1、第4章角度测量 4 1水平角和竖直角测量原理4 2DJ6光学经纬仪4 3经纬仪的使用4 4水平角测量4 5竖直角测量4 6经纬仪的检验和校正4 7角度测量误差与注意事项 测量三项基本工作之一 角度测量角度测量的仪器 经纬仪角度测量分为 水平角测量和竖直角测量水平角测量目的 用于求算地面点的平面位置竖直角测量目的 1 测定地面两点的高差2 将地面两点的倾斜距离改化成水平距离 4 1水平角和竖直角测量原理 水平角是指相交的两条直线在同一水平面上的投影所夹的角度 或者说分别过两条直线所作的竖直面所夹的二面角 一般用 表示 其值范围 0 360 水平角值为两个方向值之差 a b 竖直角 在同一竖直面内
2、 倾斜视线与水平方向线之间的夹角 一般用 表示 其值范围 0 90 仰角时为正 俯角为负 竖直角值也为两个方向值之差 但其中水平方向是固定的 为常数 目标读数 水平读数 4 2DJ6光学经纬仪 经纬仪的种类1 按构造原理和读数系统分为 游标经纬仪 光学经纬仪 电子经纬仪2 按精度高低分为 DJ07 DJ1 DJ2 DJ6 DJ15 DJ603 一般工程测量最常用 DJ6级光学经纬仪 经纬仪外观 DJ6光学经纬仪的构造 1 主要部件及作用 1 基座用于支承仪器 连接三脚架 悬挂垂球或光学对中 利用三个脚螺旋可整平仪器 2 水平度盘0 360度顺时针刻划 最小分划值为1度 3 照准部 DJ6光学经
3、纬仪的构造 J6光学经纬仪外观图 基座 用于支撑仪器上部 连接三角架 照准部 包括望远镜 水准器 照准部旋转轴 横轴 支架 光学读数装置及水平和竖直制动和微动螺旋等 1 望远镜 水准器 同水准仪 2 光学读数显微镜 从中可以看到水平和竖直度盘成像 读出读数 3 照准部旋转轴 横轴 望远镜可以随照准部在水平方向360 旋转 绕横轴在竖直方向360 旋转 水平 竖直制动和微动螺旋可以控制其旋转 度盘 有水平度盘和竖直度盘 皆由光学玻璃制成 水平度盘水平放置 照准部旋转时固定不动 可用度盘变换手轮配置其起始读数 竖直度盘竖直固定在横轴上 随望远镜一起转动 读数装置 分微尺测微器 可直接由读数显微镜中
4、看到水平和竖直度盘及分微尺的成像 并可直接读数 最小读数为0 1 或6 DJ6经纬仪光路图 读数方法 1 分微尺测微 利用度盘刻度线 在分微尺上读数 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 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 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
5、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 水平度盘读数 92 17 28 4 3经纬仪的安置 1 对中对中的目的是使仪器的中心与测站点位于同一个铅垂线上 有垂球对中和光学对中两种方法 对中精度 垂球对中3mm 光学对中1mm2 整平整平的目的是使仪器竖轴处于铅直位置和水平度盘处于水平位置 3 瞄准 注意消除视差 4 读数 1 对中 将仪器中心安置在过测站点的铅垂线上 对中误差 3mm 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
6、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 光学对中步骤 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 2 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 4 4水平角测量 3 4 1测回法用于
7、测量两个目标所构成的水平角3 4 2方向法用于测量三个及其以上目标所构成的水平角 4 4 1测回法 在角顶O上安置经纬仪 对中整平盘左测回先用盘左位置照准起始目标A 配度盘 转动度盘变换手轮配置读数为0 04 左右 然后读出读数aL 顺时针转动照准部瞄准目标B 读数bL 盘右测回倒镜逆时针盘右照准目标B 读数bR 逆时针转动照准部瞄准目标A读数aL 以上读数记入手簿中 数据计算 L bL aL R bR aR若 L R 40 则 L R 2以上为一个测回观测 为提高精度 可按上述方法观测n个测回 但每测回盘左起始方向应按180 n配置度盘起始读数 o A B 3420506 B 1620524
8、 B 715636 2700830 右 A 2520830 B 720848 B 715630 1801200 右 A 715639 715642 900842 左 A 2O 715636 715633 715636 01212 左 A 1O 备注 各测回平均角值 一测回角值 半测回角值 水平度盘读数 竖盘位置 目标 测站 L R 40 水平角观测记录 测回法 水平角观测记录 测回法 214 23 12 180 11 18 34 34 12 214 22 54 214 23 03 表中盘右C读数小于A读数 不够减时 应加360 后再减 起始方向第一个读数应调成0 或180 N N为测回数 分
9、秒数写足二位 一测回过程中 不得再调整水准管气泡或改变度盘位置 4 4 2方向法 全圆测回法 若观测目标ABDE 先用盘左顺时针转动依次照准A B D E A 再盘右逆时针转动照准部依次瞄准目标A E D B A 以上读数也依次记入手簿中 以上也为一个测回观测 每测回盘左起始方向也应按180 n配置度盘起始读数 计算步骤 1 两倍照准差2c 有2c 盘左读数 盘右读数 180 2 各方向的平均读数有平均读数 1 2 盘左读数 盘右读数 180 3 归零后方向值有归零方向值 方向平均读数 起始方向平均读数 4 各测回归零后方向值的平均值 5 将相邻两方向值相减 得到水平角值 方向法 记录计算 9
