第三章 角度测量w

2) 光学对中法安置经纬仪 光学对中器的结构 1.保护玻璃 2.反光棱镜 3.物镜 4.物镜调焦镜 5.对中标志分划板 6.目镜
经纬仪光学对中器目镜对光与物镜对光
粗对中——手握三脚架，观察光学对中器，移动 三脚架，对中标志基本对准测站点中心，脚尖踩入土 中。 精对中——旋转连接螺旋对中，对中误差 ≤±1mm。 粗平——伸缩脚架腿，圆水准气泡居中。 精平——转动照准部，旋转脚螺旋，管水准气泡 在相互垂直两个方向居中。 精平操作会略微破坏已完成的对中关系 再次精对中——旋松连接螺旋，观察光学对中器 ，平移仪器基座(注意：不要有旋转运动)，对中标志 准确对准测站点中心，拧紧连接螺旋。 旋转照准部，相互垂直两方向检查管水准气泡居 中，否则从精平开始重复操作。

结构——基座，水平度盘 ，照准部 1) 基座 脚螺旋 圆水准气泡——粗平仪器 水平度盘旋转轴，套在竖 轴上，仪器固定于基座上。 2) 水平度盘 圆环形光学玻璃盘片，盘 片边缘刻划顺时针注记 0°~360°角度值。水平度盘 套在竖轴中可以自由转动。

3) 照准部 照准部——水平度盘上 能绕竖轴旋转的全部部件总 称。含竖轴、U形支架、望 远镜、横轴、照准部管水准 器、竖盘指标管水准器、读 数装置。 竖轴VV——照准部旋转 轴 水平度盘变换螺旋——配 置起始方向（零方向）的水 平度盘读数。
内容提要第 三章
第3章 角度测量
§3.1 §3.2 §3.3 §3.4 §3.5 §3.6 §3.7 §3.8 §3.9 角度测量原理 光学经纬仪的结构及其度盘读数 经纬仪的安置与水平角观测 水平角测量方法 竖直角测量方法 经纬仪的检验和校正 水平角测量的误差分析 电子经纬仪 激光经纬仪



§3.4 水平角测量方法
测回法，方向观测法 盘左——经纬仪的竖直度盘在望远镜瞄准视线左 侧的位置。 盘右——经纬仪的竖直度盘在望远镜瞄准视线右 侧的位置。 (1) 测回法 观测两个数→顺时针转C点 →读数 盘右：照准C点→读数→逆时针转A点→读数



(1)光学经纬仪型号 1)国产光学经纬仪型号 DJ07，DJ1，DJ2，DJ6，DJ30 DJ—— “大地测量”和“经纬仪” 07，1，2，6，30——一测回方向观测中误差秒数 工程测量——DJ6 级 2) 徕卡光学经纬仪型号 T4(0.5″)，T3 (1″) ，T2 (2″) ，T1 (6″) (2) DJ6级光学经纬仪的结构 水平度盘转动方式——方向经纬仪和复测经纬仪 方向经纬仪——地表测量 复测经纬仪——光线较暗的地下工程测量
西安光学仪器厂——DJ6级方向光学经纬仪
1972年 ,南京 1002厂研制 J07级光学经纬仪
南京1002厂——DJ6级方向光学经纬仪
徐州光学仪器厂——DJ6级方向光学经纬仪
北京博飞仪器有限公司——DJ6级方向光学经纬仪
1972年 ,南京 1002厂研制 J05级光学经纬仪

Wild T1光学经纬仪(1980)

(6) 竖盘指标自动归零补偿器 竖盘光路中安装补偿器，代替竖盘指标管水准器 竖轴偏离铅垂线的角度在一定范围内时,通过补 偿器能读到相当于竖盘指标管水准气泡居中时的读数
§3.6 经纬仪的检验和校正

经纬仪的轴线

(1) 经纬仪的轴线及其应满足的关系 视准轴——CC 横轴——HH 管水准器轴——LL 竖轴——VV 轴线应满足的关系: ① LL⊥VV ② 十字丝竖丝⊥HH ③ CC⊥HH ④ HH⊥VV ⑤ 竖盘指标差 x=0 ⑥ 光学对中器视准轴与竖轴重合
采用度盘对径重合读数法，以消除度盘偏心误 差影响。 通过转动测微手轮，操纵测微装置，使度盘上 相差180度的刻度线对应重合，而对应刻度线相对移 动过的量，可在分微尺上读取。
改进后的读数窗口
Wild T2光学经纬仪,1927年
§3.3 经纬仪的安置与水平角观测

