第四章角度测量.

第三章内容回顾水准测量原理水准仪结构水准仪的使用水准测量外业水准测量内业水准测量误差来源水准仪检验与校正第四章角度测量测量的基本工作:高程、距离和角度测量。角度测量:水平角：计算点的平面坐标；垂直角：计算点的高程。测角仪器:经纬仪---光学经纬仪、电子经纬仪。经纬仪分类：J2、J6、J15光学经纬仪电子经纬仪一.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α，水平角β。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。44.1水平角测量2、水平角测角原理水平圆盘中心在测站点的垂直线上。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）。β=b-a一、构造照准器、度盘、基座1、照准部a、望远镜望远镜制动、微动螺旋;读数显微镜;目镜;物镜;对光螺旋。64.2经纬仪的基本结构B、竖盘：观测竖角部件：竖盘、竖盘水准管及微动螺旋、反光镜、测微轮。C、水准器：管水准器\圆水准器2、水平度盘：安置在基座上，观测水平角部件：水平盘、水平制动、微动、复测扳钮3、基座部件：脚螺旋、连接板、轴座固定螺旋经纬仪的基本结构（光学）1－物镜；2－竖直度盘；3－竖盘指标水准管微动螺旋；4－圆水准器；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。望远镜与竖盘固连，安装在仪器的支架上。这一部分称为仪器的照准部，属于仪器的上部。望远镜连同竖盘可绕横铀在垂直面内作转动，望远镜的视准轴应与横轴正交，横轴应通过竖盘的刻划中心。照准部的竖轴(照准部旋转轴)插入仪器基座的轴套内。照准部可作水平及竖直旋转。照准部水准器的水准轴与竖轴正交、与横轴平行。当水准气泡居中时，仪器的竖轴应在铅垂线方向。此时仪器处在整平状态。水平度盘安置在水平度盘轴套外围、水平度盘不与照准部旋转轴接触。水平度盘平面应与竖轴正交。竖轴应通过水平度盘的刻划中心。水平度盘的读数设备安置在仪器的照准部上，当望远镜旋转照准目标时，视准轴由一目标转到另一目标，这时读数指标所指示的水平度盘数值的变化就是两目标间的水平角值。11二、J6光学经纬仪的读数系统测微尺读数：单平板玻璃测微器测微盘、竖盘、水平盘三、电子经纬仪测角系统1、构造较光学经纬仪不同的部分：显示窗及键盘电池盒提柄数据输出插口2、电子经纬仪测角系统编码度盘测角系统纯二进制编码度盘分区分道对区间编码光栅度盘测角系统：明暗相间的细线条两块光栅度盘移动量转换为角度值。4.3水平角观测测站点C,目标点为A、B一.经纬仪安置1.对中:目的:使仪器中心和测站点在同一铅垂线上。方法:挂垂球接近地面点,调整架腿及脚螺旋。光学对中,移动架腿及脚螺旋。2.整平:目的:使水平度盘水平,竖盘竖直。方法:圆水准与管水准气泡居中。CAB二.水平角观测方法测回法、方向观测法。1.测回法(适于两个方向形成的单角)盘左:上半测回瞄准A点,水平度盘调零,读数a1顺时针旋转瞄准B点,读数b1则:β左=b1-a1盘右:下半测回瞄准B点,读数b2逆时针旋转瞄准A点,读数a2则:β右=b2-a2CAB|β左-β右|≦Δ则β=1/2(β左+β右)记录表如下:测站目标盘位读数角值平均CA左a1b1-a1Bb1A右a2b2-a2Bb2测站目标盘位水平度盘读数（º′″）半测回角值（º′″）平均角值（º′″）备注CA左00118494854494842B495012B右2295018494830A18001482.方向观测法(适于多个方向形成的水平角)测站为O,方向分别为A、B、C、D，如右图盘左:瞄准A,读数,顺时针依次瞄准B、C、D、A，并读数；盘右:瞄准A,读数,逆时针瞄准D、C、B、A，依次读数。OABCD方向观测法记录表站点读数盘左角值盘右角值平均角值附注盘左盘右Aa1a2000000a1=½(a1+a1’)a2=½(a2+a2’)Bb1b2b1-a1b2-a2Cc1c2c1-a1c2-a2Dd1d2d1-a1d2-a2Aa1’a2’测站测回数目标读数2c平均读数归零后的方向值各测回归零方向值的平均值各方向的水平角盘左盘右°′″°′″″°′″°′″°′″°′″12345678910O1ABCDA002123744151102904150145100218⊿左=+618002002174405290285233014431800208⊿右=+8+12+10+12+8+10(00210)002063744101102858150144700213000003742001102648150123700000374204110265215012333742047244483945412ABCDA900330127453420030242401557900325⊿左=-5270032230745282030186015492700318⊿右=-4+8+6+6+8+7(900324)9003261274531200302124015539003220000037420711026571501229三.