同济大学版测量学教材第3章-角度测量

第三章第四章741《测量学》第三章角度测量提要一水平角与垂直角观测原理742§3-1水平角与垂直角观测原理一.水平角观测原理二.垂直角观测原理两种角度：水平角用于确定点的平面位置、计算坐标竖直角用于两点间高差计算、斜距改成平距测角仪器：经纬仪、电子全站仪1.水平角观测原理743一.水平角观测原理水平角－过一点到两个目标的方向线，垂直投影到水平面上所成的夹角，0°β360°水平面abcbABC也可看成是包含BA、BC视线的两个铅垂面之间的两面角。ca水平度盘b=c-a2.垂直角观测原理744二.垂直角观测原理天顶铅垂线水平线ACAZCZAB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(也称竖直角)。α=0°～±90°，仰角为正，俯角为负。C天顶距－视线与铅垂线的夹角ZZ=0°~180°B提要二光学经纬仪的构造及度盘读数745§3-2经纬仪的构造及度盘读数一.经纬仪的等级和用途技术项目一测回水平方向中误差望远镜有效孔径不小于望远镜放大倍数不小于水准管分划值水平度盘垂直度盘主要用途经纬仪等级DJ1DJ2DJ6±1±2±6二等平面控制测量及精密工程测量60mm40mm40mm30×28×26×6/2mm20/2mm30/2mm10/2mm20/2mm30/2mm三、四等平面控制测量及一般工程测量图根控制测量及一般工程测量经纬仪系列的技术参数和用途746二.经纬仪的构造支架上有横轴和望远镜，望远镜可以在竖直面内转动。望远镜+竖盘+水平度盘指针=照准部水平度盘安置在基座上基座有水准器和脚螺旋用于置平仪器774基座水平度盘照准部提要二光学经纬仪的构造及度盘读数748DJ6经纬仪（6″级）光学经纬仪提要二光学经纬仪的构造及度盘读数749T2经纬仪（2″级）光学经纬仪电子经纬仪基本结构与光学经纬仪相同；操作方法也基本相同。用微电子技术自动显示度盘的读数。1074苏州光学仪器厂DJD系列电子经纬仪（2″级和6″级）三.DJ6经纬仪的构造二.DJ6经纬仪的构造1174基座、照准部、度盘、读数装置、水准器基座照准部1.基座7412(一)基座水平度盘旋转轴(纵轴)插于基座轴套内，基座脚螺旋用于整平仪器；基座底板上有螺孔，用连接螺丝与三脚架固连。基座水平度盘照准部脚螺旋平盘水准管2.照准部7413(二)照准部照准部(水平)制、微动螺旋望远镜(竖直)制、微动螺旋管水准器30″/2mm望远镜：倒像，26～30倍目镜调焦，物镜调焦粗瞄准器，十字丝读数显微镜(望远镜旁)竖盘(与望远镜固连)光学对点器(安装在纵轴内)复测扳手或度盘变换器望远镜十字丝3.水平度盘7414(三)水平度盘和垂直度盘度盘由光学玻璃高精度刻划而制成水平度盘顺时针0°～360°刻度；仪器整平，水平度盘水平；水平度盘与照准部脱离；改变度盘位置，要使用复测扳手或度盘变换手轮。垂直度盘和水平度盘类似，位置垂直于水平度盘。0B90B180B270B水平度盘4.J6经纬仪的读数装置7415(四)度盘读数装置和读数方法读数光路：12315746581791819111213101620142122232425由反光镜采光，经过一系列棱镜反射，穿越垂直度盘、水平度盘和光学分微尺，最终到达读数显微镜成像，进行度盘读数。J6经纬仪的读数装置J6光学经纬仪读数7416J6光学经纬仪读数两种读数测微装置：分微尺与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。分微尺全长分60格，因此其最小格值为：1′=60″读数时，估读至0.1格(6″)，因此，估读的秒数应是6″的倍数。如图所示水平度盘读数：73°0424″1.分微尺测微－利用度盘刻度线，在分微尺上读数。017301234566543210水平竖直73728786b).平行玻璃板测微17742.平行玻璃板测微利用测微手轮，移动度盘分划像使与指标线重合，在度盘窗口和测微窗口读数。