工程测量教程课件1523T附表格25

第五章角度、距离测量与全站仪测量第五章角度、距离测量与全站仪§5.1角度测量原理§5.2经纬仪§5.3角度观测方法§5.4水平角观测的误差和精度§5.5经纬仪的检验和校正§5.6距离测量§5.7光电测距误差分析§5.8光电测距仪的检验§5.9全站仪和自动全站仪§5.10三角高程测量§5.1角度测量原理一、水平角测量原理1、水平角定义：二条相交直线之间的夹角在水平面上的投影，或者说，二个相交竖直面的二面角。2、如何理解地面点之间的水平角？水平度盘

设站观测投影方向值角度1、竖直角（高度角）：在同一竖直面内目标方向与水平线的夹角，称为竖直角。仰角:竖直面内目标方向在水平线之上的竖直角。1（+）俯角:竖直面内目标方向在水平线之下的竖直角。俯角为负值。2（-）2、天顶距:

地面点的天顶方向至目标方向的夹角。设在观测的NM天顶距为Z，竖直角为的1，因为Z+1=90°，故天顶距与竖直角的关系：

=90°-Z

12二、竖直角测量原理天顶方向铅垂线方向竖直角角值范围：0°~±90°；天顶距Z角值范围：0°~180°。

§5.2

经纬仪一、经纬仪的基本构造与分类二、光学经纬仪三、电子经纬仪（放在竖直角测量后讲）§5.3角度观测方法一、经纬仪的基本构造与分类1.经纬仪种类：游标经纬仪、光学经纬仪、电子经纬仪。(按读数分)精度等级：DJ07，DJ1，DJ2，DJ6，DJ15代号：D—大地测量仪器，J——经纬仪07、1、2、6、15——一测回水平方向中误差为0.7"，1"等。2、光学经纬仪的基本构造

照准部、度盘、基座等。DJ6光学经纬仪二、光学经纬仪采用光学度盘，借助光学放大和光学测微器读数的仪器DJ2光学经纬仪水平度盘位置变换手轮Wild老T3光学经纬纬仪1．光学经纬纬仪的主主要部件件1)望远镜2)水准器3）水平度度盘与竖竖直度盘盘4）基座5）其他辅辅助机构构1)望远镜2)水准器水准管与圆水准器构造为玻璃制制成的圆圆环，在在其圆周周边缘上上刻有等等间隔的的分划线线。3）水平度度盘与竖直度度盘作用：在照准某某方向时时读取水水平度盘盘和竖直直度盘的的读数。。组成：包括水平度盘盘、水平平度盘配配盘装置置、竖直直度盘、、光路系系统、读读数显微微镜、测测微器。。水平度盘盘:在其圆周周上刻有有精密的的分划由由0°～360°°顺时针注注记，简简称度盘。水平度盘盘套在竖轴中可可以自由由转动，，度盘圆圆心与竖轴轴线线重合，，既可转转动又可可固定不不动。度盘格值值（度盘盘的最小小格值））：两相邻分分划线所所对的圆圆心角。DJ6型:光学经纬纬仪的度度盘最小小格值为为1°（30’）；DJ2型:光学经纬纬仪的度度盘最小小格值为为20’；威特T3:光学经纬纬仪的度度盘最小小格值为为4’（竖盘8’）不足一个个度盘格格值的角角值采用用光学测测微器测测定。水平度盘盘配盘装置置（（加）w水平度盘盘变换钮钮（手轮轮）是一个带带有齿轮轮的转动动装置，，通过齿齿轮的连连接带动动度盘转转动，转动手轮轮即拨动动了水平平度盘，，度盘转动动的角度度值可在在读数窗窗中看到到。w复测钮（（复测扳扳手）板上（关关）：水平度度盘与照照准部分分离，照照准部转转动度盘盘不动；；板下（开开）：水平度度盘与照照准部合合在一起起，度盘盘随照准准部一起起转动。。竖直度盘盘:一般有0°～360°°注记,有顺、逆逆时针之之分，简简称竖盘。竖直度盘盘固定在横轴的一一端与望望远镜一一起转动动。竖盘注记记：全圆圆式、部部分式；；顺时针、、逆时针针4）基座（（加）轴座、脚脚螺旋、、连接板板、轴座座固定螺螺旋等。。经纬仪照照准部的的支承装装置。经纬仪照照准部装装在基座座轴套以以后必须须扭紧轴轴座固定定螺旋，一般应用用不得松开开。轴座固定螺旋5）其他辅辅助机构构（加））光学对中中器光学对中器使用：旋转对中器目镜，看看清分划划板中心心拉伸对中器目镜镜管管，看清清地面点点竖盘指标标水准管管微动螺螺旋（右图3号螺旋））调整竖盘指标标水准管管气泡居中中，使读读数指标标线处于于正确位位置。竖盘指标水准管竖盘指标水准管微动螺旋读数显微微镜放大水平平度盘、、竖直度度盘及测测微器的的分划影影像，能能清晰地地读取读读数。2、读数设设备右图是我我国统一一设计的的J6光学经纬纬仪的读读数系统统光路图图。度盘读数数光学系系统：把水平度度盘和竖竖直度盘盘的度盘盘刻划影影像传送送到一个个读数窗窗（读数数显微镜镜）中。。注意两路进光光。通常用于于光学经经纬仪的的读数设设备和读读数方法法有以下下几种。。1）分微尺读读数装置置（J6）在显微镜读读数窗与与场镜上上设置一一个带有有分微尺尺的分划划板，度度盘上的的分划线线经放大大后成像像与分微微尺全长长等长J6型光学经纬纬仪的度度盘最小小格值为为1°读数窗上上的分微微尺：1°分微尺分分划间长长度=度盘1格（1°）分微尺尺1间隔分成60个小格格，成像像后度度盘的的最小小隔值值1正好与与分微尺尺60格的全长长相等等。w分微尺尺测微微器（（J6分微尺尺读数数装置置）w单平板板玻璃璃光学学测微微器（（J6红旗Ⅱ号）w双平板板玻璃璃光学学测微微器（（J2对径符符合测测微器器）水平度度盘读数：215°07.8′′(215°07′′48″)，竖直度度盘读数：78°°48.6′(78°48′′36″)。分微尺尺的最最小读读数为为1，可估估度到到0.1格值为0.1=6。度的刻刻划线线落在在分微微尺上上为度读数数，同时时也是是分值值的读读数指指标线线；计算以以上二二数之之和为为读数数窗的的读数()。分微尺尺读数数法2）双双平板板玻璃璃测微微器（对径符符合测测微）（J2）它将度度盘上上相对对180的分划线线成像像于读读数显显微镜镜内，，采用对对径符符合与与显微微镜原原理来来读数数。基本原原理：：转动测微轮轮时，一一对平板玻玻璃作作等量相相反方方向转动，，可使使度盘分分划线线影像像做相向向移动动而彼彼此接接合，，（上下下线对对齐））这个等等量的的相向向移动动量可可在秒盘相应的的转动动量上上显示示出来来。现在读读数大大都采采用半数字字化对径符符合读读数法法（图）。

