第四章经纬仪及角度测量

1、第第四四章章 经纬仪及角度测量经纬仪及角度测量第一节第一节水平角与垂直角观测原理水平角与垂直角观测原理水平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）用于确定点的平面位置（计算坐标） 竖直角竖直角 用于两点间高差计算、斜距改正成平距用于两点间高差计算、斜距改正成平距测角仪器 经纬仪、电子全站仪一、水一、水平角观测原理平角观测原理水平角水平角过一点到两个目标的方向线垂直投影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。到水平面上所成的夹角。0 0360360 。水平面abcABC也可看成是包含也可看成是包含BABA、BCBC视线视线 的两个铅

2、垂面之间的两面角。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二、垂二、垂直角观测原理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在同一铅垂面内，瞄准目标的倾斜视线与 水平视线水平视线的夹角的夹角( (也叫竖直角也叫竖直角) )。 =0=0 9090 ，仰角为正，俯角为负。，仰角为正，俯角为负。主要内容有：主要内容有：经纬仪的等级和经纬仪的等级和用用途途 DJ6经纬仪的构造经纬仪的构造第二节第二节 经纬仪的构造及经纬仪的构造及度盘读数度盘读数技术项目一测回水平方向中误差望远镜有效孔径不小于望远镜放大倍数

3、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 一、经纬仪的分类与编号我们重点掌握我们重点掌握 DJ DJ6 6经纬仪经纬仪光学经纬仪光学经纬仪 T2经纬仪光学经纬仪光学经纬仪电子经纬仪电子经纬仪、DJDJ6 6光学光学经纬仪的构造经纬仪的构造基座、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

4、部( (一一) )、基、基座座脚螺旋用于整平仪器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( (二二) )、照、照准部准部照准部照准部( (水平水平) )制动、微动制动、微动望远镜望远镜( (竖直竖直) )制动、微动制动、微动圆水准器圆水准器 管水准器管水准器（长水准管）（长水准管）望远镜：望远镜： 目镜调焦，物镜调焦，目镜调焦，物镜调焦， 粗瞄准器，十字丝粗瞄准器，十字丝。读数显微镜读数显微镜竖盘部分竖盘部分光学对点器光学对点器复测扳手或度盘变换器复测扳手或度盘变换器 望远镜十字丝望远镜十字丝( (三三) )、水、水平度盘平度盘水平度盘由光学玻璃水平度盘由光学玻璃制成制成 顺时针

5、顺时针0 0 360 360 刻刻度；度； 仪器整平，水平度盘水仪器整平，水平度盘水平；平； 水平度盘与照准部相互脱水平度盘与照准部相互脱离；离； 改变度盘位置，要使用复测改变度盘位置，要使用复测 扳手或度盘变换手轮。扳手或度盘变换手轮。0901802700901802702 2、DJDJ6 6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：光学光学测微测微尺尺和和单单平平板板玻璃测微玻璃测微器器 度盘上度盘上1 1度分划的间隔度分划的间隔 经放大后，与分微尺全经放大后，与分微尺全 长相等。长相等。 分微尺全长分分微尺全长分6060格，因格，因 此其此其最小格值为最小格值为1

6、1 = =60 60 。 读数时，秒数必须估读。读数时，秒数必须估读。 估读至估读至0.10.1格，因此，格，因此， 估读的秒数都应是估读的秒数都应是6 6的的 倍数。倍数。水平度盘读数：水平度盘读数：73 73 04 04 24 241.1.光学光学测微测微尺尺利用度盘刻度线，在分微尺上读数。0173732 2、平行玻璃板测微器（、平行玻璃板测微器（单单平板玻璃测微平板玻璃测微器器）利用测微手轮，用指标线读数利用测微手轮，用指标线读数平行玻璃板与分微尺由测微手平行玻璃板与分微尺由测微手 轮控制。转动测微手轮，使度轮控制。转动测微手轮，使度 盘像移动盘像移动 ，则移动量，则移动量 可在可在 分

