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1、角度测量角度测量角度测量原理水平角水平角水平角水平角是指从空间是指从空间一点出发的两个方向在一点出发的两个方向在水平面上的投影所夹的水平面上的投影所夹的角度；而角度；而竖直角竖直角竖直角竖直角是指某是指某一方向与其在同一铅垂一方向与其在同一铅垂面内的水平线所夹的角面内的水平线所夹的角度，仰角为正，俯角为度，仰角为正，俯角为负。负。经纬仪的构造经纬仪是测量角度的仪器。根据测角精度的不经纬仪是测量角度的仪器。根据测角精度的不同，我国的经纬仪系列分为同，我国的经纬仪系列分为DJ07DJ07、DJ1DJ1、DJ2DJ2、DJ6DJ6、DJ30DJ30等几个等级。等几个等级。根据上节所述的测角原理，经纬
2、仪的构造必须根据上节所述的测角原理，经纬仪的构造必须具有以下一些装置：具有以下一些装置：(1)(1)对中整平装置对中整平装置(2)(2)照准装置照准装置(3)(3)读数装置读数装置1 1物镜；物镜；2 2竖直度竖直度盘；盘；3 3竖盘指标水竖盘指标水准管微动螺旋；准管微动螺旋；4 4圆水准器；圆水准器；5 5照准照准部微动螺旋；部微动螺旋；6 6照照准部制动扳钮；准部制动扳钮；7 7水准管反光镜；水准管反光镜；8 8竖盘指标水准管；竖盘指标水准管；9 9度盘照明反光镜；度盘照明反光镜；1010测微轮；测微轮；1111水水平度盘；平度盘；1212基座；基座；1313望远镜调焦筒；望远镜调焦筒；4
3、 4目镜；目镜；1515读数读数显微镜目镜；显微镜目镜；1616照照准部水准管；准部水准管；1717复复测扳手；测扳手；1818脚螺旋；脚螺旋；1919望远镜制动扳钮；望远镜制动扳钮；2020望远镜微动螺旋；望远镜微动螺旋；2121轴座固定螺旋。轴座固定螺旋。1 1物镜；物镜；2 2望远镜望远镜调焦筒；调焦筒；3 3目镜；目镜；4 4照准部水准管；照准部水准管；5 5照准部制动螺旋；照准部制动螺旋；6 6粗瞄准器；粗瞄准器；7 7测微轮；测微轮；8 8读数显微镜；读数显微镜；9 9度盘换象旋钮；度盘换象旋钮；1010水平度盘变换手轮；水平度盘变换手轮；1111望远镜制动螺旋；望远镜制动螺旋；1
4、212望远镜微动螺旋；望远镜微动螺旋；1313照准部微动螺旋；照准部微动螺旋；1414基座；基座；1515脚螺脚螺旋；旋；1616基座底板；基座底板；1717竖盘照明反光镜；竖盘照明反光镜；1818竖盘指标水准器竖盘指标水准器观察镜；观察镜；1919竖盘指竖盘指标水准器微动螺旋；标水准器微动螺旋；2020光学对中器；光学对中器；2121水平盘照明反光镜；水平盘照明反光镜；2222轴座固定螺旋。轴座固定螺旋。一、对中整平装置一、对中整平装置该装置包括三脚架，垂球或光学对中器，脚螺该装置包括三脚架，垂球或光学对中器，脚螺旋，圆水准器及管水准器。旋，圆水准器及管水准器。二、照准装置二、照准装置经纬仪
5、的照准装置又称照准部，它包括望远镜，经纬仪的照准装置又称照准部，它包括望远镜，横轴及其支架，竖轴和控制望远镜及照准部旋转的横轴及其支架，竖轴和控制望远镜及照准部旋转的制动和微动螺旋。制动和微动螺旋。复 测 机 构三、读数装置三、读数装置(一一)分微尺法分微尺法(二二)单平板玻璃测微器法单平板玻璃测微器法水平角测量的方法一、经纬仪的安置一、经纬仪的安置(一一)垂球对中、整平垂球对中、整平垂球对中、整平垂球对中、整平(二)光学对中器对中、整平光学对中器对中、整平二、测回法测水平角当所测的角度只有两个方向时，通常都用测回法观测。在角顶O安置仪器，在A、B处设立观测标志。经过对中、整平以后，即可按下述
