角度测量原理及方法

现代测量技术室ModernSurvey现代测量学现代测量技术室ModernSurvey现代测量学0°90°180°270°o一、水平角空间两条相交直线在水平面上投影的夹角β＝m－nPABabpb水平面nm§4.1角度测量的概念现代测量技术室ModernSurvey现代测量学二、垂直角空间直线与水平面之间的夹角§4.1角度测量的概念90°0°180°270°αap水平面铅垂面P´a垂直角与天顶距的关系：α＝90－Z仰角：a0俯角：a0垂直指标读数与垂直角关系：α＝90－δZAP现代测量技术室ModernSurvey现代测量学§4.2光学经纬仪一、J6级光学经纬仪1、基本结构（1）脚架（2）基座竖轴横轴照准轴水平度盘垂直度盘水准器（3）照准部三轴水平度盘轴竖垂直度盘轴架支准照架脚三基座准部照架支横轴读数显微镜现代测量技术室ModernSurvey现代测量学J6经纬仪水平度盘轴竖垂直度盘轴架支准照架脚三基座准部照架支横轴读数显微镜现代测量技术室ModernSurvey现代测量学§4.2光学经纬仪物镜L1调焦透镜L2十字丝板目镜筒物镜调焦螺旋2、J6经纬仪的照准装置（望远镜）主要组成：物镜、目镜、十字丝板和调焦装置现代测量技术室ModernSurvey现代测量学§4.2光学经纬仪（1）成像原理：物镜组和调焦透镜构成一个焦距可变的等效透镜。调整两者间距（调焦），使目标成像于十字丝板。十字丝板安装在目镜的前焦点之内，通过目镜可观测到目标放大的虚像。F1F2十字丝板等效透镜目镜现代测量技术室ModernSurvey现代测量学光学经纬仪（十字丝的形状）纵丝：测定水平角横丝：测定垂直角视距丝：与标尺配合测定距离（2）十字丝分划板：用于精确照准目标和视距的装置现代测量技术室ModernSurvey现代测量学19205水平4621793102128131415161718232211垂直度盘光源§4.2光学经纬仪3、J6经纬仪的读数系统（1）度盘：直径60－90mm，最小分划1°视差：度盘影像和测微尺影像不能同时清晰。（调整透镜7与12）行差：度盘分划格距与相应测微尺分划格距不一致。（调整透镜6与11）（2）光路：水平度盘光路、垂直度盘光路和对点器光路。现代测量技术室ModernSurvey现代测量学§4.2光学经纬仪（3）测微装置与使用度、分－直接读出秒、值－估读例：水平角读数213°01′24″垂直角读数95°55′30″HzV现代测量技术室ModernSurvey现代测量学§4.2光学经纬仪4、J6经纬仪的安平装置（1）水准器有管水准器和圆水准器两种。HOH管水准器：管水准轴：过管水准器内壁圆弧中点并与圆弧相切的直线。现代测量技术室ModernSurvey现代测量学光学经纬仪（管水准器的分划值）HHRt'HHaat值越小水准器的灵敏度越高相邻分划间弧长一般为2mm：)/2(Rmmt水准器的分划值(t)：水准器相邻两分划对应的圆心角现代测量技术室ModernSurvey现代测量学光学经纬仪（圆水准器）O圆水准器水准轴：过圆水准器顶部中心并垂直于顶部的直线圆水准器用于概略整平，管水准器用于精确整平圆水准器：t=8′～60′现代测量技术室ModernSurvey现代测量学§4.2光学经纬仪（2）竖盘自动归零装置有手动和自动两种手动：现代测量技术室ModernSurvey现代测量学§4.2光学经纬仪自动：重锤空气阻尼簧片限幅器光路现代测量技术室ModernSurvey现代测量学空气阻尼簧片限幅器现代测量技术室ModernSurvey现代测量学§4.2光学经纬仪三、J2经纬仪的使用旋转测微螺旋，使度盘对径分划影像重合，在读数窗中读出度和十分值，在测微窗中读出不足十分值和秒值（秒值不足一格四舍五入）。如图读数：5°25′00″5a654050009900201040445552010050b现代测量技术室ModernSurvey现代测量学§4.3水平角和垂直角观测与记录一、经纬仪的整置1、对中：使水平度盘中心与地面点标志中心在同一铅垂线上。（1）垂球法（2）光学对点器法2、整平：使经纬仪竖轴处于铅垂线方向。现代测量技术室ModernSurvey现代测量学经纬仪置平12现代测量技术室ModernSurvey现代测量学§4.3水平角和垂直角观测与记录3、调焦：包括物镜调焦和目镜调焦。物镜调焦：使目标成像于十字丝分划板上。目镜调焦：使目标影像连同十字丝分划所成虚像一起成像于人眼明视距离处。调焦的检验：眼睛在目镜处微微晃动，若十字丝与目标相对移动，则调焦不正确，此现象称为十字丝视差。若存在十字丝视差，将对角度测量产生影响，应重新调焦。调焦方法：望远镜对向背景明亮处，旋转目镜调焦螺丝，使十字丝最黑；照准目标后，旋转物镜调焦螺丝，使目标影像最为清晰。现代测量技术室ModernSurvey现代测量学§4.3水平角和垂直角观测与记录十字丝视差：目标影像与十字丝不重合，当观察位置发生变化时，两者之间产生的相对移动现象。