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1、第7讲 角度测量第1页，共62页，编辑于2022年，星期二主要目的主要目的：使学生了解经纬仪测角原理，掌握测量水平角和垂直角的方法。了解经纬仪各轴线间应满足的几何条件。重点内容重点内容：测回法施测水平角、中丝法施测垂直角的观测方法、经纬仪各轴线间应满足的几何条件。角度测量仪器是光学经纬仪，它能测量水平角和垂直角。水平角用于求算地面点的坐标和两点间的坐标方位角，垂直角用于求算高差或将倾斜距离换算成水平距离。第2页，共62页，编辑于2022年，星期二一一.水平角测角原理水平角测角原理 1、概念、概念水水平平角角：空空间间两两直直线线夹夹角角在在水水平平面面上上的的垂垂直直投投影影。如如图图:水水平
2、平面面H，测测站站B，两两点点A,C,空间夹角空间夹角，水平角，水平角。水平面水平面-有刻度的水平圆盘有刻度的水平圆盘竖竖直直面面-以以过过测测站站点点的的铅铅垂垂线线为为旋旋 转轴。转轴。3水平角测量水平角测量第3页，共62页，编辑于2022年，星期二2 2、水平角测角原理、水平角测角原理水平圆盘中心在测站点的垂直线上。水平圆盘中心在测站点的垂直线上。瞄瞄准准两两次次目目标标时时，两两竖竖直直面面形形成成两两面面角即水平角。角即水平角。以以测测站站点点的的铅铅垂垂线线为为轴轴旋旋转转，由由一一个个方方向向（水水平平读读盘盘读读数数为为a）旋旋转转到到另另一一个方向（水平读盘读数为个方向（水平
3、读盘读数为b）。=b-a第4页，共62页，编辑于2022年，星期二 定义：定义：空间两相交直线在水平空间两相交直线在水平投影面上的夹角，也就是投影面上的夹角，也就是过这两方向线所作两竖直过这两方向线所作两竖直面之间的二面角。面之间的二面角。范围：范围：顺时针顺时针003600 水水平平面面abcABCbca水平度盘水平度盘第5页，共62页，编辑于2022年，星期二1.经纬仪的分类经纬仪的分类光学经纬仪光学经纬仪电子经纬仪电子经纬仪按构造按构造DJ1经纬仪经纬仪DJ2经纬仪经纬仪按精度按精度DJ6经纬仪经纬仪角度测量的仪器角度测量的仪器室外一测回方向观测中误差的秒数室外一测回方向观测中误差的秒数
4、。第6页，共62页，编辑于2022年，星期二 2 2.J6J6级光学经纬仪构造级光学经纬仪构造 （1 1）脚架）脚架 （2 2）机座）机座 （3 3）照准部）照准部垂直轴水平轴照准轴水平度盘垂直度盘水准器三轴三轴水平度盘轴垂直垂直度盘轴架支准照架脚三机座准部照架支水平轴读数显微镜第7页，共62页，编辑于2022年，星期二第8页，共62页，编辑于2022年，星期二2.经纬仪的构造水平度盘轴垂直垂直度盘轴架支准照架脚三机座准部照架支水平轴读数显微镜基本结构第9页，共62页，编辑于2022年，星期二1物镜；物镜；2竖直度盘；竖直度盘；3竖盘指标水准管微动螺旋；竖盘指标水准管微动螺旋；4圆水准器；圆水
5、准器；5照准部微动螺旋；照准部微动螺旋；6照准部制动扳钮；照准部制动扳钮；7水准管反光镜；水准管反光镜；8竖盘指标水准管；竖盘指标水准管；9度盘照明反光镜；度盘照明反光镜；10测微轮；测微轮；11水平度盘；水平度盘；12基座；基座；13望远镜调焦筒；望远镜调焦筒；4目镜；目镜；15读数显微镜目镜；读数显微镜目镜；16照准部水照准部水准管；准管；17复测扳手；复测扳手；18脚螺旋；脚螺旋；19望远镜制动扳钮；望远镜制动扳钮；20望远镜微动螺旋；望远镜微动螺旋；21轴座固定轴座固定螺旋。螺旋。第10页，共62页，编辑于2022年，星期二2.2.光学经纬仪构造光学经纬仪构造 （1 1）照准部）照准部
6、 （2 2）水平度盘）水平度盘 （3 3）基基座座：轴轴座座、脚脚螺螺旋旋、光学对中器和连接板光学对中器和连接板 两个概念：两个概念：（1 1）盘左）盘左 （2 2）盘右）盘右第11页，共62页，编辑于2022年，星期二525150水平角读数：水平角读数：5102125102123.3.光学经纬仪的读数光学经纬仪的读数第12页，共62页，编辑于2022年，星期二测微装置与使用测微装置与使用度、分值度、分值直接读出直接读出秒值秒值估读估读例：例：水平角读数水平角读数2130124垂直角读数垂直角读数955530 HzHzV V第13页，共62页，编辑于2022年，星期二光学经纬仪操作一、一、DJ
