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1、第三章 角度测量,第三章 角度测量,主要内容：水平角和垂直角测量原理，DJ6型光学经纬仪的使用，水平角和垂直角的观测、计算方法，角度测量的误差分析、DJ6的检校。主要目的：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。,一、水平角测量原理水平角：从一点出发的两条方向线所构成的空间角水平面上的投影。=b-a（0。360。）。也可看成是包含 OA、OB视线 的 两个铅垂面之间 的两面角。,3-1 角度测量原理,二、竖直角测量原理垂直角空间方向线与水平面或天顶方向的夹角，简
2、称竖角，又称垂直角。=0。90。仰角为正，俯角为负。空间方向线的竖角和天顶距Z之间的关系为：,3-1 角度测量原理,一、分类按其精度等级划分:DJ07、DJ1、DJ2（精密光学经纬仪）；DJ6（普通光学经纬仪)下标数字该仪器一测回方向观测中误差的秒数。一般工程测量最常用:DJ6级光学经纬仪二、DJ6级光学经纬仪,3-2 光学经纬仪,3-2 光学经纬仪,二、DJ6级光学经纬仪,二、DJ6级光学经纬仪,3-2 光学经纬仪,3-2 光学经纬仪,二、DJ6级光学经纬仪经纬仪一般由基座、水平度盘、照准部三部分组成。,3-2 光学经纬仪,二、DJ6级光学经纬仪1照准部照准部是基座上方能够转动的部分的总称。
3、主要由望远镜、竖直度盘、水准器以及读数设备等组成。2.水平度盘水平度盘是由光学玻璃制成的精密刻度盘，分划从0至360，按顺时针注记，每格1或30，用以测量水平角。,3-2 光学经纬仪,二、DJ6级光学经纬仪1照准部2.水平度盘3基座 基座是支承整个仪器的底座；脚螺旋用于整平仪器。,3-2 光学经纬仪,二、DJ6级光学经纬仪DJ6级经纬仪采用的测微装置 1.分微尺测微器及其读数方法利用度盘刻度线，在分微尺上读数。度盘上1度分划的间隔经放大后，与分微尺全长相等。分微尺全长分60格，因此其最小格值为1=60秒。读数估读至0.1格，因此，估读的秒数都应是6秒的倍数。例：水平度盘整个读数为：261052
4、4 竖直度盘读数为：905436。,图3-3 分微尽测微器读数装置,3-2 光学经纬仪,二、DJ6级光学经纬仪DJ6级经纬仪采用的测微装置 2.单平板玻璃测微器及其读数方法主要包括平板玻璃、测微尺、连接机构和测微轮。读数时，先转动测微轮，使度盘某分划线精确地移在双指标线的中央，读出该分划线的度盘读数，再根据单指标线在测微尺上读取分、秒数，然后相加，即为全部读数。如图中水平度盘读数为3930+2230=395230。,3-2 光学经纬仪,三、DJ2光学经纬仪,3-2 光学经纬仪,三、DJ2光学经纬仪J2级光学经纬仪与J6级的区别主要是读数设备及读数方法。J2级光学经纬仪一般均采用对径分划线影像符
5、合的读数装置。采用符合读数装置，可以消除照准部偏心的影响，提高读数精度。,3-2 光学经纬仪,三、DJ2光学经纬仪读数规则,3-2 光学经纬仪,三、DJ2光学经纬仪J2经纬仪数字化读数窗,3-3 水平角观测方法,一、经纬仪的安置经纬仪的安置包括对中和整平两项工作。1.垂球对中和整平（1）对中:使仪器的中心（竖轴）与测站点位于同一铅垂线上。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。（2）整平:使仪器的竖轴竖直，水平度盘处于水平位置。,3-3 水平角观测方法,一、经纬仪的安置1.垂球
