经纬仪测量知识讲座PPT课件

1、地面上一点到两目标点的方向线所夹的水平角，就是过这两方向线所作两竖直面间的二面角 如图，从C点观测A、B的水平角在Q面上垂直投影所成的 所谓水平角，是指空间两直线的夹角在水平面上的垂直投影。第1页/共68页过C点的铅垂线上任意点放置一个有刻度的水平圆盘，其中心位于过C点的铅垂线上。过CA和CB各作一个铅垂面，其与水平圆盘交线读数为a和b第2页/共68页所以，所求水平角为： b - a根据这一原理设计的经纬仪要求：A：有一刻度盘和在刻度盘上读数的指标B：观测水平角时，水平圆盘(刻度盘)中心应安放在过测站点的铅垂线上C：必须有一个瞄准目标用的望远镜，当望远镜高低变化时，其视准轴应能划出一个铅垂面第

2、3页/共68页4.2 4.2 DJ6DJ6级光学经纬仪光学经纬仪优点：体积小、重量轻、密封性好、精度高等。精密度分三级：11级、22级和66级，前两种属精密仪器，后一种属中等精度仪器，是工程测量中常用的一种。国产经纬仪编制的标准：DJ07DJ07、DJ1DJ1、DJ2DJ2、DJ6DJ6、DJ15DJ15和DJ60DJ60等级别。其中D D和J J分别表示“大地测量”和“经纬仪”两个词汉语拼音的第一个字母，后面的数字表示该仪器所能达到的精度指标。DJ6DJ6级光学经纬仪属66级仪器。第4页/共68页北京光学仪器厂生产的DJ6级方向光学经纬仪。（如右图）第5页/共68页1-望远镜制动螺旋 2-望

3、远镜微动螺旋 3-物镜 4- 物镜调焦螺旋 5-目镜 6-目镜调焦螺旋 7-光学瞄准器 8-度盘读数显微镜 9-度盘读数显微镜调焦螺旋 10-照准部管水准器 11-光学对中器 12-度盘照明反光镜 13-竖盘指标管水准器 14-竖盘指标管水准器观察反射镜 15-竖盘指标管水准器微动螺旋 16-水平方向制动螺旋 17-水平方向微动螺旋 18-水平度盘变换螺旋与保护卡 19-基座圆水准器 20-基座 21-轴套固定螺旋 22-脚螺旋第6页/共68页光学经纬仪的构造 一般将光学经纬仪分解为基座、水平度盘和照准部三部分。( (一) ) 照准部 (1) (1) 望远镜 作用：精确瞄准目标的。它和水平轴连

4、接在一起，而水平轴则放在支架上，所以经纬仪上的望远镜可以绕水平轴在竖直面内上下任意转动。为了控制望远镜上下移动，设置了望远镜制动扳钮和望远镜微动螺旋。照准部基座水平度盘第7页/共68页(2)(2) 竖直度盘( (竖盘) ) 由光学玻璃制成。 作用：观测竖直角。 它和望远镜连成一体并随望远镜一起转动。(3)(3) 水准器 照准部上有一个水准管和一个圆水准器。 作用：圆水准器用作粗略整平仪器，水准管用作精确整平仪器。第8页/共68页 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。为了控制照准部的转动，照准部下部也装有水平制动扳钮和水平微动螺旋。( (二) ) 水

5、平度盘l 由光学玻璃制成。盘上有0-3600-360顺时针注记的分划线。复测扳扭：扳下时，水平度盘与照准部可以一起转动。第9页/共68页( (三) ) 基座 基座是仪器的底座，其上有脚螺旋和连接板。 测量时必须将三脚架上的中心螺旋( (连接螺旋) )旋进连接板，仪器和三脚架就连接在一起。 中心螺旋下端挂上垂球，即指示水平度盘的中心位置。 注意：把轴座固定螺旋和中心螺旋适当地旋紧( (并应随时检查) )，以免发生摔坏仪器事故。第10页/共68页光学经纬仪的读数装置和读数方法 (一) 单平板玻璃测微器及其读数方法 度盘分划像的位移量可用测微盘的转动量测定。读数转动测微轮，使度盘分划线精确地平分双指