7、6DJ6型光学经纬仪的基本操作型光学经纬仪的基本操作（1 1）经纬仪安置）经纬仪安置(对中对中)对中对中将仪器中心安置在过测站点的铅垂线上。将仪器中心安置在过测站点的铅垂线上。对中误差对中误差3mm。可用可用垂球对中和光学对中垂球对中和光学对中器对中器对中BCA 对中对中第14页，共62页，编辑于2022年，星期二垂球对中步骤：垂球对中步骤：粗略对中：粗略对中：移动三脚架，使垂球尖离测站中心12cm内；精确对中：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：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
8、志，便于判断。第15页，共62页，编辑于2022年，星期二光学对中步骤：光学对中步骤：对准、调平、整平、对中对准、调平、整平、对中打开三脚架，装上经纬仪；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，整其位置，同时观测光学对点器十字分划，使其基本使其基本对准对准测站标志，踩实脚架；调节脚螺旋，测站标志，踩实脚架；调节脚螺旋，使光学对点器精确使光学对点器精确对准对准测站标志；测站标志；伸缩三脚架伸缩三脚架(二脚二脚)，调平调平仪器，使圆气泡居中；仪器，使圆气泡居中；调脚螺旋，精确调脚螺旋，精确整平整平
9、仪器，并通过在脚架头上移仪器，并通过在脚架头上移动仪器，精确动仪器，精确对中对中。图3-14第16页，共62页，编辑于2022年，星期二123123（2）整平）整平目的：使仪器竖轴竖直，水平度盘处于水平位置。目的：使仪器竖轴竖直，水平度盘处于水平位置。注：注：整平、对中反复进行整平、对中反复进行第17页，共62页，编辑于2022年，星期二（3 3）瞄准目标）瞄准目标瞄准瞄准用望远镜竖丝精确瞄准目标的标志中心用望远镜竖丝精确瞄准目标的标志中心。第18页，共62页，编辑于2022年，星期二操作步骤：操作步骤：粗瞄、制动、调焦消除粗瞄、制动、调焦消除视差视差、水平微动精确瞄准、水平微动精确瞄准,用水
10、平用水平微动完成瞄准。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尽量瞄准目标下部，减少由于目标不垂直引起的方向误差。误差。第19页，共62页，编辑于2022年，星期二视差：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。像平面像平面十字丝平面十字丝平面像平面像平面十字丝平面十字丝平面像平面像平面十字丝平面十字丝平面acabbac第20页，共62页，编辑于2022年，星期二水平角观测1、测回法、测回法：用于两个目标方向之间的水平角观测。第21页，共62页，编辑于2022年，星期二测回法观测水平角步骤测回法观测水平角步骤：（1 1）盘左瞄准左边）盘左瞄准
11、左边A A，置度盘至，置度盘至00X00X，读取，读取a a1 1。（2 2）顺时针旋转瞄准右边）顺时针旋转瞄准右边B B，读取，读取b b1 1。上半测回角值上半测回角值:1 1=b=b1 1-a-a1 1 1测站测站ABOa1b1第22页，共62页，编辑于2022年，星期二 2测站测站ABOa2b2（3）倒镜成盘右，瞄准右边）倒镜成盘右，瞄准右边B，读取，读取b2。（4）逆时针旋转瞄准左边）逆时针旋转瞄准左边A，读，读取取a2。则下半测回角值则下半测回角值:2=b2-a2（5）计算角值）计算角值 若：若：1-2符合限差要求符合限差要求则有：则有：=（1+2）/2第23页，共62页，编辑于2
12、022年，星期二测回法观测水平角记录手簿测回法观测水平角记录手簿测测站站目目标标竖盘竖盘位置位置水平度水平度盘读盘读数数半半测测回角回角值值一一测测回平均角回平均角值值备备注注 A左左 0 20 12 42 25 18 42 25 15 B42 45 30A右右180 20 30 42 25 12B222 45 42第24页，共62页，编辑于2022年，星期二水平角观测2 2、方向观测法：、方向观测法：用于三个以上目标方向的水平角观测用于三个以上目标方向的水平角观测(1)(1)操作步骤：操作步骤：盘左位置：盘左位置：瞄准零方向A，按顺时针旋转照准部，依次照准B、C、D各目标方向，分别读取水平度
