测量学角度测量

第三章角度测量§3.1角度测量的原理角度测量涉及水平角测量和竖直角测量。一、水平角及其测角原理1．水平角的概念一点到两目的的方向线沿竖直方向投影到水平面上所形成的水平夹角。2．测角原理以下图：水平角β＝n-m二、竖直角测角原理1．竖直角的概念一点到目的方向线与水平面的夹角。仰角为正，俯角为负。2．测角原理以下图：竖直角a=90。-L经纬仪就是根据上述角度测量的原理和规定设计和制造的角度测量仪器。§３.２光学经纬仪及其使用经纬仪按测角原理可分为光学经纬仪和电子经纬仪。一、DJ6光学经纬仪的基本构造光学经纬仪由三部分构成：1.基座2.水平度盘分划值为1°。3.照准部基座上方能够转动部分的总称。重要由望远镜、竖直度盘、水准器、光路系统、支架等构成。二、DJ6光学经纬仪的读数办法测微器有分微尺测微器（以下图）单平板玻璃测微器分微尺测微器的读数办法：度盘上的分划放大后经一定的光路系统折射到分微尺上，放大后两相邻分划长度与分微尺有效长度相似，分微尺有效长度（相称1°）分成6大等份，每大等份又细分成10小等份，每小等份分划值为1′。读数时，落在分微尺内的度盘分划注记值为度值，该度盘分划与分微尺零分划间的完整小格数为分值，局限性1小格估读出秒值（估读到0.1分），秒值为6的整倍数。如上图，读数显微镜视场中，上方为水平角分微尺，下方为竖直角分微尺。水平角为129°02′42″，竖直角为85°57′30″。三、经纬仪的使用1.对中目的是为了使地面点位与水平度盘中心处在同一铅垂线上。⑴垂球对中比较方便，对中精度为3mm。⑵光学对中比较复杂，对中精度为1mm。2.整平用长水准器整平，先将长水准器设立为与两脚螺旋方向一致，调节该两脚螺旋，使气泡居中，然后，转动照准部90°，再调第三个脚螺旋，使气泡居中。重复以上环节，使水准器在各个位置都居中，偏离不超出1格即可。3.照准观察水平角和观察竖直角应分别按下图的位置照准目的。4.读数按前面所述办法读数。以上四个环节中，对中与整平是安置仪器的基本环节。§3.3水平角观察水平角观察有测回法和方向观察法两种。一、测回法1.测回法的概念先盘左位置观察，再盘右位置观察，取盘左、盘右两次测角值的平均值作为最后成果。盘左位置是指竖直度盘在目镜向物镜方向线的左侧的观察位置。盘右位置是指竖直度盘在目镜向物镜方向线的右侧的观察位置。2.观察办法⑴盘左仪器在测站点对中与整平后，安置为盘左位置。照准前方左侧目的A，将水平度盘读数调成0°00′00″（或略大），记下该读数a1。顺时针转动照准部，照准目的B，读下该读数b1。以上环节称上半测回：。⑵盘右倒转望远镜，安置成盘右位置。照准目的B，读下读数b2,逆时针转动照准部，照准目的A，读下读数a2。以上环节为下半测回：。上半测回与下半测回合起来称为一测回，规定：。最后角值为：为了提高测角精度和减少度盘刻度不均匀误差，往往需要多测回观察，此时需变换度盘起始位置，变换办法为：，n为测回数，i为测回序。规定：测回差≤±24″。最后角值为：3.统计与计算测回法观察手簿测站测回竖盘位置目的度盘读数°′″半测回角值°′″一测回角值°′″各测回平均角值°′″OO12左A00200653018653021653016B653218右A1800212653024B2453236O2左A900124653000653012B1553124右A2700148653024B3353212§3.4竖直角观察一、经纬仪竖直度盘的构造竖直度盘固定在望远镜的一侧，度盘中心与望远镜转抽中心一致，当望远镜转动时竖盘也一起转动，但读数指标则不动。指标上附有水准器顺时针读数指标注记形式指标装有自动赔偿装置逆时针二、竖直角的计算竖盘注记形式不同，计算公式也不一致。1.顺时针注记⑴盘左：(a)视线水平(b)视线倾斜由图可知：⑵盘右(c)视线水平时(d)视线倾斜时由上可知：即：2.逆时针注记同理可得：3.区别顺时针与逆时针注记的办法盘左位置时将望远镜由水平慢慢抬高，若读数反而减少，则为顺时针；若读数随之增大，则为逆时针。三、竖直度盘指标差的计算1.指标差的概念望远镜视准轴水平，指标水准器气泡居中，若指标读数不是90°或270°，其偏差值称为指标差。2.计算公式以顺时针注记为例：⑴盘左：(a)视线水平(b)视线倾斜⑵盘右(c)视线水平时(d)视线倾斜时上两式相加得：相减得：由上可知，通过盘左盘右观察，取平均值能够消除指标差四、竖直角观察1.观察⑴在测站上安置经纬仪（对中、整平）；⑵盘左位置照准目的（横丝切住目的），竖盘水准器居中后读数；⑶盘右位置照准目的（横丝切住目的），竖盘水准器居中后读数。2统计与计算竖直角观察统计手簿测站目的竖盘位置竖盘读数°′″半测回垂直角°′″指标差″一测回垂直角°′″备注OA盘左982418-82418-3-82421竖盘按顺时针注记盘右2613536-82424B盘盘左85325442706642712盘右274271842718§3.6经纬仪的检查与校正一、经纬仪的轴线⑴视准轴CC⑵横轴HH⑶水准管轴LL⑷竖轴VV二、应满足的条件⑴CC⊥HH⑵LL⊥VV⑶HH⊥VV⑷纵丝⊥HH⑸竖盘指标处在对的位置（x=0）⑹光学对中器的视准轴与竖轴重叠§3.7角度观察的误差来源及注意事项一、仪器误差制造工艺的局限性校正不完善的残存误差1.照准部偏心误差照准部转轴中心与度盘中心不重叠引发的误差。通过盘左、盘右观察，取平均值可消除该误差。2.视准轴误差视准轴不垂直于横轴所引发的误差。通过盘左、盘右观察，取平均值可消除该误差。3.横轴误差横轴与竖轴不垂直所引发的误差。通过盘左、盘右观察，取平均值可消除该误差。4.竖轴误差竖轴不竖直所引发的误差。产生的因素：LL⊥VV不满足水准管气泡没有严格居中因竖轴倾斜方向不会随盘左、盘右变化，故不能通过盘左、盘右观察消除。5.指标差存在于在竖直角观察中，其指标差能够通过盘左、盘右观察消除。6.度盘刻度不均匀误差通过多测回取不同起始位置观察来减少度盘刻度