第二章 角度测量(光学经纬仪)

1、1.水平角观测原理一一.水平角的概念水平角的概念水平角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。水平面aobAOB也可理解成是包含OA、OB视线 的两个铅垂面之间的二面角。0ba水平度盘水平度盘 =b-a=b-a水平角测量原理：水平角测量原理：若在O点的铅垂线上任一点，设置一按顺时针方向增加从0360分划的水平刻度圆盘，使刻度盘圆心正好位于过O点的铅垂线上。设O点到A、B目标方向线在水平刻度盘上的投影读数分别为a 和b， 则水平角为两读数之差， 即： = ba 垂直角观测垂直角观测原理原理2.竖直角观测原理竖直角观测原理天顶铅垂线水平线ACAZCZACB090 180270

2、高度角在同一竖直面内，目标方向与水平方向的夹角称为高度角 。仰角为正，俯角为负；也叫垂直角。天顶距 ：目标方向与天顶方向（即铅垂线的反方向）的夹角称为天顶距。 一一.经纬仪的技术经纬仪的技术参数参数2.2.经纬仪的技术参数经纬仪的技术参数技术项目一测回水平方向中误差望远镜有效孔径不小于望远镜放大倍数不小于水准管分划值水平度盘垂直度盘主要用途经纬仪等级DJ1 DJ2 DJ6 1 2 6二等平面控制测量及精密工程测量60mm 40mm 35mm30倍 28倍 26倍 6/2mm 20/2mm 30/2mm 10/2mm 20/2mm 30/2mm 三、四等平面控制测量及一般工程测量图根控制测量 及

3、一般工程测量技术参数 表3-1一、经纬仪概述 二二.光学光学经纬仪的构造经纬仪的构造DJ6经纬经纬仪的构造仪的构造基座、照准部、水平度盘、读数装置基座、照准部、水平度盘、读数装置基座基座照准部照准部基座基座水平度盘水平度盘照准部照准部1基座基座n1）脚螺旋用于整平仪器n2）轴座连接螺旋（固定螺旋）2.照准部照准部n1）.望远镜 组成-见 课本P17图2.4 视准轴 在用望远镜进行目标照准时，要注意正确的操作程序：.目镜调焦；.目标照准； .消除视差。 当望远镜瞄准目标之后，眼睛在目镜处有微小移动，发现目标与十字丝会产生一些相对运动，这种现象称为视差。2.2.照准部照准部光学对中器3.3.度盘和

4、读数系统度盘和读数系统 090180270090180270J6光学经纬仪读数光学经纬仪读数 将度盘1间隔分成60个小格，成像后度盘的最小间隔1正好与分微尺60格的全长相等。分微尺全长分60格，因此其最小格值为1=60。n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。J6J6光学经纬仪读数光学经纬仪读数两种读数测微装置两种读数测微装置：分微尺测微和平行玻璃板测微水平度盘读数： 730424017373b).平行玻璃板测微平行玻璃板测微n平行玻璃板与测微尺由测微手轮控制。转动测微手轮，使度盘像移动，则移动量可在测微尺上读出。n平行玻璃板最大调节范围为30分，测微尺全长刻度

5、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)加上测微尺读数，即为该方向的读数。b).b).平行玻璃板测微平行玻璃板测微利用测微手轮，用指标线读数水平度盘读数： 921730对中对中：使仪器中心位于测站点的铅垂线上。：使仪器中心位于测站点的铅垂线上。方法方法2 2：利用脚螺旋强制对中：利用脚螺旋强制对中：123精确对中，再次整平精确对中，再次整平电子经纬仪电池信息电池信息显示屏下角的符号显示电池电量的消耗信息。有三格或者两格的时候表示电量充足，可操作。只有一格的时候表示尚有少量电源，应准备随时更换电池或充电后再使用

