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文档简介

1、第四章第四章 经纬仪和角度测量经纬仪和角度测量 内容提要内容提要4 . 1 角度测量的概念角度测量的概念4 . 2 光学经纬仪光学经纬仪 4 . 3 水平角观测的方法水平角观测的方法4. 4 竖直角观测竖直角观测4 .5 经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正4.6 经纬仪简介经纬仪简介一、水平角测量的原理一、水平角测量的原理 水平角的概念水平角的概念 地面上两条方向线在水平面上投地面上两条方向线在水平面上投影所夹的角,称为水平角。通常影所夹的角,称为水平角。通常用用“”表示。表示。 4 . 1 角度测量的概念角度测量的概念水平角测量的原理水平角测量的原理OA投影在水平度盘上读数为投影在水平度盘

2、上读数为a,OB投影在水投影在水平度盘上读数为平度盘上读数为b。则:则:ab二、二、竖角测量的原理竖角测量的原理竖直角或垂直角的概念竖直角或垂直角的概念 在同一竖面内,照准方向线在同一竖面内,照准方向线和水平线之间的夹角称为竖和水平线之间的夹角称为竖直角。通常用直角。通常用“”表示。分表示。分为仰角与俯角。为仰角与俯角。 原理原理 =目标视线读数目标视线读数水平视线读数水平视线读数 按精度分为按精度分为 DJ1、DJ2、DJ6、DJ15等。等。 D大地测量仪器大地测量仪器 J经纬仪经纬仪 数字数字测角精度(一测回方向观测中误差,测角精度(一测回方向观测中误差, 单位为秒)单位为秒) 按读数系统

3、分为按读数系统分为 光学经纬仪、电子经纬仪。光学经纬仪、电子经纬仪。 4.2 光学经纬仪光学经纬仪一、一、DJ6光学经纬仪的构造光学经纬仪的构造 DJ6光学经纬仪包括基座、度盘、照准部三大部光学经纬仪包括基座、度盘、照准部三大部分。分。1、基座: 由轴座、脚螺旋、连接板等组成。 作用:用于连接和整平。2、度盘: 包括水平度盘和竖直度盘,由光学玻璃制成。 注记:0 360 分划:20、30 、1 三种水平度盘转动的控制装置水平度盘转动的控制装置 测角时水平度盘是不动的,测角时水平度盘是不动的,这样照准部转至不同的位置,可以在水平度盘上读取这样照准部转至不同的位置,可以在水平度盘上读取不同的方向值

4、。但有时需要设定水平度盘在某一位置,不同的方向值。但有时需要设定水平度盘在某一位置,就要转动水平度盘。控制水平度盘转动的装置有两种:就要转动水平度盘。控制水平度盘转动的装置有两种:一种是位置变动手轮,当需要转动水平读盘时,只要一种是位置变动手轮,当需要转动水平读盘时,只要转动手轮即可。转动手轮即可。另一种是装有复测机构另一种是装有复测机构,将复测按钮扳下,水平度盘将复测按钮扳下,水平度盘与照准部结合在一起,这时水平度盘跟照准部一起转与照准部结合在一起,这时水平度盘跟照准部一起转动。不需要一起转动时,将复测扳扭扳上,水平度盘动。不需要一起转动时,将复测扳扭扳上,水平度盘跟照准部脱开。跟照准部脱开

5、。注:水平度盘顺时针注记,与竖轴不固定,注:水平度盘顺时针注记,与竖轴不固定,不随望远镜转动;不随望远镜转动; 水平度盘有复测钮或变换钮,用作改水平度盘有复测钮或变换钮,用作改变观测方向的角度值;变观测方向的角度值; 竖直度盘顺时针注记或逆时针注记,竖直度盘顺时针注记或逆时针注记,与望远镜固定,随望远镜一起转动。与望远镜固定,随望远镜一起转动。 3、照准部、照准部 主要由望远镜、支架、竖直轴、水平轴、竖直主要由望远镜、支架、竖直轴、水平轴、竖直制动微动螺旋、水平制动微动螺旋、读数设备、制动微动螺旋、水平制动微动螺旋、读数设备、水准器和光学对点器等组成。水准器和光学对点器等组成。 望远镜望远镜

