测量学 2角度测量.ppt

1、03:34,1,2 角度测量,2.1 角度测量原理 2.2 DJ6光学经纬仪结构与操作 2.3 角度测量方法 2.4 DJ6光学经纬仪的检验与校正 2.5 角度测量误差 2.6 其它经纬仪介绍,03:34,2,2.1 角度测量原理,1.水平角测角原理 (1)水平角概念 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。 (0360)。,=b-a,03:34,3,(2)水平角用途 水平角用途是确定点的平面位置（计算坐标）。 测量水平角仪器：经纬仪、全站仪。,03:34,4,2.垂直角测角原理 (1)垂直角概念,在同一铅垂面内，瞄准目标的倾斜视线与水平视线的夹角(也叫竖直角)。 =090

2、，仰角为正，俯角为负。,03:34,5,(2)垂直角作用 用于两点间高差计算、斜距改正成平距。 水平视线方向竖直度盘读数是0或90的正倍数，所以测量垂直角使只要读取视线方向的读数即可。,03:34,6,2.2 DJ6光学经纬仪结构与操作,1.光学经纬仪简介 国产光学经纬仪精度等级有：DJ07DJ1 DJ2和DJ6，DJ是“大地测量”和“经纬仪”拼音的意思。 国外(如瑞士)型号有： T3T2和T1，测量精度对应为(一测回方向观测中误差) 1、 2、6。,03:34,7,2.DJ6经纬仪的构造,03:34,8,DJ6光学经纬仪包括基座、度盘、照准部三大部分。,垂直制动,水平微动,读数目镜,水平度盘

3、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,03:34,9,4.J6经纬仪的 读数装置,图2-4 DJ6读数光路,3.DJ6经纬仪读数装置 分微尺和平行玻璃板 测微器。,03:34,10,(1)分微尺,水平度盘读数： 730424,03:34,11,(2)平行玻璃板测微器,03:34,12,4.DJ6经纬仪的操作 对中整平瞄准读数 (1)对中 将仪器中心安置在过测站点的铅垂线上。对中误差3mm。 垂球对中 粗略对中：移动三脚架，使垂球尖离测站中心12cm内； 精确对中：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。,03:34,

4、13,对中,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。,03:34,14,光学对中 固定三脚架一脚，双手持脚架另 二脚并不断调整其位置，同时观 测光学对点器十字分划，使其基 本对准测站标志，踩实脚架；调 节脚螺旋，使光学对点器精确对 准测站标志； 伸缩三脚架(二脚)，调平仪器， 使圆气泡居中； 调脚螺旋，精确整平仪器，并通 过在脚架头上移动仪器，精确对 中。 有时必须反复上述三步的操作。,03:34,15,整平,(2)整平 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。,03:34,16,瞄准,(3)瞄准 用望远镜竖丝精确

5、瞄准目标的标志中心。,03:34,17,2.3 角度测量方法,水平角测量通常有测回法和方向观测法。 1.测回法 观测程序： 盘左:瞄准J，读数j左 瞄准K，读数k左 盘右:瞄准K，读数k右 瞄准J，读数j右,右=k右-j右,左=k左-j左,精度要求： 左-右40 取: =(左+右)2,03:34,18,水平角观测记录,起始方向第一个读数应调成0（或180/N，N为测回数）； 分、秒数写足二位； 改数时按有关规则； 一测回过程中，不得再调整水准管气泡或改变度盘位置。,水平角观测记录（测回法）,741906,741924,741915,03:34,19,水平角观测记录大角,水平角观测记录（测回法）

6、,表中盘右C读数小于A读数，不够减时，应加360后再减。,2142312,2142254,2142303,03:34,20,方向观测法,2.方向观测法 一个测站观测4个或4个以上方向时，采用 方向观测法，也称“全圆测回法”。,零方向,03:34,21,角值,1 2 3 4 5 6 7 8 9, ,方向观测法观测手簿,O,O,第1测回,第2 测回,C,D,B,A,C,C,A,B,D,C,0 00 54,79 27 48,142 31 18,288 46 30,0 00 42,180 00 24,259 27 30,322 31 00,108 46 06,180 00 18,-12,-6,+30

7、+18 +18 +24 +24,+18 +18 +30 +12 +24,0 00 39 79 27 39 142 31 09 288 46 18 0 00 30,（0 00 34）,0 00 00 79 27 05 142 30 35 288 45 44,0 00 00 79 26 59 142 30 29 288 45 47,90 01 06 169 27 54 232 31 30 18 46 48 90 01 00,270 00 48 349 27 36 42 31 00 198 46 36 270 00 36,90 00 57 169 27 45 232 31 15 18 46 42 9

