第三章 角度测量

1、Company Logo第三章第三章 角度测量角度测量 海洋大学寸金学院海洋大学寸金学院Company Logo第三章第三章 角度测量角度测量第一节第一节 角度测量概述角度测量概述第二节第二节 光学经纬仪及其技术操作（略）光学经纬仪及其技术操作（略）第三节第三节 水平角观测水平角观测第四节第四节 竖直角观测竖直角观测第五节第五节 光学经纬仪的检验与校正（自学）光学经纬仪的检验与校正（自学）第六节第六节 角度测量的误差及注意事项角度测量的误差及注意事项Company Logo第三章第三章 角度测量角度测量知识目标：知识目标：了解：经纬仪的检验校正了解：经纬仪的检验校正理解：理解：角度观测的误差及

2、注意事项角度观测的误差及注意事项掌握：掌握：水平角和竖直角的观测方法水平角和竖直角的观测方法技能目标：技能目标：能熟练操作经纬仪能熟练操作经纬仪能熟练用测回法和方向观测法观测水平角能熟练用测回法和方向观测法观测水平角能熟练进行竖直角观测能熟练进行竖直角观测Company Logo第一节第一节 角度测量概述角度测量概述 角度测量是最基本的测量工作之一，它分角度测量是最基本的测量工作之一，它分为水平角测量和竖直角测量。为水平角测量和竖直角测量。一、水平角的测量原理一、水平角的测量原理 水平角是指地面上从一点水平角是指地面上从一点出发的两条直线在水平面上的出发的两条直线在水平面上的投影所形成的交角，

3、通常以投影所形成的交角，通常以表示。如图，表示。如图，AA1 1O O1 1B B1 1为为AOBAOB的的水平角。水平角。Company Logo第一节第一节 角度测量概述角度测量概述二、竖直角测量原理二、竖直角测量原理 竖直角是指在同竖直角是指在同一竖直平面内一竖直平面内倾斜视倾斜视线线与与水平线水平线之间的夹之间的夹角，通常以角，通常以表示。表示。当倾斜视线在水平线当倾斜视线在水平线的上方时，称为仰角，的上方时，称为仰角，其值为正，在下方时，其值为正，在下方时，称为俯角，其值为负。称为俯角，其值为负。Company Logo第二节第二节 光学经纬仪及其技术操作光学经纬仪及其技术操作v经纬

4、仪分类：经纬仪分类：分为游标经纬仪、光学经纬仪、电子经纬仪等。分为游标经纬仪、光学经纬仪、电子经纬仪等。 光学经纬仪的代号是光学经纬仪的代号是“DJ”“DJ”，“D”“D”和和“J”“J”分别是分别是“大地测量大地测量”和和“经纬仪经纬仪”的汉语拼音的汉语拼音第一个字母。光学经纬仪按精度分为第一个字母。光学经纬仪按精度分为DJ0.7DJ0.7、DJ1DJ1、DJ2DJ2、DJ6DJ6、DJ15DJ15、DJ20DJ20等几个的等级，等几个的等级，数字以数字以秒秒为单位，为单位，表示该仪器一测回方向的观表示该仪器一测回方向的观测中误差值测中误差值，数字越小精度越高。，数字越小精度越高。Compa

5、ny Logo第二节第二节 光学经纬仪及其技术操作光学经纬仪及其技术操作竖直度盘竖直度盘望远镜望远镜水平度盘水平度盘基座基座管水准器管水准器圆水准器圆水准器经纬仪构造：经纬仪构造：Company Logo第三节第三节 水平角观测水平角观测 水平观测常分为：水平观测常分为： 测回法测回法和和方向观测法方向观测法（全圆测回法）（全圆测回法）盘左：盘左：当观测者面对望远镜目镜时，竖直度盘位当观测者面对望远镜目镜时，竖直度盘位于望远镜的左侧，称为盘左位置，又称为正镜。于望远镜的左侧，称为盘左位置，又称为正镜。盘右：盘右：当观测者面对望远镜目镜时，竖直度盘位当观测者面对望远镜目镜时，竖直度盘位于望远镜的