秒盘度盘分划线读数：：1）转动动测微微轮：：使对径径分划划线符符合，，2）读数数:（a图）读读数(1)找出正正像在在左,倒像在在右,相差180°,相距最最近的的一对对度数分划线线。(2)读取读读数窗窗中左左侧正正象度度数，，如图图中285°。(3)读整十十分。。数正度度数分分划与与倒象象度数数(相差180°)分划之之间的的格数数n，得整10′′的角值值为n×10′′，图中是是5×10′′=50′′(4)读取测测微窗窗分、、秒的的角值值，右右图是是1′55.0″″。(5)计算整整个读读数结结果，，得285°51′′55.0″。测微窗可读取不足10数，其将10刻划成600格，每小格为1，可估度出0.1，(b图)在读数数显微微镜中中：上部窗窗口：：符合窗窗，显示对对径度度盘刻刻划是否符符合；；中间窗窗口：：显示度度和整整10数，下部为为测微微窗：注记记分数数，可可读取取不足足10数，其其将10刻划成600格，每小小格为为1，可估估度出出0.1，b图读数数：942244.04）移动动光楔测测微器器移动光光楔测测微器器原理理：由应用用光学学得知知，当当光线线通过过光楔楔时，，光线线将偏偏转一一个角(如图)，此角的大大小与与光楔楔的楔楔角、玻璃璃的折折射率率和光光线的的入射射角有有关。。当光楔楔的角很小小和玻玻璃折折射率率选定定，且且入射射角不不大时时，偏偏转角角可以认认为是是不变变的。。若反向向设置置两个个大小小、形形状相相同的的光楔楔，当当移动动光楔楔与固固定光光楔重重合时时，合合成一一平行行平面面玻璃璃板，，光线线通过过后不不发生生偏转转(图中红虚线线)当移动动光楔楔由位位置1移动到到位置置2时，光光线经经固定定光楔楔后发发生偏偏转，，经过过移动动光楔楔后光光线又又反向向偏转转，由由于两两次偏偏转角角相等，，使原原光线线产生生一段段平行行移动动量。4）移动动光楔测测微器器实际读读数设设备中应用用了双双移动动光楔楔测微微器，，它采采用对对径符符合读读数，，在度度盘对对径两两端分分划线线的光光路中中各设设置一一个移移动光光楔，，并使使它们们的楔楔角方方向设设置成成相反反位置置，而而且固固定在在同一一个光光楔架架上作作等量量移动动，以以使度度盘分分划线线影像像作等等距而而方向向相反反的移移动。。这时时，对对径分分划线线影像像接合合，移移动量量可在在测微微分划划尺上上读出出。对径符符合测测微的的主要要装置置包括有有测微轮轮(设在照照准部部支架架上)、一对光光楔和测微窗窗。下图中中a及a+180°是度盘盘对径径读数数值，，反映映在读读数窗窗中是是正像像163°20+a，倒像34320´+b。图像中中度盘盘刻划划最小小间隔隔为20´，对径符符合测测微是是通过过光楔楔的折折光作作用移移动光光路实实现的的，其其最终终结果果是：二分之之一读读数原原理：：此处的的(a+b)／2，在对径径符合合测微微控制制中称称为~。(1)当读数数窗为为左图图时，，转动测测微轮轮控制二二个光光楔同同时偏偏转，，其折折光作作用使使光线线相对对移动动，度度盘对对径读读数分分划线线对称重重合，如右图图。(2)读取读读数窗窗中左左侧正正象度度数，如图图中163°。(3)读整十十分。。数正度度数分分划与与倒象象度数数(相差180°)分划之之间的的格数数n，n10′′；如310′′=30′′；(4)读取测测微窗窗分、、秒的的角值值，右图图是8′16.3″″。(5)计算整整个读读数结结果，得163°38′′16.3″。读数口口诀：：正像在在左，，倒像像在右右，相相差180°，相距距最近近。对径符符合测测微的的二分分之一一读数数原理理注意:水平、、竖直直度盘盘对径径符合合测微微光路路各自自独立立，测测微前前必须须利用用换像像螺旋旋（换换像手手轮））选取取相应应的光光路。。读数步骤：：1）转动测微微轮：使对径分划划线符合（（上下线对对齐），2）读数：（读数口诀：：正像在左，，倒像在右右，相差180°，相距最近近。）（a图）：1740200.0；(b图)：911716.0§5.3角度观测方方法一、经纬仪仪的安置二、水平角角观测三、竖直角角观测§5.4水平角观测测误差与精精度一、经纬仪仪的安置与与使用1）垂球法（对中误差差一般可小小于3mm）垂球尖对准准测站点标标志中心。。1．对中：（（垂球法、光光学对中法法）使仪器中心心位于测站站点的铅垂垂线上。（一）安置置（对中与整平平）光学对点器器对中步骤骤：先将三脚架架踩紧后，，装上仪器器用脚螺旋旋进行对中中，然后通过升升降三脚架架使圆水准准器气泡居居中，这时，仪器器可能又不不对中了，，可稍微松松动中心螺螺旋，在架架头上平移移仪器，使使仪器对中中。