第3章+角度测量.ppt

1、2020年9月23日星期三,测 量 学第3章 角度测量,2020年9月23日星期三,第3章 角度测量,测量三项基本工作之一：角度测量 角度测量的仪器： 经纬仪、全站仪 角度测量分为：水平角测量和竖直角测量 水平角测量目的：用于求算地面点的平面位置 竖直角测量目的： 1. 测定地面两点的高差 2. 将地面两点的倾斜距离改化成水平距离,2020年9月23日星期三, 3.1 角度测量原理 一、水平角测量原理,水平角定义 1.为地面上O点至A和B 两目标方向线在水平面P上投影的夹角，称为水平角。 2. 地面上一点到两目标的方向线间所夹的水平角，就是过这两方向线所作两竖直面间的二面角。,2020年9月2

2、3日星期三,二、竖直角测量原理,竖直角定义 竖直角是同一竖直面内倾斜视线与水平线之间的夹角，其角值 仰角 俯角 视线水平时竖直角 视线水平时竖直度盘读数为一常数，通常为 或是的倍数,2020年9月23日星期三,2020年9月23日星期三, 3.2 DJ6光学经纬仪,经纬仪概述 经纬仪的种类 1. 按构造原理和读数系统分为: 游标经纬仪、光学经纬仪、电子经纬仪 2. 按精度高低分为： DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ15、DJ60 3. 一般工程测量最常用: DJ6级光学经纬仪,2020年9月23日星期三,经纬仪的精度系列及用途,2020年9月23日星期三,2020年9月23日星期三,一、

3、DJ6光学经纬仪的构造,1.主要部件及作用 (1)基座 用于支承仪器,连接三脚架,悬挂垂球或光学对中, 利用三个脚螺旋可整平仪器。 (2)水平度盘 0360度顺时针刻划，最小分划值为1度 (3)照准部,2020年9月23日星期三,3.2.1 DJ6光学经纬仪 1.DJ6光学经纬仪外观图,2.J6光学经纬仪外观图,J6光学经纬仪,2020年9月23日星期三,3.DJ6经纬仪光路图,2020年9月23日星期三,1.分微尺测微利用度盘刻度线，在分微尺上读数。,二.读数DJ6光学经纬仪读数方法,两种读数测微装置：分微尺测微和平行玻璃板测微,度盘上1度分划的间隔 经放大后，与分微尺全 长相等。 分微尺全

4、长分60格，因 此其最小格值为1=60。 读数时，秒数必须估读。 估读至0.1格，因此， 估读的秒数都应是6的 倍数。,水平度盘读数： 730418,2020年9月23日星期三,平板玻璃测微器 读数法,竖直读数：92 17 30 水平读数：转动测微轮重合读数,度盘刻划到0.5度，测微尺刻划到20秒，估读1/4格，秒位为5的倍数 整个读数= 度盘读数+测微尺读数,2020年9月23日星期三,3-3 经纬仪的使用,经纬仪使用的步骤 1.对中 对中的目的是使仪器的中心与测站点位于同一个铅垂线上。有垂球对中和光学对中两种方法。 对中精度：垂球对中3mm，光学对中1mm 2.整平 整平的目的是使仪器竖轴

5、处于铅直位置和水平度盘处于水平位置。 3.瞄准（注意消除视差） 4.读数,2020年9月23日星期三,对中、,整平、,瞄准、,读数,2020年9月23日星期三,1）打开三脚架， 使脚架架头大致水平并在地面点上方装上经纬仪；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。,2。光学对中步骤：对准、调平、整平、对中,2020年9月23日星期三,2.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。,2020年9月23日星期三,操作步骤

6、： 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，减少目标不垂直引起的方向误差。,3.瞄准用望远镜竖丝精确瞄准目标的标志中心。,2020年9月23日星期三,经纬仪的安置,1.对中 对中的目的是使仪器的中心与测站点位于同一个铅垂线上。有垂球对中和光学对中两种方法。 对中精度：垂球对中3mm，光学对中1mm 2.整平 整平的目的是使仪器竖轴处于铅直位置和水平度盘处于水平位置。 3.瞄准（注意消除视差） 4.读数,2020年9月23日星期三,测回法：一个测站观测2个方向时用。 方向观测法：一个测站观测3个或3个以上方向时用, 也称“全圆测回法”。,3.4 水平

