单元三角度测量.

第三章角度测量角度测量原理经纬仪的构造及使用水平角的测量方法竖直角的测量角度测量注意事项第一节角度测量原理1、水平角测量原理概念：空间相交的两条直线在水平面上的投影构成的夹角，称为水平角，取值范围：0-360°BAOO1A1B1(左)(右)O0°270°baβ水平面(H)铅垂线=a–b=右目标读数–左目标读数2、竖直角概念竖直角：在同一竖直面内，目标方向线与水平视线间的夹角。-90°——+90°仰角：目标的方向线在水平视线的上方，为正。0--90°俯角：目标的方向线在水平视线的下方，为负。0--90°BAO+a-a竖直角观测原理竖直角的角值也是度盘上两个方向的读数之差。望远镜瞄准目标的视线与水平线分别在竖直度盘上有对应读数，两读数之差即为竖直角的角值。所不同的是，竖直角的两方向中的一个方向是水平方向。无论对哪一种经纬仪来说，视线水平时的竖盘读数都应为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。第二节经纬仪光学经纬仪介绍经纬仪是测量角度的仪器。根据测角精度的不同，我国的经纬仪系列分为DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ30等几个等级。DJ分别为“大地测量”和“经纬仪”的汉字拼音第一个字母，其下标数字为该仪器一测回方向观测中误差的秒数。（一）DJ6型光学经纬仪的构造三部分：1、照准部、2、水平度盘3、基座1、照准部照准部是指经纬仪水平度盘之上，能绕其旋转轴旋转部分的总称。照准部主要由竖轴、望远镜、竖直度盘、读数设备、照准部水准器和光学对中器等组成。*照准部制动和微动螺旋*望远镜制动和微动螺旋*照准部水准器(圆水准器和管水准器)*竖盘机构*读数显微镜*光学对中器2、水平度盘和基座水平度盘水平度盘是用于测量水平角的，上面刻有0~360°顺时针注记的分划线。水平度盘与照准部是分离的，当照准部转动时，水平度盘并不随之转动。基座基座用于支承整个仪器，并通过中心连接螺旋将经纬仪固定在三脚架上。脚螺旋起整平仪器的作用。3、光学经纬仪读数设备分微尺读数装置读数原理：分微尺为一固定不动的小尺，其上分为若干格，通过光路将度盘影像放大并成像于分微尺所在的平面，且度盘最小分划间隔之长为分微尺的全长。可以读出小于度盘最小分划值的读数。读数窗中的标注：H，Hz,–,水平：均指平盘。V，T，垂直：均指竖盘度盘最小分划值：1°分微尺分划值：1＇估读至：0.1＇水平０１２３４５６215214０１２３４５６7978垂直（二）DJ2型光学经纬仪DJ2型光学经纬仪的特点轴系间结构稳定，望远镜的放大倍数较大，照准部水准管的灵敏度较高。在读数显微镜中，只能看到水平度盘和竖直度盘中的一种影像，通过转动换像手轮出现需要读数的度盘影像。采用对径符合读数装置，可消除偏心误差的影响，提高读数精度。456566656600124243a)b)DJ2型光学经纬仪读数对径符合读数装置（三）电子经纬仪的构造电子经纬仪在结构和外观上与光学经纬仪相似，主要不同点在于读数系统采用了电子测角系统和液晶显示。电子测角系统从度盘上取得电信号，再转换成数字，并将测量结果储存在微处理器内,根据需要自动显示在显示屏上，实现了读数的自动化和数字化。南方电子经纬仪电子经纬仪与光电测距仪可以组合成全站型电子速测仪，配合适当的接口，可将电子手簿记录的数据输入计算机，实现数据处理和绘图自动化。第三节经纬仪的使用安置仪器：对中和整平照准读数一、安置仪器对中的目的：仪器中心与测站点标志中心位于同一铅垂线上；整平的目的：仪器竖轴处于铅垂位置，水平度盘处于水平位置。经纬仪安置的操作步骤及要领初步对中：调节架腿位置初步整平：调节架腿高度精确整平：见图精确对中：平移仪器经纬仪精确整平方法注意：精确对中和精确整平，一般都需要经过几次“整平—对中—整平”的循环过程，直至整平和对中均符合要求。