2）光学对中法法（对中误差一一般不大于于1mm）光学对中器器圆心与测测站点标志志中心重合合方法1：利用三角架架腿，强强制对中：：先放下三脚脚架的一条条架腿；双双手分别握握住另两条条架腿稍离离地面前后后左右摆动动（注意架架头要平）），眼睛同同时观察对对中器的目目镜，直至至分划圈中中心对准测测站点标志志为止，放放下两架腿腿踩紧三个个架腿。方法2：用脚螺旋旋，强制对中（地势陡峭峭、松软地面或或仪器安置置比较困难难的测站采用）：(1)光学对中器器对光，看清光学学对中器的的分划板和和地面，辨辨明地面点点的大致方方位。(2)二手转动脚脚螺旋。眼睛在光光学对中器器目镜中观观察分划板标志志与地面点相对移动并并重合为止。不讲光学对中器器的使用:旋转镜筒：：目镜调焦，，看清对中器分划划线；拉伸镜筒：：物镜调焦，，看清地面面测站点标标志；要使对中器器分划和测测站标志周周围同时清清晰。地面点光学对中器光学对中器器：为一小型外外调焦望远远镜，当照照准部水平平时，对中中器的视线线经棱镜折折射后的一一段成垂直直方向，且且与竖轴中中心重合。。2.整平：使水平度盘盘水平、竖竖轴竖直。。1)粗略整平：分别转动动照准部使使圆水准盒盒到两个架架腿处，通通过升降架架腿使圆水准器气泡居中。。若无圆水水准盒，则则使管水准准器分别与与三个脚腿腿方向一致致，分别升升降脚腿使使管水准器器气泡居中中。平行垂直2)精确整平：：先平行，后后垂直转动照准部部使管水准准轴与两脚脚螺旋的连连线方向平行，以相反的方方向转动两两脚螺旋使使管水准器气气泡居中；转动照准部部90°，使水准管管与原来的的方向垂直，转动第三脚脚螺旋使管管水准器气气泡居中。。注∶水准器气泡泡移动的方方向与左手手大拇指转转动的切线线方向一致致。3、精确对中中，再次整整平1）精确对中中：检查光学对对中器，若分划圈中中心偏离测测站点标志志，则稍松中心连接螺螺旋，前后左右平行移动基座，使之精确对中。（不可旋转）2）再次精确确整平重复精确整平步骤，直至至仪器既对对中且管水水准气泡在在任何方向向也居中为为止。注意：对中、整平平要相互兼兼顾，多次次反复，方方能完成。。瞄准的实质质：安置在地地面点上的的经纬仪望望远镜的视视准轴对准准另一地面面点的中心心位置。1）设置观测目目标：测角时，一一般应在被瞄准的地地面点上设置照准标标志，标志志中心在地面面点的垂线线上。l距离较近时时：目标标志可可为目标点点（如钉子））、垂球线线，也可竖竖立测钎；l距离较远时时：目标标志可可为垂直竖竖立的标杆或觇标标。1、水平角的的目标设置置及瞄准（二）经纬纬仪的使用用2）瞄准目标标（1）松开照准准部和望远远镜制动螺螺旋（或扳扳手）；（2）调节目镜——将望远镜瞄瞄准远处天天空，转动动目镜，使使十字丝刻刻划清晰；；（3）粗略瞄准目目标:转动照准部部，用望远远镜粗瞄器十字线竖线瞄准目标，固定照准准部和望远远镜；（4）望远镜调焦焦(对光)：转动物镜镜调焦筒使使目标成像像最清晰.(要注意消除除视差）（5）精确瞄准：：用照准部和和望远镜微微动螺旋精精确用十字线竖线瞄准目标。。观测水平角角时用竖丝丝：当目标较大大时用单丝平分目标；；当目标较较小时用目目标平分双丝。2、读数在经纬仪瞄瞄准目标之之后从读数数窗中读水水平方向值值（先符合后后读数）。。读数与记录录有呼有应应，有错即即纠。纠错的原则则“只能划划改，不能能涂改”。。最后的读数数值应化为为度、分、、秒的单位位。3、水平度盘盘的配置度盘变换钮钮配置：1)转动照准部部使望远镜镜瞄准起始始方向目标标;2)打开度盘变变换钮的盖盖子(或控制杆)，转动变换换钮，同时时观察读数数窗的度盘盘读数使之之满足规定定的要求;3)关闭度盘变变换钮的盖盖子(或控制杆)。复测钮（扳手）配置：1)关复测钮（扳手板上）），打开水平平制动旋钮钮转动照准部部，同时在观察读数窗的度盘读数使之满足规定的要求;2)开复测钮（扳手板下）），转动照准部部照准起始始方向，并用水平平微动旋钮钮精确瞄准准起始方向向。3)关复测钮（扳手板上）），使水平度度盘与照准部处于于脱离状态态。观测方法：：测回法、方方向观测法法。正镜：指观测者正正对目镜时时，竖盘位于望望远镜的左左侧，也称称盘左位置；；倒镜：指观测者正正对目镜时时，竖盘位于望望远镜的右右侧，也称称盘右位置。。一测回观测测——正、倒镜两两个盘位观观测。二、水平角角观测准备工作：：1)选定起始方方向。2)在地面点安安置经纬仪仪和树立目目标。3)做好望远镜镜的对光。。4)根据需要进进行水平度度盘配置。。理论上，正正、倒镜瞄瞄准同一目目标时水平平度盘读数数相差180。正、倒镜观观测取平均均值，可削削弱仪器误误差影响,还可检核测测角精度。。1、测回法测回法适用用于观测两个方向的单角。一测回观测测步骤如下下（记录见见表5-2）：1）以盘左位置瞄准目目标A，读取度盘读读数a左，顺时针转动动照准部瞄瞄准目标B，读取度盘读读数b左，计算上半测测回角值：：β左=b左－a左；β=b－a2）以盘右位置瞄准目目标B，读取度盘读读数b右，逆时针针转动照准准部瞄准目目标A，读取度盘读读数a右，计算下半半测回角值值：β右=b右－a右3）检核与计算算：β左－β右<限值时，一测回角值值：β=（β左＋β右）÷2测回法观测记录表测站目标竖盘位置水平度盘读数半测回角值一测回角值平均角值备注°′″°′″°′″°′″OA左02045（a左）12514151251420（多测回）