13、盘读数，最后再观测零方向A，称为上半测回归零，以上称为上半测回。零方向 盘左盘右ABCDE 第25页，共62页，编辑于2022年，星期二水平角观测盘右位置盘右位置：先照准零方向先照准零方向A A，按逆时针方向依次照准，按逆时针方向依次照准D D、C C、B B 各各目标方向，分别读取水平度盘读数，最后再照准零方向目标方向，分别读取水平度盘读数，最后再照准零方向A A，称为下半，称为下半测回归零，此为下半测回。测回归零，此为下半测回。零方向 盘左 盘右 ABCDE 第26页，共62页，编辑于2022年，星期二水平角观测(2)方向观测法的计算方向观测法的计算 a.计算上下半测回归零差计算上下半测回
14、归零差(即两次瞄准零方向即两次瞄准零方向A的读数之差的读数之差).b.计算两倍视准轴误差计算两倍视准轴误差2c 值值c.计算各方向的平均读数计算各方向的平均读数d.计算各方面归零后的方向值计算各方面归零后的方向值e.计算各测回归零方向值的平均值计算各测回归零方向值的平均值第27页，共62页，编辑于2022年，星期二方向观测法记录手簿方向观测法记录手簿测测站站测测回回目目标标水平度盘读数2C平均平均读读数数归归零后的方零后的方向向值值测测回回归归零零方向方向值值平平均均值值简简 图图与与角角值值盘盘 左（左（L）盘盘 右（右（R）12345678910O1A0 00 06180 00 0600
15、00 090 00 000 00 00附图附图B31 45 18211 45 06+1231 45 1231 45 0331 45 04C92 26 12272 26 06+692 26 0992 26 0092 25 58D145 17 39325 17 36+3145 17 38145 17 29145 17 30A0 00 18180 00 06+120 00 122A90 02 30270 02 24+690 02 240 00 00B121 47 36301 47 24+12121 47 3031 45 06C182 28 242 28 18+6182 28 2192 25 57D2
16、35 20 0055 19 48+12235 19 54145 17 30A90 02 24270 02 18+690 02 21第28页，共62页，编辑于2022年，星期二1.仪器误差仪器误差误差来源：误差来源：度盘偏心、度盘刻划误差、水平度盘与竖轴不垂直等。度盘偏心、度盘刻划误差、水平度盘与竖轴不垂直等。误差减弱方法：误差减弱方法：度盘偏心：取对径分划读数的平均值；度盘偏心：取对径分划读数的平均值；度盘刻划误差、水平度盘不与竖轴垂直误差：变换度盘位置；度盘刻划误差、水平度盘不与竖轴垂直误差：变换度盘位置；视准轴误差、横轴误差：盘左与盘右观测视准轴误差、横轴误差：盘左与盘右观测。水平角观测误
17、差及其减弱方法第29页，共62页，编辑于2022年，星期二经纬仪仪器误差对角度测量的影响经纬仪仪器误差对角度测量的影响1.照准部偏心差照准部偏心差度盘刻划中心与照准部旋转中心度盘刻划中心与照准部旋转中心不一致，对水平角的影响称为照不一致，对水平角的影响称为照准部偏心差。准部偏心差。、e e 称为偏心元素。称为偏心元素。对读数的影响为：对读数的影响为：右右右右至目标至目标左左左左C CR R(B)(B)(B)(B)M Me eC C0 0-+T T 特性：特性：对盘左、盘右读数影响值，大小相等，对盘左、盘右读数影响值，大小相等，符号相反，故一测回观测可消除其影响符号相反，故一测回观测可消除其影响
18、第30页，共62页，编辑于2022年，星期二2.水平度盘偏心差水平度盘偏心差水平度盘刻划中心与其旋转中心不一致，当测回变换度盘水平度盘刻划中心与其旋转中心不一致，当测回变换度盘或进行复测法观测时或进行复测法观测时，使得照准部偏心元素发生变化，由使得照准部偏心元素发生变化，由此对水平角读数产生的影响称为照准部偏心差。此对水平角读数产生的影响称为照准部偏心差。特性：特性：由于水平度盘偏心差是通过照准部偏心差来体现的，由于水平度盘偏心差是通过照准部偏心差来体现的，故其特性与照准部偏心差相似，可以通过一测回观测消除。故其特性与照准部偏心差相似，可以通过一测回观测消除。经纬仪仪器误差对角度测量的影响经纬
