三、水平角测量

3.1水平角测量的原理过空间不同高的三点如图β叫水平角，即过OB做垂直面OB过OA做垂直面OA测量原理：角点铅垂线适当位置放一水平度盘，竖直平面与水平度盘交线的夹角为水平角，测定水平角的仪器叫经纬仪.PO1B1A1OBAba90°180°0°270°O2βββ=b-a具有水平度盘；望远镜绕竖轴在水平面内旋转；望远镜绕横轴在竖直面内旋转；

水平角定义为：一点到两目标的方向线所夹的水平角就是过这两方向线所做的两竖直面间的两面角。第三章角度测量3.2.1经纬仪概述经纬仪可分为光学经纬仪和电子经纬仪两种类型。国产光学经纬仪分为DJ1、DJ2、DJ6精度等级，国外光学经纬仪如瑞士徕卡公司的T1、T2、T3、T4、T16等。工程测量常用DJ2、DJ6级光学经纬仪。3.2光学经纬仪3-2光学经纬仪2、光学经纬仪的读数方法分微尺读数显微镜DJ6经纬仪的构造上部---望远镜中部---水平度盘下部---基座3.2.2DJ6

级光学经纬仪1、基本构造DJ6级光学经纬仪主要由照准部、水平度盘、基座三部分组成。§3.2光学经纬仪的结构及其度盘读数

国产光学经纬仪型号(Da

di

ce

liang

Jing

wei

yi)DJ07，DJ1，DJ2，DJ6，DJ30，D，J代表“大地测量”和“经纬仪”，07，1，2，6，30分别为一测回方向观测中误差秒数。工程测量常用DJ6级。徕卡光学经纬仪型号(Theodolite)T4(0.5″)，T3(1″)，T2(2″)，T1(6″)(1)DJ6级光学经纬仪的结构方向经纬仪和复测经纬仪。方向经纬仪——用于地表测量。复测经纬仪——用于光线较暗的地下工程测量。1972年,南京1002厂研制的J07级光学经纬仪1972年,南京1002厂研制的J05级光学经纬仪毛主席参观我国研制的05秒级光学经纬仪三角测量观测觇标西藏高原三角测量西安光学仪器厂——DJ6级方向光学经纬仪WildT1光学经纬仪,1980年结构——基座,水平度盘,照准部1)基座

三个脚螺旋,一个圆水准气泡——粗平仪器。水平度盘旋转轴套在竖轴套外围，仪器固定在基座上；2)水平度盘

圆环形光学玻璃盘片，盘片边缘刻划顺时针注记0°~360°角度值。3)照准部水平度盘上，能绕竖轴旋转的全部部件总称，竖轴、U形支架、望远镜、横轴、竖盘指标管水准器、读数装置，竖轴VV——照准部旋转轴，水平度盘变换螺旋。度盘，光路系统，测微器。水平度盘和竖盘上的分划线，经棱镜和透镜成像，显示在望远镜旁的读数显微镜内。有测微尺读数装置，单平板玻璃读数装置两种。(2)DJ6级光学经纬仪的读数装置WildT1光学经纬仪WildT1光学经纬仪剖面图WildT1正像望远镜WildT1倒像望远镜(3)DJ2级光学经纬仪的读数装置

北京博飞仪器公司——TDJ2E正像光学经纬仪。水平盘与竖盘换像手轮测微螺旋竖盘指标补偿器锁止开关WildT2光学经纬仪光路KernDKM-2A光学经纬仪双平板玻璃(或双光楔)测微器，对径180°分划线为读数指标，同时读取度盘对径180°两端分划线处读数的平均值，消除度盘偏心误差的影响，提高读数精度。一次只能读取一个度盘读数。Zeiss(蔡司)010光学经纬仪(2″)改进后的读数窗口WildT2光学经纬仪,1927年T2光学经纬仪,1921年T2光学经纬仪,1923年T3光学经纬仪,1929年NT2光学经纬仪,1927年T2光学经纬仪,1945年T2光学经纬仪,1956年T2光学经纬仪,1973年T3光学经纬仪,1927年T4天文光学经纬仪,1941年3-3水平角测量