6、。nPWR：电源开关键。按键开机，按键大于2秒则关机。n望远镜十字丝和显示屏照明键。按键一次开灯照明，再按则关（若不按键，10秒后自动熄灭）。n仪器键盘具有一键双重功能，一般情况下仪器执行键上方所标示的第一（测角）功能。nR/L：显示右旋/左旋水平角选择键。连续按此键，两种角值交替显示。nHOLD：水平角锁定键。按此键两次，水平角锁定，再按一次则解除。nOSET：水平角置零键。按此键两次，水平角置零。nV%：竖直角和斜率百分比显示转换键。连续按此键交替显示。信息显示符号nV 竖直角nH 水平角nHR 右旋（顺时针）水平角nLR 左旋（逆时针）水平角n 斜距n 平距n 高差水平角观测方法水平角观

7、测方法观测方法：测回法、方向观测法。观测方法：测回法、方向观测法。 l 正镜正镜 ：是指观测者正对望远镜目镜时，竖直度盘位于是指观测者正对望远镜目镜时，竖直度盘位于望远镜的左侧叫正镜，也称作盘左位置；望远镜的左侧叫正镜，也称作盘左位置； l 倒镜：是指观测者正对望远镜目镜时，竖直度盘位于望倒镜：是指观测者正对望远镜目镜时，竖直度盘位于望远镜的右侧叫倒镜，也称作盘右位置。远镜的右侧叫倒镜，也称作盘右位置。 l l一测回中观测一测回中观测正、倒镜两个盘位观测。正、倒镜两个盘位观测。 理论上，正、倒镜瞄准同一目标时水平度盘读数相差理论上，正、倒镜瞄准同一目标时水平度盘读数相差180 ，正、倒镜观测可

8、削弱仪器误差影响，正、倒镜观测可削弱仪器误差影响, ,还可检核测还可检核测角精度角精度。 测回法测回法测回法适用于观测两个方向的单角。测回法适用于观测两个方向的单角。l 一测回观测步骤如下一测回观测步骤如下：1 1以以盘左盘左位置瞄准目标位置瞄准目标A A，读取度盘读数，读取度盘读数a a左左， 顺时针顺时针转动照准部瞄准目标转动照准部瞄准目标B B，读取度盘读数，读取度盘读数b b左左，计算上半测回角值计算上半测回角值左左= b= b左左a a左左；2 2以以盘右盘右位置瞄准目标位置瞄准目标B B，读取度盘读数，读取度盘读数b b右右，逆时逆时针针转动照准部瞄准目标转动照准部瞄准目标A A，

9、读取度盘读数，读取度盘读数a a右右，计，计算下半测回角值算下半测回角值右右= b= b右右a a右右 水平角观测记录（测回法）n起始方向第一个读数应调成0 。 n分、秒数写足二位；n改数时按有关规则。n一测回过程中，不得再调整水准管气泡。测站竖盘位置目标水平度盘 读 数半测回角一测回平均角B左JK 00418742342第1方向第2方向测站测站JKB右KJ25424061800500741906741924741915水平角观测记录（测回法）n表中盘右C读数小于A读数，不够减时，应加360后再减。n精度要求精度要求： 左-右40（DJ6经纬仪），在满足精度要求的前提下， 取: =(左+右)/

10、2测站竖盘位置目标水平度盘 读 数半测回角一测回平均角第第2方向方向ACB第第1方向方向B左AC 010302143342右CA3434121801118214231221422542142303说明（1）盘左、盘右观测可作为观测中有无错误的检核，亦可）盘左、盘右观测可作为观测中有无错误的检核，亦可抵消一部分仪器误差的影响。抵消一部分仪器误差的影响。（2）上、下半测回角值较差的限差应满足有关测量规范的）上、下半测回角值较差的限差应满足有关测量规范的限差规定限差规定, ,当较差小于限差当较差小于限差 , ,可取平均值作为一测回的角可取平均值作为一测回的角值值, ,否则应重测。否则应重测。（3）若

