第三章角度测量

1、3.13.1水平角测量原理水平角测量原理3.23.2经纬仪结构经纬仪结构3.33.3水平角测量方法水平角测量方法3.43.4竖直角测量原理及方法竖直角测量原理及方法3.53.5经纬仪检验校正经纬仪检验校正3.63.6角度测量误差分析角度测量误差分析 地面上两地面上两相交直线相交直线的夹角在的夹角在水平面上水平面上的投影的投影OBAnm= n m水平面竖直角竖直角 地面上的直线与其水平投影线（水平视线）间的夹角。 仰角：仰角：倾斜视线在水平视线以上时的竖直角倾斜视线在水平视线以上时的竖直角 俯角：俯角：倾斜视线在水平视线以下时的竖直角倾斜视线在水平视线以下时的竖直角3.13.1水平角测量原理水平

2、角测量原理3.23.2经纬仪结构经纬仪结构3.33.3水平角测量方法水平角测量方法3.43.4竖直角测量原理及方法竖直角测量原理及方法3.53.5经纬仪检验校正经纬仪检验校正3.63.6角度测量误差分析角度测量误差分析常用的光学经纬仪：常用的光学经纬仪：DJ07 DJ1 DJ2 DJ6 DJ15经纬仪：经纬仪：用于测定水平角和竖直角的仪器。用于测定水平角和竖直角的仪器。 有光学经纬仪和电子经纬仪之分。有光学经纬仪和电子经纬仪之分。一、DJ6级光学经纬仪照准部照准部水平度盘水平度盘基座基座1.照准部照准部2.水平度盘水平度盘v水平度盘：水平度盘：顺时针方向刻有顺时针方向刻有0到到360的分划线，

3、用来测量水平角。的分划线，用来测量水平角。v水平度盘转动控制装置：水平度盘转动控制装置：位置变动位置变动手轮和复测装置。手轮和复测装置。v外轴装置：外轴装置：v望远镜：望远镜：v照准部水准管：照准部水准管：v读数显微镜：读数显微镜：v竖直度盘：竖直度盘：v横轴、竖轴：横轴、竖轴：照准部照准部水平度盘水平度盘基座基座读数读数 显微镜显微镜经经纬纬仪仪望远镜望远镜 上下制动螺旋上下制动螺旋望远镜望远镜上下微动螺旋上下微动螺旋 竖直度盘竖直度盘竖直指标水准竖直指标水准管管微动螺旋微动螺旋水平制动、水平制动、微动螺旋微动螺旋光学对中器光学对中器HV012345601234561121138988112

4、5454890518分微尺分微尺指标线指标线对径分划对径分划二、读数设备与读数方法HV012345601234562342732722342106273024201234562013456 读数练习读数练习1157878792013456116115012345611526427817061155812790412VHHV平行玻璃板测微器及读数方法平行玻璃板测微器及读数方法5108687888912112212312451086878889121122123124 1238122120830122 40378740073087双指标线双指标线3.13.1水平角测量原理水平角测量原理3.23.2

5、经纬仪结构经纬仪结构3.33.3水平角测量方法水平角测量方法3.43.4竖直角测量原理及方法竖直角测量原理及方法3.53.5经纬仪检验校正经纬仪检验校正3.63.6角度测量误差分析角度测量误差分析一、经纬仪的安置一：一：对中对中 使得度盘中心处于角顶点的铅垂线使得度盘中心处于角顶点的铅垂线上。即使仪器的中心与测站点的标志中上。即使仪器的中心与测站点的标志中心在同一铅垂线上。心在同一铅垂线上。v垂球或光学对中器垂球或光学对中器二：整平整平使得度盘处于水平位置上。使得度盘处于水平位置上。一、经纬仪的安置一一：对中对中使用垂球对中使用垂球对中一、经纬仪的安置二：整平整平使得度盘处于水平位置上使得度盘

6、处于水平位置上1231231 1、用三脚架或角螺旋使光学对中器分划、用三脚架或角螺旋使光学对中器分划 板上的圆心或十字丝交点对准测点；板上的圆心或十字丝交点对准测点；2 2、用三脚架腿的伸缩部分调节三脚架腿、用三脚架腿的伸缩部分调节三脚架腿 的长度使仪器基本水平；的长度使仪器基本水平；3 3、用脚螺旋使经纬仪精确整平；、用脚螺旋使经纬仪精确整平；4 4、在架头上平移仪器，使仪器精确对中；、在架头上平移仪器，使仪器精确对中；5 5、重复第、重复第3 3、4 4步，达到精确对中和整平。步，达到精确对中和整平。大花杆、小花杆和觇标大花杆、小花杆和觇标经纬仪的十字丝分划板经纬仪的十字丝分划板二、水平角