6、对中和整平（1）对中（2）整平,用左手大拇指法则，转动脚螺旋，调节水准管气泡居中(反复)。一测回观测过程中，不得再调气泡。,3-3 水平角观测方法,一、经纬仪的安置2.光学对中器对中和整平（1）将仪器置于测站点上，三个脚螺旋调至中间位置，架头大致水平，光学对中器大致位于测站点的铅垂线上，将三脚架踩实。（2）旋转光学对中器的目镜，看清分划板上圆圈，拉或推动目镜使测站点影像清晰。（3）旋转脚螺旋使光学对中器对准测站点。（4）利用三脚架的伸缩螺旋调整架腿的长度，使圆水准器气泡居中。（5）用脚螺旋整平照准部水准管。,3-3 水平角观测方法,一、经纬仪的安置2.光学对中器对中和整平（6）用光学对中器观察
7、测站点是否偏离分划板圆圈中心。如果偏离中心，稍微松开三脚架连接螺旋，在架头上移动仪器，圆圈中心对准测站点后旋紧连接螺旋。（7）重新整平仪器，直至在整平仪器后，光学对中器对准测站点为止。,3-3 水平角观测方法,二、水平角观测方法常用方法有测回法和方向观测法。1测回法步骤：(1)安置仪器于测站O点，对中、整平(2)上半测回：盘左，LA,LB(3)下半测回：盘右，RB,RA 上半测回和下半测回构成一测回。(4)若左-右40，认为观测合格。此时可取,3-3 水平角观测方法,二、水平角观测方法1测回法,测回法观测记录手薄,3-3 水平角观测方法,二、水平角观测方法2.方向观测法(1)操作步骤：盘左位置
8、：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。,3-3 水平角观测方法,二、水平角观测方法2.方向观测法(1)操作步骤：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。,3-4 竖直角测量,一、竖直度盘的构造竖直度盘部分包括竖盘、竖盘指标水准管和竖盘指标水准管微动螺旋.竖盘的注记形式有顺时针与 逆时针两种。当望远镜视线 水平，竖盘指标水准管气泡 居中时，盘左竖盘读数应为90，盘右竖盘读数则为270。,
9、3-4 竖直角测量,二、竖直角计算公式1.顺时针注记形式,盘左,盘右,3-4 竖直角测量,二、竖直角计算公式2.逆时针注记形式,3-4 竖直角测量,三、竖盘指标差竖盘指标差x竖盘水准管气泡居中时，读数指标线与铅垂线的夹角。竖盘指标的便移方向与竖盘注记增加方向一致时，x为正值，反之为负。,3-4 竖直角测量,三、竖盘指标差,3-4 竖直角测量,四、竖直角观测与计算观测步骤：（1）在盘左位置用水平中丝照准目标，调整竖盘指标水准管气泡居中后，读取竖盘读数，记入记录手薄。（2）在盘右位置用水平中丝照准目标，调整竖盘指标水准管气泡居中后，读取竖盘读数，记入记录手薄，测回观测结束。（3）根据仪器竖盘注记形
10、式确定竖直角计算公式，计算竖直角和指标差。,一、经纬仪轴线应满足的条件 经纬仪的轴线 竖轴VV 横轴HH 望远镜视准轴CC 照准部水准管轴LL,3-5 经纬仪的检验与校正,一、经纬仪轴线应满足的条件轴线间应满足的条件(l)水准管轴垂直于竖轴 LLVV(2)十字竖丝垂直于横轴 竖丝HH(3)视准轴垂直于横轴 CCHH(4)横轴垂直于竖轴 HHVV(5)竖盘指标差应为零(6)光学对点器的视准轴应与竖轴重合。,3-5 经纬仪的检验与校正,3-5 经纬仪的检验与校正,二、经纬仪的检验与校正1照准部水准管轴的检验校正（1）不良影响：V V轴无法铅垂影响空间角投影为水平角和竖直角横轴随方向而变（2）检验（
11、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。,3-5 经纬仪的检验与校正,二、经纬仪的检验与校正2十字丝竖丝的检验校正（1）不良影响：不能精确瞄准目标。（2）检验（3）校正,3-5 经纬仪的检验与校正,二、经纬仪的检验与校正3视准轴的检验校正（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：（3）校正：B3B2=1/4B1B2 平移十字丝使视准轴照准B3点,3-5 经纬仪的检验与校正,二、经纬仪的检验与校正4横轴的检验校正（1）不良影响：视准轴画出
