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1、工程测量工程测量 角度测量角度测量第1页，本讲稿共68页第三章第三章 角度测量角度测量3.13.1水平角测量原理水平角测量原理3.23.2经纬仪结构经纬仪结构3.33.3水平角测量方法水平角测量方法3.43.4竖直角测量原理及方法竖直角测量原理及方法3.53.5经纬仪检验校正经纬仪检验校正3.63.6角度测量误差分析角度测量误差分析2第2页，本讲稿共68页3.13.1水平角测量原理水平角测量原理地面上两地面上两相交直线相交直线的夹角在的夹角在水平面上水平面上的投影的投影OBAba=b a水平面水平面水平角水平角3第3页，本讲稿共68页4天顶天顶铅铅垂垂线线水平线水平线ACB090 180270
2、竖直角竖直角 在同一个竖直面内，瞄准目标的视线在同一个竖直面内，瞄准目标的视线与水平视线的夹角。与水平视线的夹角。仰角：倾斜仰角：倾斜视线在水平视视线在水平视线以上时的竖线以上时的竖直角直角 俯角：倾斜俯角：倾斜视线在水平视视线在水平视线以下时的竖线以下时的竖直角直角第4页，本讲稿共68页经纬仪应具备的条件：经纬仪应具备的条件：1、圆盘中心必须处于角顶点的铅垂线上、圆盘中心必须处于角顶点的铅垂线上2、有一个能置于水平位置带刻线的圆盘、有一个能置于水平位置带刻线的圆盘3、望远镜不仅能在水平方向转动、望远镜不仅能在水平方向转动而且可而且可以在竖直方向转动以瞄准不同方向不以在竖直方向转动以瞄准不同方
3、向不同高度的目标；同高度的目标；4、具有一个读数设备。、具有一个读数设备。5第5页，本讲稿共68页常用的光学经纬仪：常用的光学经纬仪：DJ07 DJ1 DJ2 DJ6 DJ15经纬仪：经纬仪：用于测定水平角和竖直角的仪器。用于测定水平角和竖直角的仪器。有光学经纬仪和电子经纬仪之分。有光学经纬仪和电子经纬仪之分。3.23.2经纬仪的结构经纬仪的结构6第6页，本讲稿共68页一、一、DJ6DJ6级光学经纬仪级光学经纬仪基本构造基本构造照准部照准部水平度盘水平度盘基座基座7第7页，本讲稿共68页1.照准部照准部2.水平度盘水平度盘水平度盘：水平度盘：顺时针方向刻有顺时针方向刻有0到到360的分的分划线
4、，用来测量水平角。划线，用来测量水平角。水平度盘转动控制装置：水平度盘转动控制装置：位置变动位置变动手手轮和复测装置。轮和复测装置。外轴装置：外轴装置：望远镜：望远镜：照准部水准管：照准部水准管：读数显微镜：读数显微镜：竖直度盘：竖直度盘：横轴、竖轴：横轴、竖轴：8第8页，本讲稿共68页照准部照准部水平度盘水平度盘基座基座读数读数 显微镜显微镜经纬经纬仪仪9瞄准器瞄准器反光镜反光镜指标水准指标水准管反光镜管反光镜水准管水准管第9页，本讲稿共68页10脚螺旋脚螺旋水平水平制动制动水平微动水平微动竖直制动竖直制动竖直微动竖直微动物镜物镜竖直度盘竖直度盘水平水平度盘度盘基座基座第10页，本讲稿共68
5、页11度盘变度盘变换手轮换手轮竖盘指标竖盘指标水准管水准管物镜调焦螺旋物镜调焦螺旋反光镜反光镜指标水准管指标水准管反光镜反光镜圆水准器圆水准器瞄准器瞄准器读数显读数显微镜微镜光学对光学对中器中器第11页，本讲稿共68页12水平度盘水平度盘水平度盘由光学玻璃制成水平度盘由光学玻璃制成 顺时针顺时针0 0 360360 刻度；刻度；仪器整平，水平度盘水平；仪器整平，水平度盘水平；水平度盘与照准部相互脱离；水平度盘与照准部相互脱离；当照准部转动时，水平度盘并不随之转动当照准部转动时，水平度盘并不随之转动。改变度盘位置，要使用复测改变度盘位置，要使用复测 扳手或度盘变换手轮。扳手或度盘变换手轮。0 0
