码度盘及编码测微器的绝对式测角系统；3.动态测角系统——采用计时测角度盘实现光电动态扫描的绝对式测角系统。2.光栅度盘测角系统

——采用光栅度盘及莫尔干涉条纹技术的增量式测角系统；§4.3电子经纬仪第4章角度测量2.精密电子经光栅度盘测角系统测角原理§4.3电子经纬仪光栅度盘测角系统测角原理§4.3电子经纬仪动态测角系统测角原理§4.3电子经纬仪动态测角系统测角原理§4.3电子经纬仪编码度盘测角系统测角原理§4.3电子经纬仪1发光二极管2光路系统3条码度盘4CCD阵列传感器编码度盘测角系统测角原理§4.3电子经纬仪1发光二极管

光栅电信号

前置放大

鉴幅

采样保持

A/D转换

液晶显示

键盘

串口通讯

电子手薄

CPU和存储器判向

可逆计数器

电源电路

水平角传感器竖直角传感器电子经纬仪工作原理框图

光栅电信号前置放大鉴幅采样保持A/D转换水平角H

计数器采样

计数、细分

A/D转换

标准通讯

角度单位变换（DGM变换）

LED液晶显示

可进行的各项改正

粗、精读数组合

竖直角V电子经纬仪数据流程图开始判别结束水平角H计数器采样计数、细分A/D转换标准通ET-02电子经纬仪的使用一测回方向观测中误差为±2″，角度最小显示到1″，竖盘指标自动归零补偿采用液体电子传感补偿器。可以与南方测绘公司生产的光电测距仪和电子手簿连接，组成速测全站仪，完成野外数据的自动采集。仪器设有双操作面板，每个操作面板都有完全相同的一个显示窗和7个功能键，便于正倒镜观测；望远镜的十字丝分划板和显示窗均有照明光源，以便于在黑暗环境中观测。§4.3电子经纬仪南方ET-02电子经纬仪ET-02电子经纬仪的使用§4.3电子经纬仪南方ET-0§4.3电子经纬仪PWR键为电源开关键。显示窗中字符“HR”右边显示的是当前视线方向的水平度盘读数；在显示窗中字符“V”的右边将显示“OSET”字符，它提示用户应指示竖盘指标归零。望远镜置于盘左位置，向上或向下转动望远镜，当其视准轴通过水平视线位置时，显示窗中字符“V”右边的字符“OSET”将变成当前视准轴方向的竖直度盘读数值，即可进行角度测量。§4.3电子经纬仪PWR键为电源开关键。望远镜置于盘经纬仪的轴线及其应满足的条件经纬仪的轴线

横轴HH视准轴CC水准管轴LL竖轴VV圆水准轴LL应满足的条件

水准管轴垂直于竖轴LL⊥VV视准轴垂直于横轴CC⊥HH横轴垂直于竖轴HH⊥VV十字竖丝垂直于横轴竖丝⊥HH圆水准轴平行于竖轴LL∥VV

§4.4经纬仪的检验与校正经纬仪的轴线及其应满足的条件经纬仪的轴线应满足1.不良影响：VV轴无法铅垂影响空间角投