水平角观测误差及其减弱方法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、水平度盘不于竖轴垂直误差：变换度盘位置；•视准轴误差、横轴误差：盘左与盘右观测。2.仪器对中误差与目标偏心误差注意对中，尽量瞄准目标下部。3.照准误差、读数误差误差来源：观测本身、仪器的读数设备。误差减弱方法：•提高观测者水平；4.外界条件影响4.4竖直角观测一.竖直角观测原理竖直角:同一竖直面内视线与水平线间的夹角。(0°～±90°)注:只观测一个方向即可求得竖直角.水平线视线1视线2视线3视线4一、竖直角观测原理仰角：视线在水平线之上。俯角：视线在水平线之下。测角原理：度盘上两方向读数之差，其中特定方向为水平方向。注：水平角观测两方向，竖直角只观测一个方向。二、竖盘装置的构造及读数竖直度盘与望远镜固定在一起；竖直度盘的指标线与一个水准管固连在一起，不随望远镜转动，两者产生相对运动。竖直度盘读数时指标线必须处于标准位置。为此必须把水准管的气泡“居中”后才能“读数”。28三.竖直角观测和计算视线水平瞄准目标盘左盘右1.观测:盘左:瞄准A,转动竖盘指标水准管微动,使竖盘指标水准管气泡居中,读数L。盘右:瞄准A,转动竖盘指标水准管微动,使竖盘指标水准管气泡居中,读数R。2.计算:顺时针:αL=90°－L；αR=R－270°逆时针:αL=L－90°；αR=270°－Rα=1/2（αR＋αL）=1/2（R–L–180）或=1/2（L–R+180）四.竖盘指标差如果水准管气泡居中后指标线偏离标准位置x，x称为竖直度盘的“指标差”.顺时针：αR=R－(270°＋x)αL=(90°＋x)－L则:αR-αL=R－270°－x－90°－x＋L=(R－270°)－(90°－L)－2x=(δR－δL)－2x=0x=1/2((R+L)-360°)一、经纬仪应满足的几何条件1.水准管轴LL垂直竖轴VV2.视准轴CC垂直水平轴HH3.水平轴HH垂直竖轴VV4.竖丝垂直于横轴4.5经纬仪检验与校正二.经纬仪检验方法1.水准轴应垂直于竖轴的检验将仪器大致整平，转动照准部使水准管与任意两个脚螺旋的连线平行，调整脚螺旋使气泡居中，然后将照准部旋转180°，看气泡是否仍然居中。2.竖丝应垂直于横轴的检验用十字丝竖丝瞄准一清晰小点，上下转动望远镜，看小点是否始终在竖丝上。3.视准轴应垂直于横轴的检验选择一水平目标，测2c值。4.横轴应垂直于竖轴的检验在较高墙壁处安置仪器；盘左：瞄准墙壁上高处一点p（仰角大于30°），放平望远镜，在墙上定出一点m1；盘右：仍然瞄准墙壁上的点p,放平望远镜，在墙上定出令一点m2；看m1和m2是否重合。4.6三角高程测量高程测量方法:水准测量、三角高程测量、气压高程一.三角高程测量基本原理根据两点间的距离和竖直角通过三角函数来计算两点间的高差。h=Lcosαh=stanαhsLα二.三角高程计算公式已知HA,求HB。仪器高i,觇标高vh+v=s×tanα+ih=s×tanα+i–vh=L×sinα+i–v仰角时:tanα为正俯角时:tanα为负则:HB=HA+h水准面ABhivδLs三.距离较大时,考虑曲率与折光影响两差改正(大于300米)ƒ=0.43×s2/RR:地球半径s:两点间距离方法:对向观测(往返观测)：直觇:由观测点向未知点观测。反觇:由未知点向观测点观测。即：h=s×tanα+i–v+ƒ4.7视距测量测距方法:钢尺、光电测距仪、光学视距仪。视距测量:利用视距丝和视距尺来测定两点间的距离。视距测量仪器:经纬仪、视距尺。一.视距测量原理1、视线水平时,视线与水准尺垂直十字丝板上有两根视距丝，它们在物镜光心处的张角φ基本是不变的。两根视距丝在物方像的间距与距离成正比。100(200034.38)'100fSla即秒分，所以n´b2、视线倾斜时,视线与尺不垂直旋转视距尺与中丝垂直则：l’=ks’S与s’的关系：S’=S×cosαl’与D的关系:D=l’×cosα所以：D=ks’×cosα=kscos2αha´lDnb´l’S’s