1、内容提要第三章,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,水平角观测原理 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）2.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,1.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。0360,2.垂直角观测原理,2.竖直角观测原理,竖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(也叫垂直角)。=090，仰角为正，俯角为负。,提要二光学经纬仪的构造 及度盘读数,经纬仪的技术参数 DJ6经纬仪的构造 DJ2经纬仪,3.
2、2 DJ6型光学经纬仪的构造,一.经纬仪的技术参数,一.经纬仪的技术参数,二.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,1.基座,1.基座,脚螺旋用于整平仪器,2.照准部,2.照准部,1.照准部(水平)制动、微动 2.望远镜(竖直)制动、微动 3.圆水准器 8/2mm；管水准器30/2mm 4.望远镜：倒像，2630倍，目镜调焦，物镜调焦，粗瞄准器，十字丝 5.读数显微镜 6.竖盘部分 7.光学对点器 8.复测扳手或度盘变换器,望远镜十字丝,DJ6级光学经纬仪,3.水平度盘,3.水平度盘,水平度盘由光学玻璃制成.顺时针0360刻度；2.仪器整平，水平度盘水
3、平；3.水平度盘与照准部相互脱离；4.改变度盘位置，要使用复测扳手或度盘变换手轮。,4.J6经纬仪的 读数装置,4.DJ6经纬仪的读数装置,图3-5 J6经纬仪度盘读数光路,读数光路,J6光学经纬仪读数,DJ6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： 730424,a).分微尺测微利用度盘刻度线，在分微尺上读数。,b).平行玻璃板测微,b).平行玻璃板测微 利用测微手轮，用指标线读数,平行玻璃
4、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：921728,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。
5、,DJ2光学经纬仪的读数,水平度盘读数： 425202.0,水平度盘读数： 1740202.0,水平角观测,3.3 DJ6光学经纬仪的使用方法对中整平瞄准读数,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。,对中将仪器中心安置在过测站点的铅垂线 上。对中误差3mm。,对中,光学对中步骤,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(
6、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。,整平,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。,瞄准,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。,三、读数,在经纬仪瞄准目标之后从读数窗中读水平方向值。 读数与记录有呼有应，有错即纠。 纠错的原则“只能划改，不能涂改”。 最后的读数值应化为度、分、秒的单位。,四、水平度盘的配置,度盘变换钮配置： 1)转动照准部使望远
7、镜瞄准起始方向目标; 2)打开度盘变换钮的盖子(或控制杆)，转动变换钮，同时观察读数窗的度盘读数使之满足规定的要求; 3)关闭度盘变换钮的盖子(或控制杆)。 复测钮配置： 1)关复测钮，打开水平制动旋钮转动照准部，同时在观察读数窗的度盘读数使之满足规定的要求; 2)开复测钮，转动照准部照准起始方向，并用水平微动旋钮精确瞄准起始方向。 3)关复测钮，使水平度盘与照准部处于脱离状态。,3.4 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。,盘左,盘右,测回法观测水平角,一、测回法观测水平角观测程序：盘左 瞄准J，读数j左瞄准K，读数
