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文档简介
1、内容提要第内容提要第三章三章第三章第三章 经纬仪与角度测量经纬仪与角度测量 学习要点 水平角与垂直角观测原理 光学经纬仪的构造及度盘读数 水平角观测 垂直角观测 经纬仪的检验与校正 水平角观测的误差分析提要一提要一水平角与垂直角观测原理3.1 水平角与垂直角观测原理水平角观测原理水平角观测原理垂直角观测原理垂直角观测原理两种角度两种角度 . .水平角水平角 用于确定点的平面位置(计算坐标) 2.2.竖直角竖直角 用于两点间高差计算、斜距改正成平距测角仪器测角仪器 经纬仪、电子全站仪经纬仪、电子全站仪1.水平水平角观测角观测原理原理1.水平角观测原理水平角观测原理水平角水平角过一点到两个目标的方
2、向线垂直投影 到水平面上所成的夹角。 0360水平面abcabc也可看成是包含ba、bc视线 的两个铅垂面之间的两面角。0ca水平度盘水平度盘 =c-a=c-a垂直角观测原理2.垂直角观测原理垂直角观测原理天顶铅垂线水平线acazczacb090 180270垂直角垂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(也叫竖直角)。 =090,仰角为正,俯角为负。提要二提要二光学经纬仪的构造及度盘读数经纬仪的技术参数 dj6经纬仪的构造 dj2经纬仪3.2 dj6型光学经纬仪的构造一.经纬仪的技术参数一一. .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
3、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 40mm30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 及一般工程测量技术参数 表3-1二二.dj6dj6经纬仪的构造经纬仪的构造dj6经纬仪的构造基座、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1.1.基座基座脚螺旋用于整平仪器基座基座水平度盘水平度盘照准部照准部2.照准部2.2.照准部照准部1.照准部
4、(水平)制动、微动2.望远镜(竖直)制动、微动3.圆水准器 8/2mm; 管水准器30/2mm4.望远镜:倒像,2630倍, 目镜调焦,物镜调焦, 粗瞄准器,十字丝5.读数显微镜6.竖盘部分7.光学对点器8.复测扳手或度盘变换器 望远镜十字丝3.水平度盘3.3.水平度盘水平度盘水平度盘由光学玻璃制成水平度盘由光学玻璃制成 .顺时针0360刻度; 2.仪器整平,水平度盘水平; 3.水平度盘与照准部相互脱离; 4.改变度盘位置,要使用复测 扳手或度盘变换手轮。0901802700901802704.j6经纬仪的 读数装置4.dj64.dj6经纬仪的经纬仪的 读数装置读数装置图3-5 j6经纬仪度盘
5、读数光路水平度盘垂直度盘读数光路j6光学经纬仪读数dj6dj6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 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 此其最小格值为最小格值为1 1 = =6060 。 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:730424a).a).分微尺测微分微尺测微利用度盘刻度线,在分微尺上读数。017373b).平行玻璃板测微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 平行玻璃板与分微尺由测微手 轮控制。转动测微手轮,使
6、度 盘像移动,则移动量可在 分微尺上读出。 平行玻璃板最大调节范围为30分, 分微尺全长刻度也等于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)加上分微尺 读数,即为该方向的读数。图3-8 平行玻璃板测微器水平度盘读数: 921728主要特点主要特点(1)采用度盘对径重合读数法,以消除度盘偏心 误差影响。(2)通过转动测微手轮,操纵测微装置,使度盘上 相差180度的刻度线一一对应重合,而对应刻 度线相对移动过的量,可在分微尺上读取。(3)水平度盘读数和竖直度盘读数由换像手轮控 制,分别单独显示。dj2dj2光学经纬
7、仪的读数光学经纬仪的读数水平度盘读数:425202.0水平度盘读数:1740202.0水平角观测3.3 dj63.3 dj6光学经纬仪的使用方法光学经纬仪的使用方法 对中对中整平整平瞄准瞄准读数读数掌握对中、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。对中对中将仪器中心安置在过测站点的铅垂线 上。对中误差3mm。对中bca 垂球对中步骤:垂球对中步骤: 1.粗略对中:粗略对中:移动三脚架,使垂球尖离测 站中心12cm内; 2.精确对中:精确对中:稍微松开中心螺丝,在脚架 头上移动(不能旋转)仪器,使垂球尖精 确对中测站
8、标志中心,旋紧中心螺丝。 注意注意脚架头首先要放平,三个脚螺旋 基本等高; 脚架适当踩实; 垂球尖尽量接近标志,便于判断。光学对中步骤图3-14光学对中步骤:光学对中步骤:对准、调平、整平、对中整平123气泡居中,3与1、2等高整平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1格。 用左手大拇指法则,转动脚螺旋,调节水准 管气泡居中(反复)。 一测回观测过程中,不得再调气泡。气泡居中,1、2等高123瞄准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
9、引起的 方向误差。n在经纬仪瞄准目标之后从读数窗中读水平方向值。n读数与记录有呼有应,有错即纠。n纠错的原则“只能划改,不能涂改”。n最后的读数值应化为度、分、秒的单位。n度盘变换钮配置:n1)转动照准部使望远镜瞄准起始方向目标;n2)打开度盘变换钮的盖子(或控制杆),转动变换钮,同时观察读数窗的度盘读数使之满足规定的要求;n3)关闭度盘变换钮的盖子(或控制杆)。n复测钮配置:n1)复测钮,打开水平制动旋钮转动照准部,同时在观察读数窗的度盘读数使之满足规定的要求; n2)复测钮,转动照准部照准起始方向,并用水平微动旋钮精确瞄准起始方向。n3)复测钮,使水平度盘与照准部处于脱离状态。3.4 3.
