《2角度测量》培训课件

2角度测量2.1角度测量的原理2.2角度的测量工具2.3水平角测量方法2.4竖直角测量方法2.5角度测量误差及其消减方法1.水平角测量原理地面一点与两目标点连线水平面投影的夹角或过B

，C两点铅垂面与过B

，A两点铅垂面两面角B点，水平安置刻度圆盘(顺时针注记)测出BA方向的度盘读数a

BC方向的度盘读数c水平角β=c－a2.1角度测量的原理2.竖直角测量原理竖直面内，视线与水平线的夹角视线在水平线上——仰角，竖直角>0视线在水平线下——俯角，竖直角<0铅垂面内安置刻度圆盘视线水平时，竖盘读数为90o视线倾斜时，竖盘读数为L视线方向的竖直角α=90o－L国产光学经纬仪型号DJ07，DJ1，DJ2，DJ6，DJ30DJ——“大地测量”和“经纬仪”07，1，2，6，30——一测回方向观测中误差秒数按照度盘刻度和读数方式分为：光学经纬仪和电子经纬仪1.光学经纬仪的结构方向经纬仪和复测经纬仪方向经纬仪——地表测量复测经纬仪——光线较暗的地下工程测量2.2角度测量工具DJ6级方向光学经纬仪DJ6光学经纬仪的结构基座，水平度盘，照准部(1)基座

脚螺旋,圆水准气泡——粗平仪器水平度盘旋转轴套在竖轴套中仪器固定于基座上(2)水平度盘圆环形光学玻璃盘片盘片边缘刻划顺时针注记0o~360o角度值(3)照准部水平度盘上能绕竖轴旋转的全部部件总称竖轴、U形支架、望远镜照准部管水准器横轴、竖盘指标管水准器读数装置，竖轴VV——照准部旋转轴水平度盘变换螺旋各厂生产的DJ6级光学经纬仪水平度盘变换螺旋的操作方法有一定的差异。2.DJ6级光学经纬仪的读数装置度盘，光路系统，测微器水平度盘和竖盘分划线，经棱镜，透镜成像显示在望远镜旁读数显微镜内——有测微尺读数，单平板玻璃读数两种装置。双平板玻璃(或双光楔)测微器对径180°分划线为读数指标同时读取度盘对径180°两端分划线处读数的平均值消除度盘偏心误差的影响，提高读数精度一次只能读取一个度盘读数改进后的读数窗口3.电子经纬仪的构造光电转换原理和微处理器自动测量度盘读数，显示窗显示结果1)电子经纬仪的测角原理三种测角系统——编码度盘、光栅度盘、动态测角(1)编码度盘玻璃圆盘，刻划n个同心圆环每个同心圆环——码道，n——码道数外环码道圆环2n等分透光、不透光相间扇形区——编码一个编码包含圆心角——δ=360÷2n(角度分辨率)编码度盘可分辨的最小角度向圆心方向，其余n-1个码道圆环分别被等分——2n-1，2n-2,……21个编码作用——确定当前方向位于外环码道的绝对位置n=4时，24=16，角度分辨率δ=360÷16=22o30'向圆心方向，其余3个码道编码数依次为23=8，22=4，21=2每码道安置发光二极管，对称侧安置光敏二极管发光管光线通过透光编码被光敏二极管接收——逻辑0光线被不透光编码遮挡——逻辑1获得该方向的二进制代码4码道编码度盘——δ=22o30'，精度太低提高码道数——减小δ如，n=16，δ=360÷216=0o00'19.78"度盘半径不变增加码道数n——减小码道径向宽度拓普康GTS-105N全站仪——R=35.5mmn=16，求出Δ=2.22mm，太小多码道编码度盘不易达到较高测角精度现常用单码道编码度盘度盘外环刻划无重复码段二进制编码发光管照射编码度盘接收管获取度盘位置编码信息送微处理器译码为实际角值并显示(2)光栅度盘测角系统玻璃圆盘径向均匀刻划交替透明/不透明辐射状条纹指示光栅密度与度盘光栅相同，刻线倾斜一小角θ出现明暗相间的条纹——莫尔条纹指示光栅固定,光栅度盘随照准部转动,形成莫尔条纹照准部转动一条刻线莫尔条纹则向上或下移动一周期光敏二极管产生正弦规律变化电信号整形电信号→成矩形脉冲信号对矩形脉冲信号计数求得度盘旋转角值译码器化算为度、分、秒送显示窗显示。倾角θ与相邻明暗条纹间距w的关系w=dρ'/θθ=20'，w=172d，纹距w比栅距d大172倍细分纹距w——提高测角精度——电源开/关键。6个键均有两种功能一般执行键上字符的第一功能(测角操作)+其余键，执行键下字符第二功能(测距操作)——右/左旋水平角选择右旋——水平度盘顺时针注记，读数前字符“HR”左旋——水平度盘为逆时针注记，读数前字符“HL”——水平度盘读数锁定键2)电子经纬仪操作界面4.经纬仪的使用1)经纬仪的安置内容——对中，整平使仪器竖轴位于过测站点的铅垂线上水平盘和横轴处于水平位置，竖盘位于铅垂平面内方法——垂球对中，光学对中打开三脚架腿，调整长度使脚架高度适于观测者高度张开三脚架，安置在测站上，架头大致水平取出经纬仪放置在三脚架头上仪器基座中心基本对齐三脚架头的中心旋紧连接螺旋经纬仪光学对中器目镜对光，物镜对光粗对中——手握三脚架，观察光学对中器移动三脚架，使对中标志基本对准测站点中心脚尖踩入土中精对中——旋转脚螺旋对中，对中误差≤±1mm粗平——伸缩脚架腿，圆水准气泡居中精平——转动照准部，旋转脚螺旋使管水准气泡，在相互垂直的两个方向居中精平操作会略微破坏已完成的对中关系再次精对中——旋松连接螺旋，观察光学对中器平移仪器基座(注意，不要有旋转运动)对中标志准确对准测站点中心，拧紧连接螺旋旋转照准部，相互垂直两方向检查管水准气泡居中否则从再次精对中开始重复操作。2)瞄准和读数测角照准标志——竖立于测点的标杆测钎、用三根竹杆悬吊垂球线或觇牌水平角测量，望远镜十字丝竖丝瞄准照准标志(1)目镜对光——望远镜对向明亮背景转动目镜使十字丝清晰(2)粗瞄目标——望远镜粗瞄器瞄准目标(3)精瞄目标——从望远镜观察旋转水平螺旋、垂直微动螺旋(4)读数——打开度盘照明反光镜，调整开度、方向测回法，方向观测法1.测回法观测两个方向间单角，一测回操作步骤：盘左：照准A点→配水平盘→读数→顺时针转C点→读数盘右：照准C点→读数→逆时针(左旋)转A点→读数2.3水平角测量方法2.方向观测法观测三个及以上方向，一测回操作步骤：选择标志十分清晰的点作零方向，如A点盘左照准A点→配水平度盘盘左(顺时针/右旋)：瞄A读数→瞄B读数→瞄C读数→瞄D读数→再瞄A读数(盘左归零)盘右(逆时针/左旋)：瞄A读数→瞄D读数→瞄C读数→瞄B读数→再瞄A读数(盘右归零)3.方向观测法限差《工程测量规范》规定——照准点垂直角超过±3o时该方向2C较差按同一观测时段内相邻测回比较。4.水平角观测的注意事项(1)

