第3章_经纬仪与角度测量.ppt

1、测量学,第三章、角度测量,第一节、角度测量原理,一、水平角 水平角是指地面上一点 到两目标的方向线垂直投影 在水平面上的夹角。,假设在水平面上设置一个可 以度量角度的刻度圆盘（称 为水平度盘）圆盘中心位于 角顶点O的铅垂线上，可根据 OA、OB两个方向在刻度盘 上的读数之差求得水平角。 nm 右目标读数左目标读数 水平角没有负值，取值范围 在0360；,二、竖直角 竖直角是指在在同一个竖直平面内，倾斜视线与水平线间的夹角。,倾斜视线在水平线的上方，称为仰角，用正号表示；倾斜视线在水平线的下方，称为俯角，用负号表示。 若再设置一个带刻度的竖直圆盘，就可以测量竖直角。 竖直角的两个方向中有一个是水

2、平方向，对某种经纬仪来说，视线水平时的竖盘读数应为0或90的倍数，所以测量竖直角时，只要瞄准目标，读出竖盘读数，即可计算出竖直角。,第二节、光学经纬仪,经纬仪是用于角度测量的仪器。 经纬仪的种类：游标经纬仪、光学经纬仪、电子经纬仪。 常用的DJ6型经纬仪：其一测回方向观测中误差不超过6。 一、DJ6经纬仪的构造 主要由照准部、水平度盘、基座三部分组成。,、照准部：主要是由望远镜、读数显微镜、竖直度盘、支架、照准部水准管和照准部旋转轴组成。 望远镜与水准仪望远镜结构相同，用于精确瞄准目标。 照准部在水平方向的转动，由水平制动、水平微动螺旋控制。 望远镜在纵向的转动，由望远镜制动、望远镜微动螺旋控

3、制。 2、水准器：有管水准器和圆水准器。 照准部水准管用来整平仪器。,竖盘指标水准管 竖盘指标水准管的微倾运动由竖盘指标管微动螺旋控制。 有的经纬仪装有圆水准器，用来粗略整平。 照准部旋转轴的几何中心称为竖轴，照准部的旋转是绕其竖轴在水平方向上旋转。 3、水平度盘部分,3、水平度盘和竖直度盘 水平度盘和竖直度盘是用光学玻璃制成，水平度盘上刻有一圈顺时针方向注记的分划（0360），用于测量水平角。 竖直度盘固定在横轴的一端，当望远镜旋转时，竖直度盘随之一同转动。 4、基座部分 由基座、脚螺旋、连接板组成。,二、读数装置和读数方法,为了提高度盘读数精度，光学经纬仪的读数采用显微放大装置和测微装置。

4、 测微装置就是在读数窗上测定不足一个度盘分划值的读数装置。 1、分微尺式读数装置： 在读数窗上刻有测微尺，一般为60格。 2、单平板玻璃读数装置： 由平板玻璃、测微尺、测微轮和传动装置组成。,测微轮式读数方法：,3、符合读数测微法 J2级经纬仪采用这种读数方法，采用对径分划线影象重合的读数方法，利用度盘上相差180的两个指标读数并取平均值，可消除度盘偏心的影响。 读数的三个原则： 相差180 ； 正象在左测，倒象在右测； 相距最近。,第三节、经纬仪的基本操作,包括对中、整平、瞄准、读数四项。 一、对中：使仪器中心与测站点位于同一铅垂线上。 又分为垂球对中和光学对中。 二、整平：使水平度盘处于水

5、平位置。 三、瞄准：使照准点的影象与十字丝交点重合。 四、读数：读出指标线所指的度盘读数。,为了角度计算的方便，在观测开始之前，通常将起始方向(称为零方向)的水平度盘读数配置为00000，这就需要有控制水平度盘转动的部件。有两种控制水平度盘转动的装置： 1、复测装置 2、度盘变换手轮,第四节、水平角观测 一、测回法 用于测量两个方向之间的单角。 盘左（又称正镜）：竖盘在望远镜的左侧 盘右（又称倒镜）：竖盘在望远镜的右侧 观测步骤： 1、上半测回，盘左观测 瞄准左方目标A，使水平度盘读数归零（00000） 顺时针方向转动照准部，瞄准右方目标B，读数。 上半侧回角值左=b左a左,2、下半测回，盘右

6、观测 倒转望远镜，在盘右位置瞄准右方目标B，读数。 逆时针方向转动照准部，瞄准左方目标A，读数。 下半侧回角值右=b右a右 3、计算上、下两半测回角值之差。 = 左 右 对于6级的经纬仪，容许误差为 容=36 4、取平均值：若 容，则一测回角值 =（左 右）/2,当测角精度要求较高时，需要对同一个角度测若干测回，取其平均值作为测量的最后结果，为了减少度盘刻划不均匀误差的影响，各测回应变换水平度盘的起始读数。 测回数为n，将度盘位置依次变换 180/n 二个测回： 0， 90 三个测回： 0， 60， 120 四个测回： 0， 45， 90，135,二、方向观测法（全圆测回法） 当一个测站上需观