8、0 00 48,0 00 00 79 26 53 142 30 23 288 45 50,（90 00 52）,79 26 59,63 03 30,146 15 18,71 14 13,-6,-12,03:34,22,3.垂直角观测 (1)竖盘构造 竖盘固定在望远镜的横轴上。主要由竖直度盘、竖盘指标、竖盘指标水准管、竖盘指标水准管微动螺旋组成，目前很多仪器用自动补偿器代替了水准管。,03:34,23,根据度盘的刻划顺序不同，分为顺时针注记和逆时针注记两种。,顺时针注记,逆时针注记,盘左,盘右,03:34,24,构造特点： 竖盘随望远镜一起转动。 竖盘与读数指标相互脱离。 竖盘气泡居中，指标铅垂

9、。 视线水平、指标铅垂时，竖盘读数为常数： 盘左时一般 L0=90 ， 盘右时一般 R0=270 。,03:34,25,确定垂直角的计算公式,(2)垂直角的计算公式,03:34,26,竖盘指标差,竖盘指标差竖盘水准管气泡居中时， 读数指标线与铅垂线的夹角,(3)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。,指标差计算公式：,03:34,27,垂直角观测记录,I,(4)垂直角观测与记录（逆时针）,03:34,28,2.4 DJ6光学经纬仪的检验与校正,检验目的：了解各轴线间是否关系正确。 校正目的：使经纬仪各轴线间保持正确的几何关系。 经纬仪各轴线见下图,03:34,29,经纬仪

10、的轴线,横轴 HH 视准轴 CC 水准管轴 LL 竖轴 VV 圆水准轴 LL,经纬仪的轴线,03:34,30,轴线间应满足的条件,水准管轴垂直于竖轴 LLVV 圆水准轴平行于竖轴 LLVV 视准轴垂直于横轴 CCHH 横轴垂直于竖轴 HHVV 十字竖丝垂直于横轴 竖丝HH 竖盘指标差小于规定值 光学对中器的视准轴与竖轴重合,1.轴线间应满足的条件,指标差要求 DJ1 DJ2 DJ6 10 15 25,03:34,31,2.经纬仪的检验和校正,（1）水准管的检验和校正 目的：使水准管轴垂直于纵轴（LL VV） 检验方法：(P30) 校正方法：(P31),03:34,32,（2）圆水准器的检验和校

11、正 目的：使圆水准轴平行于纵轴（LL/ VV）。 检验：根据校正后的水准管，将经纬仪整平，此时，圆水准器气泡如不居中，则需要校正。 校正：用校正针拨动圆水准器下面的校正螺丝，使圆水准器气泡居中。,03:34,33,（3）十字丝的检验和校正 目的：仪器整平后，十字丝的纵丝在铅垂面内，横丝水平。 检验和校正方法（P31）。,十字丝检验与 校正图,03:34,34,（4）视准轴的检验和校正 目的: 视准轴垂直于横轴(CCHH),检验:在大致水平方向选择远处一目标P，盘左瞄准,水平度盘读数为L ;盘右再瞄准P点,水平度盘读数为R。如果L-(R180) 20” ,则认为视准轴垂直于横轴的条件没有得到满足

12、,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读数的盘右平均数 (因检验时最后瞄准目标为盘右位置)R,旋转水平微动螺旋,使盘右的水平度盘读数为R,此时, 十字丝纵丝必定偏离目标,用校正针旋转左、右一对十字丝校正螺丝,使纵丝对准目标P。,03:34,35,（5）横轴的检验和校正 目的：使横轴垂直于纵轴（HHVV）,检验：（见右图） 校正：（见右图） 当i大于20”时需要校正。,03:34,36,（6）竖盘指标差的检验和校正 目的：消除竖盘指标差x。 检验：仪器整平后，瞄准一目标进行测量，求出x值,如果x值超过25，则需要校正。 校正：盘右（或盘左）位置瞄准原目标，转动竖盘水准管微动

13、螺旋，使竖盘读数为R（或L）;此时，竖盘水准气泡不再居中，拨动竖盘水准管校正螺丝，使气泡居中。此项检验和校正需反复进行，直至左与右的差数小于 25为止。,03:34,37,（7）光学对中器的检验和校正 光学对中器是由目镜、分划板、物镜和直角棱镜组成，分划板刻划圈中点与物镜光心的连线是对中器的视准轴。光学对中器的视准轴应与仪器的纵轴重合，否则，会产生对中误差，影响测角精度。,03:34,38,检验：仪器架于一般工作高度，严格整平仪器，在脚架的中央地面放置一张白纸，在白纸上画一十字形的标志A。移动白纸，使对中器视场中的小圆圈中心对准标志，将照准部在水平方向旋转180，如果小圆圈中心偏离标志A，而得

