哈工大测量学授课课件第3章角度测量.ppt

,第三章角度测量,3.1水角度测量原理,3.2光学经纬仪,3.3水平角观测,3.4竖直角观测,3.5经纬仪的检验与校正,3.6电子经纬仪简介,3-1水角度测量原理,1.水平角定义从一点到两目标的方向线垂直投影在水平面上的夹角称水平角。如图中。2.水平角测量原理在过测站点中心的铅垂线上任意高度水平地安置一个度盘，则空间视线在其上的投影线分别截取读数a、c，则水平角c-a,仪器的必要条件：1.仪器的中心必须位于角顶的铅垂线上。2.照准部设备（望远镜）要能上下、左右转动，上下转动时所形成的是竖直面。3.要具有一个有刻划的度盘，并能安置成水平位置。4.要有读数设备，读取投影方向的读数。,3-2光学经纬仪,一、经纬仪的概述,经纬仪的代号：DJ1、DJ2、DJ6、DJ10,“D”和“J”大地测量和经纬仪的汉语拼音第一个字母“6”和“2”仪器的精密度。一测回方向观测中误差不超过6和2在工程中常用DJ2、DJ6型经纬仪，一般简称J2、J6经纬仪,经纬仪的发展:游标经纬仪、光学经纬仪、电子经纬仪金属度盘、光学度盘、编码度盘、光栅度盘,经纬仪的技术参数DJ6经纬仪的构造,光学经纬仪的构造及度盘读数,经纬仪的技术参数,二.DJ6经纬仪的构造,基座、照准部、水平度盘、读数装置,1.基座,脚螺旋用于整平仪器,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：正、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,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。,4.J6经纬仪的读数装置,图3-5J6经纬仪度盘读数光路,读数光路,J6光学经纬仪读数,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,分微尺测微器利用度盘刻度线，在分微尺上读数。,3.3水平角测量,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。,.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。,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。整平误差不超过1格。,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。,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。盘左（正镜）:竖盘在望远镜的左边盘右（倒镜）：竖盘在望远镜的左边,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,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。,2142312,2142254,2142303,343412,1801118,方向观测法一个测站观测4个或4个以上方向时，采用方向观测法，也称“全圆测回法”。,3-4竖直角测量,竖直角观测原理,竖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(也叫垂直角)。=090，仰角为正，俯角为负。,竖直角的主要用途,hAB=Dtan+i-l,1、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。,1.竖直角计算公式：,例：L=811842R=2784154L=84118R=84154=84136,三、竖直角的计算,=（L+R）/2,L=90-LR=R-270,望远镜视线水平，竖盘指标水准管气泡居中时，竖盘指标偏离了正确位置x角值称为竖盘指标差。当偏离方向与竖盘注记方向一致时，记“”号，反之记“”号。,2.竖盘指标差,=（R-x）-270,=90-（L-x),由于x的影响，使读数中包含有指标差的影响，故正确的计算公式应为：90-(L-x)=90-L+x=L+x(1),=(R-x)-270=R-270-x=R-x(2),结论：盘左盘右观测取平均值可以消除竖盘指标差的影响,测站上安置仪器，量取仪高。盘左瞄准目标，转动竖盘水准管微动螺旋，使竖盘指标水准管气泡居中，读取竖盘读数L；倒镜，盘右瞄准目标，使气泡居中，读数R；计算竖直角及竖盘指标差。