第三章角度测量

1、第三章 角度测量 （一）角度测量的原理相关概念：相关概念：水平角水平角：地面上两相交直线之间所形成的夹角在同一水平面上的投影，称为水平角。 0360竖直角竖直角：又称垂直角，指在同一竖直面内目标视线与水平线之间的夹角，有仰角和俯角之分。0ca水平度盘水平度盘 水平面abc A BC =c-a=c-a（一）角度测量的原理u水平角测量原理水平角测量原理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。 0360。 也可看成是包含BA、BC视线 的两个铅垂面之间的两面角。 （一）角度测量的原理u竖直角测量原理竖直角测量原理 竖直角竖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

2、角(也叫垂直角)。 =090 ，仰角为正，俯角为负。天顶铅垂线水平线ACAZCZB090 180270Ac（二）DJ6光学经纬仪经纬仪经纬仪的概述的概述 经纬仪的发展: 游标经纬仪、光学经纬仪、电子经纬仪 金属度盘、光学度盘、编码度盘、光栅度盘经纬仪的代号：DJ1、DJ2、DJ6、DJ10等“D”和“J”大地测量和经纬仪的汉语拼音第一个字母“6”和“2”仪器的精密度，测回方向观测中误差不超过6和2，在工程中常用DJ2、DJ6型经纬仪，一般简称J2 、 J6经纬仪。（二）DJ6光学经纬仪经纬仪经纬仪的的构造构造 照准部：望远镜、照准部水准管、横轴、竖照准部：望远镜、照准部水准管、横轴、竖直度盘、

3、读数显微镜、竖轴等直度盘、读数显微镜、竖轴等 水平度盘部分：水平度盘、水平度盘的转动水平度盘部分：水平度盘、水平度盘的转动装置装置 基基 座：连接仪器与三脚架（支承仪器）座：连接仪器与三脚架（支承仪器）基座基座水平度盘水平度盘照准部照准部（二）DJ6光学经纬仪基本构造基本构造l-基座；2-脚螺旋；3-轴套制动螺旋；4-脚螺旋压板5-水平度盘外罩；6-水平方向制动螺旋；7-水平方向微动螺旋；8-照准部水准管；9物镜；l0-目镜调焦螺旋；11-瞄准用的准星；12-物镜调焦螺旋；l3-望远镜制动螺旋；l4-望远镜微动螺旋；l5-反光照明镜；l6-度盘读数测微轮；l7-复测扳手；18-竖直度盘水准管；

4、19-竖直度盘水准管微动螺旋；20-度盘读数显微镜（二）DJ6光学经纬仪(1)(1)基座基座基座是支承整个仪器的底座。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（二）DJ6光学经纬仪(2)(2)照准部照准部 照准部(水平)制动、微动 望远镜(竖直)制动、微动 圆水准器 8/2mm； 管水准器30/2mm 望远镜：倒像,2630倍 目镜调焦，物镜调焦， 粗瞄准器，十字丝 读数显微镜 , 竖盘部分 光学对点器 复测扳手或度盘变换器（二）DJ6光学经纬仪望远镜 结构：物镜、目镜、调焦透镜、十字丝、视准轴、横轴目镜目镜调焦透镜调焦透镜C十字丝十字丝横丝横丝纵丝纵丝视距丝视距丝（二）DJ6

5、光学经纬仪视 准 轴：十字丝交点和物镜光心的连线(CC)。横 轴：望远镜旋转轴的几何中心线(HH)。调焦透镜作用：为了使物体清楚地成像在十字丝平面上。调焦方法: 目镜调焦使十字丝看得最清楚。物镜调焦使物象清晰。视 差： 当人眼在目镜上下移动，目标像和十字丝有相对晃动的现象称视差。产生原因： 目标像不落在十字丝分划板上。视差影响： 影响照准精度导致观测结果不准确。消除方法： 反复调焦，直至物像清晰。（二）DJ6光学经纬仪(3)(3)水平度盘水平度盘 水平度盘由光学玻璃制成 顺时针0360刻度； 仪器整平，水平度盘水平； 水平度盘与照准部相互脱离； 当照准部转动时，水平度盘并不随之转动。 改变度盘

6、位置， 要使用复测扳手或度盘 变换手轮。0 90 180 270 090180270（二）DJ6光学经纬仪读数设备及方法读数设备及方法DJ6型光学经纬仪的读数设备包括：度盘、光路系统及测微器。分微尺读数装置分微尺读数装置 及其读数方法及其读数方法例如：水平度盘读数为1780+0524=l7800524， 竖直度盘整个读数为8600630。01178178018686DJ6型经纬仪读数窗读数读数（二）DJ6光学经纬仪017373a) a) 分微尺测微器读数分微尺测微器读数利用度盘刻度线，在分微尺上读数。 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