像平面十字丝平面像平面十字丝平面像平面十字丝平面acabbac现代测量技术室ModernSurvey现代测量学§4.3水平角和垂直角观测与记录观测准备工作：（1）寻找目标（2）选定零方向（3）准备手簿，填写相关项目（4）量取仪器高和觇标高，并记录CBADO二、水平角方向观测法1、目标的照准方法现代测量技术室ModernSurvey现代测量学§4.3水平角和垂直角观测与记录双丝照准水平角观测时目标的照准方法单丝照准现代测量技术室ModernSurvey现代测量学§4.3水平角和垂直角观测与记录2、安置度盘：消除或减弱度盘分划误差对角度观测的影响。J6型：G＝180°/m×(k-1)+60′/m×(k-1)J2型：G＝180°/m×(k-1)+10′×(k-1)+600″/m×(k-1/2)其中：m为总测回数，k为测回序号3、观测步骤（1）上半测回(盘左)：1、2、3、4、1（2）下半测回(盘右)：1、4、3、2、1一测回4、记录与计算现代测量技术室ModernSurvey现代测量学水平角的观测和记录观测方向盘左读数盘右读数半测回方向值一测回方向值方向中数第一测回马头山N7N5黄山马头山002367023362281924002302541754180023625023424819301800236741754333600000702103228165125415210654180000070210422816522541520204644140000070205522816482541517现代测量技术室ModernSurvey现代测量学水平角观测与记录观测方向盘左读数盘右读数半测回值一测回值方向中数附注第一测回33361马头山0023618002360000000000000002N570233625023427021030670210420467020553N822819244817302281651542281652442281648记错4黄山254175474175425415211825415201425415171002301800236仪器号码：020123654观测日期：2003.09.10测站：N1观测者：李平记录者：马志强1919现代测量技术室ModernSurvey现代测量学§4.3水平角和垂直角观测与记录5、观测限差J2J6两次重合读数3″半测回归零差8″24″一测回各方向2C互差13″各测回方向值互差9″24″仪器项目现代测量技术室ModernSurvey现代测量学§4.3水平角和垂直角观测与记录6、作业中的若干问题（1）观测数据不许转抄，秒值不许改动，不许连环涂改；（2）字迹清楚，不许就字改字、不许一改再改；（3）项目填写齐全，不许空页、撕页；（4）方向数小于4个时(2、3)，可不归零；（5）个别方向超限时，应重新与原零方向进行联测，重测方向数不许超过总方向数的1/3；（6）一测回中间，不许整平。现代测量技术室ModernSurvey现代测量学§4.3水平角和垂直角观测与记录三、垂直角中丝观测法1、观测与计算（1）观测：盘左横丝切准目标，指标水准器居中，读数L；盘右横丝切准目标，指标水准器居中，读数R；以上即为垂直角一测回观测。（2）计算)360(21RLiiL90aiR270a)180(21LRa现代测量技术室ModernSurvey现代测量学2、公式的推证指标指标目标指标目标270180090270180900180270900iiiaaaa右左指标差i：读数指标偏离正确位置（铅垂线）的角值iL90aiR270a2/)360(RLi2/)180(LRa垂直角与指标差的关系现代测量技术室ModernSurvey现代测量学§4.3水平角和垂直角观测与记录特性：（1）指标差对垂直角观测的影响，可在一测回观测中消除；（2）短时间内指标差大小为常数，故可利用指标差互差检验垂直角观测质量。J6级指标差互差限差小于24″现代测量技术室ModernSurvey现代测量学垂直角观测与记录测站觇点读数指标差直垂角仪器高觇标高盘左盘右N1旗顶8805242715454＋154451.423.028805302715442＋15436＋15440南山九华山标顶8940062701954＋000＋019545.748940062702000＋003＋01957＋01956＋009＋006同一测站指标差互差∣△i∣≤24″现代测量技术室ModernSurvey现代测量学作业作业题：P251、2、3预习思考题：如何提高水平角测量精度和速度？现代测量技术室ModernSurvey现代测量学角度观测实习安排器材：经纬仪、脚架、手簿、铅笔、课本、小凳时间：下周三下午下周五上午任务：熟悉仪器、练习观测读数水平角4个方向2测回，垂直角2个方向各2测回现代测量技术室ModernSurvey现代测量学J6光学经纬仪现代测量技术室ModernSurvey现代测量学经纬仪三轴横轴与竖轴正交照准轴与横轴正交横轴竖轴照准轴望远镜赖以俯仰的轴与水平度盘平行通过垂直度盘中心并与其正交照准部赖以水平旋转的轴测角时与地面标志点在同一铅垂线上望远镜物镜中心与十字丝交点的连线，照准方向线三轴关系现代测量技术室ModernSurvey现代测量学J6经纬仪度盘