第7讲-角度测量.ppt

1、主要目的： 使学生了解经纬仪测角原理，掌握测量水平角和垂直角的方法。了解经纬仪各轴线间应满足的几何条件。 重点内容： 测回法施测水平角、中丝法施测垂直角的观测方法、经纬仪各轴线间应满足的几何条件。 角度测量仪器是光学经纬仪，它能测量水平角和垂直角。水平角用于求算地面点的坐标和两点间的坐标方位角，垂直角用于求算高差或将倾斜距离换算成水平距离。,一. 水平角测角原理 1、概念 水平角：空间两直线夹角在水平面上的垂直投影。如图: 水平面H，测站B，两点A,C,空间夹角，水平角。 水平面-有刻度的水平圆盘 竖直面-以过测站点的铅垂线为旋 转轴。,2,水平角测量,2、水平角测角原理,水平圆盘中心在测站点

2、的垂直线上。 瞄准两次目标时，两竖直面形成两面角即水平角。 以测站点的铅垂线为轴旋转，由一个方向（水平读盘读数为a）旋转到另一个方向（水平读盘读数为b） 。 =b-a,定义：空间两相交直线在水平投影面上的夹角，也就是过这两方向线所作两竖直面之间的二面角。 范围：顺时针003600,1.经纬仪的分类,光学经纬仪,电子经纬仪,按构造,DJ1经纬仪,DJ2经纬仪,按精度,DJ6经纬仪,角度测量的仪器,2. J6级光学经纬仪构造 （1）脚架 （2）机座,（3）照准部,垂直轴 水平轴 照准轴 水平度盘 垂直度盘 水准器,三轴,2.经纬仪的构造,基本结构,1物镜；2竖直度盘；3竖盘指标水准管微动螺旋；4圆

3、水准器；5照准部微动螺旋；6照准部制动扳钮；7水准管反光镜；8竖盘指标水准管；9度盘照明反光镜；10测微轮；11水平度盘；12基座；13望远镜调焦筒；4目镜；15读数显微镜目镜；16照准部水准管；17复测扳手；18脚螺旋；19望远镜制动扳钮；20望远镜微动螺旋；21轴座固定螺旋。,2.光学经纬仪构造 （1）照准部 （2）水平度盘 （3）基座：轴座、脚螺旋、光学对中器和连接板,两个概念： （1）盘左 （2）盘右,水平角读数：510212,3.光学经纬仪的读数,测微装置与使用 度、分值直接读出 秒值估读 例： 水平角读数 2130124,垂直角读数 955530 ,光学经纬仪操作,一、DJ6型光学

4、经纬仪的基本操作 （1）经纬仪安置(对中) 对中将仪器中心安置在过测站点的铅垂线上。 对中误差3mm。 可用垂球对中和光学对中器对中,对中,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。,光学对中步骤： 对准、调平、整平、对中 打开三脚架，装上经纬仪； 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

5、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。,1,2,3,1,2,3,（2）整平,目的：使仪器竖轴竖直，水平度盘处于水平位置。,注：整平、对中反复进行,（3）瞄准目标 瞄准用望远镜竖丝精确瞄准目标的标志中心。,操作步骤： 粗瞄、制动、调焦消除视差、水平微动精确瞄准,用水平微动完成瞄准。 尽量瞄准目标下部，减少由于目标不垂直引起的方向误差。,视差：目标影像与十字丝不重合，当观察位置发生变化时，两者之间产生的相对移动现象。,水平角观测,1、测回法：用于两个目标方向之间的水平角观测。,测回法观测水平角步骤：

6、（1）盘左瞄准左边A，置度盘至00X，读取a1。 （2）顺时针旋转瞄准右边B，读取b1。 上半测回角值:1= b1-a1,1,a1,b1,2,a2,b2,（3）倒镜成盘右，瞄准右边B，读取b2。 （4）逆时针旋转瞄准左边A，读取a2。 则下半测回角值:2= b2-a2 （5）计算角值 若：1-2符合限差要求 则有： = （1+2）/2,测回法观测水平角记录手簿,水平角观测,2、方向观测法：用于三个以上目标方向的水平角观测 (1)操作步骤： 盘左位置：瞄准零方向A ，按顺时针旋转照准部，依次照准B、C、D各目标方向，分别读取水平度盘读数，最后再观测零方向A ，称为上半测回归零，以上称为上半测回。