6、标线度数和整30数在度盘上读出分数和秒数在测微盘上读出测微盘每小格为20，约能估读到五分之一格第11页/共68页 (一) 单平板玻璃测微器及其读数方法 度盘分划像的位移量可用测微盘的转动量测定。测微盘竖盘读数水平盘读数第12页/共68页J6光学经纬仪读数HzVHz 2131224V？第13页/共68页( (二) ) 测微尺读数装置及其读数方法 采用测微尺读数装置。 度盘上每一格为1 1。 测微尺的总长度等于度盘每格(1(1) )的宽度，而 测微尺分成6060个小格，故每一小格代表11。读数以测微尺的零分划线为起始线度数在度盘上读出不足1的读数，在测微尺上读出测微尺分成60个小格，每一小格代表1

7、第14页/共68页测微尺的总长度等于度盘每格(1)的宽度，而测微尺分成60个小格，故每一小格代表1。水平盘读数竖盘读数第15页/共68页光学经纬仪应满足的几何条件 一台完善的经纬仪，其各条轴线之间应满足以下主要几何条件，即三轴相互垂直条件： 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)。水准管轴竖轴V视准轴水平轴第16页/共68页 如图,欲测BA、BC两方向间的水平角ABC,则安置仪器于B点(该点称为测站点或测站)进行观测。第17页/共68页 经纬仪的安置 经纬仪的安置，包括对中和整平两个内容。 1 1、对中 目的

8、：是把仪器中心安置在测站点O O的铅垂线上。 做法：lA A：先张开三脚架，挂上垂球( (垂球线打活结) )，将三脚架的一条腿插稳于B B点附近的适当位置。第18页/共68页lB B：再用两手握住三脚架的另外两条腿移动，使垂球尖大致对准B B点木桩上的小钉，并使三脚架头大致放平，同时，将这两条腿也插稳。l C C：然后安上仪器，拧上中心螺旋( (暂不完全拧紧) )，适当移动基座使垂球尖精确对准B B点。在一般的测量工作中，要求对中误差不应大于3mm3mm。l D D：最后将中心螺旋适当上紧，以防仪器从三脚架上摔下来。 第19页/共68页 2 2、整平 目的：使仪器竖轴竖直、水平度盘水平。 做法

9、：l (1)(1)转动脚螺旋使圆水准器气泡居中，进行仪器的初步整平。l (2)(2)转动照准部，使水平度盘上的水准管平行于任意两个脚螺旋的连线，按照左手拇指规则以相反方向旋转两脚螺旋，使气泡居中( (如图a a) )。 第20页/共68页l (3) (3)再旋转照准部，使水准管转动9090，再旋转另一脚螺旋，使水准管气泡居中( (如图b)b)。第21页/共68页l (4) (4)反复几次，直到水准管在两个位置气泡都 居中为止。 一般要求气泡偏离中点不超过一格即可。 有的光学经纬仪装有光学对中器，使对中比较精确。与垂球相比，可使对中精度从3mm提高到0.5mm。第22页/共68页光学对中的方法：

10、A A：用上述方法将三脚架插紧；B B：装上仪器用脚螺旋进行对中，再通过升降三脚架使圆水准器气泡居中；第23页/共68页 D：用仪器上的水准管及光学对中器，进行精确整平和对中(这时因移动量已很小，可稍微转动脚螺旋，使水准管气泡居中)。C C：这时，仪器可能又不对中了，稍微松动中心螺旋，在架头上平移仪器，使仪器对中。反复一、二次，直到在光学对中器目镜中见到地面上的测站点在对中器的圆圈内为止。第24页/共68页 测回法测水平角 l 水平角的观测方法，根据观测条件、精度要求和使用仪器的不同，分为测回法、复测法、全圆测回法和方向观测法。 这里只介绍常用而简便的测回法。 测回法：l (1)(1)在A A

11、、B B两目标点上立好标杆( (测钎) )，将经纬仪安置于测站点O O处。 第25页/共68页l (2) (2) 盘左照准( (即正镜位置：观测时竖盘在望远镜的左边) )，用望远镜大致瞄准A A点上的标杆；然后，用微动螺旋使望远镜精确地瞄准A A点，读取水平度盘读数a a。l (3) (3) 松开水平制动扳钮，按顺时针方向转动照 准部，用上述方法精确瞄准B B点，读取水平度盘读数b b。第26页/共68页 望远镜视准轴从OAOA方向转到OBOB方向时，指标线在水平度盘上所走的角值，就是所要测量的水平角，得：左=ba按上述程序测量水平角一次，称为半测回。 第27页/共68页 为了校核测量成果，消