6、用于瞄准目标用于瞄准目标 圆水准器圆水准器 用于粗略整平仪器用于粗略整平仪器 管水准器管水准器 用于精确整平仪器用于精确整平仪器 光学对点器光学对点器 用于使度盘中心和测点用于使度盘中心和测点 在同一铅垂线上在同一铅垂线上 读数装置读数装置用于读数用于读数垂直制动水平微动读数目镜水平度盘转换轮垂直微动光学对点器补偿器转换钮望远镜圆水准器 二、二、 读数方法分测微尺和测微器两种方法读数方法分测微尺和测微器两种方法水平读数:水平读数:215 0648 竖直读数:竖直读数:78 5200竖直读数:竖直读数:92 17 30水平读数:转动测微轮重合读数水平读数:转动测微轮重合读数测微尺测微器单平行玻璃

7、板测微器三、测钎、标杆和觇牌三、测钎、标杆和觇牌测钎、标杆和觇牌均为经纬仪瞄准目标时所使测钎、标杆和觇牌均为经纬仪瞄准目标时所使用的照准工具。用的照准工具。测钎测钎:适用与距测站较近的目标。:适用与距测站较近的目标。标杆标杆:适用与距测站较远的目标。:适用与距测站较远的目标。觇牌觇牌:固定在三脚架上使用,远近皆可适用;:固定在三脚架上使用,远近皆可适用; 一般为红白或黑白相间且常与棱镜结合,用于一般为红白或黑白相间且常与棱镜结合,用于电子经纬仪或全站仪。电子经纬仪或全站仪。 有时也可悬挂垂球用垂球线作为瞄准标志。有时也可悬挂垂球用垂球线作为瞄准标志。四、经纬仪的使用四、经纬仪的使用包括对中、整

8、平、瞄准和读数四项基本操作。包括对中、整平、瞄准和读数四项基本操作。 1、对中、整平、对中、整平 目的:目的: 使测点中心与仪器竖轴中心在同一铅使测点中心与仪器竖轴中心在同一铅垂线上;垂线上; 使水平度盘处于水平位置。使水平度盘处于水平位置。 方法:有垂球对中和光学对点器对中两种,由于方法:有垂球对中和光学对点器对中两种,由于垂球对中精度较低,且使用不便,工程测量中一垂球对中精度较低,且使用不便,工程测量中一般采用光学对点器对中。般采用光学对点器对中。 2.调焦与瞄准调焦与瞄准 调节目镜调焦螺旋,使十字丝清晰;调节目镜调焦螺旋,使十字丝清晰; 利用粗瞄器,粗略瞄准目标,固定制动利用粗瞄器,粗略

9、瞄准目标,固定制动螺旋;螺旋; 调节物镜调焦螺旋使目标成像清晰,注调节物镜调焦螺旋使目标成像清晰,注意消除视差;意消除视差; 调节制动、微动螺旋,精确瞄准。调节制动、微动螺旋,精确瞄准。 测水平角用双丝夹目标 测竖直角用横丝切目标顶部3、读数、读数 打开反光镜,使读数窗光线均匀;打开反光镜,使读数窗光线均匀; 调焦使读数窗分划清晰调焦使读数窗分划清晰 (注意消除视差);(注意消除视差); 按不同的测微器直接按不同的测微器直接 读取水平、竖直度盘读取水平、竖直度盘 读数读数(度、分、秒,秒为估读且(度、分、秒,秒为估读且为为6的倍的倍数数)。)。 水平角:水平角:21506 48 竖直角:竖直角

10、: 7852 00 4 . 3 水平角观测的方法水平角观测的方法一、测回法一、测回法1、操作步骤、操作步骤安置仪器于安置仪器于OO点,对中整平;点,对中整平;正镜(盘左)瞄准正镜(盘左)瞄准MM点,点, 度盘归零;度盘归零;顺时针转动仪器,瞄准顺时针转动仪器,瞄准NN点读数;点读数;倒镜(盘右),瞄准倒镜(盘右),瞄准NN点读数;点读数;逆时针转动仪器,瞄准逆时针转动仪器,瞄准MM点读数。点读数。OMN2、记录与计算(见表、记录与计算(见表3.1) 盘左(正镜)观测盘左(正镜)观测 瞄瞄M,记录,记录 m左左= 00036 瞄瞄N,记录,记录 n左左= 684248 上半测回的角值:上半测回的