6、步骤观测。测测站站测测点点盘盘位位水平度水平度盘读盘读数数 水平角水平角值值 平均角平均角值值 备备 注注1 12 23 34 45 56 67 7O OA A左左118 47 00118 47 0072 36 0072 36 0072 36 1072 36 10B B191 23 00191 23 00B B右右 11 23 20 11 23 2072 36 2072 36 20A A298 47 00298 47 00三、方向观测法测水平角三、方向观测法测水平角(一一)在在OO点安置仪器，对中、整平。点安置仪器，对中、整平。(二二)选择一个距离适中且影像清晰的方向作为起始方向，设为选择一个
7、距离适中且影像清晰的方向作为起始方向，设为OAOA。(三三)盘左照准盘左照准A A点，并安置水平度盘读数，使其稍大于点，并安置水平度盘读数，使其稍大于00，用测微，用测微器读取两次读数。器读取两次读数。(四四)以顺时针方向依次照准以顺时针方向依次照准B B、C C、D D诸点。最后再照准诸点。最后再照准A A，称为归，称为归零。在每次照准时，都用测微器读取两次读数。以上称为上半测回。零。在每次照准时，都用测微器读取两次读数。以上称为上半测回。(五五)倒转望远镜改为盘右，以逆时针方向依次照准倒转望远镜改为盘右，以逆时针方向依次照准A A、D D、C C、B B、A A，每次照准时，也是用测微器读
8、取两次读数。这称为下半测回，上下两，每次照准时，也是用测微器读取两次读数。这称为下半测回，上下两个半测回构成一个测回。个半测回构成一个测回。(六六)如需观测多个测回时，为了消减度盘刻度不匀的误差，每个测如需观测多个测回时，为了消减度盘刻度不匀的误差，每个测回都要改变度盘的位置，即在照准起始方向时，改变度盘的安置读数。回都要改变度盘的位置，即在照准起始方向时，改变度盘的安置读数。为使读数在圆周及测微器上均匀分布，如用为使读数在圆周及测微器上均匀分布，如用DJ2DJ2级仪器作精密测角时，级仪器作精密测角时，则各测回起始方向的安置读数依下式计算：则各测回起始方向的安置读数依下式计算：表32 方向法观
9、测手簿测测站站测测点点水平水平盘读盘读数数左左-右右(2c)(2c)方向方向值值备备注注盘盘左左盘盘右右 1 12 23 34 45 56 67 78 89 9101011111212O OA A 60 15 60 150000240 15240 151212-12-12 60 15 04 60 15 04 60 15 06 60 15 06 0 00 00 0 00 00B B101 51101 515454281 52281 520000-6-6101 51 101 51 5757 41 36 53 41 36 53C C171 43171 431818351 43351 433030-1
10、2-12171 43 171 43 2424111 28 111 28 2020D D313 36313 360606133 36133 361212-6-6313 36 313 36 0909253 21 253 21 0505A A 60 15 60 150000240 15240 150606-6-6 60 15 03 60 15 030 0-6-6表33 方向观测法的限差仪仪器器型号型号光学光学测测微器两次微器两次重合重合读读数之差数之差半半测测回回归归零差零差各各测测回同方向回同方向值值2c2c互差互差各各测测回同一方向回同一方向值值互差互差116699663388131310101