6、右侧，称为盘右位置，又称为倒镜。于望远镜的右侧，称为盘右位置，又称为倒镜。Company Logo第三节第三节 水平角观测水平角观测操作步骤：操作步骤：ABO一、测回法一、测回法（适用于（适用于两个两个方向之间的水平角观测）方向之间的水平角观测）1 1、安置仪器：、安置仪器：在测站点在测站点o o上安置经纬仪。上安置经纬仪。2 2、盘左观测（上半测回）：、盘左观测（上半测回）：盘左位置照准点盘左位置照准点A A读数（读数（a a左左）顺时针旋转照准点顺时针旋转照准点B B读数读数b b左左左左b b左左a a左左2 2、盘右观测（下半测回）：、盘右观测（下半测回）：盘右位置照准点盘右位置照准点

7、B B读数（读数（b b右）右）逆时针旋转照准点逆时针旋转照准点A A读数读数a a右右右右b b右右a a右右Company Logo第三节第三节 水平角观测水平角观测测站测站 竖竖盘盘位位置置 目目标标 水平度盘读水平度盘读数数 半测回角半测回角值值 一测回角一测回角值值 各测回平均各测回平均值值 o左左A0 01 2460 49 0660 49 12B60 50 30右右A180 01 1860 49 18B240 50 36测回法观测手簿测回法观测手簿辅助计算：辅助计算：合限计算：合限计算：|左左右右| |12401240一测回角值计算：一测回角值计算：（左左右）右）/2/2Compa

8、ny Logo第三节第三节 水平角观测水平角观测二、方向观测法的观测方法二、方向观测法的观测方法OABCD操作步骤：操作步骤：1 1、安置仪器：、安置仪器：在测站点在测站点O O上安置经纬仪。上安置经纬仪。2 2、盘左观测（上半测回）：、盘左观测（上半测回）：盘左位置照准点盘左位置照准点A A读数（读数（a a左左）顺时针旋转照准点顺时针旋转照准点B B、C C、D D分别读数（分别读数（b b左、左、C C左、左、d d左）左）b b左左照准照准A A读数（归零）。读数（归零）。3 3、盘右观测（下半测回）：、盘右观测（下半测回）：盘右位置按逆时针方向依次照盘右位置按逆时针方向依次照准准A

9、A、D D、C C、B B、A A，分别读数，计算归零差。，分别读数，计算归零差。盘左、盘右半测回合称一个测回。盘左、盘右半测回合称一个测回。Company Logo第三节第三节 水平角观测水平角观测v方向观测法计算步骤：方向观测法计算步骤：（1 1）计算两倍的照准误差）计算两倍的照准误差2c2c值（值（DJ2DJ2限差限差1818 ）2c2c盘左读数（盘右读数盘左读数（盘右读数180180）式中：盘左读数大于式中：盘左读数大于180180时，取时，取“”号，小于号，小于180180时，取时，取“”号。号。（2 2）计算目标的方向值的平均数。）计算目标的方向值的平均数。方向值的平均读数方向值的

10、平均读数 盘左读数盘左读数+(+(盘右读数盘右读数180180)/2)/2式中：盘左读数大于式中：盘左读数大于180180时，取时，取“”号，小于号，小于180180时，时，取取“”号。号。Company Logo第三节第三节 水平角观测水平角观测（3 3）计算归零后的方向值（又称归零方向值）。）计算归零后的方向值（又称归零方向值）。 将起始方向的方向值作为将起始方向的方向值作为0 00000 0000 ，此时其他各，此时其他各目标对应的方向值。计算方法可将各目标方向值的平均目标对应的方向值。计算方法可将各目标方向值的平均读数减去起始方向值的平均读数，即得各方向的归零方读数减去起始方向值的平均

11、读数，即得各方向的归零方向值。向值。（4 4）计算各测回归零方向值的平均值。）计算各测回归零方向值的平均值。 各测回归零方向值互差满足限差规定（各测回归零方向值互差满足限差规定（DJ2DJ2为为1212 ，DJ6DJ6为为2424），取其平均值作为该方向最后方向值。），取其平均值作为该方向最后方向值。（5 5）计算各目标之间的水平角值。）计算各目标之间的水平角值。 后一个目标的平均归零方向值减去前一个目标的平后一个目标的平均归零方向值减去前一个目标的平均归零方向值，即为两目标间的水平角值。均归零方向值，即为两目标间的水平角值。Company Logo第三节第三节 水平角观测水平角观测城市测量规

