专题2-2角度测量.ppt

主要内容 1 常用经纬仪的构造 2 水平角及竖直角的测量方法 3 角度观测的误差来源及削减措施 4 仪器校验方法 第三章角度测量 1 角度分类水平角及竖直角测量2 角度测量目的 1 水平角测量用于确定点的水平位置 2 竖直角测量是为了确定地面点的高程 或将倾斜距离化算为水平距离3 角度测量采用的仪器 1 经纬仪 2 全站仪 3 1角度概述 1 水平角地面上一个点到两个目标点的方向线垂直投影到水平面上所形成的角称为水平角 2 水平角测量水平角计算 水平角测角原理 3 2水平角测量原理 注意 永远是右方向减左方向 1 竖直角 在一个竖直面内 方向线与水平线的夹角称为该方向线的竖直角 仰角 符号为正 俯角 符号为负 天顶距Z 角值变化范围为0o 180o2 天顶距与竖直角关系3 竖直角测量 竖直角测量原理 3 3竖直角测量原理 1 概述光学经纬仪是集光学 几何学及测量学理论于一体的测绘仪器 1 测角常用的仪器1 光学经纬仪2 电子经纬仪3 全站仪 2 经纬仪的表示方法 国产 DJn表示大地测量和经纬仪汉语拼音 n为数字 表示仪器的精度 代表一个测回水平方向的中误差 标准差 秒 常用经纬仪有DJ1 DJ2 DJ6等 3 角度测量的表示度分秒 3 4光学经纬仪 2 经纬仪的基本组成主要由望远镜 读数设备 竖直度盘 水平度盘 水准器 基座及竖轴等 其中望远镜 读数设备 竖直度盘及水平度盘是仪器的主要部分 北京博飞仪器公司 TDJ2E正像光学经纬仪 3 经纬仪常用旋钮的作用 1 望远镜物镜对光螺旋 调清物像 让目标成像在十字丝分划板上 2 望远镜目镜对光螺旋 调清十字丝 放大物像 3 水平制动螺旋 限制照准部在水平方向上转动 4 水平微动螺旋 精确控制水平方向对点 只有在水平制动旋钮锁定后才起作用 5 水平度盘位置变换手轮 用于设定某一个方向的水平角为某一角度值 6 望远镜制动旋钮 控制望远镜绕横轴转动 7 望远镜微动螺旋 精确控制竖直方向对点 只在望远镜制动旋钮锁定后才起作用 8 反光镜 调节读数窗口的亮度 9 读数目镜对光螺旋 控制读数窗口的清晰度 10 测微轮 用于调整读数窗口中上下对径分划线的相对位置 当上下对径分划线对齐时才能读数 11 光学对中器 用于观察仪器中心是否与地面测站点对准 12 对中器对光螺旋 用于调节对中器目镜及物镜的清晰度 以便能看清地面上的测站点 13 度盘换像轮 用于在读数窗口中切换水平度盘和竖直度盘的影像 4 经纬仪的组成1 照准部光学对点器 仪器对中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 读数方法 右图为DJ2为读数窗口 1 用测微器对正上下对径分划线 2 读数 从上下两个窗口中读取角度值 十位数分值 秒 个位数分值 对径分划线 度 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 垂球对中 光学对点器对中 1 先将三脚架插紧后 装上仪器用脚螺旋进行对中 2 然后通过升降三脚架使圆水准器气泡居中 3 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1 对光调节 松开水平制动螺旋及望远镜制动螺旋 目镜对光调节的方法与水准测量相同 2 瞄准目标 利用手动旋转照准部并通过准星与照门粗略对准目标 然后拧紧水平制动螺旋 缓慢旋转水平微动螺旋 使十字丝中央竖线对准目标中心 3 读数窗口调节 调节反光镜使读数窗口亮度增加 旋转读数目镜对光螺旋使读数窗口清晰 注意 必须确保度盘换像轮在水平度盘上 调节测微器使读数窗中间的上下对径分划线对齐 最后读数 注意 一定要消除视差如何判断视差 2 两种常用的观测盘位 盘左 竖直度盘位于望远镜的左侧 从目镜向物镜方向看 时 称为盘左 盘左观测 盘右 竖直度盘位于望远镜的右侧 从目镜向物镜方向看 时 称为盘右 盘右观测 盘右位置 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 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左注 按上述程序测量水平角一次 称为半测回 盘左测回 上半测回 3 倒转望远镜 使竖盘位于盘右位置 倒镜位置 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右注 步骤 3 4 构成盘右测绘 下半测回 上下半测回角值差不大于 40 时 左 右 2 2方向观测法当测站上的方向观测数在3个或3个以上时 一般采用方向观测法 methodofdirectionobservation 一个测回1 上半测回 A B C D A2 下半测回 A D C B AN个测回测回间须配置水平度盘起始读数AL 1800 n 如图 测站点为O点 观测方向有A B C D四个 在O点安置好仪器 在A B C D四个目标中选择一个标志十分清晰的点作为零方向 以A点方向为零方向的记录计算表格见表3 2 在表3 2的计算中 两个测回的归零差分别为6 和12 小于限差要求的18 B C D三个方向值两测回较差分别为5 4 7 小于限差要求的24 观测结果满足规范的要求 3 方向观测法的限差 城市测量规范 规定 方向观测法的限差应符合表3 3的规定 当照准点的垂直角超过 3 时 该方向的2C较差可按同一观测时间段内的相邻测回进行比较 其差值仍按表3 3的规定 按此方法比较应在手簿中注明 