7、测量方法1 1、测回法测回法适用于观测两个方向之间的单角适用于观测两个方向之间的单角2 2、方向法（全圆测回法）方向法（全圆测回法）适用于观测两个以上的方向适用于观测两个以上的方向基本概念基本概念n 盘左和盘右盘左和盘右盘左盘左/ /正镜正镜:竖盘在望远镜的左边盘右盘右/ /倒镜倒镜:竖盘在望远镜的右边n 测回测回上半测回/下半测回一个测回/多个测回n 配盘配盘度盘变换手轮三、测回法测量水平角(1)(1)测回法的步骤测回法的步骤1、盘左盘左位置，瞄准左边的目标位置，瞄准左边的目标A点。点。配置度盘配置度盘在在0度或稍大于度或稍大于0度，读数度，读数 记于手簿。记于手簿。左a4、逆时针逆时针旋转

8、照准部，瞄准左边的目标旋转照准部，瞄准左边的目标A点，读点，读数数 ，并记录。，并记录。右a左b2、顺时针顺时针旋转望远镜，瞄准右边的目标旋转望远镜，瞄准右边的目标B点，点，读数读数 记于手簿。记于手簿。左左左ab 以上为上半测回，得半测回角值以上为上半测回，得半测回角值3、倒转望远镜，、倒转望远镜，盘右盘右位置，逆时针旋转照准位置，逆时针旋转照准部，瞄准右边的目标部，瞄准右边的目标B点，读数点，读数 记录。记录。右b5、恢复盘左位置，重新、恢复盘左位置，重新配盘配盘，进行下面的测回。，进行下面的测回。右右右ab 2/ )(右左以上为下半测回，得半测回角值以上为下半测回，得半测回角值 且一测回

9、角值且一测回角值018027090oBA左o)(aA)(bB180027090oBA右o)(aA)(bB三、测回法测量水平角测站测站 竖盘位置竖盘位置 目标目标读数读数半测回角半测回角一测回均值一测回均值 均值均值左左右右左左右右水平角观测记录水平角观测记录O（1）ABAB0 01 0685 36 18180 01 24 265 36 3090 00 36175 35 42270 00 48355 35 48ABABO（2）85 35 1285 35 0685 35 0685 35 0085 35 0985 35 0385 35 06注意及说明注意及说明v测回间要配盘；测回间要配盘；v上、下两

10、个半测回照准部的水平旋转方向，上、下两个半测回照准部的水平旋转方向， 照准目标的顺序不同；照准目标的顺序不同；v上、下两个半测回角值之差小于上、下两个半测回角值之差小于36秒；秒；v各测回的角度互差应小于各测回的角度互差应小于24秒；秒；v记录时，记录时， 分、秒一般都要记两位；分、秒一般都要记两位；v计算时，取平均值的原则是计算时，取平均值的原则是“奇进偶不进奇进偶不进”。实验四：经纬仪认识与使用实验四：经纬仪认识与使用 目的：目的：了解经纬仪构造，掌握其使用方法。了解经纬仪构造，掌握其使用方法。 实验内容：实验内容： （1 1）了解经纬仪各部件的构造及其作用。了解经纬仪各部件的构造及其作用

11、。 （2 2）进行经纬仪安置（对中、整平）、瞄准与）进行经纬仪安置（对中、整平）、瞄准与读数。读数。 （3 3）用盘左位置瞄准目标，练习测量水平角。）用盘左位置瞄准目标，练习测量水平角。四、全圆测回法测量水平角四、全圆测回法测量水平角 盘左盘左 盘右盘右ABCDA（归零）ADCBAABCDO全圆测回法记录全圆测回法记录测测站站目目标标盘左盘左L盘右盘右R平均读数平均读数=左左+(右右180)/2归零后方归零后方向值向值各测回归各测回归零方向平零方向平均值均值水平角值水平角值 OABCDA 0 01 0671 52 06145 30 48210 12 12 0 01 24180 01 1830

12、12 06325 30 48251 52 00180 01 12OABCDA 90 01 24 161 52 06 235 30 54 300 12 24 90 01 36270 01 24120 12 1855 30 48341 52 00270 01 180 01 0971 52 03145 30 48210 12 090 01 2190 01 21161 52 03235 30 51300 12 2190 01 30(0 01 15)0 00 0071 50 48145 29 33210 10 54(90 01 26)0 00 0071 50 37145 29 25210 10 550