6、9090180180270270第12页，本讲稿共68页HV6543210654321011211187881125.111205068754.58754 30分微尺分微尺指标线指标线对径分划对径分划二、读数设备与读数方法二、读数设备与读数方法13第13页，本讲稿共68页读数练习读数练习HV012345601234562342732722342112273023014第14页，本讲稿共68页01234562013456 读数练习读数练习1157878792013456116115012345611526427817061155830790412VHHV15第15页，本讲稿共68页一、经纬仪的安
7、置一、经纬仪的安置1：对中对中 使得度盘中心处于角顶点的铅垂线使得度盘中心处于角顶点的铅垂线上。即使仪器的中心与测站点的标志中上。即使仪器的中心与测站点的标志中心在同一铅垂线上。心在同一铅垂线上。v垂球或光学对中器垂球或光学对中器2：整平整平使得度盘处于水平位置上。使得度盘处于水平位置上。3.33.3水平角测量方法水平角测量方法16第16页，本讲稿共68页一、经纬仪的安置一、经纬仪的安置1：对中：对中使用垂球对中使用垂球对中17第17页，本讲稿共68页2：整平：整平使得度盘处于水平位置上使得度盘处于水平位置上123123一、经纬仪的安置一、经纬仪的安置18第18页，本讲稿共68页使用光学对中器
8、整置仪器使用光学对中器整置仪器1.1.粗对中：粗对中：用三脚架或脚螺旋使光学对中器分划板上的用三脚架或脚螺旋使光学对中器分划板上的圆心或十字丝交点对准测站点；圆心或十字丝交点对准测站点；2.2.粗平：粗平：用三脚架腿的伸缩部分调节三脚架腿的长度使用三脚架腿的伸缩部分调节三脚架腿的长度使仪器基本水平；仪器基本水平；3.3.精平：精平：用脚螺旋使经纬仪精确整平；用脚螺旋使经纬仪精确整平；4.4.精对中：精对中：在架头上平移仪器，使仪器精确对中；在架头上平移仪器，使仪器精确对中；5.5.再精平、再对中：再精平、再对中：重复第重复第3 3、4 4步，达到精确对中和步，达到精确对中和整平。整平。19第1
9、9页，本讲稿共68页测量标识：大花杆、测钎和觇标测量标识：大花杆、测钎和觇标20第20页，本讲稿共68页经纬仪的十字丝分划板经纬仪的十字丝分划板21第21页，本讲稿共68页22瞄准瞄准第22页，本讲稿共68页23瞄准瞄准第23页，本讲稿共68页瞄准瞄准24第24页，本讲稿共68页25瞄准操作步骤：瞄准操作步骤：粗瞄、制动、调焦消除视差、水平微动精确瞄粗瞄、制动、调焦消除视差、水平微动精确瞄准准。用水平微动完成瞄准。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尽量瞄准目标下部，减少由于目标不垂直引起的方向误差。引起的方向误差。第25页，本讲稿共68页二、水平角测量方法二、水平角测量方
10、法1 1、测回法测回法适用于观测两个方向之间的单角适用于观测两个方向之间的单角2 2、方向法方向法适用于观测两个以上的方向适用于观测两个以上的方向26第26页，本讲稿共68页基本概念基本概念 盘左和盘右盘左和盘右盘左盘左/正镜正镜:竖盘在望远镜的左边竖盘在望远镜的左边盘右盘右/倒镜倒镜:竖盘在望远镜的右边竖盘在望远镜的右边 测回测回上半测回上半测回/下半测回下半测回一个测回一个测回/多个测回多个测回 配盘配盘度盘变换手轮度盘变换手轮27第27页，本讲稿共68页三、测回法测量水平角三、测回法测量水平角ABO28第28页，本讲稿共68页(1)(1)测回法的步骤测回法的步骤1、盘左位置，瞄准左边的目