11、角值: 左左= n左左- m左左= 684212 盘右(倒镜)观测盘右(倒镜)观测 瞄瞄N, 记录记录 n右右= 2484230 瞄瞄M, 记录记录 m右右= 1800024 下半测回角值:下半测回角值: 右右= n右右- m右右= 6842063、检核、检核 对于对于DJ6经纬仪,上下半测回角度之差应满经纬仪,上下半测回角度之差应满足:足: 否则,应重测否则,应重测04 右左 4、一测回角值、一测回角值 9024682 右左 当测角精度要求较高时,需观测多个测回:当测角精度要求较高时,需观测多个测回: 第一测回度盘归零;第一测回度盘归零; 其他各测回间按其他各测回间按180/n(n为测回数)

12、为测回数)的差的差 值,变换度盘;值,变换度盘; 各测回角值之差不得超过各测回角值之差不得超过40; 取各测回平均值作为最后结果。取各测回平均值作为最后结果。 二、方向观测法(目标多于两个)二、方向观测法(目标多于两个) 1、 操作步骤操作步骤 安置仪器于测站点安置仪器于测站点O, 对中、整平;对中、整平; 正镜(正镜(盘左盘左),选择零方向),选择零方向 C,顺时针依次照准目标,顺时针依次照准目标 D、A、B、C(归零),(归零), 读数;读数; 倒镜(倒镜(盘右盘右),瞄准),瞄准 零方向零方向C,逆时针依,逆时针依 次照准目标次照准目标B、A、D、 C(归零),读数;(归零),读数; B

13、O2、记录与计算、记录与计算(观测记录见表观测记录见表3.2) 归零差的计算归零差的计算: 分别计算盘左、盘右两次瞄准起始方向读数分别计算盘左、盘右两次瞄准起始方向读数 之差之差;(若;(若超限,应及时重测,限差秒)超限,应及时重测,限差秒) 计算计算2c值的计算(两倍视准误差):值的计算(两倍视准误差): 2c = 盘左读数盘左读数-(盘右读数(盘右读数180180) 若若2c互差互差超限,应及时重测。超限,应及时重测。限差秒限差秒 各方向平均值的计算:各方向平均值的计算: 2180 )(盘右读数盘左读数平均读数归零后方向值的计算:归零后方向值的计算: 各方向平均读数分别减起始方向平均读数。

14、各方向平均读数分别减起始方向平均读数。 各测回归零后平均方向值的计算:各测回归零后平均方向值的计算:当同一方向值各测回互差在限差范围内(小于秒)当同一方向值各测回互差在限差范围内(小于秒)时,计算时,计算各测回归零后方向值的平均值。各测回归零后方向值的平均值。 水平角的计算:水平角的计算: 相邻方向值之差,即为相邻方向所夹的水平角。相邻方向值之差,即为相邻方向所夹的水平角。项项 目目经纬仪型号经纬仪型号DJ1()DJ2()DJ6()光学测微器两次重合读数差光学测微器两次重合读数差13 半测回归零差半测回归零差6818一测回内一测回内2C互差互差913 同一方向值各测回互差同一方向值各测回互差6

15、924水平角方向观测法的各项限差水平角方向观测法的各项限差25三、水平角观测注意事项1、仪器安置的高度要合适,脚架要踩实,观测时不得抚摸角架和基座,走动时要防止碰动脚架。在半测回观测中要防止碰动度盘变换器。2、对中要严格,对中误差小于3毫米。整平误差在1格以内。3、应选择目标清晰,背景明亮,易于照准的目标作为起始方向。4、目标要竖直,每次照准应尽量瞄准花杆底部,并用单丝平分花杆。若瞄准比较细的目标,如垂球线,则用双丝去夹住垂球线。5、观测结束后,应立即进行手薄计算,并检查有无漏测方向及各项观测误差是否在限差以内。确认本站工作已全部结束无误后,方可离开测站。4. 4 竖直角观测竖直角观测一、竖直