B1253500（b左）A右1802115（a右）1251425（β右）B3053540（b右）OAB（β左）（β）测回法观测测说明（1）盘左、盘盘右观测可可作为观测测中有无错错误的检核核，亦可抵消一部部分仪器误误差的影响响。（2）上、下半测测回角值较较差的限差差应满足有有关测量规规范的限差差规定(DJ6经纬仪，一一般为30或40),当较差小于于限差,可取平均值值作为一测测回的角值值,否则应重测测。（3）若精度要要求较高时时,可按规范要要求测多个个测回,当各测回间间的角值较较差满足限限差规定（如DJ6经纬仪，一一般为20或24）时,方可取各测测回的平均均值作为最最后结果，，否则应重重测。（4）测多个测回回，各测回间在在起始方向向的盘左镜镜位改变度度盘位置,其变化量为180°/n(n测回数)。（5）计算角值时时始终为“右目标读数数–左目标读数”(由于水平度盘盘为顺时针刻刻划).所谓“左”、“右”是指站在测站站点面向所要测的的角度方向,左手侧目标为为左目标,右手侧目标为为右目标。若“右–左”其差值＜0时,则结果应加360。2、方向观测法法（全圆方向向观测法）适用范围：在一个测站上上，观测三个个及以上方向向构成数个水水平角时，用用方向观测法法观测。(三个方向可不不归零)方向观测法观观测步骤为：：1）上半测回(盘左)（1）选择距离适中中的A目标为起始方方向（称为零零方向），瞄瞄准A目标，读取水水平度盘读数数；（2）由零方向A起始,按顺时针依次次精确瞄准各点读数A→B→C→D→A(即所谓“全圆”),并记入方向观观测法记录表5-3中。图5-23（1）纵转望远镜180°,使仪器为盘右右位置；（2）按逆时针顺序序依次精确瞄瞄准各点读数数。A→D→C→→B→A,见图将读数记入方方向观测法记记录表5-3中,(1-5列)。当用J2经纬仪进行等等级测量时，，每个方向需需符合两次读读数。注：上半测回应从从上向下记录录。下半测回应从从下向上记录录。2）下半测回（（盘右）图2-2306185-3站18305-32C2C=L–R±180°°2c值互差：Δ2C=+5-（+3）=+23）计算与检验验方向观测法中中计算工作较较多，在观测测及计算过程程中尚需检查查各项限差是是否满足规范范要求（各项项限差见表5-4）。（1）光学测微器两两次重合读数数之差：瞄准目标后要要进行两次测测微，两次读读数，且两次次读数之差不不超限(J2：小于3″)。（2）半测回归零差差:即半测回中零零方向两次读读数之差.（例见表5-3）(J6：小于18″)。（3）半测回方向向（归零方向值））：将起始方向的的方向值化为为0°,并把其它各方方向的平均方方向值减去起起始方向的平平均方向值，，即得各方向向的归零方向向值。（4）一测回平均方向值：：同一方向盘左和和盘右读数的的平均值：表5-4方向观测法各项限差(″)仪器型号光学测微两次重合读数之差半测回归零差一测回内2c值互差同一方向值各测回互差DJ11696DJ238139DJ6

—18

—24——以现行规范为准（5）同一方向值各各测回互差小小于限差(J6：小于24″)时取平均值；；各测回平均方方向（多个测回时时的限差检验验）。（6）若需多个测回回,A、一般测角：盘左位置要其其变换角值为为:180°/nB、电子经纬仪：：不做度盘和测测微器的位置置分配。（7）J2测角：一测回内2c值互差：2c值（二倍照准准差）：同一方向盘左左、盘右水平平度盘读数之之差。2C=L–R±180°°；2c值互差（例Δ2C=+5-（+3）=+2）：（Δ2C<13″）(J2)三、竖直角观观测观测竖直角的用用途1）由斜距S化为水平距离离DD=S·cos；2）三角高程测量量hAB=D·tanα+i–v1、竖盘构造造特点竖盘读数指标标装置：主要有两种结结构形式：1）带有竖盘指标水准准管装置；2）带有竖盘指标自动动补偿装置。竖盘指标水准准管装置w竖盘安装在望远镜镜横轴一端,随望远镜一起起绕横轴转动动；w竖盘指标与竖竖盘指标水准准管固连在一一起，可绕横轴微动动，通过调整指标水准准管调节螺旋旋，可使竖盘读数指标标水准管气泡居中。w当竖盘指标水水准管气泡居居中时，竖盘盘指标处于正正确位置，竖竖盘读数正确确。故在读取竖盘盘读数前，应先转动竖盘盘指标水准管管的调节螺旋旋，使竖盘指指标水准管气气泡居中才能能读取读数。。否则，读数数错误。w当望远镜视线线水平，指标标水准管气泡泡居中时，竖竖盘指标指示示的竖盘读数数应该为90或270（0或180）w当照准部水准准管气泡居中时，，竖盘为一竖竖直平面。与水平度盘一一样,竖盘也是全圆圆360分划,不同之处在于其注字方式式有顺、逆时时针之分，如如图2-35，2-36。在正常情况下下,视线水平、竖盘指标水准准管气泡居中中时：竖盘读数应为为0（盘左）或180（盘右），竖盘读数应为为90（盘左）或270（盘右）。竖盘注记形式式：5-85-9竖直角观测与与水平角一样样,都是依据度盘盘上两个方向读数数之差来实现,但其中一个方方向读数不变变；视线水平时其其竖盘读数是是一固定值(如盘左90或盘右270)。竖直角观测只需照准一个个目标,读取竖直度盘盘读数,即可根据相应应公式计算出出竖直角。2．竖直直角（（高度度角））的计计算2．