平行玻璃测微器：平行玻璃板与分微尺由测微手轮控制。转动测微手轮，使度盘像移动，移动量可在分微尺上读出。读数方法为：度盘窗口读数＋测微窗口读数水平度盘读数：92°17′35″10153456790919394949391906543152092(a)(b)四.DJ2光学经纬仪及其读数7418123456789101112131415161718519提要二光学经纬仪的构造及度盘读数7419T2经纬仪（2秒级）光学经纬仪DJ2光学经纬仪的读数7420主要特点：（1）采用度盘对径分划重合法读数，相当于取度盘直径两端相差180°处两个读数的平均值，可以抵消照准部偏心误差的影响，提高了读数精度。（2）设置双光楔测微器，分为固定光楔和活动光楔两组楔形玻璃，活动光楔与测微分划尺相连。活动光楔与固定光楔的两个斜面接触时，合并成为一块平行玻璃，光线不产生平移；活动光楔移动后，两个光楔斜面拉开距离，两组光线产生相反方向的平移，可使度盘对径的分划线像重合；平移量以角值表示，可以从测微分划尺上度出。（3）在读数显微镜中只能看到水平度盘或垂直度盘一种影像，但可以用度盘变换轮使其交替出现，而测微器对于水平度盘和垂直度盘可以公用。四.DJ2光学经纬仪的读数71724143142水平读盘度数：142°47′15.7″五.电子经纬仪基本结构与光学经纬仪相同；操作方法也基本相同。用微电子技术自动显示度盘的读数，并可作观测模式改变。2174度盘读数显示屏电源开关和控制键电子经纬仪的显示屏度盘读数和控制键2274竖盘读数(天顶距)平盘读数控制键水平角观测7423§3-3水平角观测一.经纬仪的安置对中—整平—瞄准—读数掌握对中、整平的方法与要求。瞄准方法：用竖丝对准竖立于测点的标志中心。操作：粗瞄，制动，然后用微动螺旋完成精确瞄准。二.水平角观测掌握“测回法”观测水平角的仪器操作方法、观测程序和记录。了解“方向观测法”的使用场合、作业程序与记录计算方法。BCAb(一)对中—将仪器中心安置在通过测站点的铅垂线上,对中误差±3mm1.垂球对中：粗略对中：移动三脚架，使垂球尖离站中心1～2cm内，踩实脚架；精确对中：稍微松开中心连接螺旋，在脚架头上移动(不要旋转)仪器，使垂球尖精确对中测站标志中心，旋紧中心连接螺旋。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,调节垂球尖高度，使尽量接近标志，便于判断。一.经纬仪的安置7424连接螺旋垂球垂球对中7425三脚架和垂球2.用光学对中器对中光学对中器的结构：7426123456784.对中器物镜5.调焦透镜6.调焦环7.对中器目镜8.对中器分划板1.反射棱镜2.水平度盘3.仪器纵轴整平7427123气泡向后移动居中(二)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,整平误差气泡1格。用左手大拇指法则，转动脚螺旋，调节水准管气泡居中。一测回观测中，不得再调气泡。气泡向右移动居中123瞄准2874二.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。用水平微动螺旋完成瞄准，垂直标志尽量瞄准目标下部，减少由于目标不铅垂而引起的方向误差。（各种不同形式的测量标志）测回法观测水平角7429水平角观测方法(一)测回法观测程序：盘左瞄准J，读数j左瞄准K，读数k左盘右瞄准K，读数k右瞄准J，读数j右第1方向第2方向测站JKBbb左=k左-j左b右=k右-j右精度要求：β左-β右±40取:b=(b左+b右)/2水平角β是从起始方向(即第1方向)顺时针转到第2方向所成的角度，观测时必须首先确定起始方向，然后按照“测回法”的次序观测。水平角β总是右方向读数减去左方向读数而得。水平角观测记录7430第一个方向读数应设置在0°、180°附近；分数和秒数的整数应写足二位，例如04′、06″等。一测回过程中,不得再调整水准管气泡或改变度盘位置。