12、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（3）校正：升降横轴,3-5 经纬仪的检验与校正,二、经纬仪的检验与校正5.竖盘指标差的检验与校正（1）检验：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。,3-5 经纬仪的检验与校正,二、经纬仪的检验与校正6.光学对中器的检验校正严格
13、整平仪器，在三角架下方放置一白纸，并固定，旋转和抽动目镜使分化板圆圈和白纸看清楚，并将圆圈中心在纸上标出，照准部旋转180度，如果标出之点仍在圆圈中心，说明视准轴与竖轴重合，否则，应将旋转180度后圆圈中心在纸上标出，取两点的中点，调整转向棱镜使圆圈中心对准中点。,3-6 角度测量误差及注意事项,水平角测量的误差亦来自仪器误差、观测误差和外界条件的影响三个方面。一、仪器误差1.视准轴误差盘左、盘右观测取其平均值，可以消除视准轴误差的影响。,3-6 角度测量误差及注意事项,一、仪器误差2.横轴误差盘左、盘右观测取其平均值，可以消除视准轴误差的影响。,3-6 角度测量误差及注意事项,一、仪器误差3
14、.竖轴误差由于用盘左、盘右观测同一方向，竖轴误差所引起的水平度盘读数误差大小相等但符号相同，因此不能用盘左和盘右观测消除其影响。此外这一影响亦与竖直角的大小成正比，所以在山区或坡度较大的地区进行测量时，应对仪器进行严格的检验和校正，并在测量中仔细整平。,3-6 角度测量误差及注意事项,一、仪器误差4.照准部偏心差对于单指标读数的J6级光学经纬仪，取同一方向盘左、盘右观测的平均值，即可消除此项影响。,3-6 角度测量误差及注意事项,一、仪器误差5.竖盘指标差采用盘左、盘右观测一测回，取其平均值作为竖角成果可消除竖盘指标差的影响。6.度盘分划误差在水平角精密测量时，为提高测角精度，可利用度盘位置变
15、换手轮或复测板手，在各测回之间变换度盘起始位置的方法减小其影响。,3-6 角度测量误差及注意事项,二、观测误差1.对中误差对中误差对测角的影响与偏心距成正比，与边长成反比。在水平角测量时，应认真精确地进行对中，在边长较短的情况下尤应如此。,3-6 角度测量误差及注意事项,二、观测误差2.目标偏心差目标倾斜越大，瞄准部位越高，则目标偏心越大，对测角的影响就越大。目标偏心对测角的影响与边长成反比。,3-6 角度测量误差及注意事项,二、观测误差3.瞄准误差瞄准误差是指望远镜瞄准目标的精确程度。4.读数误差,3-6 角度测量误差及注意事项,三、外界条件的影响外界条件的影响主要是指各种外界条件的变化对角
16、度观测值精度的影响。如温度变化、大风、地面辐射热和空气透明度等。,3-7 电子经纬仪,电子经纬仪在结构及外观上和光学经纬仪相类似。主要不同点在于读数系统，它采用光电扫描和电子元件进行自动读数和液晶显示。,3-7 电子经纬仪,一、编码度盘测角原理,3-7 电子经纬仪,二、光栅度盘测角原理1.光栅与莫尔条纹,3-7 电子经纬仪,二、光栅度盘测角原理2.莫尔条纹的特性莫尔条纹运动与光栅移动具有对应关系，光栅的位移量可用莫尔条纹移过的数目来度量。3.光栅度盘测角,3-7 电子经纬仪,三、动态测角原理,第三章 教学内容回顾,1.角度测量原理2.光学经纬仪3.水平角测量4.竖直角测量5.经纬仪的检验与校正6.角度测量误差及注意事项7.电子经纬仪,