2
19 73 年年
(1) 经纬仪的安置 内容——对中，整平 目的——使仪器竖轴位于过测站点的铅垂线上， 水平盘和横轴处于水平位置，竖盘位于铅垂平面内。 对中方法——垂球对中，光学对中。 打开三脚架腿，调整长度使脚架高度适于观测者 高度，张开三脚架，安置在测站上，架头大致水平； 取出经纬仪放置在三脚架头上，仪器基座中心基本对 齐三脚架头的中心，旋紧连接螺旋。
Wild T1光学经纬仪剖面图 Wild T1光学经纬仪
Wild T1正像望远镜
Wild T1倒像望远镜

(3) DJ2级光学经纬仪的读数装置 北京博飞仪器有限公司——TDJ2E正像光学经纬仪
对径符合测微



1) 当读数窗为左图时，转动测微轮控制二个光楔同时 偏转，其折光作用使光线相对移动，度盘对径读数分划 线对称重合，如右图。 2) 在读数窗中读取视场左侧正象度数，如图中163°。 3) 读整十分。数正象度数分划与相应对径倒象度数(相 差180°)分划之间的格数，得整10′的角值。 4) 读取测微窗分、秒的角值，右图是8′16.3″。 5) 计算整个读数结果，得163°38′16.3″。
多测回观测——根据测回数n,以180º/n为增量配 置水平度盘。

(2) 方向观测法 观测三个及以上方向，一测回操作步骤： 选择标志十分清晰的点作零方向，如A点； 盘左照准A点→配水平度盘； 盘左(顺时针)：瞄A读数→瞄B读数→瞄C读数→ 瞄D读数→再瞄A读数(盘左归零) 盘右(逆时针)：瞄A读数→瞄D读数→瞄C读数→ 瞄B读数→再瞄A读数(盘右归零) 2C = 盘左读数 -（盘右读数±180º）

(2) 经纬仪的检验与校正 ① LL⊥VV的检验与校正 检验——圆水准气泡居中，初平仪器。管水准器 轴∥一对脚螺旋，居中气泡，照准部旋转180°，气 泡居中，则LL⊥VV。
校正——校正针拨动管水准器一端校正螺丝，使 气泡向中央移动偏距的一半，余下一半旋转与管水准 器轴∥的一对脚螺旋完成。

② 十字丝竖丝⊥HH 的检验与校正 检验——十字丝交点精确瞄准远处目标P，旋转水 平微动螺旋，点左、右移动轨迹偏离十字丝横丝时要 校正。 校正——卸下十字丝分划板护罩，松开4个压环螺 丝，缓慢转动十字丝组，直到照准部水平微动时，P 点始终在横丝上移动为止，最后旋紧4个压环螺丝。
角度类型——水平角，竖直角 角度测量——测量地面点连线的水平夹角，视线方 向与水平面的竖直角 仪器——经纬仪，全站仪 水平角测量——求算点的平面位置 竖直角测量——测定高差，或将倾斜距离化算为水 平距离
§3.1 角度测量原理


(1) 水平角测量原理 水平角——地面一点 与两目标点连线在水平面 投影夹角，或过B，C两点 铅垂面与过B，A两点铅垂 面两面角。 原理——B点水平安 置刻度圆盘(顺时针注记) 测出 BA方向的度盘读数 a 和 BC方向的度盘读数 c ，水平角β=c－a

(3) 方向观测法限差



(4) 水平角观测的注意事项 1) 仪器高度与观测者身高适应 三脚架踩实，仪器与脚架连接牢固 操作仪器时，不用手扶三脚架 转动照准部和望远镜前，先松制动螺旋 使用各种螺旋时，用力应轻 2) 精确对中，尤其对短边测角 3) 观测目标间高低相差较大时，更应注意整平仪器 4) 照准标志应竖直，用十字丝交点瞄准标杆或测钎底 部 5) 记录要清楚，当场计算，发现错误，立即重测 6) 一测回水平角观测，不能再调照准部管水准气泡， 气泡偏离中央>2格，重新整平与对中仪器，重新观测

