(同济大学测量学课件)第03章_角度测量

《测量学》同济大学测量与国土信息工程系第三章第四章第三章角度测量提要一水平角与垂直角观测原理§3-1水平角与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、斜距改正成平距测角仪器经纬仪、电子全站仪1.水平角观测原理一、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360。abcABC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=c-a2.垂直角观测原理二、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(也叫竖直角)。=090，仰角为正，俯角为负。提要二光学经纬仪的构造及度盘读数●经纬仪的等级和用途●DJ6经纬仪的构造●DJ2经纬仪§3-2经纬仪的构造及度盘读数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倍28倍26倍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技术参数和用途二、经纬仪的基本结构有照准器或望远镜望远镜可以在竖直面内转动。望远镜+竖盘+水平度盘的指针=照准部水平度盘静置在基座上水准器+脚螺旋=整平游标经纬仪早期的经纬仪金属度盘用游标+放大镜读数松开制动螺旋，有关部件可以转动。旋紧了制动螺旋后有关部件不可以自由转动，但微动螺旋开始起作用，使有关部件精细转动，便于视准轴精确瞄准目标。提要二光学经纬仪的构造及度盘读数●DJ6经纬仪光学经纬仪提要二光学经纬仪的构造及度盘读数●T2经纬仪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。用微电子技术自动取得度盘的读数，从而可以经微电脑进一步加工计算i三、DJ6经纬仪的构造二.DJ6经纬仪的构造基座、照准部、水平度盘、读数装置基座照准部1.基座(一)基座脚螺旋用于整平仪器基座水平度盘照准部2.照准部(二)照准部照准部(水平)制动、微动望远镜(竖直)制动、微动圆水准器8/2mm；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，十字丝读数显微镜竖盘部分光学对点器复测扳手或度盘变换器望远镜十字丝3.水平度盘(三)水平度盘水平度盘由光学玻璃制成顺时针0360刻度；仪器整平，水平度盘水平；水平度盘与照准部相互脱离；改变度盘位置，要使用复测扳手或度盘变换手轮。0901802704.J6经纬仪的读数装置(四)J6经纬仪的读数装置图3-5J6经纬仪度盘读数光路水平度盘垂直度盘读数光路J6光学经纬仪读数J6光学经纬仪读数两种读数测微装置：分微尺测微和平行玻璃板测微•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，秒数必须估读。估读至0.1格，因此，估读的秒数都应是6″的倍数。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。0173光学经纬仪的读数-测微系统测微尺的0分划线是“指标线”测微尺60格的长度=度盘相邻分划线象间隔的宽度b).平行玻璃板测微2.平行玻璃板测微——利用测微手轮，用指标线读数•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，则移动量可在分微尺上读出。•平行玻璃板最大调节范围为30分，分微尺全长刻度也等于30分。•操作时，调节测微手轮，使度盘某度(或某30分)的刻度线居中于双线读数指标，双指标线所夹刻度的度数(或30分)加上分微尺读数，即为该方向的读数。图3-8平行玻璃板测微器水平度盘读数：92⁰17′28″DJ2光学经纬仪的读数主要特点（1）采用度盘对径重合读数法，以消除度盘偏心误差影响。（2）通过转动测微手轮，操纵测微装置，使度盘上相差180度的刻度线一一对应重合，而对应刻度线相对移动过的量，可在分微尺上读取。（3）水平度盘读数和竖直度盘读数由换像手轮控制，分别单独显示。四、DJ2光学经纬仪的读数水平度盘读数：42⁰52′02.0″水平度盘读数：174⁰02′02.0″水平角观测§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、整平的目的、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。对中BCA(一)对中——将仪器中心安置在过测站点的铅垂线上。对中误差3mm。1.垂球对中步骤：•粗略对中：移动三脚架，使垂球尖离测站中心12cm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。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；垂球尖尽量接近标志，便于判断。一、经纬仪的安置整平123气泡居中，3与1、2等高(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1格。•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。