11、精度要求较高时）若精度要求较高时, ,可按规范要求测多个测回可按规范要求测多个测回, ,当各测当各测回间的角值较差满足限差规定时回间的角值较差满足限差规定时, ,方可取各测回的平均值方可取各测回的平均值作为最后结果，否则应重测。并要求各测回间在起始方向作为最后结果，否则应重测。并要求各测回间在起始方向的盘左镜位改变度盘位置的盘左镜位改变度盘位置, ,其变化量为其变化量为180/n( (n 测回测回数数) )。（4）计算角值时始终为）计算角值时始终为“右目标读数右目标读数左目标读数左目标读数”( (由由于水平度盘为顺时针刻划于水平度盘为顺时针刻划).).所谓所谓“左左”、“右右”是指站在是指站在

12、测站点面向所要测的角度方向测站点面向所要测的角度方向, ,左手侧目标为左目标左手侧目标为左目标, ,右手右手侧目标为右目标。若侧目标为右目标。若“右右左左”其差值其差值0 时时, ,则结果应则结果应加加360 。方向观测法（全圆测回法）方向观测法（全圆测回法）适用范围：适用范围：在一个测站上，观测三个及以上方向构成数个水在一个测站上，观测三个及以上方向构成数个水平角时，用方向观测法观测。平角时，用方向观测法观测。方向观测法观测步骤为：方向观测法观测步骤为：1、上半测回上半测回(盘左盘左) （1）选择距离适中的）选择距离适中的A目标为起始方向（称为零方向）目标为起始方向（称为零方向），瞄准，瞄准

13、A A目标，读取水平度盘读数；目标，读取水平度盘读数； （ 2 2 ）由零方向）由零方向A A起始起始, ,按顺时针依次精确瞄准各点读数按顺时针依次精确瞄准各点读数 ABCDA(ABCDA(即所谓即所谓“全圆全圆”),),并记入方向观测法记录并记入方向观测法记录表中。表中。n（1）纵转望远镜纵转望远镜180,使仪器为盘右位置；使仪器为盘右位置；（2）按逆时针顺序依次按逆时针顺序依次精确瞄准各点读数。精确瞄准各点读数。ADCBA,将读将读数记入方向观测法记录中数记入方向观测法记录中。n最后一步将照准部转回最后一步将照准部转回到起始方向到起始方向A，称为归零，称为归零，其目的是为了检查水平，其目的

14、是为了检查水平度盘的位置在观测的过程度盘的位置在观测的过程中是否发生了变动。中是否发生了变动。n注：注：上半测回应从上向下上半测回应从上向下记录记录。n下半测回应从下向上下半测回应从下向上记录记录。零方向盘左盘右ABOCD方向观测法方向法观测水平角记录计算表格测站测回数目标水平度盘读数2C平均读数 归零方向值 各测回平均归零方向值 盘左 盘右 O1A 0 02 42 180 02 42 0 （0 02 38） 0 02 42 0 00 00 0 00 00B 60 18 42 240 18 30+12 60 18 36 60 15 58 60 15 56C116 40 18 296 40 12

15、 +6 116 40 15 116 37 37 116 37 28D185 17 30 5 17 36 -6 185 17 33 185 14 55 185 14 47A 0 02 30 180 02 36 -6 0 02 332A 90 01 00 270 01 06 -6 （90 01 09） 90 01 03 0 00 00B150 17 06 330 17 00 +6 150 17 03 60 15 54C206 38 30 26 38 24 +6 206 38 27 116 37 18D275 15 48 95 15 48 0 275 15 48 185 14 39A90 01 12

16、 270 01 18 -6 90 01 153计算与检验计算与检验方向观测法中计算工作较多，在观测及计算过程中尚需检查方向观测法中计算工作较多，在观测及计算过程中尚需检查各项限差是否满足规范要求（各项限差见书各项限差是否满足规范要求（各项限差见书3535页）。页）。（1 1）半测回归零差）半测回归零差: :即上下半测回中零方向两次读数之差即上下半测回中零方向两次读数之差. .（2 2）各测回同方向）各测回同方向2 2c c值互差：值互差：2 2c c值是指上下半测回中，同值是指上下半测回中，同一方向，盘左、盘右水平度盘读数之差。一方向，盘左、盘右水平度盘读数之差。（3 3）平均方向值：各测回中