10、4 水平角观测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。盘左盘左盘右盘右测回法观测水平角一、测回法观测水平角一、测回法观测水平角 观测程序: 盘左盘左 瞄准j,读数j左 瞄准k,读数k左 盘右盘右 瞄准k,读数k右 瞄准j,读数j右第1方向第2方向测站测站jkb 左左= =k k左左-j-j左左 右右= =k k右右-j-j右右精度要求精度要求: 左-右40 取: =(左+右)2 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
11、减去第1方向读数而得。水平角观测记录注意:.起始方向第一个读数应调成0(或180/n,n为测回数);2.分、秒数写足二位;3.改数时按有关规则。4.一测回过程中,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)第1方向第2方向测站测站jkb右kj25424061800500741906b左jk 00418742342741924741915测站竖盘位置目标水平度盘 读 数半测回角一测回平均角水平角观测记录大角第第2方向方向acb第第1方向方向水平角观测记录(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。b左ac 010302143342右ca3434121801
12、118214231221422542142303测站竖盘位置目标水平度盘 读 数半测回角一测回平均角测站竖盘位置目标水平度盘读数半测回角值一测回角值平均角值备注12345678第一测回左10005003965312右1180043032765224第二测回左190011831864930右127001523064942964803964800964802测回法练习题方向观测法二、方向观测法二、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”。abcde方向观测法零方向盘左盘右1.观测步骤观测步骤 1)盘左观测: (1)按顺时针转动照准部,依次瞄准目标a、b、c、
13、d、a; (2)在分别瞄准每一目标后立即读数和记录。 2)盘右观测: (1)纵转望远镜180,转动照准部使仪器处于盘右位置; (2)按逆时针转动照准部,依次瞄准目标a、d、c、b、a; (3)在分别瞄准每一目标后立即读数和记录。2.记录表格记录表格:盘左:从上到下;盘右:从下到上。盘左:从上到下;盘右:从下到上。3计算与检核计算与检核1)归零差的计算与检核。半测回中起始方向观测值与归零观测值的差值。2)二倍照准差2c及2c互差2c的计算与检核。 2c=l盘左-l盘右180 3)方向平均值li的计算。4)零方向平均值的计算。5)归零方向值的计算。 li =li -l06)测回差的计算与检核。82
14、2180盘右盘左llli922000olll归上半测回上半测回、下半测回下半测回、几个测回几个测回。如要提高观测精度,须观测多个测回如要提高观测精度,须观测多个测回。各测回仍按。各测回仍按180180/n/n的角度间隔变换水的角度间隔变换水平度盘的起始位置。平度盘的起始位置。半测回归零差半测回归零差,对于,对于dj6dj6经纬仪,归零经纬仪,归零差不应超过差不应超过1818,否则应重新观测。,否则应重新观测。方向观测法成果计算方向观测法成果计算计算两倍照准差计算两倍照准差(2c)(2c)值值2c=2c=盘左读数盘左读数-(-(盘右读数盘右读数180180) )对于对于dj2dj2经纬仪,当竖直
15、角小于经纬仪,当竖直角小于3 3时,时,2c2c不应超过不应超过1818,dj6dj6没有限差要求。没有限差要求。计算各方向的平均读数计算各方向的平均读数平均读数平均读数=1/2=1/2盘左读数盘左读数+(+(盘右读数盘右读数180180)计算的结果称为计算的结果称为方向值方向值。起始方向有两个平均值,应将此两数。起始方向有两个平均值,应将此两数再次平均,作为起始方向的方向值,并括以括号。再次平均,作为起始方向的方向值,并括以括号。计算归零后的方向值计算归零后的方向值将各方向的平均读数减去起始方向的平均读数将各方向的平均读数减去起始方向的平均读数( (括号内括号内) ),即得,即得各方向的各方