气泡居中，1、2等高123光学对中步骤图3-14光学对中步骤：对准、调平、整平、对中•打开三脚架，装上经纬仪；•固定三脚架一脚，双手持脚架另二脚并不断调整其位置，同时观测光学对点器十字分划，使其基本对准测站标志，踩实脚架；调节脚螺旋，使光学对点器精确对准测站标志；•伸缩三脚架(二脚)，调平仪器，使圆气泡居中；•调脚螺旋，精确整平仪器，并通过在脚架头上移动仪器，精确对中。•有时必须反复上述三步的操作。瞄准(三)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。用水平微动完成瞄准。尽量瞄准目标下部，减少由于目标不垂直引起的方向误差。测回法观测水平角水平角观测方法(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JKB左=k左-j左右=k右-j右精度要求：左-右±40取:=(左+右)/2角是从起始方向(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。水平角总是第2方向读数减去第1方向读数而得。水平角观测记录•起始方向第一个读数应调成0⁰（或180⁰/N，N为测回数）；•分、秒数写足二位；•改数时按有关规则。•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JKB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第2方向ACB第1方向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(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，也称“全圆测回法”。ABCDE方向观测法零方向方向观测法垂直角观测§3-4垂直角观测◆垂直角观测原理◆竖盘构造特点◆垂直角计算公式◆竖盘指标差垂直角观测原理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(也叫竖直角)。=0⁰90⁰，仰角为正，俯角为负。垂直角的主要用途垂直角的主要用途D=Scos(2-4-1)将斜距化为平距已知斜距S、竖直角，计算平距D：图3-20斜距化为平距lihhDhAB'tan'(2-4-2)三角高程测量已知平距D、竖直角，计算A、B高差h：图3-21三角高程测量ABhl竖盘构造特点一、垂直度盘构造构造特点•竖盘随望远镜一起转动。•竖盘与读数指标相互脱离。•竖盘气泡居中，指标铅垂。9018002701234567891011121.1.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.竖盘构造特点构造特点•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，指标铅垂。•视线水平、指标铅垂时，竖盘读数为常数：盘左时一般L0=90⁰，盘右时一般R0=270⁰。270⁰90⁰180⁰0⁰盘右0⁰270⁰180⁰90⁰盘左垂直度盘与读数指标确定垂直角的计算公式二、垂直角的计算图3-28竖盘读数与垂直角计算•根据度盘刻度形式，确定竖直角计算公式，保证仰角为正、俯角为负。R270右90L左确定垂直角的计算公式确定垂直角的计算公式图3-28竖盘读数与垂直角计算根据度盘刻度形式，确定竖直角计算公式，保证仰角为正、俯角为负。)90(L左90L90L左确定垂直角的计算公式90L左确定垂直角的计算公式图3-28竖盘读数与垂直角计算根据度盘刻度形式，确定竖直角计算公式，保证仰角为正、俯角为负。R270右270900180270901800竖直角观测计算逆时针注记顺时针注记抬高望远镜时，读数增大R27090L右左抬高望远镜时，读数减小270RL90右左竖盘指标差0⁰270⁰180⁰90⁰x◆竖盘指标差——竖盘水准管气泡居中时，读数指标线与铅垂线的夹角三、竖盘指标差竖盘指标差如果水准管气泡居中后指标线偏离标准位置x，则竖直度盘“盘左读数”+“盘右读数”≠360°；其差数=2x。X称为竖直度盘的“指标差”270901800三、竖盘指标差xxxL左)90(◆竖盘指标差——竖盘水准管气泡居中时，读数指标线与铅垂线的夹角902700180竖盘指标差计算xxRxxxL右左)270()90(）（右左21））（右左(2136021RLx竖盘指标差027018090x◆竖盘指标差——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差◆盘左盘右观测竖直角取平均，可消除指标差的影响。◆指标差计算公式：）或右左(21)360(21xRLx）（右左21垂直角观测记录270⁰0⁰90⁰180⁰盘左计算公式左=L-90⁰右=270⁰-R测站目标竖盘位置竖盘读数⁰′″半测回垂直角⁰′″一测回垂直角⁰′″2x″备注I左右J1121500+2215002474438+221522-22+221511左右K1183736+2837362412202+283758-22+283747左右H840610-553502755330-55330-20-55340垂直角必须带“、”号。垂直角观测记录经纬仪的检验与校正§3-5经纬仪的检验与校正一、经纬仪的轴线及其应满足的条件目的：使经纬仪各轴线间保持正确的几何关系经纬仪的轴线横轴HH视准轴CC水准管轴LL竖轴VV圆水准轴L′L′LLHHCCVVL′L′经纬仪的轴线图3-30经纬仪的轴线轴线间应满足的条件◆水准管轴垂直于竖轴LL⊥VV◆圆水准轴平行于竖轴L′L′∥VV◆十字竖丝垂直于横轴竖丝⊥HH◆视准轴垂直于横轴CC⊥HH◆横轴垂直于竖轴HH⊥VV轴线间应满足的条件LLHHCCVVL’L’经纬仪的检验与