第3章,角度测量

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1、14第3章 角度测量 3 - 1 水平角和垂直角测量原理n 水平角与垂直角观测原理： 水平角：用于确定点的平面位置（计算坐标）。 垂直角：用于两点间高差计算，斜距改平距。一、 水平角观测原理：u 水平角：过一点到两个目标的方向线垂直投影到水平面上的所成的夹角。 003600 负角加3600a) 也可看成包含BA、BC视线的铅垂面之间的两面角。 水平角 = 第二方向读数 - 第一方向读数 = b -二、 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） a=00900 仰角为正 俯角为负3 - 2 光学经纬仪和角度测量工具一、 经纬仪的分类与编号莱卡 TPS

2、802 索佳 SET500 拓普康 TPS800 南方 NTS320 蔡司 Theo010 天宝 DJ2 DJ6 T1 T3 经纬仪的技术参数技术项目经 纬 仪 等 级DJ1DJ2DJ6一测站水平方向中误差126望远镜有效孔径不小于60mm40mm40mm望远镜放大倍数不大于30倍28倍26倍水准管水平度盘6/2mm20/2mm30/2mm垂直度盘10/2mm20/2mm30/2mm用途二等平面控制测量及精密工程测量三、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二、光学经纬仪的构造1、基座 脚螺旋用于整平仪器 2、照准部 照准部（水平）制动、微动 望远镜（竖直）制动、微动 圆水准

3、器8/2m 管水准器30/2mm望远镜：倒象（正象）2630倍 物镜调焦、目镜调焦、粗瞄准器、十字丝b) 读数显微镜c) 竖盘部分d) 光学对点器e) 复测扳手式读盘变换器3、水平度盘 光学度盘由光学玻璃制成 顺时针0360刻度 仪器整平水平度盘水平 水平度盘与照准部脱离 改变度盘位置，要使用复测扳手式度盘变换手轮4、JD6经纬仪的读数装置 读数光路 JD6光学经纬仪的读数装置。 两种读数测微装置：分微尺测微 平行玻璃测微l 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，因此最小格值为1=60 读数时，秒数必须估读。估读至0.1

4、格，因此估读的秒数都应是6的倍数。l 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a则移动量a可在分微尺上读数。 平行玻璃板最大最大调节范围为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30分）的刻度线居中于双线读数指标，双指标线所夹克度或（30分）加上分微尺读数，即为该方向的读数。DJ2光学经纬仪的读数主要的特点： （1）采用刻度盘对径重合读数法以消除刻度盘偏心误差影响。 （2）通过转动测微手轮，操作测微装置，使度盘上相差180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划尺上读取。 （3）水平

5、度盘和竖直度盘读数由换像手轮控制分别单独显示。三、测纤、标杆和觇板测纤、标杆和觇板均为经纬仪瞄准目标时所使用的照准工具。1、标杆2、测纤3、觇牌4、棱镜5、铅垂线3 - 3 经纬仪的使用当进行角度测量时，要将经纬仪正确的安置在测站点上，然后才能观测。它包括： 对中整平瞄准读数一、用垂球对中及经纬仪整平的方法 将仪器中心安置在观测站点的铅垂线上，对中误差3mm粗略对中：移动三脚架，使垂球尖离测站中心12cm内。 精确对中：稍微松开中心螺丝，在脚架的头上移动（不能旋转）仪器，使垂球尖端精确对中测站标志中心，旋紧中心螺丝。整平使仪器纵轴铅垂，水平度盘与横轴水平，使竖盘位于铅垂面内，整平误差1格。 二

6、、用光学对中器对中及经纬仪整平的方法 对中调平整平对中u 打开三脚架，装上经纬仪。u 固定三脚架一脚，双手持脚架另两脚，并不断调整其位置。同时观测光学对电器十字分划，使其基本对准测站标志，踩实脚架，调整脚螺旋使光学对点器精确对准测站标志。u 伸缩三角架（二脚）调平仪器，使圆气泡居中。u 调角螺旋，精确整平仪器，亦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。 三、调焦瞄准 1、目标调焦及初步瞄准目标 2、物镜调焦及精确瞄准目标 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l 用水平微动瞄准尽量瞄准目标下部，减少由于目标不垂直引

7、起的方向误差。四、读数 瞄准目标后，打开反光镜，使读数窗内进光均匀。然后进行显微镜调焦，使读数窗内分划清晰，并注意消除视差，最后读数。 3 - 4 水平角测量 水平角观测（一站程序） 对中整平瞄准读数一、 测回法 在观测水平角 竖盘在左侧时，称为盘左（正镜）（上半测回） 竖盘在右侧时，称为盘右（倒镜）（下半测回） 上、下各半个测回为一个测回。按技术要求需测N个测回。l 观测方法 观测程序 盘左：瞄准J读数J左 瞄准K读取K左 左=K左-J左 盘右：瞄准K读取K右 瞄准J读数J右 右=K右-J右 精度要求：左-右40 =（左+右）/2水平角观测记录（测回法） 测站竖盘位置目标水平度盘读数半侧回角

8、值一测回角值B左A0103021423122142303C2143342右C3434122142254A1801118表中盘右C读数小于A读数，不够减时应加360再减。二、方向法观测水平角 一个测站观测方向4个或4个以上方向时，采用方向观测法，也称“全园观测法”。3 - 5 垂直角观测一、垂直度盘的结构 1、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=90 盘右时一般R0=270二、垂直角观测与计算： 度盘顺时针刻划 1、竖直角的计算公式 用测回法观测，上半测回度盘读数为L 下半测回度盘读数为R 根据度

