第三章-角度与距离测量1.ppt

1、3.1 角度测量,角度测量(angle observation)包括： 水平角(horizontal angle)测量 用于确定点的平面位置（计算坐标） 竖直角(vertical angle)测量 用于两点间高差计算或将斜距换算成平距,测角仪器： 光学经纬仪：通过光学度盘（玻璃度盘）的放大来读数 电子经纬仪：用电子学的方法来读数的经纬仪。 电子全站仪：能同时测量角度和距离的电子经纬仪。,一、水平角测量原理,水平角：空间一点到两目标的方向线在水平投影面上的夹角。 范围：003600,仪器安置的高低及瞄准目标的高低不同部位对水平角的观测有无影响？,二、竖直角测量原理,竖直角：在同一铅垂面内，瞄准目

2、标的视线与水平视线的夹角（也称垂直角）。 范围：00900，仰角为正，俯角为负。,三、光学经纬仪(optical theodolite)的使用,（一）、国产光学经纬仪型号： 精密光学经纬仪：DJ07 、 DJ1 、 DJ2 普通光学经纬仪：DJ6、DJ15 注：下标数字该仪器一测回方向观测值中误差的秒数。 （二）、DJ6经纬仪的构造 1、照准部(alidade) 2、水平度盘(horizontal circle) 3、基座(tribrach),DJ6经纬仪的构造,1.照准部(alidade),望远镜 目镜，物镜，目镜调焦，物镜调焦，粗瞄准器，调焦透镜，十字丝分划板 读数显微镜 分微尺 竖直度盘

3、 光学对中器 照准部(水平)制动、微动 望远镜(竖直)制动、微动 照准部水准管,2.水平度盘(horizontal circle),水平度盘由光学玻璃制成 顺时针003600刻度； 水平度盘与照准部相互脱离； 仪器整平，水平度盘水平； 改变度盘位置，要使用度盘变换手轮或复测扳手。,3.基座(tribrach),圆水准器：粗平 脚螺旋：精平,4.J6经纬仪的 读数装置,图3-5 J6经纬仪度盘读数光路,（三）、读数设备及方法,光学经纬仪的读数设备包括： 度盘、光路系统及分微尺。,J6经纬仪读数方法,水平度盘读数： 7300424,分微尺的分划值为1，估读到 0.1(6)。,7,0,1,2,3,4

4、,5,60,68,195,水平,竖直,H,V,水平度盘,竖直度盘,J6经纬仪读数方法,6,(四)、经纬仪的安置 步骤： 对中整平瞄准读数 对中(centering) 3mm 目的：使仪器的中心和测站点的标志中心在同一铅垂线上。 整平(leveling) 1格目的：使仪器的竖轴竖直，即水平度盘水平。,1、垂球对中步骤： 粗略对中：移动三脚架，使垂球尖离测 站中心12cm内； 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： 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。,2、光学对中器法步

5、骤,（1）粗对中 眼睛看着对中器，拖动三脚架两个脚，使仪器大致对中，并保持“架头”大致水平。 （2）精对中 转动脚螺旋使地面标志影像准确位于对中器圆圈中心。 （3）粗平 根据气泡位置，伸缩三脚架两个脚，使圆水准气泡居中。 检查对中情况，架头上移动仪器，精确对中。 （4）精平脚螺旋左手大拇指法则,脚螺旋精平过程,气泡居中，1、2等高,气泡居中，3与1、2等高,1）转动仪器，使水准管与脚螺旋1、2连线平行。 2）根据气泡位置运用法则，对向旋转脚螺旋1、2 。 3）转动仪器900，运用法则，旋转脚螺旋3 。,3、瞄准,步骤：目镜调焦粗瞄制动物镜调焦微动精瞄 注意：瞄准时，尽量瞄准目标下部，消除视差。

6、,4、读数记录注意：打开反光镜,四、水平角观测： 测回法和方向观测法,同一目标盘左、盘右读数理论相差180,盘左观测,盘右观测,竖直度盘,竖直度盘,（一）、测回法 适用：2个方向的单角（AOB）,1、步骤： （1）测站安置仪器，设置目标标志 （2）盘左瞄准左边A，读取a1。 （3）顺时针旋转瞄准右边B，读取b1。 则上半测回角值:1= b1-a1,1,a1,b1,（4）倒转望远镜成盘右，顺时针旋转瞄准右边B，读取b2。,（5）顺时针旋转瞄准左边A，读取a2。 则下半测回角值:2= b2-a2,2,a2,b2,（6）计算角值 若：1-240（图根级） 则有： = （1+2）/2,注：遇到不够减时