竖直直角（（高度度角））的计计算1）竖直直角的的计算算公式式的确确定：：因竖盘盘注记记方式式的不不同而而异,以仰角为例来来说明明：首先看一下下视线大大致水水平时时的竖盘盘读数数，然后望远镜镜上仰仰看竖竖盘读读数变变化：：（1）读数数增大大时,竖直角角=瞄准目目标时时读数数－视视线水水平时时读数数；（2）读数数减小小时,竖直角角=视线水水平时时读数数－瞄瞄准目目标时时读数数；若盘左左属第第(1)种情况况,则盘右右必属属第(2)情况；；反之之亦然然。盘左属属于（2）情况：：左=90º－L；盘右属属于（1）情况：：右=R－270º；一测回回竖角角角值值：=（左+右）/2计算出出之为正正——仰角计算出出之为负负——俯角例：J6光学经经纬仪仪注记记（1）读数增大时,竖直角=瞄准目标时读数－视线水平时读数；（2）读数减小时,竖直角=视线水平时读数－瞄准目标时读数；

若盘左属第(1)种情况,则盘右必属第(2)情况；反之亦然。竖角计算公式的确定：（仰角）2）推证证：（自推推）逆时针针注记记的竖竖盘计计算公公式：：左=L－90º右=270º－R3、竖盘盘指标标差l竖盘指指标水水准管管气泡泡居中中（或或自动动归零零装置置打开开）且且望远远镜视视线水水平时时，竖竖盘读读数应应为某某一固固定读读数(90的整倍倍数).l竖盘指指标差差：竖盘指指标水水准管管气泡泡居中中，望望远镜镜视线线水平平时，，竖盘盘读数数与理理论读读数的的差值值x，（或自动动归零零装置置存在在误差差）称为～～。l指标差差的计计算公公式：：一测回回测竖竖直角角可抵抵消竖盘指指标差差的影响响：=（左+右）/2={（R－L）－180°}/2∵L正=（L–x）∴左=90º－L正左=90º－L+x=正（5-10）∵R正=R–x∴右=R正－270º右=R–x－270º=正（5-11）推证：：（顺时时针注注记））设指标标偏向向注字字增加加的方方向，，x为+一测回回竖直直角角角值：：=（左+右）/2=[（90°－L+x）+（R–x－270º）]/2=[（R－L）－180°]/2（5-12）={（R－L）－180°}/2——即盘左、、盘右右取均均值可可消除除指标标差。。竖盘指指标差差计算算公式式：∵左－右=90°－L+x－（R–x－270º）=360º－L－R+2x=0x=（L+R－360º）/2（5-13）竖盘指指标差差：在多测测回竖竖直角角测量量中,常用指指标差差来检检验竖竖直角角观测测的质质量。。在观测测同测测站的的不同同目标标时，，(或同一一目标标的不不同测测回),各指标标差差较较差差不应应超超过过一一定定限限值值。。对同同一一台台仪仪器器，，竖竖盘盘指指标标差差在在同同一一段段时时间间内内的的变变化化应应该该很很少少，，故故可可视视为为定定值值。。当用用仪仪器器向向各各个个方方向向以以盘盘左左盘盘右右位位置置观观测测竖竖角角后后，，则则同一一测测回回观观测测结结果果的的指指标标差差应该该相相等等。。但由由于于仪仪器器误误差差、、观观测测误误差差和和外外界界条条件件的的影影响响，，使使计计算算出出的的指指标标差差发发生生变变化化。。规范范规规定定了了指标标差差变变化化的容容许许范范围围：：如J6经纬纬仪仪指标标差差变变化化容容许许值值为25，如如果果超超限限，，则则应应重重测测。。4、竖竖角角观观测测方方法法1）中丝丝法法：：（用用十字字丝丝中中丝丝精精确确切切准准目目标标））在测测站站安安置置仪仪器器，，对对中中、、整整平平，，量量仪仪器器高高和和觇觇标标高高。。觇标标高高=目标标地面面点点距十字字丝丝横丝丝所切切的的目标标部部位位的垂垂直直高高度度。。盘左左位位置置：：1)瞄准准目目标标，，用望望远远镜镜微微动动螺螺旋旋使使十十字字丝丝中丝丝的的单单丝丝精确确切切准准目目标标顶顶部部，，（（或或切切准准目目标标某某一一部部位位，，标尺尺则则读读中中丝丝读读数数）；；2)使指指标标水水准准管管气气泡泡居居中中：转转动动指指标标水水准准管管微微动动螺螺旋旋，，使使~.（若用用自自动动补补偿偿归归零零装装置置，，则则应应把把自自动动补补偿偿器器功功能能开开关关或或旋旋钮钮置置于于““ON””位置置））；；3)读取取竖竖直直度度盘盘读读数数L，并记记入入记记录录表格格5-5。盘右右位位置置：：以盘右右位位置置切切准准目目标标同同一一位位置置，，步步骤骤同同2）、、3），读取取竖竖直直度度盘盘读读数数R，记入入表格格。盘左左、、盘盘右右构构成成一一测测回回竖竖直直角角观观测测。。方法法：：中丝丝法法和和三三丝丝法法竖直角观测记录表测站觇点盘位竖盘读数半测回竖直角一测回角值x°′″°′″°′″AB左790410105550105540－10右2805530105530第一一种种记记录录格格式式：：α左=90°－L；α右=R－270°；={（R－L）－180°}/2第二二种种记记录录格格式式：（图5——9顺时时针针注注记记））指标差