二、瞄准目标松开望远镜制动螺旋和照准部制动螺旋，将望远镜朝向明亮背景，调节目镜对光螺旋，使十字丝清晰。利用照门和准星粗略对准目标，拧紧照准部及望远镜制动螺旋；调节物镜对光螺旋，使目标影像清晰，注意消除视差。转动照准部和望远镜微动螺旋，精确瞄准目标。测量水平角时，应用十字丝交点附近的竖丝瞄准目标底部。瞄准目标示意配盘水平角观测或工程施工放样时，常常需要将水平度盘起始读数置于零或某一指定读数，这项工作称为配盘。使用时，先精确照准目标方向，拧紧水平及竖直制动螺旋，按下度盘手轮保护手柄，把手轮推进并转到所要读数，然后将手松开，弹出手轮。三、读数打开反光镜，调节反光镜镜面位置，使读数窗亮度适中。转动读数显微镜目镜对光螺旋，使度盘、测微尺及指标线的影像清晰。根据仪器的读数设备，按前述的经纬仪读数方法进行读数。四、电子经纬仪的使用电子经纬仪在初次使用之前，应对仪器采用的功能项目，如角度测量单位、竖直角零方向的位置、角度最小显示单位、竖盘指标零点补偿等进行初始设置。使用时，首先按下开机键，在测站点上安置仪器，在目标点上安置观测标志，然后瞄准目标，最后在操作键盘上按测角键，显示屏上即显示角度值。注意开机后应首先进行“竖直角过零”，即将望远镜在盘左水平方向上下转动1～2次，当望远镜通过水平视线时将指示竖盘指标归零，显示出竖直角值。对中、整平以及瞄准目标的操作方法同光学经纬仪。第四节水平角的观测与计算测回法：当一个测站上只须观测两个方向所夹的单角时使用该种方法。掌握两组概念盘左盘右左目标右目标AOβB施测过程和记录安置仪器：在测站点O安置经纬仪，在A、B两点竖立测杆或测钎等，作为目标标志。上半测回：将仪器置于盘左位置，转动照准部，先瞄准左目标A，读取水平度盘读数a左，松开照准部制动螺旋，顺时针转动照准部，瞄准右目标B，读取水平度盘读数b左,计算β左=b左-a左下半测回：松开照准部制动螺旋，倒转望远镜成盘右位置，先瞄准右目标B，读取水平度盘读数b右，松开照准部制动螺旋，逆时针转动照准部，瞄准左目标A，读取水平度盘读数a右,计算β右=b右-a右对于DJ6型光学经纬仪，如果上、下两半测回角值之差不大于±40″，认为观测合格。此时，可取上、下两半测回角值的平均值作为一测回角值β。测回法观测手簿OABβ测站竖盘位置目标水平度盘读数半测回角值一测回角值各测回平均值备注°′″°′″°′″°′″第一测回O左A00130981918981924981930B982048右A1800142981930B2782112第二测回O左A900106981930981936B1882036右A2700054981942B82036注意)由于水平度盘是顺时针刻划和注记的，所以在计算水平角时，总是用右目标的读数减去左目标的读数，如果不够减，则应在右目标的读数上加上360˚，再减去左目标的读数，决不可以倒过来减。配盘：当测角精度要求较高时，需对一个角度观测多个测回，应根据测回数n，以180˚/n的差值，安置水平度盘起始读数。全圆观测法当一个测站上需观测两个以上方向所夹的角度时，叫全圆观测法。方向观测法的技术要求经纬仪型号半测回归零″一测回内2c互差″同一方向值各测回互差″DJ28139DJ6183024OABCD第五节竖直角观测竖直度盘构造如图所示，光学经纬仪竖直度盘的构造包括竖直度盘、竖盘指标、竖盘指标水准管和竖盘指标水准管微动螺旋(现多被竖盘指标自动归零装置代替)。竖直度盘固定在横轴的一端，当望远镜在竖直面内转动时，竖直度盘也随之转动，而用于读数的竖盘指标则不动。一、竖直度盘构造的特点竖直度盘构造的特点是：当望远镜视线水平，竖盘指标水准管气泡居中时，盘左位置的竖盘读数为90˚，盘右位置的竖盘读数为270˚。