水平角观测记录（测回法）第1方向第2方向测站JKBb右KJ254°2406180°050074°1906B左JK0°041874°234274°192474°1915测站竖盘位置目标水平度盘读数半测回角一测回平均角水平角观测记录大角7431第2方向ACB第1方向b水平角观测记录（测回法）•表中盘右C读数小于A读数，不够减时，应加360°后再减。B左AC0°1030214°3342右AC214°2312214°2254214°2303测站竖盘位置目标水平度盘读数半测回角一测回平均角180°111834°3412方向观测法7432(二)方向观测法一个测站观测4个或4个以上方向时，采用方向观测法。观测从零方向开始，最后再回到零方向(转一圆周)，因此方向法也称为“全圆测回法”ABCDE方向观测法表3-3全圆方向法水平角观测记录测站测回数目标水平度盘读数2C盘左盘右平均读数归零方向值各测回归零方向平均值盘左盘右°′″°′″″°′″°′″°′″C1ABDEA051131182002155402020642122412180231311218002155402020030002406+6+12+120+6(0051131182002021554020206)033606240905113118200135200003000182ABDEA901412212729003175504033000420036270321419227003165503032454305436+6+6+12+60(90901412212729003031655030332)275736573605113118200135200002504250511311820013520000280222在一个测回中,同一方向水平度盘的盘左读数与盘右读数（±180°）之差称为“2C”（两倍视准差）：7433全圆方向法水平角观测记录垂直角观测7434§3-4垂直角观测一.垂直度盘构造二.垂直角计算三.竖盘指标差四.垂直角观测方法垂直角观测原理7435垂直角观测原理天顶铅垂线水平线ACAZCZACB0°90°180°270°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(也称竖直角)。α=0～±90o，仰角为正，俯角为负。0°180°天顶距－视线与铅垂线的夹角Z=0°～180°垂直度盘垂直角的主要用途7436垂直角的用途D=Scosa2将斜距化为平距已知斜距S、垂直角α，计算平距D：图3-20斜距化为平距lihhDhAB'tan'2三角高程测量已知平距D、垂直角α，计算A、B两点间高差h：图3-21三角高程测量ABhl竖盘构造特点7437一.垂直度盘构造构造特点：竖盘随望远镜一起转动竖盘与读数指标脱离竖盘水准管与指标相连竖盘气泡居中,指标应铅垂9018002701234567891011121.铅垂线；2.竖盘；3.望远镜物镜；4.横轴；5.竖盘水准管微动螺旋；6.支架外壳；7.水准管观察镜；8.竖盘水准管；9.望远镜目镜；10.竖盘水准管支架；11.竖盘读数棱镜；12.竖盘读数透镜.图中注记：竖盘构造特点7438垂直度盘读数构造特点：•竖盘随望远镜一起转动。•竖盘与读数指标相互脱离。•竖盘气泡居中，指标应铅垂。•视线水平、指标铅垂时，竖盘读数为一常数，例如：上图竖盘，盘左读数L0=90，盘右读数R0=270。270901800右盘（R）027018090盘左（L）垂直度盘与读数指标270900180270901800垂直角观测计算竖盘逆时针注记竖盘顺时针注记抬高望远镜时，读数增大RLRL27090抬高望远镜时，读数减小27090RLRL3974确定垂直角的计算公式4074二.垂直角的计算根据竖盘刻度形式(顺时针或逆时针)，观测时的竖盘位置(盘左或盘右)确定垂直角的计算公式：090180270OOOOO27090OO1800OO27090OO1800OO27090OO1800OO27090OO1800OO27090OO1800OLZαLZ-α盘左盘右视线水平视线向上（仰角）