11、8182424竖直角测量的方法竖直度盘的刻划也是在全圆周上刻为竖直度盘的刻划也是在全圆周上刻为360360。通。通常在望远镜方向上注以常在望远镜方向上注以00及及180180，在视线水平时，在视线水平时，指标所指的读数为指标所指的读数为9090或或270270。竖盘读数也是通过一。竖盘读数也是通过一系列光学组件传至读数显微镜内读取。系列光学组件传至读数显微镜内读取。(一)指标带水准器的构造(二)指标带补偿器的构造二、竖直角的观测方法二、竖直角的观测方法由竖直角的定义已知，它是倾斜视线与在同一铅由竖直角的定义已知，它是倾斜视线与在同一铅垂面内的水平视线所夹的角度。由于水平视线的读数垂面内的水平视
12、线所夹的角度。由于水平视线的读数是固定的，所以只要读出倾斜视线的竖盘读数，即可是固定的，所以只要读出倾斜视线的竖盘读数，即可求算出竖直角值。但为了消除仪器误差的影响，同样求算出竖直角值。但为了消除仪器误差的影响，同样需要用盘左、盘右观测。其具体观测步骤为：需要用盘左、盘右观测。其具体观测步骤为：1.1.在测站上安置仪器，对中，整平。在测站上安置仪器，对中，整平。2.2.以盘左照准目标，如果是指标带水准器的仪器，以盘左照准目标，如果是指标带水准器的仪器，必须用指标微动螺旋使水准器气泡居中，然后读取竖必须用指标微动螺旋使水准器气泡居中，然后读取竖盘读数盘读数L L，这称为上半测回。，这称为上半测回
13、。3.3.将望远镜倒转，以盘右用同样方法照准同一目将望远镜倒转，以盘右用同样方法照准同一目标，使指标水准器气泡居中后，读取竖盘读数标，使指标水准器气泡居中后，读取竖盘读数R R，这，这称为下半测回。称为下半测回。三、竖直角的计算四、竖盘指标差 竖盘指标差竖盘指标差 经纬仪的检验和校正经纬仪的检验和校正一、经纬仪应满足的主要条件一、经纬仪应满足的主要条件从测角原理已知：为了能正确地测出水平角和从测角原理已知：为了能正确地测出水平角和竖直角，仪器要能够精确地安置在测站点上；仪器竖直角，仪器要能够精确地安置在测站点上；仪器竖轴能安置在铅垂位置；视线绕横轴旋转时，能够竖轴能安置在铅垂位置；视线绕横轴旋
14、转时，能够形成一个铅垂面；当视线水平时，竖盘读数应为形成一个铅垂面；当视线水平时，竖盘读数应为9090或或270270。为满足上述要求，仪器应具备下述的理想关系：为满足上述要求，仪器应具备下述的理想关系：1.1.照准部的水准管轴应垂直于竖轴照准部的水准管轴应垂直于竖轴2.2.圆水准器轴应平行于竖轴圆水准器轴应平行于竖轴3.3.十字丝竖丝应垂直于横轴十字丝竖丝应垂直于横轴4.4.视线应垂直于横轴视线应垂直于横轴5.5.横轴应垂直于竖轴横轴应垂直于竖轴6.6.光学对中器的视线应与竖轴的旋转中心线重合光学对中器的视线应与竖轴的旋转中心线重合7.7.视线水平时竖盘读数应为视线水平时竖盘读数应为9090
15、或或270270二、经纬仪的检验和校正方法二、经纬仪的检验和校正方法经纬仪检验的目的，就是检查上述的各种关系经纬仪检验的目的，就是检查上述的各种关系是否满足。如果不能满足，且偏差超过允许的范围是否满足。如果不能满足，且偏差超过允许的范围时。则需进行校正。检验和校正应按一定的顺序进时。则需进行校正。检验和校正应按一定的顺序进行，确定这些顺序的原则是：行，确定这些顺序的原则是：1.1.如果某一项不校正好，会影响其他项目的检如果某一项不校正好，会影响其他项目的检验时，则这一项先做。验时，则这一项先做。2.2.如果不同项目要校正同一部位，则会互相影如果不同项目要校正同一部位，则会互相影响，在这种情况下