二、竖直角的计算推导270900180指标指标L顺时针注记:L＝90°－L盘左270900180RR＝R－270°盘右以顺时针注记的竖盘为例，竖直角计算的公式为:LL90270RR将盘左、盘右位置的两个竖直角取平均值，则竖直角α计算公式为：)(21RL三、竖直角计算公式竖直角计算公式的判别方法观测竖直角之前，将望远镜大致放置水平，观察视线水平时的竖盘读数，然后上仰望远镜，观测竖盘读数是增加还是减少：若读数增加，则竖直角的计算公式为：若读数减少，则竖直角的计算公式为：视线水平时竖盘读数瞄准目标时竖盘读数瞄准目标时竖盘读数视线水平时竖盘读数四、竖盘指标差竖盘指标常常偏离正确的位置，其差值x称为竖盘指标差。竖盘指标差x本身有正负号，一般规定当竖盘指标偏移方向与竖盘注记方向一致时，x取正号，反之x取负号。270900180指标xLL0)180(21)(21LRRL)360(21)(21RLxLR竖直角观测时，指标差互差的限差，DJ2型仪器不得超过±15″；DJ6型仪器不得超过±25″。)(90900xLLL270)(2700xRRR五、竖直角观测步骤在测站点O安置经纬仪，在目标点A竖立观测标志，按前述方法确定该仪器竖直角计算公式盘左位置：瞄准目标A，使十字丝横丝精确地切于目标顶端，打开竖盘指标自动归零装置，读取竖盘读数L盘右位置：重复步骤2根据竖直角计算公式计算竖直角瞄准目标示意竖直角观测记录表测站目标竖盘位置竖盘读数°′″半测回竖直角°′″指标差″一测回竖直角°′″备注12345678OA左952200－52200－36－52236右2643648－52312OB左811236+84724－45+84639右2784554+84554经纬仪操作注意事项1、经纬仪安置(1)检查轴座固紧螺旋是否旋紧，防止从照准部上滑脱。(2)中心螺旋要旋紧(3)对中误差不大于3mm，整平时，气泡偏离零点不应超过一格2、照准：(1)观测水平角时，应尽量照准目标的中心位置或底部(2)观测竖直角时，应用横丝与目标顶相切。角度测量注意事项为了消除仪器误差，应采用盘左、盘右观测取平均值的方法，各测回间应变换度盘位置观测。注意仪器的严格整平。观测过程中，水准管偏离零点不得超过一格。观测水平角时应仔细对中，尤其是当边长较短或两目标与仪器接近在一条直线上时，更要特别注意。测杆应立直。仔细瞄准并消除视差。读数时要仔细调节读数显微镜和反光镜，使度盘与测微尺影像清晰，使影像亮度适中，然后再仔细读数。选择有利的观测时间和观测条件。第六节经纬仪主要轴线一、主要轴线：1、竖轴VV2、横轴HH3、视准轴CC4、水准管轴LL5、十字丝竖丝JJ二、轴线间应满足的关系1、望远镜上下翻转所扫过的面为竖直平面2、水平度盘应严格水平水准管轴LL竖轴VV视准轴CC横轴HH横轴HH竖轴VV3、十字丝竖丝应垂直于横轴JJ横轴HH第七节水平角观测误差来源一、仪器误差1、视准轴误差2、横轴误差3、竖轴误差4、照准部偏心差用盘左、盘右所得结果的平均值可以消除视准轴误差、横轴误差和照准部偏心差的影响。二、观测误差1、测站对中误差2、目标对点误差3、照准误差4、读数误差5、整平误差三、外界条件的影响1、大气情况的影响2、温度变化的影响几种常见国产经纬仪1、南方电子经纬仪ET-02/05产品特点电子经纬仪使用区域广泛，效率高，应用面广可配成全站，面板直接显示，方便准确，而且可自动采集。1.型号:ET-02/05/10/20.2.精度:2,5,10,20.3.功能齐全4.使用方便,可靠性高.采用光栅增量式数字角度测量系统电子式补偿器省电设计，工作时间长双面液晶显示，使用简单可配置测距仪并与之良好通讯苏一光DJD2ADJD5电子经纬仪•可提供一条可见的激光束，十分利于工程施工。•激光通过望远镜发射出来，与望远镜照准轴保持同轴、同焦。同时望远镜可绕过支架作盘左盘右测量。也可向天顶方向垂直发射激光束，作一台激光垂准仪。•保持电子经纬仪的测角精度。•若配置弯管读数目镜，则可根据竖盘读数对竖直角进行测量。•当望远镜照准轴精细调成水平后，又可作激光水准仪及激光扫平仪用。苏一光LT2、LT5激光经纬仪