11、标、盘左位置，瞄准左边的目标A点。配置度盘点。配置度盘在在0度或稍大于度或稍大于0度，读数度，读数 记于手簿。记于手簿。4、逆时针旋转照准部，瞄准左边的目标、逆时针旋转照准部，瞄准左边的目标A点，读数点，读数 ，并记录。，并记录。2、顺时针旋转望远镜，瞄准右边的目标、顺时针旋转望远镜，瞄准右边的目标B点，点，读数读数 记于手簿。记于手簿。以上为上半测回，得半测回角值以上为上半测回，得半测回角值3、倒转望远镜，盘右位置，逆时针旋转照准、倒转望远镜，盘右位置，逆时针旋转照准部，瞄准右边的目标部，瞄准右边的目标B点，读数点，读数 记录。记录。5、恢复盘左位置，重新配盘，进行下面的测回。、恢复盘左位置
12、，重新配盘，进行下面的测回。以上为下半测回，得半测回角值以上为下半测回，得半测回角值 且一测回角值且一测回角值01802709018002709029第29页，本讲稿共68页三、测回法测量水平角三、测回法测量水平角测站 竖盘位置 目标读数半测回角一测回均值 均值左右左右水平角观测记录水平角观测记录O（1）ABAB0 01 0685 36 18180 01 24 265 36 3090 00 36175 35 42270 00 48355 35 48ABABO（2）85 35 1285 35 0685 35 0685 35 0085 35 0985 35 0385 35 0630第30页，本讲稿
13、共68页注意及说明注意及说明测回间要配盘；测回间要配盘；上、下两个半测回照准部的水平旋转方向，上、下两个半测回照准部的水平旋转方向，照准目标的顺序不同；照准目标的顺序不同；上、下两个半测回角值之差小于上、下两个半测回角值之差小于40秒；秒；各测回的角度互差应小于各测回的角度互差应小于24秒；秒；记录时，记录时，分、秒一般都要记两位；分、秒一般都要记两位；计算时，取平均值的原则是计算时，取平均值的原则是“奇进偶不进奇进偶不进”。31第31页，本讲稿共68页四、方向法测量水平角四、方向法测量水平角盘左盘左盘右盘右ABCDA（归零）（归零）ADCBAABCDO32第32页，本讲稿共68页方向法的计算
14、步骤方向法的计算步骤计算两倍照准误差计算两倍照准误差2C(J6不要求不要求)2C=盘左读数盘左读数-(盘右读数盘右读数180 0)计算各方向的平均读数计算各方向的平均读数平均读数平均读数=盘左读数盘左读数+(盘右读数盘右读数1800)/2计算归零后的方向值计算归零后的方向值各方向的平均读数零方向的读数各方向的平均读数零方向的读数计算各测回归零后的方向值的平均计算各测回归零后的方向值的平均计算各水平角的值计算各水平角的值33第33页，本讲稿共68页方向观测法记录方向观测法记录测站目标盘左L盘右R平均读数=左+(右180)/2归零后方向值各测回归零方向平均值水平角值 OABCDA 0 01 067
15、1 52 06145 30 48210 12 12 0 01 24180 01 1830 12 06325 30 48251 52 00180 01 12OABCDA 90 01 24 161 52 06 235 30 54 300 12 24 90 01 36270 01 24120 12 1855 30 48341 52 00270 01 180 01 0971 52 03145 30 48210 12 090 01 2190 01 21161 52 03235 30 51300 12 2190 01 30(0 01 15)0 00 0071 50 48145 29 33210 10 54