19、仪仪器误差对角度测量的影响3.经纬仪的三轴误差经纬仪的三轴误差（1 1）照准轴误差）照准轴误差由于照准轴与水平轴不正交，而由于照准轴与水平轴不正交，而对角度观测产生的影响，称为照对角度观测产生的影响，称为照准轴误差。准轴误差。M MM MH HH HO Oc c1 11 1第31页，共62页，编辑于2022年，星期二经纬仪仪器误差对角度测量的影响经纬仪仪器误差对角度测量的影响ZZZTHNOHTCTCMM11111TZCC在球面直角三角形在球面直角三角形ZTTZTT1 1中：中：特性特性：（1 1）00，CCC C；（2 2）一测回可消除其对读数的影响；）一测回可消除其对读数的影响；（3 3）同
20、一方向，）同一方向，2 C2 CL LR180R180，其大小短时间为，其大小短时间为常数，故各测回互差可作为检验观测质量的一项指标。当垂直角常数，故各测回互差可作为检验观测质量的一项指标。当垂直角3 1）：1.1.正确读数为正确读数为2.2.在仪器上安置正确读数在仪器上安置正确读数3.3.用改针松开上下两个绞头螺旋的任意一个，用左右两用改针松开上下两个绞头螺旋的任意一个，用左右两个绞头螺旋移动十字丝板使其精确照准目标即可。个绞头螺旋移动十字丝板使其精确照准目标即可。4.4.将送开的螺旋上紧。将送开的螺旋上紧。第57页，共62页，编辑于2022年，星期二五五.水平轴应与垂直轴正交水平轴应与垂直
21、轴正交特性：特性：对盘左、右读数的影响，大小对盘左、右读数的影响，大小相等符号相反。其值为：相等符号相反。其值为：校正：校正：专业人员进行专业人员进行O检验：检验：第58页，共62页，编辑于2022年，星期二六六.垂直度盘指标差检校垂直度盘指标差检校检验检验：中丝法观测垂直角一测回，计算出指标差。中丝法观测垂直角一测回，计算出指标差。校正：校正：1 1、调整指标水准器、调整指标水准器保持中丝照准目标，旋转指标水准器微动螺丝，安置正确垂直角读数保持中丝照准目标，旋转指标水准器微动螺丝，安置正确垂直角读数右右i i或左或左i i，此时气泡偏离，调整气泡校正，此时气泡偏离，调整气泡校正螺丝使之居中。
22、螺丝使之居中。2 2、调整十字丝、调整十字丝旋转垂直微动螺丝，安置正确垂直角读数旋转垂直微动螺丝，安置正确垂直角读数右右i i或左或左i i，此时目标偏，此时目标偏离十字丝中心，调整十字丝校正螺丝，使之照准目标离十字丝中心，调整十字丝校正螺丝，使之照准目标。30J230J21 J61 J6i第59页，共62页，编辑于2022年，星期二1、照准部上的光学对点器、照准部上的光学对点器整置仪器后，旋转照准部于不同位置，并在地面纸整置仪器后，旋转照准部于不同位置，并在地面纸上标定十字丝中心照准点上标定十字丝中心照准点1 1、2 2,若各点重合，说若各点重合，说明光学对点器正确。否则需调整转向棱镜螺丝，
23、明光学对点器正确。否则需调整转向棱镜螺丝，使之照准各点的中心位置。使之照准各点的中心位置。1 12 23 3七七.光学对点器的检校光学对点器的检校2、基座上的光学对点器、基座上的光学对点器悬挂垂球，标定垂球尖位置，若十字丝中心和该悬挂垂球，标定垂球尖位置，若十字丝中心和该点重合，说明光学对点器正确。否则需调整转向点重合，说明光学对点器正确。否则需调整转向棱镜螺丝，使之照准该点。棱镜螺丝，使之照准该点。第60页，共62页，编辑于2022年，星期二作业：作业：1.1.何谓水平角何谓水平角?何谓垂直角何谓垂直角?它们取值范多少它们取值范多少?2.DJ2.DJ6 6型光学经纬仪由哪几个部分组成型光学经纬仪由哪几个部分组成?3.3.经纬仪安置包括哪两个内容经纬仪安置包括哪两个内容?怎样进行怎样进行?4.4.试述测回法操作步骤、记录计算及限差规定试述测回法操作步骤、记录计算及限差规定?5.5.测量水平角时，为什么要用盘左、盘右两个位置观测量水平角时，为什么要用盘左、盘右两个位置观测测?第61页，共62页，编辑于2022年，星期二谢 谢第62页，共62页，编辑于2022年，星期二