（一）、经纬仪的基本操作

1．对中：对中的目的是使经纬仪水平度盘的中心与测站点位于同一铅垂线上。对中的方法分为垂球对中和光学对中两种方法。2．整平：整平的目的是使水平度盘水平，包括粗平和精平。3．瞄准

（1）目镜对光调节目镜对光螺旋，使十字丝清晰。PO1B1A1OBAba0°90°180°270°O2ββ（2）概略瞄准松开水平制动螺旋、竖直制动螺旋，转动望远镜，并用望远镜上的准星和照门（或概略瞄准器）瞄准目标。（3）物镜对光（调焦）转动望远镜的物镜对光螺旋（调焦螺旋），看清目标。（4）消除视差当眼睛上下移动时，发现目标与十字丝交点之间有相对运动现象，称为视差现象。视差产生的原因是由于物象与十字丝不重合。消除方法：仔细调节物镜对光螺旋（调焦螺旋），直到目标与十字丝交点重合。

4．读数水平角瞄准光学经纬仪的读数方法——分微尺

分微尺的水平度盘为0~360度刻划，360个格，每格为1度；分微尺的最大读数=度盘的最小读数分微尺共有0-6个大格，每一打格10分（共1度），每个大格下分10个小格，每小格为1′。读数时估读小格的十分之一，6″最终读数一定为6的倍数。读数：以度盘的度数为度+分微尺的指标线所指的零数（首先接触到的刻划线指的数，方向按照从小到大的方向）

（二）、水平角测量方法

水平角测量常用的方法是测回法和方向观测法。1、测回法：测回法适用于测量两个方向之间的角度，观测步骤如下：

1）、盘左（瞄准目标时，竖盘位于望远镜的左侧）β左=b左-a左

2）、盘右（瞄准目标时，竖盘位于望远镜的右侧）β右=b右-a右取上、下半测回水平角的平均值，称为一测回水平角：

β=(β左+β右)/2对于DJ6级光学经纬仪,(β左-β右)=Δβ≤40″,否则应重新观测。盘左、盘右观测的目的，一是为了检核观测结果，二是为了消除仪器误差对角度的影响，以提高观测精度。

观测测回数大于一测回称为多测回观测。对于多测回观测，为了减小度盘分划误差的影响，各测回观测需改变水平度盘位置。第一测回，盘左起始方向水平度盘读数设置为或略大于，第n测回设置为180×（n－1）/N

（N为总测回数）。水平角测量手簿测回数测站竖盘位置目标水平度盘读数

°′″半测回角值

°′″一测回角值

°′″各测回平均角值°′″备注1O左A

00254121441212144211214430

B1214706右A18002181214430B30146482O左A

90010612144361214439B2114542右A27000481214442B

314530

2、方向观测法

对于方向观测法，有下列几项限差规定（见下表）。由于DJ6级光学经纬仪存在照准部偏心差的影响，所以没有互差的要求。方向观测法的限差异要求:仪器半测回归零差一测回内2C互差同一方向值各测回互差DJ212″18″12″DJ618″

24″方向观测法记录手簿测站测回数目标读数2C平均值归零后方向值各测回归零方向值的平均值

盘左盘右

°′″

°′″

″

°′″

°′″

°′″O1

A

B

C

D

A

002123744151102904200145100218

1800200217440529028522014431800208

+12+10+12+8+10(00210)002063744101102858200144700213

0000037420011026482001237

00000374204110265220012332

A

B

C

D

A

900330127453420030242901557900325

2700322307452820301811015492700318

+8+6+6+8+7(900324)

