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1、测量学(第四版)-第3章-角度测量1.水平角观测原理752一、水平角观测原理水平角水平角 从一点A到两个目标B,C的方向线,垂直投影到水平面上所成的夹角,顺时针计算 水平面水平面bABCcab铅铅垂垂线线铅铅垂垂线线A1C1B1ob0 360水平度盘水平度盘b=c-a也是包含 BA、BC 视线的两个铅垂面之间的两面角。2.垂直角观测原理753二、垂直角观测原理天顶铅垂线水平线CB垂直角垂直角 在同一铅垂面内，瞄准目标的倾斜视线与水平视线的夹角(也称竖直角),水平线方向为0 =0 90，仰角为正，俯角为负。天顶距天顶距视线与铅垂线的夹角 Z，以天顶方向为0Z=0 180a=90-Z垂直角与天顶距
2、的关系：垂直角与天顶距的关系：bcACA（）（）（）（）垂直度盘垂直度盘提要二光学经纬仪的构造及度盘读数7543-2 经纬仪的构造及度盘读数一、经纬仪的等级和用途DJ1级 高级控制和精密工程 测量DJ2级 一般控制和工程测量DJ6级 图根控制、工程测量 和地形测量 技术项目技术项目一测回水平一测回水平方向中误差方向中误差望远镜有效孔径不小于望远镜放大倍数不小于水准管分划值水平度盘垂直度盘主要用途主要用途经纬仪等级经纬仪等级DJDJ1 1 DJDJ2 2 DJDJ6 6 1 2 6二等平面控制二等平面控制测量及精密测量及精密工程测量工程测量60mm 40mm 40mm60mm 40mm 40mm
3、3030 2828 2626 6/2mm 20/2mm 30/2mm 10/2mm 20/2mm 30/2mm 三、四等平面三、四等平面控制测量及控制测量及一般工程测量一般工程测量图根控制测量图根控制测量一般工程测量一般工程测量及地形测量及地形测量经纬仪系列的技术参数和用途755提要二光学经纬仪的构造及度盘读数756 DJ6经纬仪（6级）光学经纬仪提要二光学经纬仪的构造及度盘读数757T2 经纬仪（2级）光学经纬仪电子经纬仪基本结构与光学经纬仪相同；操作方法也基本相同。用微电子技术自动显示度盘的读数。875 苏州光学仪器厂DJD系列电子经纬仪（2级和6级）二、经纬仪的构造975基座水平度盘照准
4、部经纬仪的构造分为三大部分（由下而上）：1.基座 包括脚螺旋 和底板 2.水平度盘 包括玻璃度盘 和纵轴套 3.照准部 包括水准管,支架,横轴，竖盘和望远镜 三、DJ6级光学经纬仪二.DJ6经纬仪的构造1075 基座、照准部、望远镜、水平度盘 垂直度盘、读数装置基座水平度盘垂直度盘照准部望远镜1.基座7511(一)基座 水平度盘旋转轴(纵轴)插于基座轴套内，基座脚螺旋用于整平仪器；基座底板上有螺孔，用连接螺丝与三脚架固连。水平度盘照准部脚螺旋平盘水准管连接螺孔底 板基 座基座轴套7512(二)照准部左右支架，支承横轴横轴与垂直度盘(竖盘)和望远镜固连照准部(水平)制微动螺旋望远镜(竖直)制微动
5、螺旋望远镜：倒像或正像，放大率2630倍，目镜调焦，物镜调焦，十字丝读数显微镜(望远镜旁)水准管(分划值30/30/2mm2mm)纵轴(插入水平度盘轴套)望远镜内望远镜内十字丝像十字丝像12基座基座水平度盘水平度盘脚螺旋脚螺旋水准管水准管横轴横轴支架支架照准部照准部望远镜望远镜垂直度盘垂直度盘纵轴纵轴3.水平度盘7513(三)水平度盘和垂直度盘 度盘由光学玻璃高精度刻制分划而成 水平度盘 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。水平度盘套于纵轴套外围，水平度盘套于纵轴套外围，改变度盘位置，要使用复改变度盘位置，要使用复 测扳手或度盘变换手轮。