4 水平角观测的注意事项1 仪器高度要和观测者的身高相适应 三脚架要踩实 仪器与脚架连接要牢固 操作仪器时不要用手扶三脚架 转动照准部和望远镜之前 应先松开制动螺旋 使用各种螺旋时用力要轻 2 精确对中 特别是对短边测角 对中要求应更严格 3 当观测目标间高低相差较大时 更应注意仪器整平 4 照准标志要竖直 尽可能用十字丝交点瞄准标杆或测钎底部 5 记录要清楚 应当场计算 发现错误 立即重测 6 一测回水平角观测过程中 不得再调整照准部管水准气泡 如气泡偏离中央超过2格时 应重新整平与对中仪器 重新观测 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 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 2竖直角计算一测回 要用盘左和盘右各观测一次 竖盘顺时针注记计算公式 盘左 盘右 R 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 由于指标差i的存在 竖盘盘左读数为90 i 则正确的竖直角应为 L 90 i i盘右时正确的竖直角应为 R 270 R i R i两式相加并除以2 得 R 2 R L 180 可以求出 i R 2 R L 360 2 4垂直角观测十字丝中丝瞄准觇标高的量取位置安置经纬仪 量取仪器高正镜瞄准目标 读盘左读数L倒镜瞄准目标相同位置 读盘右读数R计算 五 角度测量误差 一 仪器误差1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3视准误差 c 产生情况 视准轴不垂直于水平轴时产生的误差规律 随垂直角增大而增大消除与减弱措施 盘左盘右取均值可以消除 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 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 六 光学经纬仪的检校经纬仪轴系及其应满足的几何关系经纬仪的检验与校正 1 经纬仪的主要轴线 带水准管 1 横轴HH 控制望远镜做纵向旋转的水平轴中心线 2 视准轴CC 十字丝中央交点和物镜光心的连线 3 水准管轴LL 水准管圆弧中心与顶面圆弧内壁相切的直线 4 竖轴VV 通过照准部底部与基座连结孔的中心与横轴和视准轴交叉点的连线 2 经纬仪轴线应满足的几何关系 1 水准管轴垂直于竖轴 LL VV 2 十字线的竖丝垂直于横轴 3 视准轴垂直于横轴 CC HH 4 横轴垂直于竖轴 HH VV 经纬仪轴线的几何关系 1 水准管轴是否垂直于竖轴的检验用脚螺旋调节水准管气泡居中 然后旋转照准部180度 若气泡仍居中则表明两轴垂直 否则若偏移量超过一格则需要进行校正 2 十字丝竖线垂直横轴检验用十字丝交点精确瞄准一目标点 微动旋转望远镜上下转动 若该点不偏离竖丝 表示十字丝竖丝垂直于仪器横轴 否则应进行校正 3 9经纬仪检验 3 视准轴垂直于横轴检验1 在相距100米的两点中间安放仪器 在一端设置一个标志A 另一端横放一根水准尺 2 盘左对准A点 拧紧水平制动螺旋 纵转望远镜在B尺上读数B1 盘右同样做法得读数B2若B1与B2重合 则说明两轴垂直 若B1与B2不重合 则可求出角B1OB2的值 若角值大于80秒 则需要校正 4 横轴垂直于竖轴的检验距墙20 30米左右安放仪器 以盘左使仪器仰角约30度指向墙上一个点M 拧紧水平制动螺旋 将望远镜旋转到水平位置 标出此时的十字丝交叉中心点m1 同理盘右得到另一个点m2 若m1和m2重合 则表明另轴垂直 1 电子经纬仪 以光电信号为基础 与光学经纬仪比较有如下优点 1 度盘自动读数 不是按度盘刻划线读取角度值 而是在度盘上取得电信号 根据电信号再转换成角度 2 采用电扫描 度盘自动计数 克服了光学经纬仪的度盘偏心及刻划误差等 3 自动存储 角度测量自动化及数字化 4 三轴自动补偿功能 能对角度观测进行自动改正 5 与电磁波测距组合成为全站式电子速测仪 直接测得点的三维坐标 通过接口传输到计算机 实现测量 计算 绘图一体化 3 10角度测量其它仪器 2 全站仪高度智能化的测量仪器 自动进行角度 距离 高差测量的计算工作 最后可根据需要直接得到角度值 两点间的斜距及水平距离 两点间的高差 或者待测点的三维坐标 目前常用仪器的精度 1 测角 一般为1 2 最高可达0 2 2 测距 一般为 2mm 3mm KM 实验四 经纬仪的使用实验五 测回法观测水平角实验六 全圆方向法观测水平角实验七 竖直角观测实验八 光学经纬仪检校一 实验目标二 实验内容三 方法与过程四 实测数据与计算结果 作业 1水平角计算盘左 A00324B792030盘右 A1800336B25920482垂直角计算 度盘顺时针注记 盘左读数 592030盘右读数 3004000并计算i角 1 水平角的取值范围为 竖直角的取值范围为 2 若右测目标和左测目标在水平度盘上的读数为分别为a b则水平角 若b a 则 3 对于DJ6经纬仪 盘左位置竖直角计算公式为 盘右位置竖直角计算公式为 4 水平角观测 应根据观测目标的多少来确定观测方法 两个方向时可采用 三个或三个以上方向时可采用 5 方位角的取值范围为 6 经纬仪测角的基本操作分为五步 读数和置数 7 对中的目的是使 整平目的是使 8 经纬仪主要有 三部分组成 9 水平角测量时 各测回起始读数递增180 n的目的是 10