12、除仪器误差，以便得到更精确的角值，要用盘右位置( (又称倒镜位置，即在观测时，竖盘在望远镜的右边) )再观测一次，即：l (4) (4) 倒转望远镜，使竖盘位于盘右位置。这次，用望远镜先精确瞄准B B点，读取水平度盘读数b b。 l (5) (5) 松开水平制动扳钮，逆时针方向转动照准部，用望远镜精确瞄准A A点，读取水平度盘读数a a，则：第28页/共68页 右= b= b2 2a a2 2按正镜先测的叫上半测回，按倒镜后测的叫下半测回，上、下两个半测回合在一起，称为一个测回。l 按城市测量规范(下称规范)规定，当用6级经纬仪观测时，如两个半测回所测水平角的角度差值不超过40时，可取其平均值

13、作为角的观测结果，如不符合要求，应重测。第29页/共68页第30页/共68页 4-4 4-4 竖直角观测 竖直角测量原理 竖直角：同一竖直面内视线与水平线间的夹角。其角值为 0 09090。 视线在水平线之上，竖直角为 “正”，称 仰 角 ； 视 线 在 水 平 线 之 下 ， 竖 直 角 为“负”，称俯角。 竖直角测量的角值是度盘上两个方向读数之差。第31页/共68页 与水平角不同的是竖直角的两个方向中，必有一个是水平方向。 在观测竖直角时，只观测目标点一个方向并读数就可算得该目标点的竖直角。第32页/共68页 竖盘装置的构造竖盘装置构造竖直度盘（竖盘）指标水准管指标水准管微动螺旋 固定在望

14、远镜旋转轴(横轴)的一端，随望远镜一起在竖直面内转动玻璃制成，刻划的注记有顺时针方向和逆时针方向两种，一般为全圆式注记指标水准管气泡居中后，指标即处于正确位置；此时，如望远镜视准轴水平，竖盘读数则应为90的整数倍(即0、90、180、270中的一个)第33页/共68页 作为竖盘读数用的的指标装置，和指标水准管、指标水准管微动螺旋连和指标水准管、指标水准管微动螺旋连在一起的，它们不随望远镜一起转动在一起的，它们不随望远镜一起转动。指标水准管气泡居中后，指标即处于正确位置。观测时，必须用竖盘指标微动螺旋，使指标水准管气泡居中，然后才能读数。第34页/共68页竖盘刻画注记有顺时针方向( (图a)a)

15、和逆时针方向( (图b)b)第35页/共68页l 竖盘指标自动归零装置( (即自动补偿装置) )。它取消了指标水准管和指标水准管微动螺旋，而增加了一个补偿器。把仪器整平后就可以读得相当于指标处于正确位置的竖盘读数。第36页/共68页 竖直角的观测和计算 用盘左和盘右各观测一次，称为一个测回。这样可以减小误差、提高观测精度。 竖直角的观测和计算方法：l (1) (1) 安置经纬仪，用盘左瞄准目标点B B，使十字丝横丝切于目标顶端（如图），转动竖盘指标水准管微动螺旋，使竖盘指标水准管气泡居中，进行读数。设盘左读数L L 记入竖直角观测记录手。第37页/共68页 十字丝横丝切于目标顶端第38页/共6

16、8页 (2) (2) 倒转望远镜，用盘右位置再瞄准B B点，使竖盘指标水准管气泡居中后，进行盘右读数R R。第39页/共68页l (3) (3) 计算竖直角。竖直角是观测目标的读数与望远镜视准轴水平时的竖盘读数( (即0 0、9090、180180、270270) )之差。但哪个是被减数，哪个是减数，则应按竖盘的注记形式来确定。 竖直角计算：1 1）在观测之前，将望远镜大致放平，读取竖盘读数。2 2）然后将望远镜上仰：若读数增大，则竖直角等于瞄准目标时的读数减去视线水平时的读数；第40页/共68页若读数减小，则竖直角等于视线水平时的 读数减去瞄准目标时的读数。RLRLRLRL27090:270

17、90:盘右：盘左：逆时针刻划盘右：盘左：顺时针刻划RLRLRLRL27090:27090:盘右：盘左：逆时针刻划盘右：盘左：顺时针刻划2)(RL如果在一个测站上观测多个方向的竖直角，则在盘左顺时针依次照准各目标，而在盘右时，逆时针依次照准各目标，读数、记录方法同上。第41页/共68页竖盘指标差 上述竖直角的计算，基于假设：当竖盘指标水准管气泡居中时，指标应处于正确位置。此时，竖盘读数应为9090或270270。竖盘指标差（x x）：当竖盘指标水准管气泡居中时，指标并不恰好指向9090或270270，而与正确位置相差一个小角度x x。 指标差产生的原因指标水准管未校正完善。第42页/共68页l以