6、测扳手或度盘变换手轮。0B90B180B270B090180270水平度盘水平度盘纵轴套垂直度盘和水平度盘类似，和水平度盘类似，装于横轴一端，位置垂直于装于横轴一端，位置垂直于 水平度盘。水平度盘。4.J6经纬仪的 读数装置7514(四)度盘读数装置和读数方法读数光路：由反光镜采光，经过一系列棱镜反射，穿越垂直度盘、水平度盘和光学分微尺，最终到达读数显微镜成像，进行度盘读数。J6经纬仪的读数装置水平度盘读数竖盘读数水平度盘垂直度盘J6光学经纬仪读数7515 J6光学经纬仪读数两种读数读数测微装置：分微尺与平行玻璃板测微度盘上度盘上1 1度分划的间隔经放大后，度分划的间隔经放大后，与分微尺全长相
7、等。与分微尺全长相等。分微尺全长分分微尺全长分6060格，格，因此其因此其最小格值为最小格值为：1=1=1=1=60 60 60 60 读数时，估读至读数时，估读至0.10.1格格(6)(6)，因此，估读的，因此，估读的秒数应是秒数应是6 6的倍数。的倍数。如图所示如图所示水平度盘读数水平度盘读数：737304 04 24241.1.分微尺测微分微尺测微分微尺测微分微尺测微 利用度盘刻度线，在分微尺上读数。利用度盘刻度线，在分微尺上读数。017373读数镜视场b).平行玻璃板测微1675 2.平行玻璃板测微 利用测微手轮，移动度盘分划像使与指标线重合，利用测微手轮，移动度盘分划像使与指标线重合
8、，在度盘窗口和测微窗口读数。在度盘窗口和测微窗口读数。平行玻璃测微器：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，而与指标线重 合,移动量可 在测微器上读出。读数方法为：度盘窗口读数 测微窗口读数 水平度盘读数：921735921735分划与指标 线重合前分划与指标 线重合后四、DJ2光学经纬仪及其读数7517提要二光学经纬仪的构造及度盘读数7518T2经纬仪（2秒级）DJ2级光学经纬仪DJ2光学经纬仪的读数7519主要特点：（1 1 1 1）采用度盘对径分划重合法读数，相当于取度盘）采用度盘对径分划重合法读数，相当于取度盘）采用度盘对径分划重合法读数，相当于取度盘）采
9、用度盘对径分划重合法读数，相当于取度盘直径两端相差直径两端相差直径两端相差直径两端相差180180180180处两个读数的平均值，可以抵消照处两个读数的平均值，可以抵消照处两个读数的平均值，可以抵消照处两个读数的平均值，可以抵消照准部偏心误差的影响。准部偏心误差的影响。准部偏心误差的影响。准部偏心误差的影响。（2 2 2 2）设置双光楔测微器，）设置双光楔测微器，）设置双光楔测微器，）设置双光楔测微器，可使度盘对径的分划线像重可使度盘对径的分划线像重可使度盘对径的分划线像重可使度盘对径的分划线像重合；可以从测微分划尺上读合；可以从测微分划尺上读合；可以从测微分划尺上读合；可以从测微分划尺上读出
10、分秒数。出分秒数。出分秒数。出分秒数。（3 3 3 3）在读数显微镜中）在读数显微镜中）在读数显微镜中）在读数显微镜中只能看到水平度盘或垂直只能看到水平度盘或垂直只能看到水平度盘或垂直只能看到水平度盘或垂直度盘一种影像，但可以用度盘一种影像，但可以用度盘一种影像，但可以用度盘一种影像，但可以用度盘变换轮使其交替出现。度盘变换轮使其交替出现。度盘变换轮使其交替出现。度盘变换轮使其交替出现。四、DJ2光学经纬仪的读数水平读盘度数水平读盘度数水平读盘度数水平读盘度数：1424715.71424715.7 度盘读取度数旋转测微器使度盘对径分划线重合测微器读取分秒数及十分数五、电子经纬仪的度盘读数基本结