16、(90 01 26)0 00 0071 50 37145 29 25210 10 550 00 0071 50 42145 29 29210 10 5471 50 4273 38 4764 41 2534第34页，本讲稿共68页3.43.4竖直角测量原理及方法竖直角测量原理及方法35竖直角的定义竖直角的定义地面上的直线与其水平投影线（水平视线）间的夹角地面上的直线与其水平投影线（水平视线）间的夹角第35页，本讲稿共68页竖直度盘基本构造竖直度盘基本构造36第36页，本讲稿共68页090180270竖直度盘基本构造竖直度盘基本构造指标水准管指标水准管微动螺旋微动螺旋指标水准管指标水准管37第37
17、页，本讲稿共68页270180900盘右盘右竖盘竖盘注记注记形式形式090180270盘左盘左180270 090盘右盘右900270180盘左盘左38第38页，本讲稿共68页090180270L竖直角计算公式推导（理想）竖直角计算公式推导（理想）090180270盘左盘左左左=90L39第39页，本讲稿共68页090180270R竖直角计算公式推导（理想）竖直角计算公式推导（理想）盘右盘右090180270右右=R27040第40页，本讲稿共68页竖盘指标差竖盘指标差 当指标水准管气泡居中时，盘左指标线当指标水准管气泡居中时，盘左指标线所指的度数不一定恰好就是所指的度数不一定恰好就是90度或
18、者度或者0度，度，盘右不一定正好是盘右不一定正好是270度或度或180度。即存在一度。即存在一个竖盘指标差个竖盘指标差 x。41一测回竖直角：一测回竖直角：=（左左+右右）/2第41页，本讲稿共68页竖直角计算公式推导竖直角计算公式推导正确的角度为正确的角度为左左=(90+x)L=左左+x090180270090180270盘左盘左L42第42页，本讲稿共68页竖直角计算公式推导竖直角计算公式推导正确的角度为正确的角度为右右=R(270+x)=右右-x090180270盘右盘右090180270R43第43页，本讲稿共68页竖盘指标差的计算竖盘指标差的计算要求：要求：J6:x24若指标差超标，
19、则计算每个竖直角的时候应加上指标若指标差超标，则计算每个竖直角的时候应加上指标差。可通过校正指标水准管来减小或消除。差。可通过校正指标水准管来减小或消除。一般满足要求情况下不考虑指标差。一般满足要求情况下不考虑指标差。44左左=(90+x)L右右=R(270+x)=(左左+右右)/2=(R270)+(90L)/2 =(左左+右右)/2第44页，本讲稿共68页 竖直角观测方法竖直角观测方法1.在测站安置经纬仪，在测站安置经纬仪，对中、整平对中、整平；2.盘左用盘左用中丝中丝精确瞄准目标，调节指标水精确瞄准目标，调节指标水准管准管气泡居中气泡居中，读数，读数L（V）；）；3.盘右用盘右用中丝中丝精
20、确瞄准目标，调节指标水精确瞄准目标，调节指标水准管准管气泡居中气泡居中，读数，读数R（V）；）；45第45页，本讲稿共68页瞄瞄准准（注：竖丝用来测水平角瞄准，中丝用来测竖直角瞄准）（注：竖丝用来测水平角瞄准，中丝用来测竖直角瞄准）46第46页，本讲稿共68页竖直角观测记录竖直角观测记录测站目标竖盘位置竖盘读数半测回角值一测回角值AB盘左盘左87 52 182 07 42盘右盘右272 07 302 07 302 07 36AC盘左盘左93 16 543 16 54盘右盘右266 43 243 16 363 16 4547第47页，本讲稿共68页练习题：练习题：用经纬仪观测某一目标的竖直用经纬