x1512185-52）三三丝丝法法：：定义义：：测竖竖直直角角时时，，盘盘左左及及盘盘右右一一律律按按上上、、中中、、下下丝丝的的次次序序照照准准目目标标进进行行读读数数，，这这种种测测法法称称三三丝丝法法。。优点点：：三丝丝法法可可减减弱弱竖竖盘盘分分划划误误差差的的影影响响。。由于于上上、、下下丝丝与与中中丝丝间间所所夹夹视视角角大大约约为为17´，所所以以由由上上、、下下丝丝观观测测值值算算得得的的指指标标差差分分别别约约为为–17´，和+l7´。记录观测数据据：盘左按上、中、下三丝读数次序序自上至下记录录，盘右按下、中、上丝次序即自下而上记录录。计算竖直角：：各按三丝所测测得的L和R分别计算出相相应的竖角，，最后取平均均值为该竖角角的角值。中丝法竖角观观测记录计算算示例见表5—5，竖盘注记形式式如（顺）所示。5.竖盘指标自动动归零装置：：竖盘指标水准准管气泡居中中的原因：仪器整平不够够完善，使仪仪器的竖轴有有残余的倾斜斜，为克服由由此而产生的的竖盘读数误误差，必须使使竖盘指标水水准管气泡居居中。当水准准管气泡居中中时，指标就就处于正确位位置。自动归零装置置:当经纬仪有微微量的倾斜时时，这种装置会自动地调整整光路使读数为水准管气泡居居中时的正确读数。正常情况下下，这时的指指标差为零。。我国在J2型光学经纬仪仪的统一设计中中，取消了竖盘指标水准准器，代之以以光学补偿器，使得在竖轴有残残余倾斜的情情况下，竖盘盘的读数得到自动补偿偿。竖盘指标自动动归零旋钮光学补偿器的的种类：可以采用不同同的光学元件件.现介绍一种在在竖盘读数系系统的像方光路中设置平板玻璃璃的光学补偿器器。如图5—25(a)所示，在读数数系统的像方方光路中设置置平板玻璃。。现将读数光路路展直，示意意如图5—25(b)。当仪器竖轴没没有残余倾斜斜时，O为十字丝分划划板中心位置置，此时物方光轴在竖盘分划面面上的A点；当仪器竖轴有有残余倾斜时时，则分划板中中心移至0，则物方光轴轴移至A点。如果平板玻璃依竖竖轴相同的方方向倾斜角，则使来自度盘A点的光线经倾倾斜后的平板板玻璃的折射射并成像在O处，即仪器竖轴有残残余倾斜时，平板玻璃倾斜，则在0处可以得到度度盘A点的正确读数数。注意：竖盘指标自动动归零装置使使用日久亦会会有所变动，也须检检验有无指标标差存在。若指标差超过过规范规定则则必须加以校校正。5-25电子经纬仪特特点：20世纪60年代末投入使使用，其优点：大大降低了测测量外业的劳劳动强度，提提高了观测测精度，方便便、快捷、精精确，为测量工作自自动化创造了了有利条件。。电子经纬仪在在结构及外观观：与光学经纬仪仪类似，主要要在于用微处理理机控制的电电子测角系统统代替光学读读数系统，能自动显示测测量数据。电子经纬仪分分类：（据光电读数数原理不同））编码度盘测角角系统;光栅度盘测角角系统;动态测角系统统：仪器内置有驱驱动马达及CCD系统，可自动动搜寻目标。。三、电子经纬仪P111电子经纬仪与与光学经纬仪仪相比有如下下特点：仅需对准目标标，若仪器内置置有驱动马达达及CCD系统，还可自自动搜寻目标标。水平度盘和竖竖直度盘读数数同时显示，省却了估读读过程；通过过接口可直接接将数据输入入计算机，不不需手工记入入手簿。消除除了读数、记记录时的误差差或人为错误误。采用双轴倾斜斜传感器来检检测仪器倾斜斜状态，由仪器倾斜斜所造成的水水平角和竖直直角误差，可可通过电子系系统进行自动动补偿。角度计量单位位（360六十进制、弧弧度十进制，，400gon百进制，6400密位）可自动动换算。带有输入键盘盘，且有若干干功能键。如：水平度度盘读数置零零或锁定、水水平角左、右右角转换、坡坡度显示等。。可单次测量（（精度较高）），也可动态态跟踪目标连连续测量（精度较低，，用于施工放放样），且可可选择不同的的最小角度单单位。1．几种常用电电子经纬仪图5—15是日本索佳公公司生产的DT5型电子经纬仪仪，图5—16是南方测绘仪仪器公司生产产的ET-02型电子经纬仪仪。ET型DT5型DT210/DT510/DT510A电子经纬仪精度：±2″/5″/5″,放大倍率：30×。可选配加载LSE1视准激光发射射器，RS-232C串口补偿器：双轴轴补偿，工作作范围±3′使用2节标配LR14/C碱性电池，可可连续测量75小时。2、编码度盘测测角系统如图5—17所示为一个纯纯二进制编码码度盘。设度盘的整个个圆周被均匀匀地分为16个区间（s）,从里到外有四道环(称为码道n)，图示被称为四码道度盘。。每个区间中的的码道白色部分为透光区区(或为导电区)，黑色部分为不透光光区(或为非导电区区);设透光(或导电)为0，不透光(或不导电)为1，则各区间的的状态见表5—1，依据两区间的的不同状态，，便可测出该该两区间的夹夹角。识别望远镜照准方向落在在哪个区间是编码度盘测角角的关键电子测角是用光传感器来识别和获取取度盘位置信信息。（在图5-18中）度盘上部为发光二极管，它们位于度度盘半径方向向的一条直线线上，度盘下面的相对位置上上是光电二极管。对于码道的透透光区，发光二极管管的光信号能能够通过，而而使光电二极极管接收到这这个信号，使输出为0。对于码道的不不透光区，光电二极管管接收不到这这个信号，则输出为1。图5—18中的输出状态态为100l。5-18这种编码度盘盘所得到的角度分辨率与区间数s(16)有关，而区间间数s又取决于码道道数n(4)，它们之间的关关系为区间数:s=2n；角度分辨率:＝360/s(5—2)则图5—17这样的编码码度盘的角角分辨率为为22.5。显然，为为了提高编编码度盘的的角分辨率率，必须增加加码道数n。因受光电器器件尺寸的的限制，靠靠增加码道道数来提高度度盘的角度度分辨率是是很困难的的。故直接利用用编码度盘盘不容易达达到较高的测角精度度。3．