11、构与光学经纬仪相同，操作方法也基本相同。用编码度盘及光电扫描技术在显示屏自动显示度盘的读数。可使水平度盘读数置零、垂直角测量模式转换。2075度盘读数显示屏度盘读数显示屏电源开关和操作按钮电源开关和操作按钮电子经纬仪的显示屏度盘读数和控制键2175竖盘读数(天顶距)水平度盘 读数操作按钮电源开关水平角观测75223-3 水平角观测一、经纬仪的安置 对中 整平 瞄准 读数 掌握对中、整平、瞄准、读数的方法与要求。对中整平经纬仪后，用纵丝和(或)横丝对准竖 立于地面点上方标志；粗瞄,制动,微动精确瞄 准，然后进行度盘读数。二、水平角观测 要求掌握“测回法”和“方向观测法”观测水 平角的仪器操作方法
12、、观测程序、记录和计算 方法。BCAb（一）对中 将仪器中心安置在通过地面点将仪器中心安置在通过地面点 标志中心的铅垂线上。标志中心的铅垂线上。1.用垂球对中 粗略对中：粗略对中：粗略对中：粗略对中：移动三脚架，使垂球尖移动三脚架，使垂球尖 离标志中心离标志中心1 12cm2cm内，踩实脚架；内，踩实脚架；精确对中：精确对中：精确对中：精确对中：稍微松开中心连接螺旋，稍微松开中心连接螺旋，在脚架头上移动在脚架头上移动(不要旋转不要旋转)仪器，仪器，使垂球尖精确对准地面标志中心，使垂球尖精确对准地面标志中心，旋紧连接螺旋。对中误差旋紧连接螺旋。对中误差 2 2 mmmm。注意注意注意注意:脚架头
13、首先要放平脚架头首先要放平,三个脚螺旋三个脚螺旋 基本等高基本等高,脚架适当踩实脚架适当踩实,调节垂球尖调节垂球尖 高度，使尽量接近标志，便于判断。高度，使尽量接近标志，便于判断。一、经纬仪的安置7523连接螺旋连接螺旋垂球垂球地面标志地面标志B垂球对中7524三脚架和垂球2.用光学对中器对中75255.5.调焦透镜调焦透镜6.6.调焦环调焦环7.7.目镜目镜8.8.对中分划板对中分划板1.1.反射棱镜反射棱镜2.2.水平度盘水平度盘3.3.仪器纵轴仪器纵轴4.4.物镜物镜光学对中器的结构：操作步骤：(1)安置三脚架，目估对中，架头大致水平；(2)对中器目镜调焦，使十字丝清晰;物镜调焦,使地面
14、标志清晰；(3)旋转脚螺旋使对准地面标志,伸缩三脚架腿,使圆水准泡居中；(4)按水准管气泡精确置平仪器；(5)在三脚架头平移仪器,使对中误差1mm。对准地面标志整平7526123 转动照准部转动照准部转动照准部转动照准部90909090旋转另旋转另旋转另旋转另一脚螺旋一脚螺旋一脚螺旋一脚螺旋3,3,3,3,使气泡前后移使气泡前后移使气泡前后移使气泡前后移 动而居中动而居中动而居中动而居中(二)整平 使仪器纵轴铅垂，水平度盘水平，横轴水平，竖盘位于铅垂面内。按左手大拇指法则，转动脚螺旋，使水准管气泡居中。容许的居中偏差应小于一格。转动照准部使水准管转动照准部使水准管转动照准部使水准管转动照准部使
15、水准管平行一对脚螺平行一对脚螺平行一对脚螺平行一对脚螺1 1 1 1、2,2,2,2,相对相对相对相对旋转使气泡左右移动而居中旋转使气泡左右移动而居中旋转使气泡左右移动而居中旋转使气泡左右移动而居中123瞄准2775二、照准标志及瞄准方法 用望远镜的纵丝和(或)横丝精确瞄准目标 瞄准目标的标志中心操作步骤：粗瞄、制动、调焦消除视差、水平和粗瞄、制动、调焦消除视差、水平和(或或)垂直微动精确垂直微动精确瞄准。垂直竖立的标志尽量瞄准目标下部，减少由于目瞄准。垂直竖立的标志尽量瞄准目标下部，减少由于目标不铅垂而引起的方向误差标不铅垂而引起的方向误差。（地面点之上安置各种不同形式的测量标志各种不同形式