900326127453120030212901553900322

0000037420711026572001229

计算方法如下：

1．两倍照准差

2C=盘左读数－(盘右读数±180°)2．方向值的平均值平均读数=1/2｛盘左读数－(盘右读数±180°)｝

3．归零方向值归零方向值＝平均值－起始方向平均值（括号内）将相邻两归零方向值的平均值相减，得到水平角值。（三）、水平角测量误差

1、仪器误差仪器误差是由于仪器制造及检校的不完善而产生的，主要包括如下几项：

1）照准部偏心误差它是由于水平度盘分划线中心与照准部旋转中心不重合造成的。

2）视准轴误差视准轴与横轴不垂直而产生的偏差。

3）横轴误差横轴与竖轴不垂直而产生的偏差。

4）竖轴误差水准管轴与竖轴不垂直而产生的偏差。

5）水平度盘分划误差由水平度盘分划线刻划不均匀而产生的误差。

前三项误差对水平角测量的影响，通过盘左、盘右观测取平均值的方法可以完全消除。竖轴误差的影响是不能用盘左、盘右观测取平均值的方法消除的，这一影响与视线竖直角的大小成正比，要特别注意此项误差的检验与校正，并注意仪器的整平。水平度盘分划误差对水平角测量的影响较小，在多测回观测中，通过变换度盘位置，进行各测回观测并取其平均值，可以减弱该项误差的影响。

2、观测误差

1）对中误差的影响对中误差对水平角的影响与测站偏心距成正比，与观测距离成反比。因此，短距离观测时，要精确对中。2）目标偏心误差的影响该项误差的影响往往是水平角测量误差的最主要来源。瞄准标杆时，应尽量瞄准标杆底部，反之，应严格竖直标杆。

3、瞄准误差瞄准误差主要来源于望远镜的放大率、人眼的分辩率、目标的形状、视场的亮度和视差的影响。对于DJ6级光学经纬仪，十字丝的双丝角距一般约为30″

，在较好消除视差的前提下，经验上瞄准误差约为双丝角距的，1/10，即大约为3′。4）读数误差读数误差主要取决于仪器读数系统的精度。人为因素主要有读数显微镜视差的影响、读数窗的亮度、凑整（读至的整倍数）和估读误差。经验上读数误差约为分微尺格值的1/60，即6″

。3）外界条件的影响

3-4竖直角测量一、竖直角测量原理竖直角是同一竖直面内视线与水平线间的夹角。其角值为0°～90°

图3.14竖直角观测原理水平线

仰角+16°48'36″

俯角-7°05'12″

竖直角与水平角比较，相同的其角值也是度盘上两个方向读数之差。不同的是竖直角的两个方向中必有一个是水平方向。望远镜视准轴水平，即处在水平方向时，竖盘读数是一个固定值90°（或）270°。因此，在观测竖直角时，只要观测一个目标点并读取竖盘读数，就可以计算出该目标点的竖直角，而不必观测水平方向。270°90°180°0°90°180°270°0°当望远镜转动时，竖盘随之转动而指标不动，从而读得望远镜不同位置的竖盘读数，以计算竖直角。二、竖直角的观测与计算

如图所示，竖直角观测与计算方法如下：在测站点O上安置经纬仪，使竖盘指标自动归零的补偿装置处于工作状态。盘左瞄准目标点M（用十字丝横丝精确瞄准标杆顶端，读取竖盘读数。

盘右瞄准目标点M，读取竖盘读数。以上观测为一测回观测，记录与计算见下表竖直角观测记录手簿测站目标竖盘位置竖盘读数°′″半测回竖直角°′″一测回竖直角°′″指标差″备注OM左734112161848161836-12

右2861824161824N左970518-70518-70512＋06

右2625454-70506三、竖盘指标差

上述竖直角的计算，是认为指标处于正确位置上，此时盘左水平方向读数为900，盘右水平方向读数为2700。实际上由于仪器制造方面的原因，指标不恰好指向900或2700

，而是与正确位置相差一个小角度x，x称为竖盘指标差。0°X180°90°270°X0°180°270°90°3-5经纬仪的检验与校正

一、经纬仪的主要轴线及其应满足的几何条件1．LL⊥VV2．CC⊥HH3．HH⊥VV4．十字丝竖丝⊥H