7、微尺上读出。分微尺上读出。平行玻璃板平行玻璃板最大调节范围为最大调节范围为3030分，分， 分微尺全长刻度也等于分微尺全长刻度也等于3030分。分。操作时，调节测微手轮，使度盘操作时，调节测微手轮，使度盘 某度某度( (或某或某3030分分) )的刻度线居中于的刻度线居中于 双线读数指标，双指标线所夹刻双线读数指标，双指标线所夹刻 度的度数度的度数 ( (或或3030分分) )加上分微尺加上分微尺 读数，即为该方向的读数。读数，即为该方向的读数。 平行玻璃板测微器水平度盘读数： 92 1728第三节第三节 水平角测量水平角测量 水平角的测量主要包括仪器安置、观测、水平角的测量主要包括仪器安置、

8、观测、记录和计算等四个步骤。记录和计算等四个步骤。经纬仪的安置经纬仪的安置：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。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。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操作：粗瞄，制动，然后用微动螺旋完成精确瞄准。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、掌握测回法观测水平角的仪器操作方法、 观测程序和记录。了解观测程序和记录。了解“方向观测法方向观测法”的使用的使用 场合、作业程序与记录。场合、作业程序与记录。BCA( (一一) )、对、对

9、中中将仪器中心安置在过测 站点的铅垂线上。对中 误差3mm。1、垂垂球对中步骤：球对中步骤：粗略对中：粗略对中：移动三脚架，使垂球尖离测 站中心12cm内；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。一、经一、经纬仪的安置纬仪的安置光学对中步光学对中步骤：骤： 对准对准-调平调平-整平整平-对对中中123气泡居中，3与1、2等高( (二二) )、整、整平平使仪器纵轴铅垂，水平度盘与横 轴水平，竖盘位于铅垂面内。整平误差1格。

10、用左手大拇指法则，转动脚螺旋，调节水准管气泡居中(反复)。 、使长水准管先平行两个脚螺旋，同时反向旋转这两个脚螺旋使气泡居中。 、转动照准部使长水准管旋转90 ? 1，旋转另一个脚螺旋使气泡居中。 3、再旋转90 ? 1，检查气泡居中情况。一测回观测过程中，不得再调气泡。气泡居中，1、2等高123( (三三) )、瞄、瞄准准用望远镜竖丝精确瞄准目用望远镜竖丝精确瞄准目标的标的标标志中心。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。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。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引起的尽量瞄准

11、目标下部，减少由于目标不垂直引起的 方向误差。方向误差。 二、二、水平角观测水平角观测( (一一).).测回法测回法观测程序： 盘左盘左 瞄准瞄准J J，读数，读数j j左左 瞄准瞄准K K，读数，读数k k左左 盘右盘右 瞄准瞄准K K，读数，读数k k右右 瞄准瞄准J J，读数，读数j j右右第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 为一测回观测角值 在观测水平角中，当竖直度盘位于望远镜的左在观测水平角中，当竖直度盘位于望远镜的左侧时，称为侧时，称为盘左盘左（或（或正镜正镜）位置

12、，利用盘左观测的）位置，利用盘左观测的水平角称为水平角称为； 当竖直度盘位于望远镜的当竖直度盘位于望远镜的右侧时，称为为右侧时，称为为盘右盘右 （或（或倒镜倒镜）位置，水平角称为）位置，水平角称为下半测回下半测回。 利用上下半测回分别观测一次水平角，便完成利用上下半测回分别观测一次水平角，便完成了水平角了水平角的观测。的观测。 角是从起始方向角是从起始方向( (即第即第1 1方向方向) )顺时针转到顺时针转到第第2 2方向所成的角度，观测时，必须首先确定起始方向，方向所成的角度，观测时，必须首先确定起始方向，然后按照然后按照“测回法测回法”的次序观。的次序观。 水平角水平角总是第总是第2 2方

13、向读数减去第方向读数减去第1 1方向读数而得。方向读数而得。 起起始方向第一个读数应调成始方向第一个读数应调成0 0（或（或180180/N/N，N N为为测回数测回数）；）； 分分、秒数写足二位；、秒数写足二位； 改改数时按有关规则。数时按有关规则。 一一测回过程中，不得再调整水准管气泡或改变测回过程中，不得再调整水准管气泡或改变度盘度盘位置位置。水平角观测记录（测回法）第第1方向方向第第2方向方向测站测站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第第2方向方向ACB第第1方