7、角测量,J,K,B,测回法,第1方向,第2方向,测站,A,B,C,D,E,方向观测法,2020年9月23日星期三,1.测回法 1）观测程序： 上半测回 盘左 (正镜、顺时针) 瞄准J，读数j左 瞄准K，读数k左 下半测回盘右 (倒镜、逆时针) 瞄准K，读数k右 瞄准J，读数j右,第1方向,第2方向,测站,J,K,B,上半测回角值：左=k左-j左,下半测回角值： 右=k右-j右,2）一测回角值： =（ 左+ 右）/2,2020年9月23日星期三,3）配置度盘:若要观测多个测回,起始方向第一个读数应调成180/N(N为测回数)； 4）限差要求 （1）半测回差：36 （2）测 回 差：24,2020

8、年9月23日星期三,A,K,O,第1方向,第2方向,测站,分、秒数写足二位； 一测回过程中，不得再调整水准管气泡或改变度盘位置。,5）水平角观测手簿（测回法）,2020年9月23日星期三,测回法例题,2020年9月23日星期三,零方向,盘左,盘右,A,B,C,D,E,方向观测法,（1）安置仪器于C 点，首先用盘左，水平度盘设置在0度略大一点的位置，瞄准起始方向CA，读取水平度盘读数a，记入手簿。,（2）顺时针方向转动仪器，分别观测点B、D、E，并得到读数，记入手簿。,（3）再次瞄准点A，读取读数a，称为归零。a与a 之差叫做归零差。以上称为上半测回。,2.方向观测法,2020年9月23日星期三

9、,方向观测法步骤,（4）盘右位置。仍从点A开始,逆时针转动仪器,依次观测A、E、D、B、A,读数并记入手簿。以上称为下半测回。,计算步骤： （1）两倍照准差2c，有 2c = 盘左读数-( 盘右读数180）,（2）各方向的平均读数有 平均读数=1/2盘左读数+(盘右读数180),（3）归零后方向值有 归零方向值=方向平均读数- 起始方向平均读数,（4）各测回归零后方向值的平均值,（5）将相邻两方向值相减，得到水平角值,2020年9月23日星期三,方向观测法例题,2020年9月23日星期三,竖直角测量原理,竖直角 (也称垂直角) 在同一铅垂面内，瞄准目标的倾斜视线与水平视 线的夹角。= 090。

10、仰角为正，俯角为负。,天顶,铅垂线,水平线,A,C,B,0,90 ,180,270,ZA,ZC,A,C,3-5 竖直角测量,2020年9月23日星期三,2020年9月23日星期三,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。 读数指标与竖盘水准管固定在一起，气泡居中，指标铅垂。 视线水平、指标铅垂时，竖盘读数为90的倍数， 如天顶距式注记：盘左时 L0=90 ，盘右时 R0=270 。,一、竖盘构造,2020年9月23日星期三,1.竖直角观测 仪器对中整平后，盘左位置，十字丝横丝精确切准目标顶部。 转动竖盘水准管微动螺旋，使竖盘水准管气泡居中。 读取盘左读数 L，得上半测回竖角：

11、 盘右位置：十字丝横丝精确切准同一目标，盘右读数为R， 得下半测回竖角：,二、竖直角的观测与计算,2020年9月23日星期三,2.竖直角的计算公式 首先要弄清望远镜水平时竖盘读数值，然后将望远镜上仰，观察竖盘读数的变化。竖直角的文字计算公式： 若望远镜上仰时读数减小，则=望远镜水平时的读数瞄准目标时的读数 若望远镜上仰时读数增大，则=瞄准目标时的读数望远镜水平时的读数,2020年9月23日星期三,竖直角计算（天顶距式注记） 上半测回竖角（盘左）： 下半测回竖角（盘右）： 一测回竖角：,2020年9月23日星期三,三、竖盘读数指标差x 当视线水平时，盘左竖盘读数为90，盘右为270。但指标不恰好

12、指在90或270，而与正确位置相差一个角度x，x称为竖盘指标差。,2020年9月23日星期三,竖盘指标差x的计算及竖直角的记录计算,盘左: =(90+x)-L= L +x 盘右: =R-(270+x)= R -x 有： (90+x)-L = R-(270+x) 即指标差x:,要求：,2020年9月23日星期三,竖盘指标的自动归零补偿装置,竖盘指标自动归零补偿器：在仪器竖盘光路中，安装一个补偿器来代替竖盘指标管水准器，当仪器竖轴偏离铅垂线的角度在一定范围内时，通过补偿器仍能读到相当于竖盘指标管水准气泡居中时的竖盘读数。 竖盘指标自动归零补偿器的构造形式有多种，下图为其中的一种。,2020年9月2

