经纬仪及角度测量.ppt

经纬仪及角度测量 一、角度测量原理 水平角：空间两直线的夹角在水平面上的垂 直投影。 垂直角：同一铅垂面内，某目标方向的视线与水 平线间的夹角。 天顶距：视线与铅垂线的平角。 二、 光学经纬仪 测角仪器：经纬仪(Theodolite,transit) （一）分类 按物理特性：机械型、光学机械型和智能型 按测角精度：DJ1，DJ2，DJ6 （二）DJ6 光学经纬仪的构造 1 照准部 (1) 光学对点器：仪器对中 (2) 望远镜 望远镜是用作精确瞄准目标的。它和 水平轴连接在一起，可以绕水平轴在竖直面内上下 任意转动 (3)包括：物镜，目镜，内调焦镜，十字丝板 视准轴：物镜光心与十字丝交点的连线 视线：视准轴的延长线 视差：眼睛在目镜端上下左右少量移动时产生的十 字丝和目标影像相对移动的现象（通过调焦消除） (3) 水准器 照准部上有一个水准管和一个圆水准 器。圆水准器用作粗略整平，水准管用作精确整平 仪器。 照准部的下部有一个能插在轴座内的竖轴，整 个照准部可在轴座内任意地作水平方向的旋转。照 准部下部装有水平制动扳钮和水平微动螺旋。 2 基座 三个脚螺旋用于整平仪器（粗平） 连接仪器与三脚架 3 度盘 水平度盘：不旋转 竖直度盘(竖盘) ：随望远镜而旋转 4 度盘读数装置及读数方法 （1）测微尺读数装置 （2）单平行玻璃测微器读数装置 （3）读数显微镜 将读数成像放大，以从度盘上读出。 （三） 光学经纬仪应满足的几何条件 经纬仪各轴线之间应满足三轴相互垂直条件： 水平度盘的水准管轴(LL)应垂直于竖轴 (VV)； 视准轴(CC)应垂直于水平轴(HH)； 水平轴(HH)应垂直于竖轴(VV)。 三 水平角观测 安置经纬仪，照准目标，读数，记录 （一） 经纬仪的安置 1 对中 把仪器中心安置在测站点O的铅垂线上。 v 垂球对中： v 光学对点器对中：先将三脚架插紧后，装上仪 器用脚螺旋进行对中，然后通过升降三脚架使圆水 准器气泡居中，这时，仪器可能又不对中了，可稍 微松动中心螺旋，在架头上平移仪器，使仪器对中 2整平 使仪器竖轴竖直、水平度盘水平。 主要用脚螺旋进行 （二）照准点上照准标志与瞄准方法 测站点：仪器所在点 照准点：远方目标点 （三） 水平角观测方法 1 测回法 观测两个方向的单角 (1) 先将经纬仪竖盘 放在盘左位置(又称正镜 位置)，顺时针转动照准 部，使望远镜大致瞄准A 点上的标杆。然后，拧紧 水平制动扳钮，用微动螺 旋使望远镜精确地瞄准A 点，读取水平度盘读数A左 (2) 松开水平制动扳钮，顺时针方向转动照准 部，用上述方法精确瞄准B点，读水平度盘读数B左 左= B左 A左 按上述程序测量水平角一次，称为半测回。 (3) 倒转望远镜，使竖盘位于盘右位置，逆时 针旋转望远镜精确瞄准B点，读水平度盘读数B右。 (4) 逆时针转动照准部，精确瞄准A点，读取水 平度盘读数A右， 则：右= B右 A右 上下半测回角值差不大于40时： =（ 左+ 右）/2 测 站 竖盘 位置 目 标 水平度盘读数 半测回角值一测回平均值备注 O 左 A 00012 1202024 120 20 21 B 1202036 右 A 1800048 1202018 B 3002106 2 方向观测法 一个测站上要观测的方向数大于2个 O B C A D 四 垂直角观测 将倾斜距离化算为水平距离 在三角高程测量中进行三角高差的计算 1 垂直度盘（竖盘）的构造 竖直度盘(竖盘) 指标水准管 指标水准管微动螺旋 竖盘固定在望远镜旋转轴(横轴)的一端，随望 远镜一起在竖直面内转动。 竖直角计算 n按照以下两条规则确定任何一种竖盘注记形式（盘左或盘右）竖 直角计算公式 (1)若抬高望远镜时，竖盘读数增加，则竖直角为: =瞄准目标竖盘读数-视线水平时竖盘读数 (2)若抬高望远镜时，竖盘读数减少，则竖直角为： =视线水平时竖盘读数-瞄准目标竖盘读数 特别的，对于竖盘顺时针刻划，计算竖直角公式有 盘左 左 = 90- L 盘右 右 = R- 270 取平均 =（ 左 + 右 ）/ 2 = （ R - L ）- 180 / 2 2 竖直角计算 一测回：要用盘左和盘右各观测一次。 逆时针注记时计算公式： 盘左 盘右R 一测回竖直角为： （ R ）/2 竖盘指标差 n定义:竖盘指标偏离正确位置而引起得差值x 3 竖盘指标差 当竖盘指标水准管气泡居中时，指标并不恰好 指向90或270，而与正确位置相差一个小角度 x,x称为竖盘指标差。 