16、向的归零方向值归零方向值。同一方向值各测回互差不超过。同一方向值各测回互差不超过2424。起始方向的归零值为零起始方向的归零值为零。计算各测回归零后方向值的平均值计算各测回归零后方向值的平均值取各测回同一方向归零后的方向值的取各测回同一方向归零后的方向值的平均值平均值作该方向的最后结作该方向的最后结果。在取平均值之前,应计算同一方向归零后的方向值各测回之间果。在取平均值之前,应计算同一方向归零后的方向值各测回之间的差数有无超限,如果超限,则应重测。的差数有无超限,如果超限,则应重测。计算各目标间水平角值计算各目标间水平角值将相邻两方向值减即可求得。将相邻两方向值减即可求得。全全圆圆方方向向观观
17、测测法法测测水水平平角角 读读 数数 测测站站 测测回回 目目标标 盘盘 左左 盘盘 右右 2c=左左-右右 (平平均均)方方向向值值 归归零零方方向向值值 各各测测回回平平均均方方向向值值 水水平平角角值值 a 00200 1800210 -10 (00206) 00205 00000 b 523340 2323340 0 523340 523134 c 912120 2712130 -10 912125 911919 d 1384230 3184250 -20 1384240 1384240 3 1 a 00200 1800212 -12 00206 1800212 a 900120 27
18、00130 -10 (90115) 900115 00000 00000 b 1423300 3223300 0 1423300 523145 523140 c 1812040 012050 -10 1812045 911930 911924 d 2284200 484210 -10 2284205 1384050 1384042 3 2 a 900110 2700120 -10 900120 00000 523140 384844 472118 各方向平均读各方向平均读数数-括号内数括号内数2c=2c=盘左读数盘左读数- -( (盘右读数盘右读数180180) )平均读数平均读数=1/2=1
19、/2盘左读数盘左读数+(+(盘右读数盘右读数180180)垂直角观测3.5 竖直角的观测方法垂直角观测原理垂直角观测原理竖盘构造特点竖盘构造特点垂直角计算公式垂直角计算公式竖盘指标差竖盘指标差垂直角观测原理垂直角观测原理垂直角观测原理天顶天顶铅垂线水平线acazczacb090 180270垂直角垂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(也叫竖直角)。 =090,仰角为正,俯角为负。垂直角的主要用途垂直角的主要用途垂直角的主要用途d=scos 将斜距化为平距将斜距化为平距 已知斜距s、竖直角, 计算平距d:图3-20 斜距化为平距lihhdhabtan 三角高程测量三角高程测
20、量 已知平距d、竖直角 , 计算a、b高差h:图3-21 三角高程测量abhl竖盘构造特点竖盘构造特点竖盘构造特点构造特点构造特点 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 。27027090901801800 0盘右盘右0 02702701801809090盘左盘左垂直度盘与读数指标确定垂直角的计算公式90l左确定垂直角的计算公式确定垂直角的计算公式 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、俯角为负。正、俯角为负。r 270右竖盘指标差0 02
21、702701801809090 x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。竖盘指标差竖盘指标差盘左盘右观测竖直角取平均,可消除指标差的影响。指标差计算公式:指标差计算公式:)或右左(21)360(21xrlx产生的原因:仪器振动、磨损等使指标水准管气泡偏离了正确位置垂直角观测记录 270090180盘左计算公式左=l-90右=270-r测站目标竖盘位置竖盘读数 半 测 回垂 直 角 一 测 回垂 直 角 2x 备 注i左右j112 15 00 22 15 00247 44 38 22 15 22 22 +22 15 11左右k118 37 36 28 37 362
