[理学]第3章 角度测量.ppt

2019/4/19,测量学,内容提要第三章,第三章 角 度 测 量 学习要点 水平角与垂直角观测原理 光学经纬仪的构造及度盘读数 水平角观测 垂直角观测 经纬仪的检验与校正 水平角观测的误差分析,2019/4/19,测量学,提要一水平角与垂直角观测原理,3-1 水平角与垂直角观测原理,水平角观测原理 垂直角观测原理,两种角度 水平角 用于确定点的平面位置（计算坐标） 竖直角 用于两点间高差计算、斜距改正成平距 测角仪器 经纬仪、电子全站仪,2019/4/19,测量学,1.水平角观测原理,1.水平角观测原理,水平角过一点到两个目标的方向线垂直投影 到水平面上所成的夹角。0360。,2019/4/19,测量学,2.垂直角观测原理,2.垂直角观测原理,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(也叫竖直角)。 =090 ，仰角为正，俯角为负。,2019/4/19,测量学,提要二光学经纬仪的构造 及度盘读数,经纬仪的技术参数 DJ6经纬仪的构造 DJ2经纬仪,3-2 光学经纬仪的构造 及度盘读数,2019/4/19,测量学,一.经纬仪的技术参数,一.经纬仪的技术参数,2019/4/19,测量学,二.DJ6经纬仪的构造,二. DJ6经纬仪的构造,基座、照准部、水平度盘、读数装置,2019/4/19,测量学,1.基座,1.基座,脚螺旋用于整平仪器,2019/4/19,测量学,2.照准部,2.照准部,照准部(水平)制动、微动 望远镜(竖直)制动、微动 圆水准器 8/2mm； 管水准器30/2mm 望远镜：倒像，2630倍， 目镜调焦，物镜调焦， 粗瞄准器，十字丝 读数显微镜 竖盘部分 光学对点器 复测扳手或度盘变换器,望远镜十字丝,2019/4/19,测量学,3.水平度盘,3.水平度盘,水平度盘由光学玻璃制成 顺时针0360刻度； 仪器整平，水平度盘水平； 水平度盘与照准部相互脱离； 改变度盘位置，要使用复测 扳手或度盘变换手轮。,2019/4/19,测量学,4.J6经纬仪的 读数装置,4.J6经纬仪的 读数装置,图3-5 J6经纬仪度盘读数光路,读数光路,2019/4/19,测量学,J6光学经纬仪读数,J6光学经纬仪读数,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： 730424,a).分微尺测微利用度盘刻度线，在分微尺上读数。,2019/4/19,测量学,b).平行玻璃板测微,b).平行玻璃板测微 利用测微手轮，用指标线读数,平行玻璃板与分微尺由测微手 轮控制。转动测微手轮，使度 盘像移动，则移动量可在 分微尺上读出。,平行玻璃板最大调节范围为30分， 分微尺全长刻度也等于30分。 操作时，调节测微手轮，使度盘 某度(或某30分)的刻度线居中于 双线读数指标，双指标线所夹刻 度的度数 (或30分)加上分微尺 读数，即为该方向的读数。,图3-8 平行玻璃板测微器,水平度盘读数： 921728,2019/4/19,测量学,水平角观测,3-3 水平角观测,一.经纬仪的操作步骤 对中整平瞄准读数,掌握对中、整平的目的、方法与要求。 瞄准方法：用竖丝对准竖立于测点的标志中心。 操作：粗瞄，制动，然后用微动螺旋完成 精确瞄准。,二.水平角观测 掌握测回法观测水平角的仪器操作方法、观测 程序和记录。 了解“方向观测法”的使用场合、作业程序与 记录。,2019/4/19,测量学,对中,2019/4/19,测量学,光学对中步骤,光学对中步骤：对准、调平、整平、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。,2019/4/19,测量学,整平,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。,2019/4/19,测量学,瞄准,瞄准用望远镜竖丝精确瞄准目标的标志中心。,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，减少由于目标不垂直引起的 方向误差。,2019/4/19,测量学,测回法观测水平角,测回法观测水平角 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,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。,2019/4/19,测量学,水平角观测记录,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； 改数时按有关规则。 一测回过程中，不得再调整水准管气泡或改变度盘 位置。,水平角观测记录（测回法）,741906,741924,741915,2019/4/19,测量学,水平角观测记录大角,水平角观测记录（测回法）,表中盘右C读数小于A读数，不够减时，应 加360后再减。,2142312,2142254,2142303,2019/4/19,测量学,方向观测法,方向观测法 一个测站观测3个或3个以上方向时，采用 方向观测法，也称“全圆测回法”。