n计算:（顺时针注记） 左 = 90 - L + x = + x （1） 右 = R- 270- x = - x （2） （1）和（2）取平均 =（左 + 右）/ 2 = （ R - L ）-180 / 2 （1）-（2）得: x=（L+R）-360/2 注意:竖盘指标差x对同一台仪器在某一段时间内变化 应该很小的。 竖直角观测的方法： n(1)安置仪器 (2)盘左位置 (3)盘右位置 (4)根据竖盘注记形式，确定竖直角和指标差的计 算公式 DJ6光学经纬仪的检验与校正 n 仪器应满足的几个几何条件 n1、照准部水准管轴LL应垂直于竖轴VV n2、十字丝竖丝应垂直于横轴HH n3、视准轴CC应垂直于横轴HH n 4、横轴HH应垂直于竖轴VV n5、竖盘指标差应为零 仪器构造误差 n视准轴误差的影响 n如图，视准轴倾角为时，视准轴误差c在水平面 上的投影为c。 sin c= sin c /cos c和c 均为小角 ，故有 c = c / cos 盘左盘右观测的平均值可抵消该误差 照准部偏心误差 产生情况：照准部旋转中心与度盘分划中心不重合 规律：随瞄准方向而异，照准方向垂直于偏心方向 时对水平方向读数影响最大 消除与减弱措施：盘左盘右取平均值可消除 （一）仪器误差 2 度盘刻划误差 产生情况：度盘制造时产生 消除与减弱措施：变换度盘位置 （一）仪器误差 4 横轴误差 产生情况：横轴不水平 规律：随垂直角增大而增大，对两等高目标观测时 误差为0 消除与减弱措施：盘左盘右取均值可以消除 如图，视准轴倾角为， 横轴倾斜了i角，此时，对水平度盘读数的影响为i tgi =tgi tg i和 i 均为小角，故有 i=i tg 盘左盘右观测的平均值可抵消该误差。 （一）仪器误差 5 纵轴误差 产生情况：纵轴不铅垂 规律：随垂直角增大而增大，与横轴所处的方向有 关 消除与减弱措施：注意水准管的精度与精确整平 注意：不能用盘左盘右取均值可以消除 （二）观测误差 1 仪器对中误差 产生情况：仪器中心与测站点不在同一铅垂线上 规律：偏心越大、边越大，误差越大 消除与减弱措施：精确对中 （二）观测误差 2 目标偏心误差 产生情况：觇标中心偏离目标标石中心 规律：与偏心距与正比，与边长成反比，垂直于视 线方向的目标偏心误差最大 消除与减弱措施：觇标铅垂 （二）观测误差 3 照准误差 产生原因：未精确瞄准目标的几何中心 消除与减弱措施：选择较好的观测环境 （二）观测误差 4 读数误差 产生原因：估读导致 5 视差和十字丝不清晰的影响 视差：目标成象不在十字丝板上引起的误差 消除措施：观测时认真调焦 与外界条件有关的误差 n1）温度的变化 2）大风的影响 3）大气折光 4）大气透明度 5）地面稳定性 角度测量的注意事项： n1.观测前应检校仪器 2.安置仪器要稳定，应仔细对中和整平。一测回内不得再对中整平。 3.目标应竖直，尽可能瞄准目标低部 4.严格遵守各项操作规定和限差要求 5.当对一水平角进行m个测回观测，各测回应配度盘，每测回观测度盘起始 读数变动值为 180/m 6.观测时尽量用十字丝中间部分。水平角用竖丝，竖直角用横丝。 7.读数应果断、准确。特别应注意估读数。当场计算，如有错误或超限，应 立即重测。 8.选择有利的观测时间和避开不利的外界条件。 1A-w*t$qYnVkSgPdMaI7F3C0z)v&s!pXmUiRfOcK9H6E2B+x(u%rZoWlThQeMbJ8G4D1A-w*t!qYnVjSgPdLaI6F3C0y)v&s#pXlUiRfNcK9H5E2B+x(u$rZoWkThQeMbJ7G4D1z-w*t!qYmVjSgOdLaI6F3B0y)v%s#pXlUiQfNcK8H5E2A+x*u$rZnWkThPeMaJ7G4C1z-w&t!qYmVjRgOdL9I6F3B0y(v%s#oXlUiQfNbK8H5D2A+x*u$qZnWkShPeMaJ7F4C1z)w&t!pYmUjRgOcL9I6E3B+y(v%r#oXlTiQeNbK8G5D2A-x*u$qZnVkShPdMaJ7F4C0z)w&s!pYmUjRfOcL9H6E3B+y(u%r#oWlTiQeNbJ8G5D1A- 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