12、范中导线测量方向观测法限差（）经纬仪型号经纬仪型号光学测微器光学测微器两次重合读两次重合读数差数差半测回归零半测回归零差差一测回内一测回内2C2C较差较差同一方向值同一方向值各测回较差各测回较差DJ1DJ11 16 69 96 6DJ2DJ23 38 813139 9DJ6DJ618182424Company Logov计算示例：计算示例：测测站站测测回回数数目目标标读读 数数2C=左左-（右（右180 ）平均读数平均读数=左左+（右（右 180 ）/2归零后的归零后的方向值方向值各测回归各测回归零方向值零方向值的平均值的平均值水平水平角值角值盘盘 左左盘盘 右右 O1A00 02 42180

13、 02 420（00 02 38）00 02 4200 00 0000 00 0060 15 56B60 18 42240 18 301260 18 3660 15 5860 15 5656 21 32C116 40 18296 40 126116 40 15116 37 37116 37 2868 37 19D185 17 3005 17 366185 17 33 185 14 55185 14 47A00 02 30180 02 36600 02 332A90 01 00270 01 066（90 01 09） 90 01 0300 00 00 B150 17 06330 17 00615

14、0 17 0360 15 54C206 38 3026 38 246206 38 27116 37 18D275 15 4895 15 480275 15 48185 14 39A90 01 12270 01 18690 01 15方向观测法观测记录表方向观测法观测记录表Company Logo第四节第四节 竖直角观测竖直角观测一、竖直度盘的构造一、竖直度盘的构造 包括包括竖盘竖盘、竖盘指标竖盘指标和和自动归零装置自动归零装置。 经纬仪的竖盘固定在望远镜横轴一端并与望远镜经纬仪的竖盘固定在望远镜横轴一端并与望远镜连接在一起，也即，竖盘随望远镜一起绕横轴旋转，连接在一起，也即，竖盘随望远镜一起绕

15、横轴旋转，竖盘面垂直于横轴。竖盘面垂直于横轴。 竖盘读数指标的正竖盘读数指标的正确位置是：望远镜处于确位置是：望远镜处于盘左、竖盘管水准气泡盘左、竖盘管水准气泡居中时，读数窗中的竖居中时，读数窗中的竖盘读数应为盘读数应为9090( (有些仪有些仪器设计为器设计为0 0、180180或或270270，本书约定为，本书约定为9090) )。Company Logo第四节第四节 竖直角观测竖直角观测二、竖直角计算方法二、竖直角计算方法 竖盘注记形式：竖盘注记形式：顺时针注记顺时针注记和和逆时针注记逆时针注记。架设仪。架设仪器，使仪器处于盘左状态，然后慢慢抬高望远镜的物镜，器，使仪器处于盘左状态，然后

16、慢慢抬高望远镜的物镜，观测竖盘的变化是逐渐增大还是减小。若竖盘读数逐渐观测竖盘的变化是逐渐增大还是减小。若竖盘读数逐渐增大，说明是逆时针注记，反之顺时针注记。增大，说明是逆时针注记，反之顺时针注记。 逆时针逆时针注记时，竖直角计算：注记时，竖直角计算： 左左L L9090 右右270270R RL L盘左状态照准目标点所对应的竖盘度盘。盘左状态照准目标点所对应的竖盘度盘。R R盘右状态照准目标点所对应的竖盘度盘。盘右状态照准目标点所对应的竖盘度盘。 顺时针顺时针注记时，竖直角计算：注记时，竖直角计算： 左左9090L L 右右R R270270Company Logo第四节第四节 竖直角观测竖

17、直角观测三、竖盘指标差：三、竖盘指标差： 由于指标线偏移，当视线水平时，竖盘读由于指标线偏移，当视线水平时，竖盘读数不是恰好等于数不是恰好等于9090或或270270上，而是与上，而是与9090或或270270相差一个相差一个x x角，称为竖盘指标差。角，称为竖盘指标差。v消除方法：消除方法：取盘左盘右的平均值，可消除指标取盘左盘右的平均值，可消除指标差的影响。差的影响。v计算公式：计算公式：x x(L+R-360(L+R-360)/2)/2Company Logo第四节第四节 竖直角观测竖直角观测四、竖直角观测四、竖直角观测操作程序：操作程序：1) 1) 安置仪器。安置仪器。将经纬仪安置在测