14、到另一点A,则说明对中器的视准轴没有和仪器的纵轴相重合。 校正：定出A,A两点的中点0，转动对中器的校正螺丝使对准0点。光学对中器上的校正螺丝随仪器类型而异，有些校正使视线转向的直角棱镜，有些校正分划板。,03:34,39,2.5 角度测量误差,1. 仪器误差 2. 观测误差 3. 外界条件的影响,03:34,40,1.仪器误差 (1)视准轴误差 (2)横轴误差 (3)竖轴误差 (4)照准部偏心差（或称度盘偏心差） (5)竖盘指标差 (6)度盘分划误差,03:34,41,(1)视准轴误差 原因：即视准轴不垂直于仪器横轴时产生的误差。 当存在视准轴误差时，用盘左盘右观测同一个目标时，水平度盘的读

15、数就会有2倍视准轴误差(2C)存在。,03:34,42,影响：如图所示：当不存在视准轴误差时，视准轴OA与横轴HH是垂直的，望远镜绕横轴旋转形成的是一个竖直面。当存在视准轴误差时，那么视准轴就会偏离正确位置一个C角，望远镜旋转的是一个圆锥面。OA1和OA2分别是盘左、盘右位置时的视准轴，它们都相对于正确位置OA偏离了一个C角。将这个C角投影在水平度盘上，就得到了一个夹角C，C就是视准轴误差所引起的水平度盘的读数误差。C的大小可以用下面公式表示：,03:34,43,对水平角影响：,分析：(1)=0 ，C = C ；增大 ， C 增大；即越大则视准轴误差对水平度盘读数的影响越大。 (2)盘左盘右观

16、测同一目标时，C角大小相等，偏离方向相反。故它对水平度盘读数的影响，大小相等，方向相反。 从图上可以看出，当存在视准轴误差时，用盘左盘右观测同一目标时，水平度盘的读数中都有C存在，并且大小相等，符号相反。 消减措施：取盘左盘右观测的平均值。,03:34,44,(2)横轴误差 原因：横轴不垂直于仪器竖轴的误差。 影响： 分析：(1)=0 ，i = 0 ；增大 ， i 增大；即越大则横轴误差对水平角的影响越大。 (2)盘左盘右观测同一目标时，横轴倾斜的i角正好大小相等，倾斜方向相反。故它对水平度盘读数的影响，大小相等，方向相反。 消减措施：取盘左盘右观测的平均值。,03:34,45,横轴误差,03

17、:34,46,(3)竖轴误差 原因：仪器竖轴不铅垂所产生的误差。 照准部的水准管轴不垂直于竖轴，当水准管气泡居中，照准部水准管轴水平，而竖轴却不竖直。 影响：由于竖轴倾斜的方向与盘左盘右无关，所以竖轴误差会使盘左盘右观测同一目标时的水平角读数误差大小相等、符号相同。 消减措施：不能用盘左盘右取平均值消除，只能严格整平仪器来削弱它的影响。,03:34,47,竖轴误差,03:34,48,(4)照准部偏心差 原因：水平度盘的分划中心与照准部的旋转中心不重合而产生的误差。 影响：如图所示。 分析：即取盘左盘右读数的平均值可以消除这个x，即消除照准部偏心差的影响。对于DJ2的经纬仪，由于采用对径分划符合

18、读数装置，读数时实际上就是取度盘对径两端分划的平均值进行读数的，因此读数中已经消除了照准部偏心差。 消减措施：取盘左盘右观测的平均值,03:34,49,度盘偏心差,03:34,50,(5)竖盘指标差 取盘左盘右读数的平均值可消除竖盘指标差的影响 (6)度盘分划误差 是指度盘分划不均匀所产生的误差。可以采用测回间按180/n配置度盘起始读数削减度盘分划误差的影响。,03:34,51,2.观测误差 (1)仪器对中误差 (2)目标偏心差 (3)仪器整平误差 (4)照准误差 (5)读数误差,03:34,52,(1)仪器对中误差 原因：对中不准确，使仪器中心与测站点不在同一铅垂线上。 影响：如图，设测站点为O点，实际对中的点即仪器中心点为O，应测水平角AOB，实测水平角AOB。两者之差即为对中误差对水平角的影响。,03:34,53,分析：1) 与e、成正比 2）与距离成反比，边长越短，对水平角的影响越大。 3） =90，=180时， 最大。 消减措施：要严格对中，尤其在短边测量时。,03:34,54,(2)目标偏心误差 原因：瞄准的目标位置偏离了实际的地面点，通常是由于标志杆立得不直，而瞄准的时候又没有瞄准目标杆的底部所造成。 影响： 分析：1）与瞄准高度、目标倾斜角成正比 2）与边长成反比 (3)瞄准、读数等误差 消减措施：仔细瞄准，消除视差，认真读数或改进读数方法。,03:34,