7、值为1 1 =60=60。 读数估读至0.1格，因此，估读的秒数都应是6的倍数。水平度盘读数：水平度盘读数： 730424（二）DJ6光学经纬仪b b）单平板玻璃测微器装置及其读数方法）单平板玻璃测微器装置及其读数方法 水平度盘整个读数为l5 l50 012001200，竖直度盘整个读数为91910 01806 1806 DJ6型经纬仪读数窗（三）经纬仪的基本操作一、经纬仪的安置一、经纬仪的安置 1）对中对中 目的：使刻度盘中心与测点站在同一铅垂线上。目的：使刻度盘中心与测点站在同一铅垂线上。 方法：方法： 打开三脚架，调节架腿，使其高度与观测者相适应，目打开三脚架，调节架腿，使其高度与观测者

8、相适应，目估架头水平，并使架头初步对准标志中心。装仪器，拧紧估架头水平，并使架头初步对准标志中心。装仪器，拧紧中心连接螺旋（随手紧），挂上垂球，如果垂球离标心较中心连接螺旋（随手紧），挂上垂球，如果垂球离标心较远，则需将三脚架作等距离的平移，或者用固定一脚，移远，则需将三脚架作等距离的平移，或者用固定一脚，移动另外两脚的办法，使垂球尖大致对准标心，然后，用力动另外两脚的办法，使垂球尖大致对准标心，然后，用力踩三脚架的脚尖，使之稳固地插入地中，并注意保持垂球踩三脚架的脚尖，使之稳固地插入地中，并注意保持垂球的大致对中和架头的大致水平。的大致对中和架头的大致水平。 稍许松开中心连接螺旋，使仪器在架

9、头圆孔内徐徐移动，稍许松开中心连接螺旋，使仪器在架头圆孔内徐徐移动，使垂球对准标志中心，偏差小于使垂球对准标志中心，偏差小于23mm23mm为止，再适当旋紧为止，再适当旋紧中心连接螺旋。中心连接螺旋。 限差限差 3mm3mm：对中对中（三）经纬仪的基本操作2 2）整平）整平使仪器竖轴铅垂，水平度盘水平，竖盘位于铅垂面内。整平误差1格。气泡居中，1、2等高 1 23123气泡居中，3与1、2等高 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。（三）经纬仪的基本操作3 3）瞄准）瞄准目标：目标：用望远镜竖丝精确瞄准目标的标志中心。（十字丝交点与目标最下

10、点重合） 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。 用水平微动螺旋和竖直微动螺旋完成瞄准。 尽量瞄准目标下部，减少由于目标不垂直引起的方向误差。（4 4）读数）读数 前面已讲（四）水平角观测 （一）测回法 适用性：适用于观测两个方向之间的单角。 观测步骤： 盘左位置：竖盘在望远镜左侧。 盘右位置：竖盘在望远镜右侧步骤：步骤：安置仪器于测站O点(1)对中、整平(2)上半测回：盘左，LA LB (3)下半测回：盘右，RB RA 上半测回和下半测回构成一测回。（四）水平角观测(4) 若左 - 右40，认为观测合格。此时可取测回法观测水平角记录手簿测测站站目目标标竖盘竖盘位

11、置位置水平度盘读数水平度盘读数半测回角值半测回角值一测回平均角值一测回平均角值备注备注A A左左 0 20 120 20 12 42 25 1842 25 18 42 25 1542 25 15 附附 图图B B 42 45 3042 45 30A A右右 180 20 30180 20 30 42 25 1242 25 12B B 222 45 42222 45 42（四）水平角观测（二）方向观测法：（二）方向观测法：用于两个以上目标方向用于两个以上目标方向的水平角观测的水平角观测(1)(1)操作步骤：操作步骤： 盘左位置：盘左位置：瞄准零方向A ，按顺时针旋转照准部，依次照准B、 D 、

12、E各目标方向，分别读取水平度盘读数， 最后再观测零方向A ， （称为上半测回归零） 以上称为上半测回。零方向 盘左 盘右 ABCDE （四）水平角观测 盘右位置：盘右位置： 先照准零方向A ，按逆时针方向依次照准 E、 D 、B 各目标方向，分别读取水平度盘读数，最后再照准零方向A ， （称为下半测回归零） 此为下半测回。零方向 盘左 盘右 ABCDE （四）水平角观测(2)(2)方向观测法的计算：方向观测法的计算： a.计算上下半测回归零差(即两次瞄准零方 向A的读数之差)b.计算两倍视准轴误差2c 值c.计算各方向的平均读数d.计算各方面归零后的方向值e.计算各测回归零方向值的平均值（四）