若n次观测，重复24步，取平均值。检核：指标差互差25,四、竖直角观测,五、竖盘指标自动归零装置利用自动安平补偿装置取代竖盘水准管，即使仪器稍有倾斜(10)也能读到指标在正确位置时的读数。注意检查补偿器是否失灵。,DJ2光学经纬仪,一、用途:三、四等三角测量、精密导线测量、工程测量等,二、构造特点采用对径符合读数系统，一次读取对径180o两个方向的平均值，可消除照准部偏心差的影响,三、读数方法,转动测微轮，使正、倒像分划线重合，找出满足以下三个条件的一对正、倒像分划线：(1)相差180o(2)正像在左，倒像在右；(3)相距最近。读取该对分划线正像的度数；该对分划线所夹的格数10为整十分数；在测微窗上读取分、秒，估读至0.1秒。例：,双平板玻璃测微器(J2),双光楔测微器（J2）,3-5经纬仪的检验与校正,一、经纬仪应满足的条件,（一）LLVV,（二）CCHH,（三）HHVV,LL水准管轴VV竖轴HH横轴,二、经纬仪的检验校正,1、照准部水准管的检校,2、十字丝的检校,整平仪器，用十字丝交点瞄准清晰目标点，将照准部、望远镜制动，微调望远镜上下移动，若目标始终在竖丝上移动，表明条件已满足，否则须检校,校正时，旋下目镜护盖，松开压环螺丝，转动十字丝丝，直至望远镜上下移动时，目标始终沿竖丝移动为止。最后拧紧压环螺丝，盖上护盖。,如图，在一平坦场地上，选择一直线AB，约100m。置仪于O，A点竖一标志，B点横放一毫米分划的小尺，并使其垂直于AB。盘左瞄准A，倒镜于B尺上读数B1；盘右再瞄准A，倒镜于B尺上读数B2，如果B2与B1重合，表明视准轴垂直于横轴，否则要检校,3、视准轴的检校,为了消除视准轴误差C，只需在尺上定出一点B3，该点与盘右读数B2的距离为四分之一B1B2的长度。用校正针拨动十字丝左右两个校正螺丝，先松开一个，再紧一个，使读数由B2移至B3，然后固紧两个螺丝。此校正需反复进行，直至C值不大于10为止。,4、横轴的检校,如图，在距一较高墙2030m处置仪，在墙上选择一仰角大于30度的目标点P，盘左瞄准P，将望远镜放平，在墙上定一点P1。倒镜盘右瞄准P点，再将望远镜放平，在墙上定出另一点P2。如果P1P2重合，表明仪器横轴垂直于竖轴，否则应校正。,由于仪器横轴不垂直于竖轴，仪器整平后，竖轴牌铅垂位置，横轴就不水平，倾斜一个i角。当以盘左、盘右瞄准P点而将望远镜放平时，其视准面不是竖直面，而是分别向两侧各倾斜一个i角的斜平面。因此，在同一水平线上的P1、P2偏离竖直面的距离相等而方向相反，直线P1P2的中点M必然与P点位于同一铅垂线上。校正时，用水平微动螺旋使十字丝交点瞄准M点，然后抬高望远镜，此时十字丝交点必然偏离P点。打开支架处横轴一端的护盖，调整支承横轴的偏心轴，抬高或降低横轴一端，直至十字丝交点瞄准P点。,5、竖盘指标差的检校,仪器整平后，以盘左、盘右先后瞄准同一明显目标，在竖盘指标水准管气泡居中的情况下读取竖盘读数L和R，并计算指标差。校正时先计算盘右的正确读数R0R-x，保持望远镜在盘右位置瞄准原目标不变，旋转竖盘指标水准管微动螺旋使竖盘读数为R0，这时竖盘指标水准管气泡不再居中，用校正针拨动竖盘指标水准管的校正螺丝使气泡居中。此项检校需反复进行，直至指标差x不超过限差为止。J6级仪器限差为30。,角度测量误差及注意事项,一、仪器误差,1.视准轴误差的影响,盘左盘右观测同一目标，其视准轴误差的影响大小相等，方向相反。即LL-c;RR+c。结论：盘左盘右观测取平均值可以消除视准轴误差的影响。,盘左盘右观测同一目标，其横轴误差的影响，大小相等，方向相反。结论：取盘左盘右观测的平均值可以消除横轴误差的影响。,2.横轴误差的影响,3.竖轴误差的影响,盘左盘右观测同一目标，竖轴倾斜的方向一致。结论：竖轴误差的影响不能靠盘左盘右观测取平均值的观测方法予以消除。一般规定，在观测过程中照准部水准管气泡偏离中央不大于1/2格，在山区观测时尤要注意整平精度。,4.照准部偏心差的影响,如图，o为度盘分划中心，o为照准部旋转中心，则正确的读数应为LL-xRR+x,结论：取盘左盘右读数的平均值可以消除照准部偏心差的影响。,度盘分划不均误差,措施：各测回按,改变度盘位置。,二、观测误差：测站偏心差、目标偏心差、瞄准误差、读数误差,测站偏心差,目标偏心差,三、外界条件的影响:风、温度、大气折光、大气密度、地面坚实度,3-6电子经纬仪简介,一、特点：1、采用电子测角系统，能自动显示、存储测量结果，从而实现读数自动化和数字化。方向观测的度盘读数电讯