21、仪观测某一目标的竖直角，测得盘左读数为角，测得盘左读数为714524，盘，盘右读数为右读数为2881622，计算竖直角及，计算竖直角及指标差。如用这台仪器测得另一目标指标差。如用这台仪器测得另一目标的盘左读数为的盘左读数为921236，求其竖直角，求其竖直角？左左=(90+x)L48第48页，本讲稿共68页 三角高程测量三角高程测量已已知知高高程程点点A A上上安安置置经经纬纬仪仪，B B点点竖竖标标杆杆测测出出竖竖直直角角a a。设设水水平平距距离离D D已已知，则：知，则：a aABDi ivhDtgaDtgai i：经纬仪仪器高：经纬仪仪器高v v：标杆长度：标杆长度 h hABAB=D
22、tga+i-v=Dtga+i-v49第49页，本讲稿共68页一、经纬仪的几何轴系一、经纬仪的几何轴系1：照准部水准管轴（：照准部水准管轴（LL）2：望远镜：望远镜视准轴视准轴（CC）3：仪器：仪器竖轴（竖轴（VV）4：仪器横轴：仪器横轴（HH）5：竖盘指标水准管水准轴（：竖盘指标水准管水准轴（L L ）3.53.5经纬仪检验校正经纬仪检验校正50第50页，本讲稿共68页二、轴系应满足的几何条件二、轴系应满足的几何条件 1：照准部水准管轴垂直于竖轴照准部水准管轴垂直于竖轴（LL VV）2：十字丝竖丝垂直于横轴（竖丝：十字丝竖丝垂直于横轴（竖丝 HH）3：视准轴垂直于视准轴垂直于横轴横轴（CC H
23、H）4：横轴横轴垂直于竖轴垂直于竖轴（HH VV）5：竖盘指标水准管水准轴垂直于指标线：竖盘指标水准管水准轴垂直于指标线 （L L 指标线）指标线）(竖盘指标差为竖盘指标差为0)51第51页，本讲稿共68页三、经纬仪检校三、经纬仪检校1、照准部水准管的检校、照准部水准管的检校 LL VV？水准管轴水准管轴水平度盘水平度盘竖轴竖轴52第52页，本讲稿共68页53第53页，本讲稿共68页2、十字丝垂直于横轴的检校、十字丝垂直于横轴的检校 竖丝竖丝 HH？检验方法：检验方法：精平仪器，在仪器前方适当位置悬精平仪器，在仪器前方适当位置悬挂一垂球线，旋转照准部照准该线，若挂一垂球线，旋转照准部照准该线，
24、若十字丝竖丝和垂球线完全重合，则满足十字丝竖丝和垂球线完全重合，则满足条件；否则，应校正。条件；否则，应校正。或瞄准一清晰小点或瞄准一清晰小点54第54页，本讲稿共68页3、视准轴垂直于横轴的检校、视准轴垂直于横轴的检校 CC HH？右右左左视准轴误差：视准轴误差：CAC180270090HHCO M左左=M左左 +CCC180270090HHAOC M右右=M 右右 -C 55第55页，本讲稿共68页（一般由专业人员进行校正）（一般由专业人员进行校正）4、横轴垂直于竖轴的检校横轴垂直于竖轴的检校 HH VV？56第56页，本讲稿共68页5 、竖盘指标水准管检校、竖盘指标水准管检校 L L 指
25、标线指标线？一般指标差的绝对值超过一般指标差的绝对值超过1时，应予以校正。时，应予以校正。180270090i180270090i指标差：指标差：右右左左57第57页，本讲稿共68页角度测量误差及消除方法角度测量误差及消除方法 仪器误差仪器误差 观测误差观测误差 外界条件的影响外界条件的影响3.63.6角度测量误差分析角度测量误差分析58第58页，本讲稿共68页1 1、照准部偏心误差、照准部偏心误差产产生生情情况况：照照准准部部旋旋转转中中心心与与度度盘盘分分划划中中心心不重合不重合规规律律：随随瞄瞄准准方方向向而而异异，照照准准方方向向垂垂直直于偏心方向时对水平方向读数影响最大于偏心方向时对