9、盘构造特点则有： 盘左位置的竖直角为：L = 90- L （上半测回）盘右位置的竖直角为: R = R - 270 （下半测回） 一测回竖直角的结果为: =1/2(左+右)或 =1/2（R-L-180） 2、观测、记录与计算三、竖盘指标差 当竖盘指标水准管气泡居中且视线水平时，读数指标处于正确位置，正好指向90或270，由于仪器误差，读数指标往往偏离正确位置，与正确位置相差一个小角度x，这就是竖盘指标差。指标差x=1/2(R+L-360）l 竖盘指标差竖盘水准管气泡居中时，读数指标与铅垂线的夹角l 指标计算公式X = 1/2（L+R-360）或 X = 1/2（a左- a右） 盘左、盘右观测竖

10、直角取平均，可消除指标差的影响。l 一般在同一测站，同一台仪器在同一时间内的指标差，应该相等。l J6仪器规范规定： 同一测站上不同目标的指标差互差；或同方向各测回指标差互差，不得超过25。 直角观测记录 竖盘读数半测回垂直角X一测回垂直角备注IJ左112 15 00+22 15 00-11+22 15 11右247 44 38+22 15 22K左118 37 36+28 37 36-11+28 37 47右241 22 02+28 37 58 竖直角必须带“正负”号。3-6 纬仪与校正： 目的：使经纬仪个轴线间保持正确的几何关系。 经纬仪的轴线及其应满足的条件 经纬仪的检验与校正u 经纬仪

11、的轴线： 横轴HH 视准轴CC 水准管轴LL 竖轴VV 圆水准管轴L/L/ u 轴线间应满足的的条件1、水准管轴垂直于竖轴 LLVV 2、视准轴垂直于横轴 CCHH3、横轴垂直于竖轴 HHVV4、十字丝垂直于横轴 竖轴HH5、圆水准管轴平行于竖轴L/L/VV经纬仪的检验与校正： 校正项目 校正的目的1、 平盘水准管轴的检验与校正 LLVV2、 圆水准器的检验与校正 L/L/VV3、 视准轴的检验与校正 CCHH4、 横轴的检验与校正 HHVV5、 竖轴指标差的检验与校正l 水平角观测的误差分析：l 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

12、值消除；横轴误差 （HHVV）盘左盘右观测取平均值消除；竖轴误差 （LLVV）盘左盘右观测取平均值不能消除，仔细整平。2、 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，垂直较大时应特别注意。3、 标杆倾斜误差：数值标杆，观测时尽量瞄准目标底部；4、 观测误差：瞄准误差，估读误差；5、 外界因素：温度引起引起轴线变化，热辐射引起视线跳动，土壤 松软使仪器安置不稳定。u 选择有利观测时间，设法避开不利条件；u 尽量缩短一次的观测时间，采用观测方法减弱与时间成正比的误差。3-7角度测量误差与注意事项 一、仪器误差1、视准轴不垂直

13、于横轴的误差（视准差）l 对水平角方向观测值的影响为2C。l 通过盘左、盘右观测取平均可以消除。2、 横轴不垂直竖轴的误差（支架差） 通过盘左、盘右观测取平均可以消除。3、 竖轴倾斜误差 不能消除，只是应严格检校仪器，观测时仔细整平。4、 度盘偏心误差也可通过盘左、盘右观测取平均可以消除。5、 度盘刻划误差它的误差较小，高精度测量时，多个测回之间一定要变换度盘起始位置，消弱误差影响。二、 观测误差1、仪器对中误差 在观测目标较近或水平角接近180时，应特别注意仪器对中。2、目标偏心误差 时由于标杆倾斜引起的。 望远镜尽量瞄准目标的底部。3、仪器整平误差 在观测过程中不得调整气泡，如气泡超过两格

14、时，重新整置仪器重新观测本测回。4、照准误差他与望远镜的放大倍数，人的分辨能力，目标的形状、大小、颜色和清晰度等因素有关。三、 外界条件影响带来的误差1、 它的影响比较复杂，一般由人力来控制。l 大风、烈日暴晒、松软土质可影响仪器和标杆的稳定性；l 雾气会使目标成像模糊；l 温度引起视准轴位置变化；l 大气折光变化使视线产生偏折等，因此，选择有利的观测条件，尽可能避免不利因素对角度测量的影响。3 - 8 其他经纬仪简介一、DJ2经纬仪结构上：放大倍数大，照准水准管灵敏度高，度盘格值较小外，读数窗采用了数字化读数。增加了分化线重合窗。可以读到秒后一位。 二、电子经纬仪n 电子经纬仪主要是采用了电子度盘，可以同时显示水平度盘和竖直度盘的读数值，通过按钮自动记录和数据传输。n 全站仪的结构 全站仪也称全站型电子经纬仪。 在电子经纬仪的基础上，配反光棱镜，进行距离测量，能够便捷的完成角度、距离、高差的测量以及坐标的计算、输出和储存等工作。 其精度高，速度快、功能全，得到广泛的应用。 NTS-600全站仪能够完成悬高测量、偏心测量、对边测量、距离放样、面积计算等特殊测量，适应各种工程测量。三、激光经纬仪激光经纬仪主要用于各种施工测量中，在经纬仪上安装激光器，可以射出一条可见红色激光束。作业： P59 1、2、4、6、7、