16、的测量标志）标杆标杆测钎测钎觇牌觇牌挂垂球线挂垂球线测回法观测水平角7528三、水平角观测方法(一)测回法 观测程序：盘左：盘左：盘左：盘左：瞄准瞄准J J，读数，读数j j左左左左 瞄准瞄准K K，读数，读数k k左左左左 盘右：盘右：盘右：盘右：瞄准瞄准K K，读数，读数k k右右右右 瞄准瞄准J J，读数，读数j j右右右右第1方向第2方向测站测站JKBbb b左左=k k左左-j j左左b b右右=k k右右-j j右右精度要求精度要求：左左-右右 40 取:b=(b左左+b右右)/2 水平角是从起始方向(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
17、照“测回法”的次序观测。水平角总是右方向读数减去左方向读数而得。水平角观测记录7529 第一个方向读数应设置在第一个方向读数应设置在00、180180附近；分数和附近；分数和秒数的整数应写足二位，例如秒数的整数应写足二位，例如0404、0606等。等。计算水平角，第二方向减第一方向，如果不够减则加计算水平角，第二方向减第一方向，如果不够减则加360360。一测回中一测回中,不得再调整水准管气泡或改变度盘位置。不得再调整水准管气泡或改变度盘位置。测回法水平角观测记录第第1 1方向方向第第2 2方向方向测站测站JKBb右KJ25424061800500741906B左JK0041874234274
18、1924741915测站测站竖盘竖盘位置位置目标目标水平度盘水平度盘 读读 数数半测回角半测回角一测回一测回平均角平均角水平角观测记录大角7530第第2 2方向方向ACB第第1 1方向方向b测回法水平角观测记录 表中盘右C读数小于A读数，不够减，则C读数应加360后再减A读数，而得盘右角值。B左左AC010302143342右右AC214231221422542142303测站测站竖盘竖盘位置位置目标目标水平度盘水平度盘 读读 数数半测回半测回 角角 值值 一测回一测回平均角值平均角值1801118343412测站测站 盘左、盘右测得角值之差小于40，则取其平均值。方向观测法7531(二二)方
19、向观测法 一个测站观测3个或3个以上方向时，采用方向观测法。观测从零方向开始，最后再回到零方向(水平方向旋转一圆周)。因此,方向法也称为：“全圆方向法”ABCDE全圆方向法零方向盘盘左左盘盘右右例：观测A,B,D,E 四方 向的瞄准读数次序：盘左(顺时针方向)A-B-D-E-A盘右(逆时针方向)A-E-D-B-A测站测站测回数目标水平度盘读数2C盘左盘右平均读数归零方向值各测回归零方向平均值盘左盘右C1ABDEA051131182002155402020642122412180231311218002155402020030002406+6+12+120+6(00511311820020215
20、54020206)033606240905113118200135200003000182ABDEA901412212729003175504033000420036270321419227003165503032454305436+6+6+12+60(90901412212729003031655030332)2757365736051131182001352000025042505113118200135200002802227532 全圆方向法水平角观测记录表3-3全圆方向法观测的计算和限差(R方向值)7533(1)半测回归零差 盘左或盘右半测回中,开始和结束两次瞄准起始方向的读数之差,