16、度盘构造一、竖直度盘构造竖直度盘固定在望远镜的竖直度盘固定在望远镜的旋转轴(横轴)上。主要旋转轴(横轴)上。主要有竖直度盘、竖盘指标、有竖直度盘、竖盘指标、竖盘指标水准管、竖盘竖盘指标水准管、竖盘指标水准管微动螺旋,指标水准管微动螺旋, 目前很多仪器用自动目前很多仪器用自动补偿器代替了水准管。补偿器代替了水准管。 根据度盘的刻划顺序不同,分为顺时针根据度盘的刻划顺序不同,分为顺时针 注记注记和逆时针注记两种。和逆时针注记两种。顺时针注记顺时针注记逆时针注记逆时针注记 当视准轴水平当视准轴水平,竖盘指标水准管气泡居中时竖盘指标水准管气泡居中时,竖竖直度盘上读取的读数称为竖盘零位。零位通常是直度盘

17、上读取的读数称为竖盘零位。零位通常是0,90,或或90度的整倍数。度的整倍数。二、竖直角观测与计算、竖直角计算公式顺时针注记竖盘 刻划:目镜0,物镜180 盘左: L=90 L(上半测回) 盘右: R=R270(下半测回) 一测回竖直角: =(L+R)/2 =(RL180)/2逆时针注记竖盘 刻划:目镜180 ,物镜0 盘左: L= L 90 (上半测回) 盘右: R= 270R(下半测回) 一测回竖直角: =(L+R)/2 =(LR+180)/2 (L、R分别为盘左、盘右竖盘读数)竖直角计算的通用公式:竖直角计算的通用公式: (1)当望远镜视线往上仰,竖盘读数增加时:)当望远镜视线往上仰,竖

18、盘读数增加时: =瞄准目标时的读数瞄准目标时的读数 视线水平时的常数视线水平时的常数 ()当望远镜视线往上仰,竖盘读数减小时:()当望远镜视线往上仰,竖盘读数减小时: =视线水平时的常数瞄准目标时的读数视线水平时的常数瞄准目标时的读数 对不同注记形式的度盘对不同注记形式的度盘 ,首先应正确判读,首先应正确判读 视线水平时的常数,且同一仪器盘左、盘右视线水平时的常数,且同一仪器盘左、盘右 的常数差为的常数差为180180。 三、竖盘读数指标差三、竖盘读数指标差 读数指标与正确位读数指标与正确位置之间的小夹角置之间的小夹角x,称,称为竖盘指标差。为竖盘指标差。 指标差计算如图:如图:盘左位置盘左位

19、置,望远镜望远镜上仰,读数减小,上仰,读数减小,竖盘读数为竖盘读数为L。则。则正确的竖直角为正确的竖直角为 90LxLx (1)如图:如图:盘右位置,望远镜上仰,盘右位置,望远镜上仰,读数增大,竖盘读数为读数增大,竖盘读数为R。则正确的竖直角为:则正确的竖直角为: R 270 x=Rx(2)(1)、(2)两式联立得:)()(1802121LRRL)()(3602121LRLR通过盘左、盘右竖直角取平均值,可以消除通过盘左、盘右竖直角取平均值,可以消除 指标差;指标差; 对于对于DJ6经纬仪,同一测站上不同目标的指经纬仪,同一测站上不同目标的指 标差互差或同方向各测回指标差互差,不应标差互差或同

20、方向各测回指标差互差,不应 超过超过25。四、竖直角观测、记录与计算四、竖直角观测、记录与计算 竖直角观测竖直角观测 安置仪器,对中、整平;安置仪器,对中、整平; 盘左瞄准目标某一位置,盘左瞄准目标某一位置, 读取竖盘读取竖盘读数读数L L; 盘右瞄准原目标位置,盘右瞄准原目标位置, 读取竖盘读取竖盘读数读数R R。 (以上盘左、盘右观测构成一个测回)(以上盘左、盘右观测构成一个测回) 记录与计算记录与计算(见表见表) 分别计算盘左、盘右分别计算盘左、盘右半测回半测回竖直角竖直角, 计计算盘左盘右的平均值算盘左盘右的平均值作为作为一测回一测回竖直角。竖直角。一、经纬仪应满足的几何条件一、经纬仪