13、00 0071 50 42145 29 29210 10 5471 50 4273 38 4764 41 25方向法的计算步骤方向法的计算步骤n计算两倍照准误差计算两倍照准误差2C(J6不要求不要求)2C=盘左读数盘左读数-(盘右读数盘右读数180 0)n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=盘左读数盘左读数+(盘右读数盘右读数1800) /2n计算归零后的方向值计算归零后的方向值各方向的平均读数零方向的读数各方向的平均读数零方向的读数n计算各测回归零后的方向值的平均计算各测回归零后的方向值的平均n计算各水平角的值计算各水平角的值注意事项注意事项:n方向观测和计算同步进行，

14、以及时发现问题方向观测和计算同步进行，以及时发现问题仪器半测回归零差一测回内2C互差同一方向值各测回互差J21218 12 J62424 水平角方向法观测的技术要求水平角方向法观测的技术要求3.13.1水平角测量原理水平角测量原理3.23.2经纬仪结构经纬仪结构3.33.3水平角测量方法水平角测量方法3.43.4竖直角测量原理及方法竖直角测量原理及方法3.53.5经纬仪检验校正经纬仪检验校正3.63.6角度测量误差分析角度测量误差分析 地面上的直线与其水平投影线（水平视线）间的夹角。090180270竖直度盘基本构造竖直度盘基本构造指标水准管指标水准管微动螺旋微动螺旋指标水准管27018090

15、0盘右盘右090180270盘左盘左180270 090盘右盘右900270180盘左盘左090180270L竖直角计算公式推导（理想）090180270盘左盘左左左=90L090180270R竖直角计算公式推导（理想）盘右盘右090180270右右=R270竖盘指标差竖盘指标差 当指标水准管气泡居中时，盘左指当指标水准管气泡居中时，盘左指标线所指的度数不一定恰好就是标线所指的度数不一定恰好就是90度或度或者者0度，盘右不一定正好是度，盘右不一定正好是270度或度或180度。度。即存在一个竖盘指标差即存在一个竖盘指标差 i 。竖直角计算公式推导左左=(90+ i)L09018027009018

16、0270盘左盘左L竖直角计算公式推导右右=R(270+i)090180270盘右盘右090180270R竖盘指标差的计算竖盘指标差的计算)(21)360(21左右RLi要求：要求：J2: i15 ； J6: i24 若指标差超标，则计算每个竖直角的时候应加上若指标差超标，则计算每个竖直角的时候应加上指标差。可通过校正指标水准管来减小或消除。指标差。可通过校正指标水准管来减小或消除。 一般满足要求情况下不考虑指标差。一般满足要求情况下不考虑指标差。 竖直角观测方法1. 在测站安置经纬仪，在测站安置经纬仪，对中、对中、整平整平；2. 盘左盘左用用中丝中丝精确瞄准目标，调节指标水精确瞄准目标，调节指

17、标水准管准管气泡居中气泡居中，读数，读数L（V）；3. 盘右盘右用用中丝中丝精确瞄准目标，调节指标水精确瞄准目标，调节指标水准管准管气泡居中气泡居中，读数，读数R（V）；（注：竖丝用来测水平角瞄准，中丝用来测竖直角瞄准）（注：竖丝用来测水平角瞄准，中丝用来测竖直角瞄准）竖直角观测记录竖直角观测记录测测站站目目标标竖盘竖盘位置位置竖盘读数竖盘读数半测回角值半测回角值 一测回角值一测回角值AB盘左盘左87 52 182 07 42盘右盘右272 07 302 07 302 07 36AC盘左盘左93 16 543 16 54盘右盘右266 43 243 16 363 16 45练习题：练习题： 用

18、经纬仪观测某一目标的竖直用经纬仪观测某一目标的竖直角，测得盘左读数为角，测得盘左读数为714524，盘右读数为盘右读数为2881622，计算竖直，计算竖直角及指标差。如用这台仪器测得另角及指标差。如用这台仪器测得另一目标的盘左读数为一目标的盘左读数为921236，求其竖直角？求其竖直角？左左=(90+ i)L作业作业习题集P21，23.13.1水平角测量原理水平角测量原理3.23.2经纬仪结构经纬仪结构3.33.3水平角测量方法水平角测量方法3.43.4竖直角测量原理及方法竖直角测量原理及方法3.53.5经纬仪检验校正经纬仪检验校正3.63.6角度测量误差分析角度测量误差分析一、经纬仪的几何轴