光栅度盘盘测角系统统光栅度盘：：在光学玻璃璃度盘的径径向上均匀匀地刻制明明暗相间的的等角距细细线条构构成,条纹与间隙隙的宽度均均为a。莫尔条纹：：将密度相同同的两块光光栅重叠，，并使它们们的刻线相相互倾斜一一个很小的的角度，这这时便会出出现如图5—19(a)所示的明暗暗相同的条条纹，称为为~。两光栅之间间的夹角越小，，条纹越粗粗，相邻明条纹纹(或暗条纹)之间的间隔隔越大。条条纹亮度按按正弦周期期性变化。。设d是光栅度盘盘相对于固固定光栅的的移动量，，两光栅间夹夹角为，莫尔条纹在在径向的移移动量w为:w=dcot由上式可见见，只要两两光栅之间间的夹角较较小，很小的光栅栅移动量就就会产生很很大的条纹纹移动量。。1)测角原理2、工作原理理：在图5—19(a)中，光栅度盘下下面是一个个发光（二二极）管，，上面是一一个可与光光栅度盘形形成莫尔条条纹的指示示光栅，指指示光栅上上面为光电电管（光敏敏二极管））。若发光管、指指示光栅和和光电管的的位置固定定，当光栅度盘随随照准部转转动时，由发光光管发出的的光信号通通过莫尔条条纹落到光光电管上。。度盘每转动动一条光栅栅，莫尔条条纹就移动动一周期。。通过莫尔尔条纹的光光信号强度度也变化一周期期，所以光电电管输出的的电流变化化一周期。。在照准目标标的过程中中，仪器接收元元件可累计计出条纹的的移动量，，从而测出光栅的的移动量经转换最后得到角角度值。因为光栅度度盘上没有有绝对度数数，只是累累计移动光光栅的条数数计数，故故称为增量式光栅栅度盘。一、水平平角观测误误差（（主主要）二、水平平角观测精精度§5.4水平角观测测误差与精精度P124一、水平平角观测误误差主要来源：：仪器误差、、观测误差、、外界条件件的影响。。1.仪器误差属于制造方方面：水平度盘偏偏心、水平平度盘平面面与竖轴不不垂直（小）度盘刻划误误差（小，当多多测回数时时，可采用用变换度盘位置的的办法来减减低影响））属于校正不不完善的：：竖轴与照准准部水准管管轴不垂直直；视准轴轴与横轴不不垂直的残残余误差。。HHLL1.仪器误差（1）水平度盘盘偏心差水平度盘偏偏心：是度盘分划划线的中心心O与照准部旋旋转中心O不重合所致致若不存在度盘偏偏心：O与O重合，当照照准目标时时，正确的读数数为M。若存在着度度盘偏心：：实际的度盘盘读数为M，比正确读数数小了。做：OCOM，通常MM较小，故MMOC。由图可见，，OC=OOsinOOC；因为OCMM=·R故：令：偏心距OO为e，两中心连线线00顺时针转至至0分划的角度度为，又00C恰为正确读读数M加，故：5-26水平度盘偏偏心差e带来的读数数误差（M的改正数）：式中：e——偏心距OO；——两中心连线线00顺时针转至至0分划的角度.M+——00C；R———水平平度度盘盘分分划划的的半半径径；；因很小小，，在在实际际计计算算中中可可用用实实际际读读数数M代替替M。由图图知知：：正确确读读数数：M＝M+注意意：：式(5——14)：为为M的改改正正数数在度度盘盘不不同同位位置置读读数数将将有有不不同同的的读读数数改改正正数数。。1仪器器误误差差因为为sin(M+)＝sin{(180°+M)+}可知知，，在度度盘盘相相差差180°的两两处处(即对径径分分划划)读数数中中的的，其其绝绝对对值值相相同同而而符符号号相相反反，，故故取取它它们们的的平平均均值值(顾及及常常数数180°)将消消除除度度盘盘偏偏心心的的影影响响。。1）对对于于双双指指标标读读数数的的经经纬纬仪仪，，如如DJ2级经经纬纬仪仪，在度盘盘对对径径分分划划上上读读数数取取其其平平均均值值可可以以消消除除水平平度度盘盘偏偏心心对对水水平平度度盘盘读读数数的的影影响响。。2）对于于单单指指标标读读数数的的DJ6级经经纬纬仪仪，取同同一一目目标标方方向向盘盘左左、、盘盘右右读读数数的的平平均均值值，，可以以基基本本消消除除或或大大部部分分消消除除水水平平度度盘盘偏偏心心差差的的影影响响。消除除与与削削弱弱水水平平度度盘盘偏偏心心差差的的影影响响的的方方法法：：1仪器器误误差差定义义：：仪器器的的视视准准轴轴不不与与横横轴轴正正交交所所产产生生的误误差差称称为为视视准准轴轴误误差差。。视准准轴轴误误差差的的产产生生原原因因：：望远远镜镜的的十十字字丝丝分分划划板板安安置置不不正正确确、、望望远远镜镜调调焦焦透透镜镜运运行行时时晃晃动动、、气温温变变化化引引起起仪仪器器部部件件的的胀胀缩缩，，仪仪器器受受热热不不均均匀匀使使视视准准轴轴位位置置变变化化。。视准准轴轴不不垂垂直直于于横横轴轴对对水水平平方方向向的的影影响响：：见图图5——27AO为垂垂直直于于横横轴轴的的视视准准轴轴，，由由于于存存在在视视准准轴轴误误差差c，视视准准轴轴实实际际瞄瞄准准了了A，此时时A、A两点点同同高高，，竖竖角角为为。a、a为A、A点在在水水平平位位置置上上的的投投影影。。c角引引起起的的目目标标A的读读数数误误差差：：aOa＝xc。(2)视准准轴轴误误差差C'C'1仪器器误误差差C角引引起起的的目目标标A的读读数数误误差差：：aoa＝xc。