仪器高度与观测者身高相适应三脚架踩实，仪器与脚架连接牢固操作仪器时，不要手扶三脚架转动照准部和望远镜前，先松制动螺旋使用各种螺旋时，用力应轻(2)

精确对中，尤其对短边测角(3)

观测目标间高低相差较大时，更应注意整平仪器(4)

照准标志应竖直,十字丝交点瞄准标杆或测钎底部(5)

记录要清楚，当场计算，发现错误，立即重测(6)

一测回水平角观测，不能再调照准部管水准气泡气泡偏离中央>2格，重新整平与对中仪器，重新观测1.竖盘构造竖盘固定于望远镜横轴一端，与望远镜连接在一起竖盘随望远镜一起绕横轴旋转，竖盘面⊥横轴竖盘读数指标与竖盘指标管水准器连在一起望远镜盘左,竖盘指标管水准气泡居中,竖盘读数=90°

2.4竖直角测量方法2.竖直角计算公式盘左竖直角：αL=90o－L盘右竖直角：αR=R－270o竖盘指标差

竖盘指标差——望远镜视准轴水平竖盘读数相对于正确值(90o/盘左或270o/盘右)角度的偏差——x(偏向物镜端时，x>0)盘左竖直角——α=90o＋x－L=αL

＋x，(左加)盘右竖直角——α=R－(270o＋x)=αR

－x

，(右减)指标差——x=(αR

－αL

)/2左右取平均——α=(αL

＋αR

)/2，抵消竖盘指标差。3.竖直角观测

竖直角观测步骤：（1）经纬仪安置测站点，量取仪器高——I，量取觇标高——v（2）盘左瞄准目标点，十字丝切于目标顶端，读取读数L。（3）盘右再次瞄准目标点，读取读数R。盘左盘右构成一个测回。竖直角观测手簿与计算盘左竖直角——αL=90o－L盘右竖直角——αR=R－270o指标差——x=(αR

－αL

)/2盘左盘右取平均——α=(αL

＋αR

)/2角度测量不可避免地会产生误差。研究误差来源及性质，角度测量误差主要有仪器误差,观测误差,外界条件影响。1仪器误差(1)视准轴误差

视准轴CC不垂直于横轴HH的偏差CCC绕HH旋转一周扫出两个圆锥面。2.5角度测量误差及减弱方法双盘位方向观测取平均——消除视准轴误差影响。(2)横轴误差横轴误差i对水平角的影响(i)”与方向竖直角α有关双盘位方向观测取平均——消除横轴误差影响。(3)竖轴误差

竖轴VV偏离铅垂线的偏差δ——竖轴误差造成水平度盘倾斜水平面δ角盘左或盘右观测，倾斜方向相同竖轴误差不能用双盘位观测取平均值消除观测前应严格检校仪器观测时保持照准部管水准气泡居中观测过程中气泡偏离量应<1格否则应重新对中整平操作。(4)竖盘指标差气泡不居中或检校后有残余误差采用正倒镜观测取平均值课消除(5)度盘偏心差照准部旋转中心与水平盘分划中心不重合产生测角误差盘左盘右观测取平均可消除其影响(6)度盘刻画不均匀的误差度盘最小分划间隔不相等产生测角误差各测回零方向根据测回数n按180o/n变换水平度盘位置→削弱该误差影响2.观测误差(1)对中误差对中点B'偏离测点标志B距离e对水平角观测的影响为δ=δ1+δ2β=180°，θ=90°，δ取得最大值e=3mm，D=100m，δ″=12.4″(2)目标偏心误差照准点目标与地面标志中心不在同一铅垂线上偏差e1对水平角观测的影响为θ1=90o时，γ取得最大值与瞄准方向垂直的目标偏心e1对水平方向观测的影响最大(3)瞄准误差

人眼可分辨的两个点最小视角为60"使用放大倍数为V的望远镜观测时最小分辨视角可减小V倍m