21、称为归零差。对于J2级应8,J6级应18(2)两倍视准差（2C）一测回中,同一方向盘左、盘右两次瞄准读数差与180之差称为2C。2C=R左左（R右右180）。2C属于仪器误差,应为一个常数；其变化对于J2级应13。(4)归零方向值 一测回中,各方向的盘左、盘右平均值与零方向的方向值之差,称为归零方向值。同一方向各测回间归零方向值之差，对于J2级应9,对于J6级应20,L-(R180)20,则需要校正。则需要校正。（三）十字丝的检验和校正之二校正：校正：盘右，水平度盘应有读数：盘右，水平度盘应有读数：转动水平微转动水平微动螺旋使读动螺旋使读数为数为R,R,转转动十字丝左动十字丝左右一对校正右一对
22、校正螺丝，对准螺丝，对准P P点。点。7558卸去目镜处的十字丝环外罩，可以看到十字丝校正螺丝。用校正针拨转左右一对校正螺丝，使纵丝对准目标 P，使 C C1H H1 十字丝十字丝校正螺丝校正螺丝经纬仪的检验与校正7559经纬仪的检验和校正（四）横轴的检验和校正目的目的目的目的：使横轴垂直于纵轴使横轴垂直于纵轴 检验：检验：检验：检验：在离墙面在离墙面101020m20m处安处安置经纬仪置经纬仪,整平仪器后，瞄准整平仪器后，瞄准墙面高处一点墙面高处一点P P，制动照准部，制动照准部;H H1V V1盘左盘右然后大致放平望远镜然后大致放平望远镜,在墙面在墙面定出一点定出一点A;A;再以盘右瞄准再
23、以盘右瞄准P P点，点，放平望远镜放平望远镜,在墙面定出一点在墙面定出一点B;B;如果如果A A点与点与B B点重合，点重合，则横轴垂直于纵轴；若则横轴垂直于纵轴；若A,BA,B不不重合，则需要进行校正横轴重合，则需要进行校正横轴位置。位置。经纬仪的检验与校正7560（四）横轴的检验和校正(续)校正：校正：由于横轴校正设备密封在仪器内部，该项校正应由仪器维修人员进行。横轴的角：如果i 角大于1520应进行校正。盘左盘右7561横轴校正方法：卸去经纬仪支架一侧的密封板，可以看到横轴一端、轴承和横轴校正偏心轮(黄铜)。横轴一端横承横轴校正偏心轮转动偏心轮可以使横轴一端升降，以达到横轴垂直纵轴的目的
24、。由于需要拆开仪器，此项校正一般由专业维修人员进行。经纬仪的检验与校正7562经纬仪的检验和校正（五）竖盘指标差的检验和校正目的：目的：消除竖盘指标差指标差 检验：检验：对同一目标盘左、盘右观测竖直角,计算竖 盘指标差x,如果 x 的绝对值大于30,则需校正指 标差。校正：校正：以盘右瞄准原目标，转动竖盘水准管微动螺旋，将原垂直度盘读数调整到指标差校正后的读数(原读数加或减指标差),拨动竖盘水准管校正螺丝,使气泡居中。对于有垂直补偿器的经纬仪，则需要校正竖盘补偿器(由仪器维修专业人员进行)。7563旋开竖盘水准管一端的护盖,可看到竖盘水准管校正螺丝7564转动竖盘水准管微动螺旋，对准竖盘应有读
25、数，用校正针拨转水准管校正螺丝，使水准管气泡居中。经纬仪的检验与校正7565经纬仪的检验和校正（六）光学对中器的检验和校正目的：目的：使使光学对中器的视准轴光学对中器的视准轴 与纵轴重合与纵轴重合4.4.对中器物镜对中器物镜5.5.调焦透镜调焦透镜6.6.调焦环调焦环7.7.对中器目镜对中器目镜8.8.对中器分划板对中器分划板检验：检验：地面放一画地面放一画十字标志十字标志A A的白纸，的白纸，用光学对中器十字用光学对中器十字丝对准丝对准A A,将照准部将照准部旋转旋转180180o o 如果得到如果得到另一点另一点A A,则需要则需要校正。校正。校正：校正：定出定出 AAAA的中点的中点 M