10、00115 10 2700120 900110 A 911925 1812045 10 12050 1812040 C 1384045 2284205 10 484210 2284200 D 523140 1423300 0 3223300 1423300 B 00206 12 1800212 00200 A 911922 911919 912125 10 2712130 912120 C 1384040 1384034 1384240 20 3184250 1384230 D 523137 523134 523340 0 2323340 523340 B 2700130 1800210 盘右
11、 盘左 00000 900120 900125 10 900120 A 2O 00000 00000 00206 00205 10 00200 A 1O 备注 各测回平均方向值 归零方向值 平均方向值 2C 水平度盘读数 目标 测站 4 5竖直角测量 竖直角 也称垂直角 在同一铅垂面内 瞄准目标的倾斜视线与水平视线的夹角 0 90 仰角为正 俯角为负 一 竖盘结构因为组成竖直角的水平视线方向固定 所以当视线水平时 竖盘读数是常数 竖盘安置在横轴上望远镜一侧 当望远镜转动时 竖盘转动但指示读数的指标固定 指标与竖盘指标水准管连在一起 当视线水平 气泡居中时 竖盘读数为90 或270 180 构造
12、特点竖盘随望远镜一起转动 竖盘与读数指标相互脱离 读数指标与竖盘水准管固定在一起 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 90 盘右时一般R0 270 二 竖直角观测与计算 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 L L 90 R 270 R 在角顶O上安置经纬仪 对中整平后 盘左位置照准目标顶端 调竖盘指标水准管气泡居中 读数L 盘右照准目标 调竖盘指标水准管气泡居中 读数R 以上读数记入手簿中 以上为一个测回观测 为提高精度 可按上述方法观测n个测回 计算竖直角 L L 90 R 270 R L R 2 三 竖直度盘指标差竖盘指标差
13、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 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 盘左 90 x L L x盘右 R 270 x R x有 90 x L R 270 x 即指标差x 要求 竖直角观测记录手簿 4 6经纬仪的检验和校正 一 经纬仪应满足的轴线条件二 经纬仪的检验与校正 4 6 1 经纬仪的轴线及其应满足的条件 1 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 2 应满足的条件水准管轴垂直于竖轴LL VV视准轴垂直于横轴CC HH横轴垂直于竖轴HH VV十字竖丝垂
14、直于横轴竖丝 HH圆水准轴平行于竖轴L L VV 次要条件 4 6 2经纬仪的检验与校正 1 平盘水准管的检验与校正LL VV2 圆水准器的检验与校正L L VV 次要 3 视准轴的检验与校正CC HH4 横轴的检验与校正HH VV5 十字竖丝垂直于横轴6 竖盘指标差的检验与校正7 光学对中器的检验与校正 1 水准管轴垂直于竖轴的检验与校正 1 不良影响 VV轴无法铅垂影响空间角投影为水平角和竖直角H轴随方向而变2 检验 发现误差 气泡居中后旋转180 是否仍居中 3 校正 用水准管校正螺旋使气泡返回一半 用脚螺旋纠正一半 2 十字丝竖丝的检校 1 不良影响 不能精确瞄准目标2 检验 用十字丝
15、交点精确照准远处一清晰目标点A 旋紧水平制动螺旋与望远镜制动螺旋 慢慢转动望远镜微动螺旋 如点A不离开竖丝 则条件满足 图a 否则需要校正 图b 3 校正 旋下目镜分划板护盖 松开4个压环螺丝 图c 慢慢转动十字丝分划板座 然后再作检验 待条件满足后再拧紧压环螺丝 旋上护盖 3 视准轴的检校 1 不良影响 在绕横轴旋转时视准轴画出圆锥面 观测同一铅垂面内不同高度的目标时 将有不同的水平度盘读数 从而产生测角误差2 检验 盘左 先照准A点 倒转望远镜得B1盘右 先照准A点 倒转望远镜得B2若B1 B2不重合则有此误差3 校正 在B2附近标出扣除c影响后的B点 平移十字丝使视准轴照准B点 3 6
16、2经纬仪的检验与校正4 1 不良影响 视准轴画出倾斜面 观测同一竖直面内不同高度的目标时 将有不同的水平度盘读数 从而产生测角误差2 检验 盘左 先照准高点P 再投影至仪器高度得A点 盘右 先照准同一点P 再投影至仪器高度得B点 如果AB不重合 则有此误差3 校正 标明AB的中点M照准M点 抬高望远镜至P附近升降横轴的一端使照准P点 4 横轴的检校 5 竖盘指标差的检校 1 检验 安置仪器 用盘左 盘右两个镜位观测同一目标点 分别使竖盘指标水准管气泡居中 读取竖盘读数L和R 计算指标差X 如X超出 1 的范围 则需改正2 校正 盘右照准目标点 不含指标差的盘右读数应为R X 转动竖直度盘指标水
17、准管微动螺旋 使竖盘读数为R X 这时指标水准管气泡必然不再居中 可用拨针拨动指标水准管校正螺旋使气泡居中 6光学对点器的检校 目的 光学对中器的视准轴与竖轴重合 4 7角度测量误差与注意事项 1 仪器误差 水平角测量时有照准部偏心误差 视准误差 横轴误差 它们可盘左盘右观测取平均值消除 度盘刻划不均匀误差 可采用配置度盘读数的方法减弱其影响 竖轴倾斜误差无法采用观测方法减弱或消除 应严格检校水准管和仔细整平 竖直角测量时有竖盘指标差 盘左盘右观测取平均值可消除 2 观测误差 对中误差 其可采取强制归心或加改正数的方法消除 整平误差 管水准器气泡偏离中心应小于1格 观目标垂直角较大时 应特别注意 目标偏心误差 尽量瞄准目标底部 计算改正数 照准误差 是偶然误差 读数误差 取决于仪器读数设备 3 外界条件的影响温度引起仪器轴线变化 热辐射引起视线跳动 土壤松软使仪器安置不稳定选择有利观测时间 设法避开不利条件 尽量缩短一测回的观测时间 采取观测方法减弱与时间成正比的误差