18、顺时针注记的竖盘为例当视准轴水平、指标水准管气泡居中时，由于指标差x x的存在，竖盘盘左读数为9090 x x，则正确的竖直角应为： （9090 x)x)L=L=x x同样，盘右时正确的竖直角应为： （270 x)=x第43页/共68页用正倒镜观测取平均数可以消除竖盘指标的影响。将上两式相加并除以2，得：= (）/2第44页/共68页 4-5 4-5 三角高程测量 三角高程测量：根据两点间的水平距离( (或倾斜距离) )和竖直角计算两点间的高差。已知A点高程为H，欲测定B点高程H。第45页/共68页 在A A点安置经纬仪，在B B点竖立标杆，用望远镜中丝瞄准标杆的顶点，测得竖直角； 量取经纬仪

19、的水平轴到A点的高度，称为仪器高（i）；量取标杆顶部到B点的高度，称为觇杆高（v）。 第46页/共68页ilvhtanvilhtanviLhsinvilHhHHAABtanRlf243. 0fvilhtan距离大于300m时，考虑地球曲率和大气折光影响第47页/共68页 三角高程测量一般应进行往返观测（对向观测），由A A向B B观测( (直觇) )，由B B向A A观测( (反觇) )。 对向观测作用：消除地球曲率和大气折光的影响。第48页/共68页4-6 4-6 视距测量 视距测量：利用望远镜内的视距丝和视距尺, ,同时测定两点间的水平距离和高差。 优点：操作简便、速度快、不受地形起伏的限

20、制等。 缺点：精度低，一般仅能达到1/3001/300的精度。应用范围：能满足测定碎部点位置的精度要求，广泛应用于地形测量及其他低精度距离测量中。 主要仪器和工具：经纬仪和视距尺( (或水准尺) )；视距尺的刻划与水准尺基本相同。 第49页/共68页 视距测量原理 1、视线水平时的视距公式如图，测定A、B两点间的水平距离l和高差h。在A点安置经纬仪，在B点立视距尺。使望远镜视线水平，瞄准B点视距尺，视线与视距尺垂直。第50页/共68页 - -仪器中心到物镜的距离； f -f -物镜焦距； l l- -焦点F F至视距尺距离； S S - -上下两视距丝m m、n n( (即望远镜纵十字丝上的上

21、下两根短横刻划线) )在视距尺上的尺间隔。第51页/共68页fllSCKSl100fCPfSlMFNnFmPfK 第52页/共68页 2 2、视线倾斜时( (如下图) )的视距公式coscosSKLlSKLcosSS 2cosKSl viKSh2sin21vilhtan第53页/共68页 视距测量方法 测A A、B B两点间的水平距离和高差，测量步骤如下： l (1) (1) 在A A点安置经纬仪，进行对中、整平，并量取仪器高i i; ;l (2) (2) 用望远镜瞄准B B点上的视距尺，读取上丝、中丝( (v v) )和下丝读数，然后用微动螺旋使指标水准管气泡居中，再读取竖盘读数。l(3)

22、(3) 计算尺间隔S S及竖直角，按求水平距离的公式和用视距表示的三角高差计算公式计算水平距离和高差。 第54页/共68页4-7 4-7 全站仪简介 全站仪又名电子速测仪工作原理：利用望远镜瞄准目标，然后借助某种形式的度盘读取方向值。新特点： A A：小型光电测距装置与经纬仪相结合，构成了三维测量系统；B B：用光电扫描度盘替代光学玻璃度盘；C C：运用微处理机对测量过程和测量数据的现场处理实施控制；第55页/共68页 D D：利用倾斜传感器对竖直角的剩余倾斜值进行自动改正；E E：具有液晶数字显示测量值；F F：电子数据自动记录装置。 全站仪集测角、测距于一体，由微处理机控制能自动进行测距、

23、测角，能自动归算水平距离、高差和坐标等，还能进行施工放样，能自动记录观测数据。 独立观测值：斜距、水平方向值和垂直角斜距、水平方向值和垂直角。其他数据如平距、高差、坐标等可由全站仪内的微处理机计算而得。第56页/共68页拓普康GTS-100N 索佳130R 测角精度2 5 测距精度 (2+2ppmD)mm测角精度 1 2 5 测距精度 (2+2ppmD)mm 第57页/共68页徕卡TPS1200南方NTS-960第58页/共68页复习思考题:1 1、什么叫水平角? ?什么叫竖直角? ?2 2、观测水平角时, ,对中和整平的目的是什么? ?试述光学经纬仪的对中和整平方法。3 3、经纬仪应满足哪些