8、k左盘右 瞄准K，读数k右瞄准J，读数j右,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,注意： .起始方向第一个读数应调成0 （或180/N，N为测回数）； 2.分、秒数写足二位； 3.改数时按有关规则。 4.一测回过程中，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）,741906,741924,741915,水平角观测记录大角,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。,2142312,2142254,
9、2142303,测站,竖盘 位置,目标,水平度盘读 数,半测回角,一测回 平均角,964803,964800,964802,测回法练习题,964812,964754,964812,964748,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”。,1.观测步骤,1)盘左观测： (1)按顺时针转动照准部，依次瞄准目标A、B、C、D、A； (2)在分别瞄准每一目标后立即读数和记录。 2)盘右观测： (1)纵转望远镜180，转动照准部使仪器处于盘右位置； (2)按逆时针转动照准部，依次瞄准目标A、D、C、B、A； (3)在分别瞄准每一目标后立即读数和记录
10、。,2.记录表格:盘左：从上到下；盘右：从下到上。,3计算与检核,1)归零差的计算与检核。 半测回中起始方向观测值与归零观测值的差值。 2)二倍照准差2C及2C互差2C的计算与检核。 2C=L盘左-L盘右180 3)方向平均值Li的计算。4)零方向平均值的计算。5)归零方向值的计算。Li =Li -L0 6)测回差的计算与检核。,上半测回、下半测回、几个测回如要提高观测精度，须观测多个测回。各测回仍按180/n的角度间隔变换水平度盘的起始位置。半测回归零差，对于DJ6经纬仪，归零差不应超过18，否则应重新观测。,方向观测法成果计算半测回归零差，对于DJ6经纬仪，归零差不应超过18，否则应重新观
11、测。 计算两倍照准差(2c)值2c=盘左读数-(盘右读数180) 对于DJ2经纬仪，当竖直角小于3时，2c不应超过18，DJ6没有限差要求。,计算各方向的平均读数平均读数=1/2盘左读数+(盘右读数180) 计算的结果称为方向值。起始方向有两个平均值，应将此两数再次平均，作为起始方向的方向值，并括以括号。,计算归零后的方向值 将各方向的平均读数减去起始方向的平均读数(括号内)，即得各方向的归零方向值。同一方向值各测回互差不超过24。 起始方向的归零值为零。,计算各测回归零后方向值的平均值 取各测回同一方向归零后的方向值的平均值作该方向的最后结果。在取平均值之前，应计算同一方向归零后的方向值各测
12、回之间的差数有无超限，如果超限，则应重测。,计算各目标间水平角值 将相邻两方向值减即可求得。,各方向平均读数-括号内数,2c=盘左读数-(盘右读数180),平均读数=1/2盘左读数+(盘右读数180),垂直角观测,3.5 竖直角的观测方法,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,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)。=090，仰角为正，俯角为负。,垂直角的主要用途,垂直角的主要用途,竖盘构造特点,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
13、盘读数为常数：盘左时一般 L0=90 ，盘右时一般 R0=270 。,确定垂直角的计算公式,确定垂直角的计算公式,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。,竖盘指标差,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：,产生的原因：仪器振动、磨损等使指标水准管气泡偏离了正确位置,垂直角观测记录,I,垂直角必须带“+ ”号。,垂直角观测记录,经纬仪的检验与校正,3.6 经纬仪的检验与校正,经纬仪的轴线及其应满足的条件 经纬仪的检验与校正,目的：使经纬仪各轴线间保持正确的几何关系,经纬仪