7、,水平角观测,盘右位置：先照准零方向A ，按逆时针方向依次照准D 、C 、B 各目标方向，分别读取水平度盘读数，最后再照准零方向A ，称为下半测回归零，此为下半测回。,水平角观测,(2)方向观测法的计算 a.计算上下半测回归零差(即两次瞄准零方向A的读数之差). b.计算两倍视准轴误差2c 值 c.计算各方向的平均读数 d.计算各方面归零后的方向值 e.计算各测回归零方向值的平均值,方向观测法记录手簿,1.仪器误差 误差来源：度盘偏心、度盘刻划误差、水平度盘与竖轴不垂直等。 误差减弱方法： 度盘偏心：取对径分划读数的平均值； 度盘刻划误差、水平度盘不与竖轴垂直误差：变换度盘位置； 视准轴误差、

8、横轴误差：盘左与盘右观测。,水平角观测误差及其减弱方法,经纬仪仪器误差对角度测量的影响,1.照准部偏心差 度盘刻划中心与照准部旋转中心不一致，对水平角的影响称为照准部偏心差。 、e 称为偏心元素。 对读数的影响为：,特性： 对盘左、盘右读数影响值，大小相等， 符号相反，故一测回观测可消除其影响,2.水平度盘偏心差 水平度盘刻划中心与其旋转中心不一致，当测回变换度盘或进行复测法观测时，使得照准部偏心元素发生变化，由此对水平角读数产生的影响称为照准部偏心差。 特性： 由于水平度盘偏心差是通过照准部偏心差来体现的，故其特性与照准部偏心差相似，可以通过一测回观测消除。,经纬仪仪器误差对角度测量的影响,

9、3.经纬仪的三轴误差 （1）照准轴误差 由于照准轴与水平轴不正交，而对角度观测产生的影响，称为照准轴误差。,经纬仪仪器误差对角度测量的影响,在球面直角三角形ZTT1中：,特性：（1）0，CC； （2）一测回可消除其对读数的影响； （3）同一方向，2 CLR180，其大小短时间为常数，故各测回互差可作为检验观测质量的一项指标。当垂直角3 时，也可在各方向之间对比。,（2）水平轴误差,M,M,H,H,H,H,i,i,1,1,O,H,H,H,H,T,O,M,M,M,Z,Z,Z,H,T,a,i,i,i,i,i,在球面三角形ZTM中：,按球面三角正弦定理：,因i、I为小角：,特性 ： （1）i与i大小成

10、正比，且与有关。 （2）盘左、盘右观测中数可消除其影响。 （3）盘左、盘右读数差中同时包含了照准轴误差和水 平轴误差。即：,（3）垂直轴误差,由垂直轴倾斜，将使水平轴倾斜，进而对读数产生影响。随照准轴位置的不同，水平轴倾斜量也不同：,垂直轴误差对读数的影响为：,特性：1）垂直轴误差与垂直轴倾斜量、照准轴位置和目标垂直角有关； 2）盘左、盘右观测，水平轴倾斜不变，故不能消除其对水平角的影响。,水平角观测的误差分析,一、仪器误差 （1）视差、行差 （2）三轴误差 （3）度盘带动差,二、目标偏心差,三、仪器对中误差,水平角观测的误差分析,四、观测误差 （1）照准误差 （2）读数误差 n测回观测均值误

11、差为：,五、外界条件影响 （1）温度变化 （2）旁折光 （3）车辆震动等,1.竖直角测量原理 竖直角：同一竖直面内目标方向与水平方向的夹角。 0 90）,Z,天顶距:目标方向与天顶方向的夹角。 0 180）,竖直角观测,垂直角观测,2、竖直度盘及垂直角计算 (1)竖直度盘的构造特点 a.竖盘随望远镜一起转动。 竖盘指标不随望远镜转动而转动。 b.竖盘与读数指标相互脱离。 c.竖盘气泡居中，指标铅垂。 d.视线水平、指标铅垂时，竖盘读数为常数： e.盘左时一般 L0=90 ，盘右时一般 R0=270 。,垂直度盘与读数指标,构造特点 1.竖盘随望远镜一起转动。 2.竖盘与读数指标相互脱离。 3.