7、，右目标读数加上360,2、测回法记录格式,254 24 06,180 05 00,74 19 06,00 04 18,74 23 42,74 19 24,74 19 15,测回法小结:,多测回观测，配置度盘： 减少度盘分划不均匀误差影响。 方法: 若观测N个测回，各测回间按1800/N的差值来配置度盘。,各测回角度互差 24,（二）、方向观测法（全圆测回法）,适用：在一个测站上需要观测两个以上方向。 1步骤：（有四个观测方向）,A,B,O,C,D,（1）上半测回 选择一明显目标A作为起始方向（零方向），用盘左瞄准A，配置度盘，顺时针依次观测A、B，C，D，A。,（2）下半测回,倒镜成盘右，逆

8、时针依次观测A，D，C，B，A。 同理各测回间按1800/N的差值，来配置水平度盘。,2方向观测法的计算和限差,（1）半测回归零差: J2 8 ；J6 18 。 （2）2C值（两倍视准轴误差）: 2C=盘左读数（盘右读数180）。 一测回内2C互差：J213 ；J6不作要求。,（3）各方向盘左、盘右读数的平均值： 平均值=盘左读数+（盘右读数180）/2 注意：零方向观测两次，应将平均值再取平均。 水平角观测为什么盘左盘右观测？ 1：消除或减弱仪器视准轴误差和横轴不水平误差； 2：作为检核，提高测角精度。 （4）归零方向值 将各方向平均值分别减去零方向平均值，得各方向归零方向值。 （5）各测回

9、归零方向值的平均值 同一方向值各测回间互差:J2 9” ；J6 24” 。,（三）、水平角观测注意事项,1) 仪器高度要和观测者的身高相适应；三脚架要踩实，仪器与脚架连接要牢固，操作仪器时不要用手扶三脚架；转动照准部和望远镜之前，应先松开制动螺旋，使用各种螺旋时用力要轻。 2) 精确对中，特别是对短边测角，对中要求应更严格。 3) 当观测目标间高低相差较大时，更应注意仪器整平。 4) 照准标志要竖直，尽可能用十字丝交点瞄准标杆或测钎底部。 5) 记录要清楚，应当场计算，发现错误，立即重测。 6) 一测回水平角观测过程中，不得再调整照准部管水准气泡，如气泡偏离中央超过2格时，应重新整平与对中仪器

10、，重新观测。,五、竖直角(vertical angle)测量,竖直角在同一铅垂面内，瞄准目标的倾斜视 线与水平视线的夹角(也叫垂直角)。 =00900，仰角为正，俯角为负。,（一）、竖直度盘(vertical circle)的构造,1包括:竖盘(vertical circle) 、竖盘指标水准管(vertical index bubble tube)、及其微动螺旋。,后两部分，多采用竖盘指标自动归零补偿器(vertical index compensator)来替代。,2特点：读数指标线固定不动，而整个竖盘随望远镜一起转动。,3、竖盘的注记形式：有顺时针与逆时针两种。,（1）顺时针注记,（2）

11、逆时针注记,（二）、竖直角(vertical angle)的计算公式,1、顺时针注记 左=90-L 右=R-270 故一测回竖直角 =（左+右）/2,2、逆时针注记,问题：左= ？ 右=？,故有:左= L -90 右=270- R 一测回竖直角: =（左+右）/2,（三）、竖盘指标差(index error of vertical circle),1、定义 由于指标线偏移，当视线水平时，竖盘读数不是恰好等于90或270上，而是与90或270相差一个x角，称为竖盘指标差。当偏移方向与竖盘注记增加方向一致时，x为正，反之为负。,（2）结论：取盘左盘右平均值，可消除指标差的影响。 一般规范规定，指标

12、差变动范围，J625、J215 。,2、计算公式,（1）指标差:,对于顺时针注记的： 正确的竖直角=(90+x)-L=左+x =R-(270+x)=右-x,（四）、竖直角的观测及记录,六、经纬仪的检验与校正,（一）、经纬仪的主要轴线: 1、竖轴VV 2、水准管轴LL 3、横轴HH 4、视准轴CC 5、圆水准器轴LL,（二）、经纬仪轴线应满足的条件 1、VVLL 2、HH十字丝竖丝 3、HHCC 4、HHVV 5、竖盘指标差应为零 6、光学垂线与VV重合 7、LLVV,七、水平角观测的误差分析,(一)、仪器误差：仪器校正的残余误差 1.水平度盘偏心误差 2.度盘刻划误差 配置度盘 3.三轴误差： 视准轴误差（CCHH） 盘左盘右观测取平均消除 横轴误差 （HHVV） 盘左盘右观测取平均消除 竖轴误差 （LLV