14、的轴线,横轴 HH视准轴 CC水准管轴 LL竖轴 VV圆水准轴 LL,经纬仪的轴线,轴线间应满足的条件,水准管轴垂直于竖轴 LLVV视准轴垂直于横轴 CCHH横轴垂直于竖轴 HHVV十字竖丝垂直于横轴 竖丝HH圆水准轴平行于竖轴 LLVV,轴线间应满足的条件,经纬仪的检验与校正,经纬仪的检验与校正,校正项目 校正目的1.平盘水准管的检验与校正 LLVV2.圆水准器的检验与校正 LL VV(次要)3.视准轴的检验与校正 CCHH4.横轴的检验与校正 HHVV 5.竖盘指标差的检验与校正,掌握各项目的校正原理与方法,LLVV的检验与校核,检验 先整平仪器，照准部水准管平行于任意一对脚螺旋，转动该对
15、角螺旋使气泡居中，再将照准部旋转180，若气泡仍居中，说明此条件满足，否则需要校正。 校正 用校正针拨动水准管一端的校正螺丝，先松一个后紧一个，使气泡退回偏离格数的一半，再转动脚螺旋使气泡居中。重复检验校正，直到期水准管在任何位置时气泡偏离量都在一格以内。,竖丝HH检验与校核,检验 用十字丝竖丝一端瞄准细小点状目标转动望远镜微动螺旋，使其移至竖丝另一端，若目标点始终在竖丝上移动，说明此条件满足，否则需要校正。 校正 旋下十字丝分划板护罩，用小改锥松开十字丝分划板的固定螺丝，微微转动十字丝分划板，使竖丝端点至点状目标的间隔减小一半，再返转到起始端点。生复上述检验校正，直到无显著误差为止，最后将固
16、定螺丝拧紧。,CC HH的检验与校核,检验 在平坦场地选择相距100m的A、B两点，仪器安置在两点中间的O点，在A点设置和经纬仪同高的点标志（或在墙上设同高的点标志），在B点设一根水平尺，该尺与仪器同高且与OB垂直。检验时用盘左瞄准A点标志，固定照准部，倒罢望远镜，在B点尺上定出B1点的读数，再用盘右同法定出B2点读数。若B1与B2重合，说明此条件满足，否则需要校正。 校正 在B1、B2点间1/4处定出B3读数，使B3=B2(B2B1)/4。拨动十字丝左、右校正螺旋，使十字丝交点与B3点重合。如此反复检校，直到B1B22cm为止。最后旋上十字丝分划板护罩。,HH VV的检验与校核,在离建筑物1
17、0m处安置仪器，盘左瞄准墙上高目标点标志P（垂直角大于30），将望远镜放平，十字丝交点投在墙上定出P1点。盘右瞄准P点同法定出P2点。 若P1P2点重合，则说明此条件满足，若P1P25mm，则需要校正。由于仪器横轴是密封的，故该项校正应由专业维修人员进行,竖盘指标差的检验与校核,找一个明确目标，用盘左、盘右读取竖盘读数，计算出竖盘指标差,水平角观测的误差分析,3.7 角度测量的误差分析,误差来源与处理方法,1.仪器误差：仪器校正的残余误差视准轴误差（CCHH） 盘左盘右观测取平均消除横轴误差 （HHVV） 盘左盘右观测取平均消除竖轴误差 （LLVV） 盘左盘右观测取平均不能抵消，仔细整平。,2
18、.仪器安置误差：对中误差，整平误差对中误差：边长较短时采用光学对中。整平误差：管水准器气泡偏离中心应小于1格。观测目标垂直角较大时，应特别注意。,误差来源与处理方法,3.标杆倾斜误差竖直标杆，观测时尽量瞄准目标底部,4.观测误差：瞄准误差，估读数误差,5.外界因素：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。,仪器误差,照准部误差 照准部旋转中心与水平度盘中心不重合视准轴误差 望远镜视准轴不垂直于横轴时，其偏离垂直位置的角值C称视准差或照准差。横轴误差 当竖轴铅垂时，横轴
19、不水平，而有一偏离值I ，称横轴误差或支架差。 竖轴误差 观测水平角时，仪器竖轴不处于铅垂方向，而偏离一个角度，称竖轴误差。,观测操作误差,观测水平角时，对中不准确，使得仪器中心与测站点的标志中心不在同一铅垂线上即是对中误差，也称测站偏心。 当照准的目标与其它地面标志中心不在一条铅垂线上时，两点位置的差异称目标偏心或照准点偏心。其影响类似对中误差，边长越短，偏心距越大，影响也越大。,外界条件的影响,观测在一定的条件下进行，外界条件对观测质量有直接影响，如松软的土壤和大风影响仪器的稳定；日晒和温度变化影响水准管气泡的运动；大气层受地面热辐射的影响会引起目标影像的跳动等等，这此都会给观测水平角带来误差。因此，要选择目标成象清晰稳定的有利时间观测，设法克服或避开不利条件的影响，以提高观测成果的质量。,964803,964800,964802,全圆观测法记录表,竖直角记录表,
