角度测量原理及方法

第四章角度测量,一、水平角空间两条相交直线在水平面上投影的夹角,mn,4.1角度测量的概念,二、垂直角空间直线与水平面之间的夹角,4.1角度测量的概念,a,p,水平面,铅垂面,P,a,垂直角与天顶距的关系：90Z,仰角：0俯角：0,垂直指标读数与垂直角关系：90,A,P,4.2光学经纬仪,一、J6级光学经纬仪1、基本结构（1）脚架（2）基座,竖轴横轴照准轴水平度盘垂直度盘水准器,（3）照准部,三轴,J6经纬仪,4.2光学经纬仪,2、J6经纬仪的照准装置（望远镜）主要组成：物镜、目镜、十字丝板和调焦装置,4.2光学经纬仪,（1）成像原理：物镜组和调焦透镜构成一个焦距可变的等效透镜。调整两者间距（调焦），使目标成像于十字丝板。十字丝板安装在目镜的前焦点之内，通过目镜可观测到目标放大的虚像。,F1,F2,十字丝板,等效透镜,目镜,光学经纬仪（十字丝的形状）,纵丝：测定水平角,横丝：测定垂直角,视距丝：与标尺配合测定距离,（2）十字丝分划板：用于精确照准目标和视距的装置,4.2光学经纬仪,3、J6经纬仪的读数系统（1）度盘：直径6090mm，最小分划1,视差：度盘影像和测微尺影像不能同时清晰。（调整透镜7与12）,行差：度盘分划格距与相应测微尺分划格距不一致。（调整透镜6与11）,（2）光路：水平度盘光路、垂直度盘光路和对点器光路。,4.2光学经纬仪,（3）测微装置与使用度、分直接读出秒、值估读例：水平角读数2130124,垂直角读数955530,4.2光学经纬仪,4、J6经纬仪的安平装置（1）水准器有管水准器和圆水准器两种。,光学经纬仪（管水准器的分划值）,t值越小水准器的灵敏度越高,相邻分划间弧长一般为2mm：,光学经纬仪（圆水准器）,圆水准器水准轴：,过圆水准器顶部中心并垂直于顶部的直线,圆水准器用于概略整平，管水准器用于精确整平,圆水准器：t=860,4.2光学经纬仪,（2）竖盘自动归零装置有手动和自动两种手动：,4.2光学经纬仪,自动：,重锤,空气阻尼,簧片,限幅器,光路,空气阻尼,簧片,限幅器,4.2光学经纬仪,三、J2经纬仪的使用旋转测微螺旋，使度盘对径分划影像重合，在读数窗中读出度和十分值，在测微窗中读出不足十分值和秒值（秒值不足一格四舍五入）。如图读数：52500,5,a,6,5,40,50,0,0,9,9,0,0,20,10,40,4,4,5,5,5,20,10,0,50,b,4.3水平角和垂直角观测与记录,一、经纬仪的整置1、对中：使水平度盘中心与地面点标志中心在同一铅垂线上。（1）垂球法（2）光学对点器法,经纬仪置平,4.3水平角和垂直角观测与记录,3、调焦：包括物镜调焦和目镜调焦。物镜调焦：使目标成像于十字丝分划板上。目镜调焦：使目标影像连同十字丝分划所成虚像一起成像于人眼明视距离处。,调焦的检验：眼睛在目镜处微微晃动，若十字丝与目标相对移动，则调焦不正确，此现象称为十字丝视差。若存在十字丝视差，将对角度测量产生影响，应重新调焦。,调焦方法：望远镜对向背景明亮处，旋转目镜调焦螺丝，使十字丝最黑；照准目标后，旋转物镜调焦螺丝，使目标影像最为清晰。,4.3水平角和垂直角观测与记录,十字丝视差：目标影像与十字丝不重合，当观察位置发生变化时，两者之间产生的相对移动现象。,4.3水平角和垂直角观测与记录,观测准备工作：（1）寻找目标（2）选定零方向（3）准备手簿，填写相关项目（4）量取仪器高和觇标高，并记录,二、水平角方向观测法1、目标的照准方法,4.3水平角和垂直角观测与记录,水平角观测时目标的照准方法,单丝照准,4.3水平角和垂直角观测与记录,2、安置度盘：消除或减弱度盘分划误差对角度观测的影响。J6型：G180/m(k-1)+60/m(k-1)J2型：G180/m(k-1)+10(k-1)+600/m(k-1/2)其中：m为总测回数，k为测回序号,3、观测步骤,4、记录与计算,水平角的观测和记录,00236,702336,2281924,00230,2541754,1800236,2502342,481930,1800236,741754,33,36,00000,702103,2281651,2541521,06,54,18,00000,702104,2281652,2541520,00000,702055,2281648,2541517,水平角观测与记录,仪器号码：020123654观测日期：2003.09.10,测站：N1,观测者：李平记录者：马志强,19,19,4.3水平角和垂直角观测与记录,5、观测限差,仪器,项目,4.3水平角和垂直角观测与记录,6、作业中的若干问题（1）观测数据不许转抄，秒值不许改动，不许连环涂改；（2）字迹清楚，不许就字改字、不许一改再改；（3）项目填写齐全，不许空页、撕页；（4）方向数小于4个时(2、3)，可不归零；（5）个别方向超限时，应重新与原零方向进行联测，重测方向数不许超过总方向数的1/3；（6）一测回中间，不许整平。,4.3水平角和垂直角观测与记录,三、垂直角中丝观测法1、观测与计算（1）观测：盘左横丝切准目标，指标水准器居中，读数L；盘右横丝切准目标，指标水准器居中，读数R；以上即为垂直角一测回观测。,2、公式的推证,指标差i：读数指标偏离正确位置（铅垂线）的角值,垂直角与指标差的关系,4.3水平角和垂直角观测与记录,特性：（1）指标差对垂直角观测的影响，可在一测回观测中消除；（2）短时间内指标差大小为常数，故可利用指标差互差检验垂直角观测质量。J6级指标差互差限差小于24,垂直角观测与记录,测站,觇点,读数,指标差,直垂角,仪器高,觇标高,盘左,盘右,N1旗顶,880524,2715454,15445,1.42,3.02,880530,2715442,15436,15440,南山,009,006,同一测站指标差互差i24,作业,作业题：P251、2、3预习思考题：如何提高水平角测量精度和速度？,角度观测实习安排,器材：经纬仪、脚架、手簿、铅笔、课本、小凳,时间：下周三下午下周五上午,任务：熟悉仪器、练习观测读数水平角4个方向2测回，垂直角