12、竖盘气泡居中，指标铅垂。 4.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 。,(2)垂直角计算,左=90-L,右= R - 270,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.,注：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：,(4)垂直角观测的方法 a.在测站点P 安置仪器，对中、整平。 b.盘左位置：用望远镜十字丝的中丝切于目标A 某一位置，转动竖盘水准管微动螺旋使竖盘水准管气泡居中，读取竖盘读数L。 c.盘右位置：读取竖盘读数R。 d.根据竖盘注记型式，确定垂直角和指标差的计算公式。,垂直角观测

13、记录手簿(中丝法),经纬仪的检验校正,1.垂直轴,2.水平轴,3.照准轴,照准轴和水平轴垂直，水平轴与垂直轴垂直。,一.经纬仪应满足的条件,4.垂直轴与水平度盘正交，且过其中心 5.水平轴与垂直度盘正交，且过其中心 6.十字丝纵丝应处于铅垂面内 7.垂直度盘指标差近于零,1.仪器的垂直轴铅垂,2.照准轴和水平轴正交,3.水平轴与垂直轴正交,校正项目 校正目的 1.平盘水准管的检验与校正 LLVV 2.圆水准器的检验与校正 LLVV 3.视准轴的检验与校正 CCHH 4.横轴的检验与校正 HHVV 5.竖盘指标差的检验与校正,二、管水准器检校（1）,2、检校方法 原理：仪器满足条件，即管水准器水

14、准轴与水平度盘平行（管水准轴水平，水平度盘水平，支架等高）,1、检校目的 管水准器水准轴与水平度盘平行,检验方法 用基座螺旋使管水准器气泡居中，管水准轴水平，水平度盘倾斜,仪器不满足条件，即管水准器水准轴与水平度盘不平行时（管水准器支架不等高）,二.管水准器检校（2）,二、管水准器检校（3）,水平度盘倾斜仍为，管水准轴倾斜2,照准部旋转180,二、管水准器检校（4）,支架校正螺旋 基座脚螺旋,各校正气泡偏差值的一半。,3、检校方法,视准轴应垂直于横轴的检校,三.十字丝检校（1）,检验方法： 1.照准一点状目标A，固定照准部及望远镜； 2.用望远镜微动螺旋使望远镜纵转,若目标点A离开十字丝，仪器

15、条件不满足。,检校目的：十字丝纵丝与水平轴正交,三.十字丝检校（2）,校正方法：,打开十字丝环护盖， 松开4个螺旋E， 转动十字丝环。,四.照准轴检校,检校原理,检校目的：照准轴与水平轴正交,存在照准轴误差时，照准面为锥面,照准轴检校方法,读数：照准与仪器大致同高的目标盘左、盘右分别读取水平度盘读数，则：,校正方法（ 1 ）： 正确读数为 2.在仪器上安置正确读数 3.用改针松开上下两个绞头螺旋的任意一个，用左右两个绞头螺旋移动十字丝板使其精确照准目标即可。 4.将送开的螺旋上紧。,五.水平轴应与垂直轴正交,特性：对盘左、右读数的影响，大小相等符号相反。其值为：,校正：专业人员进行,O,检验：,六.垂直度盘指标差检校,检验： 中丝法观测垂直角一测回，计算出指标差。,校正： 1、调整指标水准器 保持中丝照准目标，旋转指标水准器微动螺丝，安置正确垂直角读数右i或左i，此时气泡偏离，调整气泡校正螺丝使之居中。 2、调整十字丝 旋转垂直微动螺丝，安置正确垂直角读数右i或左i，此时目标偏离十字丝中心，调整十字丝校正螺丝，使之照准目标。,1、照准部上的光学对点器 整置仪器后，旋转照准部于不同位置，并在地面纸上标定十字丝中心照准点1、2