14、向方向水平角观测记录（测回法）加加360360 表中盘右表中盘右C C读数小于读数小于A A读数，读数，不够减时，应不够减时，应后再减。后再减。B左AC 01030 2143342右AC214231221422542142303测站竖盘位置目标水平度盘 读 数半测回角一测回平均角1801118343412( (二二) )、方向、方向法法观测水平角观测水平角 一个测站观测一个测站观测4 4个或个或4 4个以上方向时，采用个以上方向时，采用方向观测法，也称方向观测法，也称“全圆观测法全圆观测法”。ABCDE方向观测法零方向盘左盘右方向观测法第四节第四节 垂直角测量垂直角测量竖盘构造特点竖盘构造特点

15、垂直角计算垂直角计算竖盘指标差竖盘指标差垂直角观测垂直角观测一一 、垂、垂直度盘构造直度盘构造9018002701234567891011121.铅垂线；2.竖直度盘；3.望远镜物镜；4.横轴；5.竖盘水准管微动螺旋；6.支架外壳；7.水准管观察镜；8.竖盘水准管；9.望远镜目镜；10.竖盘水准管支架；11.竖盘读数棱镜；12.竖盘读数透镜. 竖盘刻度通常有竖盘刻度通常有0 0360360顺时针顺时针注记和注记和逆时针逆时针注记两种形式，注记两种形式，望远镜水平放置时，望远镜水平放置时，0 0180180的对径的对径线位于水平方向。线位于水平方向。现在的测角仪器竖盘刻划一般按现在的测角仪器竖盘

16、刻划一般按顺时针方向进行，故本节只介绍顺顺时针方向进行，故本节只介绍顺时针注记的竖盘。时针注记的竖盘。构造特点构造特点竖盘随望远镜一起转动。竖盘随望远镜一起转动。竖盘与读数指标相互脱离。竖盘与读数指标相互脱离。竖盘气泡居中，指标铅垂。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：视线水平、指标铅垂时，竖盘读数为常数： 盘左时一般盘左时一般 L L0 0=90=90 ，盘右时一般，盘右时一般 R R0 0= =270270 。27027090901801800 0盘右盘右0 02702701801809090盘左盘左 二、二、垂直垂直角计算角计算垂直度盘与读数指标垂直度盘与读数指

17、标确定垂直角的计算公式确定垂直角的计算公式图为逆时针竖盘读数与垂直角计算根据度盘刻度形式，确定竖直角计算公式，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。)90(L左90L90L左R 270右90L左270900180270901800竖直角观测计算竖直角观测计算逆时针注记逆时针注记顺时针注记顺时针注记抬高望远镜时，抬高望远镜时，读数增大读数增大RL27090右左抬高望远镜时，抬高望远镜时，读数减小读数减小27090RL右左 180180270270 0 09090 x竖盘指标差竖盘指标差竖盘水准管气泡居中时，读数指竖盘水准管气泡居中时，读数指 标线

18、与铅垂线的标线与铅垂线的夹角。夹角。三、三、竖盘指标差竖盘指标差270901800竖盘指竖盘指标差（逆时针注记）标差（逆时针注记）xxxL左)90(竖竖盘指标差盘指标差竖盘水准管气泡居中时，读数指竖盘水准管气泡居中时，读数指 标线与铅垂线的标线与铅垂线的夹角。夹角。902700180竖盘指标差竖盘指标差计算（逆时针注记）计算（逆时针注记）xxRxxxL右左)270()90(）右左（21）（左右(2136021RLx270900180竖盘指竖盘指标差（顺时针注记）标差（顺时针注记）xxxRxxL右右左左)270()(90竖竖盘指标差盘指标差竖盘水准管气泡居中时，读数指竖盘水准管气泡居中时，读数指

19、 标线与铅垂线的标线与铅垂线的夹角。夹角。）右左（21）（左右(2136021RLx0 02702701801809090 x竖盘指标差竖盘指标差竖盘水准管气泡居中时，读数指竖盘水准管气泡居中时，读数指 标线与铅垂线的夹角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：）或左右(21)360(21xRLx）（右左21 270 180 90 0 盘左计算公式左=90-L右=R270 测站目标竖盘位置竖盘读数 半 测 回垂 直 角 一 测 回垂 直 角 x 备 注I左右J102 15 0