22、41 22 02 28 37 58 22 +28 37 47左右h 84 06 10 + 5 53 50275 53 30 + 5 53 30 20 + 5 53 40 垂直角必须带“+ ”号。垂直角观测记录垂直角观测记录经纬仪的检验与校正3.6 经纬仪的检验与校正经纬仪的轴线及其应满足的条件经纬仪的轴线及其应满足的条件经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正目的:使经纬仪各轴线间保持正确的目的:使经纬仪各轴线间保持正确的 几何关系几何关系经纬仪的轴线 横轴 hh 视准轴 cc 水准管轴 ll 竖轴 vv 圆水准轴 llllhhccvvll经纬仪的轴线经纬仪的轴线轴线间应满足的条件 水准管轴垂直于
23、竖轴 llvv 视准轴垂直于横轴 cchh 横轴垂直于竖轴 hhvv 十字竖丝垂直于横轴 竖丝hh 圆水准轴平行于竖轴 llvv轴线间应满足的条件轴线间应满足的条件llhhccvvll经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正 校正项目 校正目的 1.1.平盘水准管的检验与校正 llvv 2.2.圆水准器的检验与校正 ll vv(次要) 3.3.视准轴的检验与校正 cchh 4.4.横轴的检验与校正 hhvv 5.5.竖盘指标差的检验与校正掌握各项目的校正原理与方法llvv的检验与校核的检验与校核n检验 先整平仪器,照准部水准管平行于任意一对脚螺旋,转动该对角螺旋使气泡居中,再将照
24、准部旋转180,若气泡仍居中,说明此条件满足,否则需要校正。 n校正 用校正针拨动水准管一端的校正螺丝,先松一个后紧一个,使气泡退回偏离格数的一半,再转动脚螺旋使气泡居中。重复检验校正,直到期水准管在任何位置时气泡偏离量都在一格以内。 竖丝竖丝hh检验与校核检验与校核n检验 用十字丝竖丝一端瞄准细小点状目标转动望远镜微动螺旋,使其移至竖丝另一端,若目标点始终在竖丝上移动,说明此条件满足,否则需要校正。 n校正 旋下十字丝分划板护罩,用小改锥松开十字丝分划板的固定螺丝,微微转动十字丝分划板,使竖丝端点至点状目标的间隔减小一半,再返转到起始端点。生复上述检验校正,直到无显著误差为止,最后将固定螺丝
25、拧紧。 cc hh的检验与校核的检验与校核n检验 在平坦场地选择相距100m的a、b两点,仪器安置在两点中间的o点,在a点设置和经纬仪同高的点标志(或在墙上设同高的点标志),在b点设一根水平尺,该尺与仪器同高且与ob垂直。检验时用盘左瞄准a点标志,固定照准部,倒罢望远镜,在b点尺上定出b1点的读数,再用盘右同法定出b2点读数。若b1与b2重合,说明此条件满足,否则需要校正。 n校正 在b1、b2点间1/4处定出b3读数,使b3=b2(b2b1)/4。拨动十字丝左、右校正螺旋,使十字丝交点与b3点重合。如此反复检校,直到b1b22cm为止。最后旋上十字丝分划板护罩。hh vv的检验与校核的检验与
26、校核n在离建筑物10m处安置仪器,盘左瞄准墙上高目标点标志p(垂直角大于30),将望远镜放平,十字丝交点投在墙上定出p1点。盘右瞄准p点同法定出p2点。n若p1p2点重合,则说明此条件满足,若p1p25mm,则需要校正。由于仪器横轴是密封的,故该项校正应由专业维修人员进行 竖盘指标差的检验与校核竖盘指标差的检验与校核找一个明确目标,用盘左、盘右读取竖盘读数,计找一个明确目标,用盘左、盘右读取竖盘读数,计算出竖盘指标差算出竖盘指标差水平角观测的误差分析3.7 角度测量的误差分析误差来源与处理方法1.1.仪器误差:仪器误差:仪器校正的残余误差 视准轴误差(cchh) 盘左盘右观测取平均消除 横轴误差 (hhvv) 盘左盘右观测取平均消除 竖轴误差 (llvv) 盘左盘右观测取平均不能 抵消,仔细整平。2.2.仪器安置误差:仪器安置误差:对中误差,整平误差 对中误差:边长较短时采用光学对中。 整平误差:管水准器气泡偏离中心应小于1格。观测 目标垂直角较大时,应特别注意。误差来源与处理方法3.3.标杆倾斜误差标杆倾斜误差 竖直标杆,观测
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