13、3日星期三,竖盘指标自动归零补偿器的构造形式,城市测量规范规定，对于DJ6级光学经纬仪，竖盘指标自动归零补偿器的补偿范围为2，安平中误差为1。,2020年9月23日星期三,3.6 经纬仪的检验与校正,经纬仪的轴线及其应满足的条件,1.经纬仪的轴线 横轴 HH 视准轴 CC 水准管轴 LL 竖轴 VV 圆水准轴 LL,2.应满足的条件 水准管轴垂直于竖轴 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 圆水准轴平行于竖轴 LLVV (次要条件),3-6 经纬仪的检验与校正,2020年9月23日星期三,1.不良影响：V V轴无法铅垂 影响空间角投影为水

14、平角和竖直角 H轴随方向而变 2.检验（发现误差）：气泡居中后旋转180是否仍居中？ 3.校正：用水准管校正螺旋使气泡返回一半，用脚螺旋纠正一半。,1.水准管轴垂直于竖轴的检验与校正,2020年9月23日星期三,1.不良影响： 不能精确瞄准目标 2.检验： 用十字丝交点精确照准远处一清晰目标点A。旋紧水平制动螺旋与望远镜制动螺旋，慢慢转动望远镜微动螺旋，如点A不离开竖丝，则条件满足（图a），否则需要校正（图b） 3.校正： 旋下目镜分划板护盖，松开4 个压环螺丝（图c），慢慢转动十字丝分划板座，然后再作检验，待条件满足后再拧紧压环螺丝，旋上护盖。,2.十字丝竖丝的检校,2020年9月23日星期

15、三,1.不良影响： 在绕横轴旋转时视准轴画出圆锥面,观测同一铅垂面内不同高度的目标时，将有不同的水平度盘读数，从而产生测角误差 2.检验： 盘左，先照准A点，倒转望远镜得B1 盘右，先照准A点，倒转望远镜得B2 若B1，B2不重合则有此误差 3.校正： 在B2附近标出扣除c影响后的B点，平移十字丝使视准轴照准B点,3.视准轴的检校,2020年9月23日星期三,1.不良影响：视准轴画出倾斜面，观测同一竖直面内不同高度的目标时，将有不同的水平度盘读数，从而产生测角误差 2.检验： 盘左，先照准高点P，再投影至仪器高度得A点； 盘右，先照准同一点P，再投影至仪器高度得B点； 如果AB不重合，则有此误

16、差 3.校正：标明AB的中点M 照准M点，抬高望远镜至P附近 升降横轴的一端使照准P点。,4.横轴的检校,2020年9月23日星期三,1.检验： 安置仪器，用盘左、盘右两个镜位观测同一目标点，分别使竖盘指标水准管气泡居中，读取竖盘读数L和R，计算指标差X。如X 超出1的范围，则需改正 2.校正： 盘右照准目标点，不含指标差的盘右读数应为R-X。转动竖直度盘指标水准管微动螺旋，使竖盘读数为R-X，这时指标水准管气泡必然不再居中，可用拨针拨动指标水准管校正螺旋使气泡居中。,5.竖盘指标差的检校,2020年9月23日星期三,6.光学对点器的检验与校正,光学垂线与仪器竖轴的关系： 重合、平行、交叉,2

17、020年9月23日星期三,3.6 经纬仪的检验与校正,3-7 水平角测量的误差 与注意事项,2020年9月23日星期三,一.仪器误差 主要包括仪器检校后的残余误差和仪器制造、 加工不完善所引起的误差。 1、视准轴误差（2c值，盘左、盘右取平均可消除） 2、横轴倾斜误差（i角，盘左、盘右取平均可消除） 3、度盘偏心差（照准部旋转中心与水平度盘分划中 心不重合，盘左、盘右取平均可消除） 4、度盘刻划误差（度盘刻划不均匀，测回间变换 度盘可减弱） 5、竖轴倾斜误差（盘左、盘右取平均不可消除， 精确整平可减弱）,2020年9月23日星期三,二、观测误差,1、仪器对中误差 1）与偏心距成正比； 2）与视线边长成反比； 3）当水平角接近180时影响最大。 当目标近或水平角接近180 要精确对中,e=3mm,=90 =180 ，S1=S2=100m = 12.4,2020年9月23日星期三,2、目标偏心差1）与偏心距成正比；2）与视线边长成反比。当目标近时要尽量瞄准目标底部可减弱,e=10mm,=90 S=50m = 41.3,2020年9月23日星期三,3、仪器整平误差（精确整平，一测回内气泡偏离不能超过2格，否则，测回间重新整平 ）。 4、照准误差 与望远镜的放大倍率，人眼的分