19、系一、经纬仪的几何轴系1：照准部水准管轴（：照准部水准管轴（LL）2：望远镜：望远镜视准轴视准轴（CC ）3：仪器：仪器竖轴（竖轴（ VV）4：仪器横轴：仪器横轴（ HH ）5：竖盘指标水准管水准轴（：竖盘指标水准管水准轴（L L ）二、轴系应满足的几何条件二、轴系应满足的几何条件 1：照准部水准管轴垂直于竖轴：照准部水准管轴垂直于竖轴 （LL VV） 2：十字丝竖丝垂直于横轴（竖丝：十字丝竖丝垂直于横轴（竖丝 HH ） 3：视准轴垂直于：视准轴垂直于横轴（横轴（CC HH） 4：横轴：横轴垂直于竖轴（垂直于竖轴（ HH VV） 5：竖盘指标水准管水准轴垂直于指标线：竖盘指标水准管水准轴垂直于

20、指标线 （L L 指标线）指标线）三、经纬仪检校三、经纬仪检校1 、照准部水准管的检校、照准部水准管的检校 LL VV ？水准管轴水准管轴水平度盘水平度盘竖轴竖轴2、十字丝垂直于横轴的检校、十字丝垂直于横轴的检校 竖丝竖丝 HH ？ 检验方法：检验方法： 精平仪器，在仪器前方适当位置悬精平仪器，在仪器前方适当位置悬挂一垂球线，旋转照准部照准该线，若挂一垂球线，旋转照准部照准该线，若十字丝竖丝和垂球线完全重合，则满足十字丝竖丝和垂球线完全重合，则满足条件；否则，应校正。条件；否则，应校正。 或瞄准一清晰小点或瞄准一清晰小点3、视准轴垂直于横轴的检校视准轴垂直于横轴的检校 CC HH ？18021

21、mmC右右左左视准轴误差：视准轴误差：CAC180270090HHCO M左左 = M左左 + CCC180270090HHAOC M右右 = M 右右 - C （一般由专业人员进行校正）（一般由专业人员进行校正）4 、 横轴垂直于竖轴的检校横轴垂直于竖轴的检校 HH VV ？5 、竖盘指标水准管检校、竖盘指标水准管检校 L L 指标线指标线 ？一般指标差的绝对值超过一般指标差的绝对值超过1时，应予以校正。时，应予以校正。180270090i180270090i指标差：指标差：右右左左2136021RLi3.13.1水平角测量原理水平角测量原理3.23.2经纬仪结构经纬仪结构3.33.3水平角

22、测量方法水平角测量方法3.43.4竖直角测量原理及方法竖直角测量原理及方法3.53.5经纬仪检验校正经纬仪检验校正3.63.6角度测量误差分析角度测量误差分析角度测量误差及消除方法角度测量误差及消除方法1 1、照准部偏心误差、照准部偏心误差v产生情况产生情况：照准部旋转中心与度盘分划：照准部旋转中心与度盘分划中心不重合中心不重合v规律规律：随瞄准方向而异，照准方向垂直：随瞄准方向而异，照准方向垂直于偏心方向时对水平方向读数影响最大于偏心方向时对水平方向读数影响最大v消除与减弱措施消除与减弱措施：盘左盘右取平均值可：盘左盘右取平均值可消除消除（一）仪器误差（一）仪器误差2 2、度盘刻划误差、度盘

23、刻划误差v产生情况产生情况：度盘制造时产生：度盘制造时产生v消除与减弱措施消除与减弱措施：变换度盘位置：变换度盘位置（一）仪器误差（一）仪器误差3 3、视准误差、视准误差(c)(c)v产生情况产生情况：视准轴不垂直于水平轴时：视准轴不垂直于水平轴时产生的误差产生的误差v规律规律：随垂直角增大而增大：随垂直角增大而增大v消除与减弱措施消除与减弱措施：盘左盘右取均值可：盘左盘右取均值可以消除以消除（一）仪器误差（一）仪器误差4 4、横轴误差、横轴误差v产生情况产生情况：横轴不水平：横轴不水平v规律规律：随垂直角增大而增大，对两等：随垂直角增大而增大，对两等高目标观测时误差为高目标观测时误差为0 0v消除与减弱措施消除与减弱措施：盘左盘右取均值可：盘左盘右取均值可以消除以消除（一）仪器误差（一）仪器误差5 5、纵轴误差、纵轴误差v产生情况产生情况：纵轴不铅垂：纵轴不铅垂v规律规律：随垂直角增大而增大，与横轴所：随垂直角增大而增大，与横轴所处的方向有关处的方向有关v消除与减弱措施消除与减弱措施：注意水准管的精度与：注意水准管的精度与精确整平精确整平v注意注意：