20、0 -12 15 00257 44 38 -12 15 22 -11 -12 15 11左右K118 37 36 -28 37 36241 22 02 -28 37 58 -11 -28 37 47左右H 84 06 10 +5 53 50275 53 30 +5 53 30 -10 +5 53 40垂直角必须带“ ”号。垂直角观测垂直角观测记录（顺时针注记）记录（顺时针注记）指标差）（36021RLx第五节第五节 经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正目的：使经纬仪各轴线间目的：使经纬仪各轴线间保持保持 正确的几正确的几何何关系关系 LLHHCCVVL L 一、经纬仪应当经纬仪应当满足的满足的

21、几何几何条件条件经经纬仪的纬仪的轴线轴线 横轴横轴 HHHH 视准轴视准轴 CCCC 水准管轴水准管轴 LLLL 竖轴竖轴 VVVV 圆水准轴圆水准轴 LLLL图图3-30 3-30 经纬仪的轴线经纬仪的轴线 水准管轴垂直于竖轴水准管轴垂直于竖轴 LLLLVVVV 圆水准轴平行于竖轴圆水准轴平行于竖轴 L LL LVVVV 十字竖丝垂直于横轴十字竖丝垂直于横轴 竖竖丝丝HH HH 视准轴垂直于横轴视准轴垂直于横轴 CCCCHHHH 横轴垂直于竖轴横轴垂直于竖轴 HHHHVVVV 轴线间应满足的条件轴线间应满足的条件LLHHCCVVLL二、经二、经纬仪的检验与校正纬仪的检验与校正 校正项目校正项

22、目 校正目的校正目的 1.1.平盘水准管的检验与校正平盘水准管的检验与校正 LL LLVVVV 2.2.圆水准器的检验与校正圆水准器的检验与校正 L LLLVV(VV(次要次要) ) 3.3.视准轴的检验与校正视准轴的检验与校正 CC CCHHHH 4.4.横轴的检验与校正横轴的检验与校正 HH HHVV VV 5.5.十字竖丝垂直于横轴十字竖丝垂直于横轴 6 6. .竖盘指标差的检验与校正竖盘指标差的检验与校正 7 7. .光学对中器的检验与校正光学对中器的检验与校正掌握各项目的校正原理与方法掌握各项目的校正原理与方法经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正 1 1、水水平平度度盘水准管的检验与

23、校正盘水准管的检验与校正 检检验：验：初步整平仪器，转动照准部使水准管平行于一对初步整平仪器，转动照准部使水准管平行于一对脚螺旋，相对转动这对脚螺旋，使水准管气泡居中。脚螺旋，相对转动这对脚螺旋，使水准管气泡居中。 目的：目的：使水准管轴垂直于纵轴。使水准管轴垂直于纵轴。LLLLVVVV然后将照准部旋转然后将照准部旋转180，如果气泡仍居中，说明水，如果气泡仍居中，说明水准管轴垂直于纵轴。如果气泡偏离中心，应进行校正。准管轴垂直于纵轴。如果气泡偏离中心，应进行校正。 校正：相对地转动平行于水准管的一对脚螺旋，使气泡向中央移动偏歪格数的一半；然后用校正针拨动水准管一端的校正螺丝，使气泡完全居中。

24、这项检验校正需反复进行几次，直到照准部旋转180后水准管气泡的偏歪在一格以内。 校正原理：在a图中,水准管轴已垂直于纵轴,当水准管气泡居中, 纵轴铅垂,此时,照准部绕纵轴 旋转180 后，水准管气泡仍居中。在b图中,水准管轴不垂 直于纵轴,当水准管气泡居中,纵轴 与铅垂线夹角为；水准管轴与仪器纵轴的交角为 90+/-将照准部绕纵轴转180，如图c中，由于纵轴倾斜方向不变，则水准管轴与水平线相差2角，这2角值反映为气泡的偏离值d图，为相对地旋转两个脚螺旋使气泡向中间移动偏离值的一半。此时，纵轴已铅垂，但水准管气泡尚未居中，即水准轴尚未与纵轴垂直。e图为拨动水准管校正螺丝使气泡居中，则水准管与纵轴