21、应满足的几何条件4 .5 经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正主要轴线:主要轴线: 竖轴竖轴 VV ; 水准管轴水准管轴 LL 横轴横轴 HH ; 视准轴视准轴 CC二、检验与校正二、检验与校正(一)水准管轴垂直于竖轴的检验与校正(一)水准管轴垂直于竖轴的检验与校正 1 1、检验、检验 仪器粗平:圆水准器气泡居中。仪器粗平:圆水准器气泡居中。 水准管平行某两个脚螺旋,使水准管气泡居中。水准管平行某两个脚螺旋,使水准管气泡居中。 照准部旋转照准部旋转180180,若气泡仍居中,则,若气泡仍居中,则满足要求满足要求,若,若气泡偏离,则气泡偏离,则需校正。需校正。 此项检校需反复进行,直至仪器旋转到

22、任此项检校需反复进行,直至仪器旋转到任意方向气泡都居中。意方向气泡都居中。2 2、校正、校正 用脚螺旋调一半;用脚螺旋调一半; 用水准管校正螺旋调一半用水准管校正螺旋调一半。校正螺丝(二)十字丝竖丝的检验校正(二)十字丝竖丝的检验校正 1、检验、检验 仪器整平仪器整平 竖丝瞄准大致水平方向的竖丝瞄准大致水平方向的P点,在竖直方向移动望点,在竖直方向移动望远镜,看远镜,看P点是否在竖丝上移动点是否在竖丝上移动 2、校正、校正 用十字丝的交点瞄准用十字丝的交点瞄准P点。点。 用十字丝的校正螺旋调整。使十字丝分划板平面转用十字丝的校正螺旋调整。使十字丝分划板平面转动。动。(三)视准轴垂直于横轴(三)

23、视准轴垂直于横轴(2c2c)的检验与校正)的检验与校正 视准轴不垂直于横轴引起的水平读数误差,称视准轴不垂直于横轴引起的水平读数误差,称为视准轴误差。当目标处于水平位置时,误差为为视准轴误差。当目标处于水平位置时,误差为c c,且盘左、盘右的,且盘左、盘右的c c值绝对值相等符号相反。检值绝对值相等符号相反。检验方法如下:验方法如下: 选择一水平位置的目标选择一水平位置的目标A A,用盘左,用盘左 、盘右观测、盘右观测之,取它们的读数差(顾及常数180 )即得2倍的c值。01802RLc若若c c绝对值对于绝对值对于 J6J6经纬仪不超过经纬仪不超过1010秒,则认为视准轴秒,则认为视准轴垂直

24、于横轴的条件满足,否则需进行校正。垂直于横轴的条件满足,否则需进行校正。 校正方法 校正时,首先计算水平度盘盘右位置时的正确读数R:转动照准部微动螺旋,使水平度盘读数为转动照准部微动螺旋,使水平度盘读数为R R值。此时值。此时视准轴必定偏离目标视准轴必定偏离目标P P点,这时将十字丝环的左、右两点,这时将十字丝环的左、右两校正螺钉一松一紧(先略放松上、下校正螺钉,使十字校正螺钉一松一紧(先略放松上、下校正螺钉,使十字丝环能够移动丝环能够移动),),移动十字丝环,使十字丝交点对准移动十字丝环,使十字丝交点对准P P点。点。校正结束后应将上、下校正螺钉选紧。校正结束后应将上、下校正螺钉选紧。(四)

25、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 1 1、检验、检验 距墙壁距墙壁D=30mD=30m安置仪器,墙壁上选一明显安置仪器,墙壁上选一明显 目标目标P P,3030; 盘左:瞄盘左:瞄P P,望远镜水平,读数,望远镜水平,读数A A,标出点;,标出点; 盘右:瞄盘右:瞄P P,望远镜水平,读数,望远镜水平,读数B B ,标出点,标出点 ; 若若= =, ,则满足要求,则满足要求, 若若ABAB2 2, ,则存在则存在i i角,需校正。角,需校正。 DctgPPi221 2、校正、校正 墙上定出、墙上定出、B的中点的中点 ; 调节水平微动,瞄准调节水平微动,瞄准 ,将望远镜上仰(十字丝交将望远镜上仰(十字丝交 点必偏离点必偏离P点,至点,至P点;点; 校正横轴一端支架上的校正横轴一端支架上的偏心环,使横轴

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