18、站上，对中整平，判将经纬仪安置在测站上，对中整平，判断竖盘注记形式。断竖盘注记形式。2) 2) 盘左观测。盘左观测。盘左瞄准目标，使十字丝横丝切于目标盘左瞄准目标，使十字丝横丝切于目标某一位置，读取竖直度盘读数某一位置，读取竖直度盘读数L L，称为上半测回观测。，称为上半测回观测。3) 3) 盘右观测。盘右观测。盘右瞄准目标，使十字丝横丝切于目标盘右瞄准目标，使十字丝横丝切于目标同一位置，读取竖直度盘读数同一位置，读取竖直度盘读数R R，称为下半测回观测。，称为下半测回观测。4) 4) 计算竖直角。计算竖直角。DJ6DJ6级经纬仪的指标差变动范围应不超过级经纬仪的指标差变动范围应不超过1515

19、。Company Logo第四节第四节 竖直角观测竖直角观测v竖直角算例：竖直角算例：竖直角观测手簿竖直角观测手簿测测站站目目标标盘盘位位竖盘读数竖盘读数 半测回半测回竖直角竖直角 指标差指标差 一测回一测回竖直角竖直角 备备注注1 12 23 34 45 56 67 78 8O OA A左左73 44 1273 44 1216 15 48 16 15 48 1212 16 16 0016 16 00顺时顺时针注针注记记右右286 16 12286 16 1216 16 1216 16 12B B左左114 03 42114 03 4224 03 4224 03 421818 24 03 24

20、24 03 24右右245 56 54245 56 5424 03 0624 03 06Company Logo第五节第五节 光学经纬仪的检验与校正（自学）光学经纬仪的检验与校正（自学）经纬仪的轴线及各轴线间应满足的几何条件经纬仪的轴线及各轴线间应满足的几何条件经纬仪的主要轴线有经纬仪的主要轴线有: :竖轴竖轴VV、 横轴横轴HH、 视准轴视准轴CC、水准管轴水准管轴LL。经纬仪各轴线之间应满足以下几何经纬仪各轴线之间应满足以下几何条件：条件：（1 1）LLLL VVVV；（2 2）十字丝竖丝）十字丝竖丝 HHHH；（3）CC HH；（4）HH VV；（5）竖盘指标指在正确的位置）竖盘指标指在

21、正确的位置Company Logo补充内容：电子经纬仪补充内容：电子经纬仪南方测绘仪器公司生产的南方测绘仪器公司生产的ET-02ET-02电子经纬仪电子经纬仪电池电池物镜物镜水平制动螺旋水平制动螺旋水平微动螺旋水平微动螺旋竖直制动、微动螺旋竖直制动、微动螺旋竖直度盘竖直度盘光学对中器光学对中器管水准气泡管水准气泡圆水准气泡圆水准气泡显示屏显示屏Company Logo补充内容：电子经纬仪v v竖直角；竖直角；HRHR水平角（右旋）；水平角（右旋）；HLHL水平角（左旋）水平角（左旋）CONSCONS专项特种功能模式键；专项特种功能模式键；HOLDHOLD水平角锁定健；水平角锁定健；MEASME

22、AS测距键（电子经纬仪无效）；测距键（电子经纬仪无效）；OSETOSET水平角置零水平角置零TRKTRK跟踪测距键（电子经纬仪无效）；跟踪测距键（电子经纬仪无效）；V V竖直角斜率竖直角斜率MODEMODE测角、测距模式转换键；测角、测距模式转换键；RECREC十字丝和显示屏照明键；十字丝和显示屏照明键；POWPOW电源键。电源键。Company Logo轻松一刻轻松一刻思考：从测量专业角度出发，视频中进行的是什么测量，思考：从测量专业角度出发，视频中进行的是什么测量，存在什么问题？存在什么问题？Company Logo第六节第六节 角度测量的误差及注意事项角度测量的误差及注意事项一、角度测量