13、水平角测量方向观测法记录手簿测站测回目标水平度盘读数2C平均读数归零后的方向值测回归零方向值平均值简 图与角值盘 左（L）盘 右（R） 12345678910O1A0 00 06180 00 0600 00 090 00 000 00 00附图B31 45 18211 45 06+1231 45 1231 45 0331 45 04C92 26 12272 26 06+692 26 0992 26 0092 25 58D145 17 39325 17 36+3145 17 38145 17 29145 17 30A0 00 18180 00 06+120 00 122A90 02 30270

14、02 24+690 02 240 00 00B121 47 36301 47 24+12121 47 3031 45 06C182 28 242 28 18+6182 28 2192 25 57D235 20 0055 19 48+12235 19 54145 17 30A90 02 24270 02 18+690 02 21（五）竖直角观测1 1、竖直度盘及垂直角计算、竖直度盘及垂直角计算(1)(1)竖直度盘的构造特点竖直度盘的构造特点 a.竖盘随望远镜一起转动。竖盘指标不随望远镜转动而转动。竖盘与读数指标相互脱离。 b.竖盘气泡居中，指标铅垂。 c.视线水平、指标铅垂时，竖盘读数为常数。

15、d.盘左时一般 L0=90 ，盘右时一般 R0=270 。（五）竖直角观测构造特点构造特点 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。270270 9090 180180 0 0 盘右盘右0 0 270270 180180 9090 盘左盘左（五）竖直角观测(2)(2)竖直角竖直角计算计算 =90- L 左右= R - 270180-21(21LR）右左（五）竖直角观测 竖竖盘盘读读数数与与垂垂直直角角计计算算（五）竖直角观测(3)(3)竖盘指标差：竖盘指标差： 竖盘水准

16、管气泡居中时，读数指标线与铅垂线的夹角。 指标差计算公式：0 0 270270 180180 9090 x）或右左-(21)360(21xRLx（五）竖直角测量(4)(4)竖直角观测的方法竖直角观测的方法 a.在测站点P 安置仪器，对中、整平。 b.盘左位置：用望远镜十字丝的中丝切于目标A 某一位置，转动竖盘水准管微动螺旋使竖盘水准管气泡居中，读取竖盘读数L。 c.盘右位置：读取竖盘读数R。 d.根据竖盘注记型式，确定垂直角和指标差的计算公式。（五）竖直角测量测站目标竖盘位置竖盘读数竖 直 角竖 盘指标差备 注半 测 回半 测 回1 2 3 4 5 6 7 8P A左 85 43 424 16

17、 184 16 03 -15附图右274 15 484 15 48 B左 96 23 36-6 23 36-6 23 54-18右263 35 48-6 24 12竖直角观测记录手簿(中丝法)（六）经纬仪的检验与校正 经纬仪的主要轴线经纬仪的主要轴线1. 1.水准管轴水准管轴: : 过零点作水准管圆弧的切线过零点作水准管圆弧的切线 。2. 2.竖竖 轴：轴： 照准部的旋转轴。照准部的旋转轴。3. 3.视准轴：视准轴： 十字丝交点和物镜光心的连线。十字丝交点和物镜光心的连线。4. 4.横横 轴：轴： 望远镜的旋转轴。望远镜的旋转轴。（六）经纬仪的检验与校正 经纬仪主要轴线应满足的条件经纬仪主要轴

18、线应满足的条件1.照准部水准管轴垂直于仪器竖轴（LL VV）。2.望远镜视准轴垂直于仪器横轴（CC HH）。 3.仪器横轴垂直于仪器竖轴（HH VV）。 4.望远镜十字丝竖丝垂直于仪器横轴。（六）经纬仪的检验与校正一、照准部水准管轴垂直于竖轴的检验校正一、照准部水准管轴垂直于竖轴的检验校正（一）（一）. . 检检 验验（六）经纬仪的检验与校正（二）（二）. . 校校 正正（六）经纬仪的检验与校正二、十字丝竖丝垂直于仪器横轴的检验与校正二、十字丝竖丝垂直于仪器横轴的检验与校正（一）（一）. . 检检 验验（二）（二）. . 校校 正正（六）经纬仪的检验与校正三、三、 视准轴垂直于横轴的检验与校正视准轴垂直于横轴的检验与校正（一）（一）. . 检检 验验（六）经纬仪的检验与校正（二）（二）. . 校校 正正（六）经纬仪的检验与校正四、横轴垂直于竖轴的检验与校正四、横轴垂直于竖轴的检验与校正（一）（一）. . 检检 验验（二）（二）. . 校校 正正（六）经纬仪的检验与校正五、竖盘指标差的检验与校正五、竖盘指标差的检验与校正（一）（一）. . 检检 验验（六）经纬仪的检验与校正（二）（