25、相垂直。经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正2 2、圆水准器的检验和圆水准器的检验和校正校正目的：目的：使使圆圆水准轴平行于纵轴。水准轴平行于纵轴。LL VVLL VV检验：根据校正后的根据校正后的长长水准管，水准管，使使经纬仪整平经纬仪整平；此时；此时，圆水圆水准器的气泡如果不居中，则准器的气泡如果不居中，则需要校正。需要校正。 校正：用校正针拨动圆水用校正针拨动圆水准器准器底下底下的校正螺丝，使的校正螺丝，使气泡气泡居中居中。 经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正3 3、十字丝的检验和校正十字丝的检验和校正 3-13-1、十字丝纵丝垂直于横轴的检验和校正十字丝纵丝垂直于横轴的检验和校正目的

26、：仪器整平后，十字丝的纵丝在铅垂平面仪器整平后，十字丝的纵丝在铅垂平面内，内，横丝横丝水平。水平。 检验：以十字丝的交点瞄准以十字丝的交点瞄准目标点目标点P P，旋转垂直微，旋转垂直微 动螺动螺旋，如果旋，如果P P点相对点相对于十字丝上于十字丝上下移动的轨下移动的轨迹离开纵丝，则迹离开纵丝，则需要校需要校正。正。 校正：校正：旋下目镜处的十字丝环外罩，松开十字丝旋下目镜处的十字丝环外罩，松开十字丝环固环固定定螺丝，转动十字丝环，直至旋转垂直微动螺丝，转动十字丝环，直至旋转垂直微动螺旋时螺旋时P点始终在纵丝上移动为止。最后转紧十点始终在纵丝上移动为止。最后转紧十字丝字丝环环固定固定螺丝。螺丝。

27、 3-23-2、视准轴检验和校正、视准轴检验和校正目的：视准轴垂直于横轴。视准轴垂直于横轴。检验：在大致水平方向选择远处一目标，盘左，先照准A点，水平度盘读数为；盘右，再照准A点，水平度盘读数为。如果 则需要进行校正。校正：计算盘左、盘右瞄准同一目标的水平度盘的盘右平均数计算盘左、盘右瞄准同一目标的水平度盘的盘右平均数（因检验时最后瞄准目标为盘右位置）：（因检验时最后瞄准目标为盘右位置）： 旋转水平微动螺旋，使盘右的水平度盘读数为旋转水平微动螺旋，使盘右的水平度盘读数为 ，此时，十字丝纵丝必定偏离目标，用矫正针旋转左、右一对此时，十字丝纵丝必定偏离目标，用矫正针旋转左、右一对十十字丝校正螺丝，

28、使纵丝对准目标字丝校正螺丝，使纵丝对准目标A A。 如果在盘左瞄准目标进行校正，则取盘左平均数如果在盘左瞄准目标进行校正，则取盘左平均数 ： 02)180( RL)180(21LRR)180(21RLL经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正4 4、横轴的检验和校正横轴的检验和校正目的：使横轴垂直于纵轴使横轴垂直于纵轴 检验：在在离墙面离墙面101020m20m处安置经纬处安置经纬仪，整平仪器后，瞄准墙面高处一点仪，整平仪器后，瞄准墙面高处一点P P（其仰角宜在（其仰角宜在3030左右），制动照左右），制动照准部，然后大致放平望远镜，在墙面准部，然后大致放平望远镜，在墙面定出一点定出一点A A，再

29、以盘右瞄准，再以盘右瞄准P P点，放平点，放平望远镜望远镜。在墙面定出一点在墙面定出一点B B，如果，如果A A点与点与B B点重合，则横轴垂直于纵轴点重合，则横轴垂直于纵轴；若；若A A，B B相距大于相距大于5mm5mm，则需要进行校正。，则需要进行校正。纵纵轴铅垂而横轴不水平，与水平线的交轴铅垂而横轴不水平，与水平线的交角角i i称为称为横轴误差。横轴误差。校正：取AB的中点M，以盘右（或盘左）位置瞄准M点，抬 高望远镜，此时视线必然偏 离P点，可拨动支架上的偏心轴承（书上图4-20），使横轴的右端升高或降低，使十 字丝中心对准P点，这时横轴误差i已消除，横轴水平。检校原理：如果如果横轴横轴垂直于纵轴，当垂直于纵轴，当纵轴铅垂时，横轴水平，此