23、的误差一、角度测量的误差 角度测量误差来自角度测量误差来自仪器误差仪器误差、观测误差观测误差和和外界条件外界条件影响三个方面。影响三个方面。1 1、仪器误差、仪器误差 （1 1）视准轴误差视准轴误差视准轴与横轴不垂直，存在视准轴与横轴不垂直，存在c角误差。角误差。 （2 2）横轴误差横轴误差横轴与竖轴不垂直。横轴与竖轴不垂直。 （3 3）照准部偏心差照准部偏心差旋转中心与水平度盘中心不重合，导旋转中心与水平度盘中心不重合，导致指标在刻度上读数时产生的误差。致指标在刻度上读数时产生的误差。 减弱方法减弱方法盘左、盘右取平均数可以消除。盘左、盘右取平均数可以消除。 （4 4）竖轴误差竖轴误差竖轴不

24、平行与垂线而形成的误差。竖轴不平行与垂线而形成的误差。 减弱方法严格整平。减弱方法严格整平。 （5 5）度盘刻划误差度盘刻划误差度盘分划不均匀所造成的误差。度盘分划不均匀所造成的误差。 减弱方法水平角观测时，采用不同测回之间变换度盘位减弱方法水平角观测时，采用不同测回之间变换度盘位置的方法来减小其影响。置的方法来减小其影响。Company Logo第六节第六节 角度测量的误差及注意事项角度测量的误差及注意事项2 2、观测误差、观测误差 观测误差是指观测者在观测操作过程中产生的误差，观测误差是指观测者在观测操作过程中产生的误差，主要有分为主要有分为对中误差对中误差、整平误差整平误差、标杆倾斜误差

25、标杆倾斜误差（目标（目标偏心差）、偏心差）、照准误差照准误差、读数误差读数误差。 减弱方法：按照仪器操作程序，严格对中、整平、照减弱方法：按照仪器操作程序，严格对中、整平、照准目标，观测时仔细操作，精确读数。准目标，观测时仔细操作，精确读数。3 3、外界条件影响、外界条件影响 外界条件影响很多，也很复杂。如风、温度、大气折外界条件影响很多，也很复杂。如风、温度、大气折光、地面辐射等都会给测量带来误差。为了消弱此类误光、地面辐射等都会给测量带来误差。为了消弱此类误差的影响，应选择有利的观测时间和观测时机，避开不差的影响，应选择有利的观测时间和观测时机，避开不利因素。利因素。Company Log

26、o第六节第六节 角度测量的误差及注意事项角度测量的误差及注意事项二、角度测量的注意事项二、角度测量的注意事项1 1、观测前应先检验仪器，发现仪器有误差应立即进行、观测前应先检验仪器，发现仪器有误差应立即进行校正。校正。2 2、安置仪器要稳定，脚架应踏牢，对中整平应仔细。、安置仪器要稳定，脚架应踏牢，对中整平应仔细。3 3、目标处的标杆应竖直。、目标处的标杆应竖直。4 4、观测时应严格遵守各项操作规定。、观测时应严格遵守各项操作规定。5 5、水平角观测时，应以十字丝交点照准目标根部。竖、水平角观测时，应以十字丝交点照准目标根部。竖直角观测时，应以十字丝交点照准目标顶部。直角观测时，应以十字丝交点

27、照准目标顶部。6 6、读数应准确，观测时应及时记录和计算。、读数应准确，观测时应及时记录和计算。7 7、各项误差值应在规定的限差以内，超限必须重测。、各项误差值应在规定的限差以内，超限必须重测。Company Logo习题解答习题解答1 1、用一台、用一台DJ6DJ6级经纬仪，按测回法观测水平角，测一级经纬仪，按测回法观测水平角，测一个测回，仪器安置于个测回，仪器安置于O O点，具体观测数据列于下表，点，具体观测数据列于下表，计算所测水平角值。计算所测水平角值。测测站站 竖盘竖盘位置位置 目目标标 水平度盘水平度盘读数读数 半测回角值半测回角值（ba） 一测回角一测回角值值 备注备注 o左左A321 36 42B61 54 18右右B241 54 30A141 36 36100 17 36100 17 54100 17 45|左右|1840Company Logo2、方向观测法观测记录计算、方向观测法观测记录计算测测站站测测回回数数目目标标读读 数数2C=左左-（右（右180 ）平均读数平均读数=左左+（右（右 180 ）/2归零后的归零后