16、，应将重要项目在后边检验，以响，在这种情况下，应将重要项目在后边检验，以保证其条件不被破坏。保证其条件不被破坏。3.3.有的项目与其他条件无关，则先后均可。有的项目与其他条件无关，则先后均可。(一)照准部的水准管轴垂直竖轴(二)圆水准器轴平行竖轴(三)十字丝竖丝垂直横轴(四四)视线垂直于横轴视线垂直于横轴(五五)横轴垂直于竖轴横轴垂直于竖轴 (六六)光学对中器的视线与竖轴旋转中心线重合光学对中器的视线与竖轴旋转中心线重合(七七)竖盘指标差竖盘指标差角度测量的误差分析一、仪器误差一、仪器误差仪器虽经过检验及校正，但总会有残余的误差仪器虽经过检验及校正，但总会有残余的误差存在。仪器误差的影响，一般
17、都是系统性的，可存在。仪器误差的影响，一般都是系统性的，可以在工作中通过一定的方法予以消除或减小。以在工作中通过一定的方法予以消除或减小。(一一)水准管轴不垂直竖轴水准管轴不垂直竖轴(二)视线不垂直横轴由于一个角度是由两个方向构成的，则它对角度的影响为：(三)横轴不垂直竖轴它对角度的影响为：(四四)照准部偏心照准部偏心所谓照准部偏心，即照准部的旋转中心与水平所谓照准部偏心，即照准部的旋转中心与水平盘的刻划中心不相重合。这项误差只有在直径一端盘的刻划中心不相重合。这项误差只有在直径一端有读数的仪器才有影响，而采用对径符合读法的仪有读数的仪器才有影响，而采用对径符合读法的仪器，可将这项误差自动消除
18、。器，可将这项误差自动消除。(五五)光学对中器视线不与竖轴旋转中心线重合光学对中器视线不与竖轴旋转中心线重合这项误差是影响测站偏心，如果对中器是附在基座上，这项误差是影响测站偏心，如果对中器是附在基座上，在观测测回数的一半时，可将基座平转在观测测回数的一半时，可将基座平转180180再进行对中，以再进行对中，以减少其影响。减少其影响。(六六)竖盘指标差竖盘指标差这项误差是影响竖直角的观测精度。如果工作时预先测这项误差是影响竖直角的观测精度。如果工作时预先测出，在用半测回测角的计算时予以考虑，或者用盘左、盘右出，在用半测回测角的计算时予以考虑，或者用盘左、盘右观测取其平均值，则可得到抵消。观测取
19、其平均值，则可得到抵消。二、观测误差二、观测误差(一一)测站偏心测站偏心在测角精度要求一定时，在测角精度要求一定时，边越短，则对中精度要求越边越短，则对中精度要求越高。高。(二二)目标偏心目标偏心与测站偏心类似，偏心与测站偏心类似，偏心距越大，边长越短，则目标距越大，边长越短，则目标偏心对测角的影响越大。所偏心对测角的影响越大。所以在短边测角时，尽可能用以在短边测角时，尽可能用垂球作为观测标志。垂球作为观测标志。(三三)照准误差照准误差照准误差的大小，决定于人眼的分辨能力、望照准误差的大小，决定于人眼的分辨能力、望远镜的放大率、目标的形状及大小和操作的仔细程远镜的放大率、目标的形状及大小和操作
20、的仔细程度。度。对于粗的目标宜用双丝照准，细的目标则用单对于粗的目标宜用双丝照准，细的目标则用单丝照准。丝照准。(四四)读数误差读数误差对于分微尺读法，主要是估读最小分划的误差，对于分微尺读法，主要是估读最小分划的误差，对于对径符合读法，主要是对径符合的误差所带来对于对径符合读法，主要是对径符合的误差所带来的影响，所以在读数时宜特别注意。的影响，所以在读数时宜特别注意。DJ6DJ6级仪器的级仪器的读数误差最大为士读数误差最大为士1212，DJ2DJ2级仪器为级仪器为2233。(五五)竖盘指标水准器的整平误差竖盘指标水准器的整平误差在读取竖盘读数以前，须先将指标水准器整平。在读取竖盘读数以前，须