26、M，用对中器校正螺丝使对准用对中器校正螺丝使对准 MM。经纬仪纵轴经纬仪纵轴对中器视准轴3-6水平角观测的误差分析度盘刻度中心C与照准部旋转中心C不重合称为照准照准部偏心差部偏心差。照准部在度盘不同的方向时，此误差对读数的影响也不相同：A方向读数影响xa,B方向为xb6675一、经纬仪照准部偏心差的影响 取度盘对径读数的平均取度盘对径读数的平均数，或用盘左和盘右测量数，或用盘左和盘右测量水平角或垂直角，取其平水平角或垂直角，取其平均数，均可以抵消此误差均数，均可以抵消此误差的影响。简而言之的影响。简而言之:度盘对径读数盘左盘右观测刻度中心刻度中心C C C C1 1旋转中心旋转中心 二、经纬仪
27、轴系误差的影响 经纬仪的视准轴,横轴,纵轴之间的几何关系不正确对水平角观测的影响。6775(一)视准轴误差的影响(二)横轴误差的影响 (三)纵轴误差的影响视准轴不垂直于横轴横轴不垂直于纵轴纵轴不位于铅垂线上，即经纬仪未精确置平（一）视准轴误差的影响 视准轴不垂直于横轴，在绕横轴旋转时视准轴画出圆锥面。(不是垂直面)从而给方向观测带来误差为：6875C不垂直H的误差当垂直角越大，影响水平方向也越大；用盘左和盘右测量水平角取平均数可抵用盘左和盘右测量水平角取平均数可抵消影响；消影响；两个目标高度相等亦可抵消影响。两个目标高度相等亦可抵消影响。水平角误差为：与横轴垂直的平面盘左盘左视准轴视准轴盘右盘
28、右视准轴视准轴（二）横轴误差的影响如果存在横轴误差 i,对水平向读数的影响为：6975 H不垂直V对水平方向的影响随垂直角的增大而增大；用盘左和盘右观测取平均值用盘左和盘右观测取平均值,其影响得到抵其影响得到抵消。消。观测水平角的两个目标高度相等影响也抵消。观测水平角的两个目标高度相等影响也抵消。对水平角的影响为：盘左横轴位置盘右横轴位置横轴水平位置盘左盘左视准轴视准轴盘右盘右视准轴视准轴（三）纵轴误差的影响70750B90B180B270B090180270纵轴不铅垂对水平角观测产生影响。纵轴不铅垂对水平角观测产生影响。产生原因是水准管轴不垂直于纵轴，产生原因是水准管轴不垂直于纵轴，或仪器未
29、严格置平或仪器未严格置平,称为称为纵轴误差纵轴误差。V V纵轴倾角纵轴倾角纵轴铅垂纵轴倾斜纵轴倾斜铅垂线水平度盘纵轴纵轴纵轴误差引起横轴误差的影响7175纵轴误差使横轴的倾角 i 随水平方向而改变：为纵轴的倾角，为水平方向角。因此,纵轴倾斜对水平方向的影响也随方向而改变：且这种影响不会因盘左、盘右而改变其正负号,因而纵轴误差对水平方向的影响无法用盘左盘右观测的操作方法消除。因此，角度观测时必须精确置平经纬仪！因此，角度观测时必须精确置平经纬仪！三、仪器对中误差和目标偏心误差的影响7275（一）（一）仪器对中误差的影响偏心角偏心角偏心角偏心角偏心距偏心距偏心距偏心距 e e 仪器对中误差对水平角
30、观测的影响与偏心距成正比，与角度的两边长成反比。地面标志中心地面标志中心仪器中心仪器中心（二）目标偏心差的影响 设A为测站点，B为目标点，照准标志在B点。e1为目标偏心距，1为偏心角。对水平角观测的影响为：7375目标偏心误差误差对水平角观测的影响与偏心距成正比，目标偏心误差误差对水平角观测的影响与偏心距成正比，与角度的边长成反比。垂直于瞄准方向的偏心影响最大。与角度的边长成反比。垂直于瞄准方向的偏心影响最大。测站测站照准标志目标点目标点偏心距偏心角第三章角度观测与经纬仪放映结束7475此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