,2019/4/19,测量学,垂直角观测,3-4 垂直角观测,垂直角观测原理 竖盘构造特点 垂直角计算公式 竖盘指标差,2019/4/19,测量学,垂直角观测原理,垂直角观测原理,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(也叫竖直角)。 =090 ，仰角为正，俯角为负。,2019/4/19,测量学,垂直角的主要用途,垂直角的主要用途,(2-4-2),2019/4/19,测量学,竖盘构造特点,竖盘构造特点,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。 竖盘气泡居中，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 。,2019/4/19,测量学,确定垂直角的计算公式,确定垂直角的计算公式,图3-24 竖盘读数与垂直角计算,根据度盘刻度形式，确定竖直角计算公式，保证仰角为 正、俯角为负。,2019/4/19,测量学,竖盘指标差,竖盘指标差竖盘水准管气泡居中时，读数指 标线与铅垂线的夹角,竖盘指标差,盘左盘右观测竖直角取平均，可消除指标差的影响。,指标差计算公式：,2019/4/19,测量学,垂直角观测记录,I,垂直角必须带“和”号。,垂直角观测记录,2019/4/19,测量学,经纬仪的检验与校正,3-5经纬仪的检验与校正,经纬仪的轴线及其应满足的条件 经纬仪的检验与校正,目的：使经纬仪各轴线间保持正确的 几何关系,2019/4/19,测量学,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 L L,经纬仪的轴线,2019/4/19,测量学,轴线间应满足的条件,水准管轴垂直于竖轴 LLVV 视准轴垂直于横轴 CCHH 横轴垂直于竖轴 HHVV 十字竖丝垂直于横轴 竖丝HH 圆水准轴平行于竖轴 L L VV,轴线间应满足的条件,2019/4/19,测量学,二、经纬仪的检验和校正,（）水准管的检验和校正 目的：使水准管轴垂直于纵轴（L V）,2019/4/19,测量学,（二）圆水准器的检验和校正 目的：使圆水准轴平行于纵轴（L/ V）。 检验：根据校正后的平盘水准管，将经纬仪整平，此时，圆水准器气泡如不居中，则需要校正。 校正：用校正针拨动圆水准器下面的校正螺丝，使圆水准器气泡居中。,2019/4/19,测量学,（三）十字丝的检验和校正 1十字丝位置的检验和校正 目的：仪器整平后，十字丝的纵丝在铅垂面内，横丝水平。,2019/4/19,测量学,2视准轴的检验和校正 目的: 视准轴垂直于横轴(CH),检验:在大致水平方向选择远处一目标P ,盘左,在十字丝交点附近用纵丝瞄准 ,水平度盘读数为L ;盘右,再瞄准P 点,水平度盘读数为R。如果L-(R180o)20” ,则认为视准轴垂直于横轴的条件没有得到满足,需要进行校正。 校正:计算盘左、盘右瞄准同一目标的水平度盘读数的盘右平均数 (因检验时最后瞄准目标为盘右位置) r 旋转水平微动螺旋,使盘右的水平度盘读数为r,此时, 十字丝纵丝必定偏离目标,用校正针旋转左、右一对十字丝校正螺丝,使纵丝对准目标P。,2019/4/19,测量学,（四）横轴的检验和校正 目的：使横轴垂直于纵轴（HV）,2019/4/19,测量学,（五）竖盘指标差的检验和校正 目的：消除竖盘指标差x。 检验：仪器整平后，盘左、盘右分别用横丝瞄准高处一目标，各在竖盘水准管气泡居中时读取竖盘读数，算得垂直角左与右，如果左=右，说明指标差为零；如果左右,即有指标差存在。求出x值,如果x值超过30”，则需要校正。 校正时,盘右（或盘左）位置瞄准原目标，转动竖盘水准管微动螺旋，使竖盘读数为R（或L）;此时，竖盘水准气泡不再居中，拨动竖盘水准管校正螺丝，使气泡居中。此项检验和校正需反复进行，直至左与右的差数小于1为止。,2019/4/19,测量学,（六）光学对中器的检验和校正 光学对中器是由目镜、分划板、物镜和直角棱镜组成，分划板刻划圈中点与物镜光心的连线是对中器的视准轴。光学对中器的视准轴应与仪器的纵轴重合，否则，会产生对中误差，影响测角精度。,2019/4/19,测量学,检验：仪器架于一般工作高度，严格整平仪器，在脚架的中央地面放置一张白纸，在白纸上画一十字形的标志A。移动白纸，使对中器视场中的小圆圈中心对准标志，将照准部在水平方向旋转180o，如果小圆圈中心偏离标志A，而得到另一点A,则说明对中器的视准轴没有和仪器的纵轴相重合。 校正：定出A,A两点的中点0，转动对中器的校正螺丝使对准0点。光学对中器上的校正螺丝随仪器类型而异，有些校正使视线转向的直角棱镜，有些校正分划板。,2019/4/19,测量学,经纬仪的检验与校正,经纬仪的检验与校正,校正项目 校正目的 1.平盘水准管的检验与校正 LLVV 2.圆水准器的检验与校正 LLVV(次要) 3.视准轴的检验与校正 CCHH 4.横轴的检验与校正 HHVV 5.竖盘指标差的检验与校正,2019/4/19,测量学,水平角观测的误差分析,3-6 水平角观测的误差分析,误差来源与处理方法,1.仪器误差：仪器校正的残余误差 视准轴误差（CCHH） 盘左盘右观测取平均消除 横轴误差 （HHVV） 盘左盘右观测取平均消除 竖轴误差 （LLVV） 盘左盘右观测取平均不能 抵消，仔细整平。,2