21、先将指标水准器整平。DJ6DJ6级仪器的指标水准器分划值一般为级仪器的指标水准器分划值一般为3030，DJ2DJ2级级仪器一般为仪器一般为2020。这项误差对竖直角的影响是主要因。这项误差对竖直角的影响是主要因素。操作时宜分外注意。素。操作时宜分外注意。三、外界条件的影响外界条件的因素十分复杂，如天气的变化、植外界条件的因素十分复杂，如天气的变化、植被的不同、地面土质松紧的差异、地形的起伏、以被的不同、地面土质松紧的差异、地形的起伏、以及周围建筑物的状况等，都会影响测角的精度。有及周围建筑物的状况等，都会影响测角的精度。有风会使仪器不稳，地面土松软可使仪器下沉，强烈风会使仪器不稳，地面土松软可
22、使仪器下沉，强烈阳光照射会使水准管变形，视线靠近反光物体，则阳光照射会使水准管变形，视线靠近反光物体，则有折光影响。这些在测角时，应注意尽量予以避免。有折光影响。这些在测角时，应注意尽量予以避免。电子经纬仪电子经纬仪与光学经纬仪相比较，主要差别在读数系统，其他如照电子经纬仪与光学经纬仪相比较，主要差别在读数系统，其他如照准、对中、整平等装置是相同的。准、对中、整平等装置是相同的。一、电子经纬仪的读数系统一、电子经纬仪的读数系统目前最高精度的电子经纬仪可显示到目前最高精度的电子经纬仪可显示到0.10.1，测角精度可达，测角精度可达0.50.5。二、电子经纬仪的特点二、电子经纬仪的特点由于电子经纬
23、仪是电子计数，通过置于机内的微型计算机，可以自由于电子经纬仪是电子计数，通过置于机内的微型计算机，可以自动控制工作程序和计算，并可自动进行数据传输和存储，因而它具有以动控制工作程序和计算，并可自动进行数据传输和存储，因而它具有以下特点：下特点：(一一)读数在屏幕上自动显示，角度计量单位读数在屏幕上自动显示，角度计量单位(360(360六十进制、六十进制、360360十进制、十进制、400g400g、64006400密位密位)可自动换算。可自动换算。(二二)竖盘指标差及竖轴的倾斜误差可自动修正。竖盘指标差及竖轴的倾斜误差可自动修正。(三三)有与测距仪和电子手簿连接的接口。与测距仪连接可构成组合有
24、与测距仪和电子手簿连接的接口。与测距仪连接可构成组合式全站仪，与电子手簿连接，可将观测结果自动记录，没有读数和记录式全站仪，与电子手簿连接，可将观测结果自动记录，没有读数和记录的人为错误。的人为错误。(四四)可根据指令对仪器的竖盘指标差及轴系关系进行自动检测。可根据指令对仪器的竖盘指标差及轴系关系进行自动检测。(五五)如果电池用完或操作错误，可自动显示错误信息。如果电池用完或操作错误，可自动显示错误信息。(六六)可单次测量，也可跟踪动态目标连续测量。但跟踪测量的精度可单次测量，也可跟踪动态目标连续测量。但跟踪测量的精度较低。较低。(七七)有的仪器可预置工作时间，到规定时间，则自动停机。有的仪器可预置工作时间，到规定时间，则自动停机。(八八)根据指令，可选择不同的最小角度单位。根据指令，可选择不同的最小角度单位。(九九)可自动计算盘左、盘右的平均值及标准偏差。可自动计算盘左、盘右的平均值及标准偏差。(十十)有的仪器内置驱动马达及有的仪器内置驱动马达及CCDCCD系统，可自动搜寻目标。系统，可自动搜寻目标。根据仪器生产的时间及挡次的高低，某种仪器可能具备上述的全部根据仪器生产的时间及挡次的高低，某种仪器可能具备上述的全部或部分特点。随着科学技术的发展，其功能还在不断扩展。或部分特点。随着科学技术的发展，其功能还在不断扩展。