7、测方向在三个以上时，应采用方向观测法。,操作步骤： 1、盘左：先瞄准起始方向A，将水平度盘读数设置成略大于0，按顺时针方向依次瞄准B、C、D点，分别读数并记录。 2、再次瞄准A并读数， A方向两次读数之差称为归零差，不应超过18，此为上半侧回。 3、倒转望远镜成盘右位置，逆时针方向依次瞄准A，D，C，B，最后回到A点，分别读数并记录，此为下半测回。,（二）成果计算 1、计算两倍照准误差2C值 2C盘左读数（盘右读数180） 通常，由同一台仪器测得的2C值应为常数。 2、计算各方向的平均读数 平均读数盘左读数（盘右读数180）2 3、计算归零后的方向值 将各方向的平均读数减去起始方向的平均读数

8、4、计算各测回方向值的平均值。,5、计算各目标间的水平角。 1 374204 00000 374204 2 1102652 374204 724448 3 2001252 1102652 894541 4 360 2001252 1594727,第五节、竖直角观测,一、竖直角观测的用途 （一）斜距化为平距 D=S cos,（二）三角高程测量 已知A点高程，测定B点高程。 hABD taniL HB HA hAB,二、竖直度盘的构造与竖直角观测 （一）竖直度盘的构造 竖盘：位于横轴一端，由光学玻璃制成，其刻划有顺时针方向和逆时针方向两种。 读数指标：与竖盘水准管联结在一起，不随望远镜而转动。 竖

9、盘指标水准管：与竖盘指标连动，当气泡居中时，竖盘指标就处于正确位置。,（二）竖直角的计算 L：盘左时目标的读数 R：盘右时目标的读数 1、当望远镜抬高时，竖盘读数减少（竖盘为顺时针注记），竖直角为： L 视线水平读数目标读数90L R=R270 2、当望远镜抬高时，竖盘读数增加（竖盘为逆时针注记），竖直角为： L 目标读数视线水平读数L90 R270 R,竖直角公式判定：,（三）竖盘指标差 由于竖盘水准管与竖盘读数指标的关系不正确，使视线水平时的读数与应有读数有一个小的读数差X，称为竖盘指标差。,正确的竖直角为： 盘左位置：90L90（L-x) L x 盘右位置：R270 (R-x) 270

10、R x 将上面两式相加除以2，得： =（ L R )2 用盘左、盘右测得的竖直角取平均值，即可消除竖盘指标差的影响。,指标差的计算： x= （ R L )2 = （ R L 360 )2 在同一测站上，观测不同目标时，DJ6 型经纬仪指标差的变动范围应小于。 指标差若超过1应校正。 （四）竖直角观测 （1）安置经纬仪于测站点，对中、整平。 （2）盘左位置瞄准目标，读取竖盘读数L。,（3）盘右位置仍瞄准该目标，读取竖盘读数R。 L= 90 L R=R270 （ L R ） 观测竖直角时，只有当竖盘指标水准管气泡居中，指标才处于正确位置，否则读数就有误差。,（4）竖盘指标自动归零的补偿装置 新型经

11、纬仪在竖盘光路中安装了竖盘指标自动归零的补偿装置，以取代水准管，使仪器在一定的倾斜范围内仍能读得正确的读数，称竖盘指标自动归零。,第六节、经纬仪的检验与校正 经纬仪有以下四个轴线： 水准管轴（LL) 竖轴(VV) 望远镜视准轴(CC) 横轴(HH) 此外望远镜还有十字丝,这些轴系应满足以下条件： （1）照准部水准管轴垂直于竖轴（LLVV）； （2）望远镜视准轴垂直于横轴(CC HH)； （3）横轴垂直于竖轴（HHVV）； （4）十字丝竖丝垂直于横轴,一、 LLVV的检验与校正：,二、十字丝竖丝垂直于横轴的检验与校正：,三、CC HH的检验与校正：,四、 HHVV 的检验与校正：,五、竖盘指标差

12、的检验与校正 L= 90 L R =R270 =（ L R )2 x= （ R L )2 根据正确的竖直角植，可以计算出盘左（盘右）竖盘应有的正确读数： L = 90 或 R = 270 ,第七节、角度测量误差分析及消减措施 一、仪器误差：包括仪器校正后的残余误差及仪器加工不完善引起的误差。 （1）视准轴误差：由视准轴不垂直横轴引起的，对水平方向观测值的影响为2c，可采用盘左、盘右观测值取平均的方法加以消除。 （2）横轴误差：横轴不垂直于竖轴，盘左、盘右观测时对水平角影响为i角误差，也可以采用盘左、盘右观测值取平均的方法消除。,（3）竖轴倾斜误差：由水准管轴不垂直于竖轴引起的误差，这种误差与正

13、、倒镜观测无关，不能用盘左、盘右取平均的方法消除。 （4）度盘偏心差：由于度盘加工及安装不完善引起的，使照准部旋转中心与水平度盘的圆心不重合。该误差可采用盘左、盘右读数取平均的方法予以减小。 （5）度盘刻划不均匀误差：由于仪器加工不完善引起的。在高精度测量时，在各测回间变换度盘起始读数（ 180/n），减小这项误差的影响。,（6）竖盘指标差：可以用盘左、盘右取平均的方法消除。 二、观测误差 （1）对中误差：仪器中心与测站点不在同一铅垂线上，造成测角误差。对中误差的影响与偏心距成正比，与边长成反比。,所以测水平角时要仔细对中，在短边测量时更要严格对中。 （2）目标偏心误差： 由标杆倾斜引起。该 误差与偏心距 e 成正比， 与边长成反比。,（3）照准误差：测角时由人眼通过望远镜瞄准目标产生的误差。