17、同一方向盘左和盘右读数的平）平均方向值：各测回中同一方向盘左和盘右读数的平均值。均值。（4 4）归零方向值：在各个测回中将起始方向的方向值化为）归零方向值：在各个测回中将起始方向的方向值化为0 0, ,并把其它各方向的平均方向值减去起始方向的平均方并把其它各方向的平均方向值减去起始方向的平均方向值，即得各方向的归零方向值。向值，即得各方向的归零方向值。（5）各测回同方向归零方向值互差小于限差。）各测回同方向归零方向值互差小于限差。测站测回竖盘位置目标水平度盘读数/（）半测回角值一测回角值各测回平均值A1左B0 03 54C96 52 00右C276 51 24B180 03 30A2左B90

18、02 30C186 50 42右C6 50 18B270 02 12测站测回目标盘左/（）盘右/（）2C平均读数归零方向值各测回平均归零方向值O 1A 0 01 06180 01 06B 37 43 18217 43 06C 115 28 06295 27 54D 156 13 48336 13 42A 0 01 18180 01 06O 2A 90 02 30270 02 24B 127 44 36307 44 28C 205 29 1825 29 24D 246 14 5466 14 48A 90 02 24270 02 18竖直角观测原理竖直角观测原理n竖直角竖直角在同一铅垂面内，瞄准目

19、标的倾斜视n 线与水平视线的夹角。n =090 ，仰角为正，俯角为负。天顶天顶铅垂线水平线ACAZCZACB090 180270竖盘构造竖盘构造竖盘装置竖盘装置n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：n盘左时一般 L0=90 ，盘右时一般 R0=270 。1801802702700 09090盘左盘左竖直度盘与读数指标27027090900 0180180盘右盘右竖直角观测方法竖直角观测方法竖直角计算公式的确定方法竖直角计算公式的确定方法n根据度盘刻度形式，确定竖直角计算公式，保证仰角为保证仰角为正、

20、俯角为负。正、俯角为负。竖盘读数与竖直角计算L=90-LR=R-270竖盘指标差竖盘指标差n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)360(21LRx盘左盘右观测竖直角取平均，可消除指标差的影响。n竖盘读数的正确值竖盘读数的正确值:(设指标偏向注字增加的方向设指标偏向注字增加的方向)：n L正正= LxR正正=Rx n盘左、盘右取均值可消除指标差盘左、盘右取均值可消除指标差n正确的竖直角：正确的竖直角：n=90（Lx）=左左+xn或或=（Rx）270=右右x n一测回竖直角一测回竖直角右左右左）（）（2121xx竖 盘 读 数半测回角值经纬仪的检验与校正经纬仪的检验

21、与校正经纬仪应满足的主要条件经纬仪应满足的主要条件应应满满足足条条件件目目的的备备注注 LLVV当气泡居中时，当气泡居中时，LL水平，水平，VV铅垂，水平度盘水平。铅垂，水平度盘水平。VV铅垂是前提铅垂是前提CCHH望远镜绕望远镜绕HH纵转时，纵转时，CC移移动轨迹为一平面。动轨迹为一平面。否则是一圆锥面否则是一圆锥面 HHVVLL水平时，水平时，HH也水平，使也水平，使CC移动轨迹为一铅垂面。移动轨迹为一铅垂面。否则为一倾斜面否则为一倾斜面“ ”HH望远镜绕望远镜绕HH纵转时，纵转时，“ ”位于上述铅垂面内；可检查位于上述铅垂面内；可检查目标是否倾斜或用其任意位目标是否倾斜或用其任意位置照准目标。置照准目标。“ ”指十字丝竖丝指十字丝竖丝光学对中器的视线与光学对中器的视线与VV