26、水平方向读数影响最大消除与减弱措施消除与减弱措施：盘左盘右取平均值可消除：盘左盘右取平均值可消除（一）仪器误差（一）仪器误差59第59页，本讲稿共68页2 2、度盘刻划误差、度盘刻划误差产生情况产生情况：度盘制造时产生：度盘制造时产生消除与减弱措施消除与减弱措施：变换度盘位置：变换度盘位置（一）仪器误差（一）仪器误差60第60页，本讲稿共68页3 3、视准轴误差、视准轴误差(c)(c)产产生生情情况况：视视准准轴轴不不垂垂直直于于横横轴轴时时产产生生的误差的误差规律规律：随垂直角增大而增大：随垂直角增大而增大消消除除与与减减弱弱措措施施：盘盘左左盘盘右右取取均均值值可可以以消消除除（一）仪器误
27、差（一）仪器误差61第61页，本讲稿共68页4 4、横轴误差、横轴误差产生情况产生情况：横轴不水平：横轴不水平规规律律：随随垂垂直直角角增增大大而而增增大大，对对两两等等高高目标观测时误差为目标观测时误差为0 0消消除除与与减减弱弱措措施施：盘盘左左盘盘右右取取均均值值可可以以消除消除（一）仪器误差（一）仪器误差62第62页，本讲稿共68页5 5、竖轴倾斜误差、竖轴倾斜误差产生情况产生情况：纵轴不铅垂：纵轴不铅垂规规律律：随随垂垂直直角角增增大大而而增增大大，与与横横轴轴所所处处的方向有关的方向有关消消除除与与减减弱弱措措施施：注注意意水水准准管管的的精精度度与与精精确整平确整平注意注意：不能
28、不能用盘左盘右取均值消除用盘左盘右取均值消除（一）仪器误差（一）仪器误差63第63页，本讲稿共68页1 1、仪器对中误差、仪器对中误差产产生生情情况况：仪仪器器中中心心与与测测站站点点不不在在同同一一铅垂线上铅垂线上规律规律：偏心越大、边越大，误差越大：偏心越大、边越大，误差越大消消除除与与减减弱弱措措施施：精精确确对对中中。当当边边长长较较短时应特别注意对中。短时应特别注意对中。（二）观测误差（二）观测误差64第64页，本讲稿共68页2 2、目标偏心误差、目标偏心误差产生情况产生情况：觇标中心偏离目标标石中心：觇标中心偏离目标标石中心规规律律：与与偏偏心心距距与与正正比比，与与边边长长成成反
29、反比比，垂直于视线方向的目标偏心误差最大垂直于视线方向的目标偏心误差最大消消除除与与减减弱弱措措施施：觇觇标标铅铅垂垂。尽尽量量瞄瞄准准目目标底部标底部（二）观测误差（二）观测误差65第65页，本讲稿共68页3 3、照准误差、照准误差产生原因产生原因：未精确瞄准目标的几何中心：未精确瞄准目标的几何中心消消除除与与减减弱弱措措施施：选选择择较较好好的的观观测测环环境境。与仪器的读数设备有关与仪器的读数设备有关（二）观测误差（二）观测误差66第66页，本讲稿共68页4 4、读数误差、读数误差 产生原因产生原因：估读导致：估读导致5 5、视差和十字丝不清晰的影响、视差和十字丝不清晰的影响视差视差目标成象不在十字丝板上引起的误差目标成象不在十字丝板上引起的误差消除措施消除措施：观测时认真调焦：观测时认真调焦（二）观测误差（二）观测误差67第67页，本讲稿共68页1 1、大气折光、大气折光旁折光旁折光 长边选有利时间长边选有利时间 视线视线1米以上米以上垂直折光垂直折光 对向观测取均值对向观测取均值2 2、空气抖动、空气抖动 、温度、湿度、风力等、温度、湿度、风力等 打伞打伞（三）外界条件影响（三）外界条件影响68第68页，本讲稿共68页