24、几何条件? ?如满足上述条件后, ,当仪器整平后纵向旋转望远镜时, ,视准轴扫出的应是一个什么面? ?4 4、试绘图举例说明DJ6-IDJ6-I型和经IIIIII型两种经纬仪读数设备的读数方法。第59页/共68页左 3240054右 1440106左 1434312右 3234300ACB作业: 测回法观测水平角的盘左、盘右读数如下图，请填写下表并计算角值。测站目标竖盘位置水平度盘 读数半测回 角值一测回 角值备注 AC左324005417942181794218B1434312C右14401061794154B3234300第60页/共68页5 5、何谓竖盘指标差? ?竖盘指标水准管有何作用

25、? ?用图表示经型及DJ6-IDJ6-I型经纬仪竖盘注记的式样, ,并写出用L L和RR计算指标差x x和竖直角的公式. .6 6、角度测量为什么要用正倒镜观测? ?经型:盘左L=90-L盘右R =R-270=(L + R )/2X=(R - L )/2DJ6-I型:盘左L=L-90盘右R =270-R=(L + R )/2X=(L - R )/2第61页/共68页本章重点：水平角，水平角观测已知AB边的坐标方位角BA=3051024，求BC边的坐标方位角BC，根据前章的定义和公式： BC = BA+ 因此求未知边的坐标方位角转换为测量水平角。使用经纬仪测量水平角的步骤：(1)在A、C两目标点

26、上立好标杆(测钎)，将经纬仪安置于测站点B处。 (2) 盘左照准(即正镜位置：精确地瞄准A点，读取水平度盘读数a。(3) 松开水平制动扳钮，按顺时针方向转动照准部，用上述方法精确瞄准C点，读取水平度盘读数b。实际 测得为 1452048，则 BC = BA+ = 3051024+ 1452048-360 =90 3112(4) 倒转望远镜，使竖盘位于盘右位置。这次，用望远镜先精确瞄准C点，读取水平度盘读数b。 (5) 松开水平制动扳钮，逆时针方向转动照准部，用望远镜精确瞄准A点，读取水平度盘读数a。按正镜先测的叫上半测回，按倒镜后测的叫下半测回，上、下两个半测回合在一起，称为一个测回。计算左=

27、ba，右= b2a2 =（ 左+ 右）/2XBABC第62页/共68页已知B点的高程HB=35.000m，求A、C点的高程？根据前面的三角高程公式：AC vAvCivilhtanviLhsinSCKSl100本章重点：竖直角，竖直角观测、三角高程实际水平距离 l=78.65m，竖直角C= 112048，则 hBC= 78.65tan(112048)+1.60m-1.90m=15.48mHc=HB+hBC= 35.000m+ 15.48m=50.48m第63页/共68页(1) 安置经纬仪，用盘左瞄准目标点C，使十字丝横丝切于目标顶端，转动竖盘指标水准管微动螺旋，使竖盘指标水准管气泡居中，进行读数

28、。设盘左读数L 记入竖直角观测记录手。(2) 倒转望远镜，用盘右位置再瞄准C点，使竖盘指标水准管气泡居中后，进行盘右读数R。(3) 计算竖直角。竖直角是观测目标的读数与望远镜视准轴水平时的竖盘读数(即0、90、180、270)之差。但哪个是被减数，哪个是减数，则应按竖盘的注记形式来确定。 竖直角计算：1）在观测之前，将望远镜大致放平，读取竖盘读数。2）然后将望远镜上仰：若读数增大，则竖直角等于瞄准目标时的读数减去视线水平时的读数；若读数减小，则竖直角等于视线水平时的 读数减去瞄准目标时的读数。RLRLRLRL27090:27090:盘右：盘左：逆时针刻划盘右：盘左：顺时针刻划RLRLRLRL27090:27090:盘右：盘左：逆时针刻划盘右：盘左：顺时针刻划2)(RL竖直角观测第64页/共68页实验 J6级经纬仪测角（水平角和竖直角）一、内容和要求1.认识J6级光学经纬仪的基本构造及主要部件的名称与作用2.掌握经纬仪安置及操作方法，学会水平度盘及竖直度盘的读数方法3.学会测回法观测水平角和竖直角并掌握水平角的计算方法。二、仪器及工具： J6级光学经纬仪一台，测钎二支，测伞一把三、方法与步骤 1.对中 2.整平 3.瞄准 4.读数（一）用测回法观测水平角(1)在A、C两目标点上立好标杆(测钎)，