由直直角角三三角角形形Oaa得：：由直角角三角角形OAA得：AA＝OA·sinc(b)由直角角三角角形AaO得:Oa＝OA·cos(c)将(a)、(b)、(c)代入(5——15)式并顾顾及xc和c为小角得C角引起起的目目标A的读数数误差差公式式sinc=c/Sinxc=xc/1仪器误误差规定:盘左时时视准轴轴物镜镜端向左偏斜的的c值为正,向右偏斜为负,则对于于同一一目标标若盘左观观测时时:c为正(负),盘右观观测:c为负(正)，而值不变变，故盘左左、盘盘右的的xc值的绝绝对值值相等等而而符号号相反反。结论:C角引起起的目目标的的读数数误差差xc：xc的大小与与竖角角有关，愈愈大，，xc愈大．“+””与“”的影响响相同同。=0时，xc=c。C角引起起的目目标A的读数数误差差xc1仪器误误差令：盘左时时视准准轴误误差对对水平平方向向读数数的影影响为为xc，盘左观测时时，正正确的的水平平度盘盘读数数为L，有视准准轴误误差影影响时时的实实际读读数为为L′，则L=L′-xc（5-17）盘右观测时时，正正确的的水平平度盘盘读数数为R，有视准准轴误误差影影响时时的实实际读读数为为R′，则：R＝R′+xc(5-18)取盘左左、盘盘右读读数的的平均数数，得A=(L′+R′)/2(5-19)结论：：视准轴轴误差差c对盘左左、盘盘右水水平方方向观观测值值的影影响大大小相相等，，正负负号相相反，，因此此，取盘左左、盘盘右实实际读读数的的中数数，就就可以以消除除视准准轴误误差的的影响响。消除视视准轴轴误差差的影影响的的方法法：1仪器误误差用方向向法进进行水水平方方向观观测时时，除计算算盘左左、盘盘右读读数的的中数数以取取得一一测回回的方方向观观测值值外，，还必须计计算盘盘左、、盘右右读数数的差差数:2xc≈2C。由于R=L±180°代入（（L=L′-xc…(5-17);R＝R′+xc…(5-18)）式可得得：R′+xc=L′-xc±180°整理得得：盘左、、盘右右读数数的差差数:L-R±180°=2xc(5——20)由式当观测测目标标的竖竖角较小时时，cos≈1,xc≈c，盘左、、盘右右读数数的差差数L-R±180°=2c(5—21）(注意：：=5°，c=10'xc-c=2.3";=3°，c=10'xc-c=0.8";)1仪器误误差假如测测站上上各观观测方方向的的竖角角相等等或相相差很很小，，外界界因素素的影影响又又较稳稳定，，则由各各方向向所得得的2c值应相相等或或互差差很小小，实际在在一测测回中中由各各方向向所得得的2c值并不不相等等。影响一一测回回中各各方向向2c值不等等的主要要原因因有：：受到照照准和和读数数等偶偶然误误差的的影响响，在温度度变化化等因因素的的影响响下仪仪器的的视准准轴位位置的的变化化使各各方向向的2c值不等等而产产生互互差。。因此，，在一一测回回中各各方向向2c互差的大小小，在在一定定程度度上反反映了了观测测成果果的质质量。。故，规范规规定：：一测回回中各各方向向2c互差对于J2级仪器器不得得超过过13"。2c绝对值值的大大小2c值如果果太大大，则则不便便于计计算。。故故，规范规规定：2c绝对值值对于J2级仪器器应不不超过过16"；对于J6级仪器器应不不超过过20"，否则则应进进行校校正。。(3)横轴倾倾斜误误差定义：：仪器的的横轴轴与竖竖轴不不垂直直，所所产生生的误误差称称为~。产生原原因：：仪器支支架两两端不不等高高、横横轴两两端轴轴径不不相等等。竖轴垂垂直，，横轴轴不与与其正正交而而倾斜斜了一一个i角，这这个i角就是是横轴轴倾斜斜误差差。1仪器误误差横轴倾倾斜误误差对对水平平方向向的影影响：：见图2—45。H为横轴轴水平平(H1H1位置)时视准准轴照照准的的目标标，h为H点的水水平投投影，，此时平平面HOh为一竖竖面。。若横横轴H1H1倾斜一一个i角至AlA1位置，，竖面HOh将随之倾倾斜一一个i角为倾倾斜面面AOh，此时水水平位位置Oh不发生生变动动。A点即为为横轴轴倾斜斜时视视准轴轴照准准的目目标，，a为A点的水水平位位置投投影。。hOa＝xi；即为因因横轴倾倾斜i角而产产生的的水平平方向向读数数影响响。由rtAah得：ah=Aa·tani（b）由rtahO得：又由rtAaO得：1仪器误误差横轴倾倾斜误误差i对水平平方向向的影影响xi：见图5—28。由rtAah得：ah=Aa·tani（b）由rtahO得：又由rtAaO得：将将(b)、(c)两式代代人(a)式，并并顾及及xi及i均为小小角，，（用用xi/代sinxi；i/代tani）得xi=i·tan(5——22)1仪器误误差xi=i·tan(5——22)分析：：设盘左左时横横轴左左端低低于另另一端端时的的i为正，，高于于另一一端时时为负负，则对于于同一一目标标，在在竖轴轴是竖竖直的的情况况下，，因HH不垂直直于VV所引起起的横横轴倾倾斜，，盘左观观测时时i为正(负)，盘右观观测时时i为负(正)，故盘左左、盘盘右xi的绝对对值相相等而而符号号相反反。xi的大小与与竖角角有关，，愈大,xi愈大；=0时，xi＝0，即对水水平位位置的的目标标，横横轴不不水平平对水平平方向向没有有影响响。1仪器误误差当用方方向法法进行行水平平方向向观测测时，盘右观观测时时，正确确的水水平度度盘读读数为为R，有横轴轴倾斜斜误差差影响响时的的实际际读数数为R，则R=R+xi令：盘左横横轴倾倾斜误误差对对水平平方向向读数数的影影响为为xi，在盘左左观测测时，正确确的水水平度度盘读读数为为L，有横轴轴倾斜斜误差差时的的实际际读数数为L，则L=L-xi盘左、、盘右右读数数的平平均值值，得即盘左、、盘右右读数数平均均值消