(2) 瞄准和读数 测角照准标志——竖立于测点的标杆、测钎、用 三根竹杆悬吊垂球线或觇牌。



1) 水平角测量 ① 目镜对光——望远镜对向明亮背景,转动目镜使十 字丝清晰。 ② 粗瞄目标——望远镜粗瞄器瞄准目标。 ③ 精瞄目标——从望远镜观察，旋转水平、垂直微动 螺旋。 ④ 读数——打开度盘照明反光镜，调整开度、方向。

③ CC⊥HH 的检验与校正 检验——平坦场地，选相距约100m的A，B两点， 仪器安置于A，B连线中点。A点设置与仪器等高的标 志，B点设置与仪器等高的水平标尺，垂直于视线 OB。盘左瞄A点,固定照准部，纵转望远镜,瞄B尺读 数B1。盘右瞄A点,固定照准部，纵转望远镜,瞄B尺读 数B2。B1 ≠ B2需要校正。
T 光学经纬仪 ,

1) 垂球对中法安置经纬仪 垂球悬挂于连接螺旋中心挂钩上，调整垂球线长 度使垂球尖略高于测站点。 粗对中——平移三脚架，使垂球尖大致对准测站 点中心。 精对中——稍微旋松连接螺旋，双手扶住仪器基 座，在架头上移动仪器，使垂球尖准确对准测站点， 旋紧连接螺旋。 垂球对中误差≤±3mm 粗平——伸缩脚架腿或旋转脚螺旋使圆水准气泡 居中。 精确整平——旋转脚螺旋，在相互垂直的两个方 向使照准部管水准气泡居中。

(3) 竖直角计算 盘左竖直角：αL = 90°－L 盘右竖直角：αR = R－ 270°

(4) 竖盘指标差 竖盘指标差——望远镜视准轴水平,竖盘读数相 对于正确值(90°(盘左)或270°(盘右))角度的偏 差——x (偏向物镜端时，x > 0)
盘左竖直角——α=90°＋x －L = αL ＋x，(左加) 盘右竖直角——α=R － (270°＋x) = αR －x ，(右减) 指标差——x =(αR －αL )/2 左右取平均——α=(αL ＋αR )/2，抵消竖盘指标差
(2) 竖直角测量原理 竖直角——竖直面内，视线与水平线的夹角。 视线在水平线上——仰角，竖直角>0 视线在水平线下——俯角，竖直角<0 原理——铅垂面内安置刻度圆盘，视线水平时 ，竖盘读数为90°，视线倾斜时，竖盘读数为L，视 线方向竖直角α = 90 °－ L。
§3.2 光学经纬仪的结构及其度盘读数
校正——由B2点向B1点量B1B2/4长度定B3点， OB3⊥HH。校正针拨动十字丝环左右一对校正螺丝→ 十字丝交点与B3点重合。完成校正后，应重复上述的 检验操作，直至满足C < 60″为止。

④ HH⊥VV 的检验与校正 横轴不垂直于竖直，偏离正确位置的角值i——横 轴误差。i >20″时，必须校正。 检验——高墙上固定清晰照准标志P，距墙面 20m~30m安置经纬仪，盘左瞄准P点，固定照准部， 望远镜视准轴水平，墙面定出P1点；纵转望远镜,盘 右瞄准P点，固定照准部， 望远镜视准轴水平， 墙面上定出P2点。 横轴误差：
§3.5 竖直角测量方法



(1) 竖直角的用途 倾斜距离化算为水平距离或计算三角高程。 1) 倾斜距离化算为水平距离 D=Scosα
2) 三角高程计算 hAB = Ssinα+i-v HB = HA + hAB

(2) 竖盘构造 竖盘固定于望远镜横轴一端并与望远镜连在一起 ，竖盘随望远镜一起绕横轴旋转，竖盘面⊥横轴，竖 盘读数指标与竖盘指标管水准器连在一起，望远镜置 于盘左，望远镜视准轴水平，竖盘指标管水准气泡居 中时，竖盘读数应=90°。

光学经纬仪DJ6
(2) DJ6级光学经纬仪的读数装置 读数设备——度盘，光路系统，测微器 水平度盘和竖盘分划线，经棱镜和透镜成像显示 在望远镜旁读数显微镜内。
读数装置——测微尺读 数、单平板玻璃读数 水平度盘、竖盘刻划— —360格，每格1°，顺时针 注记 测微尺刻划——60格， 总宽度等于度盘1格成像宽度 读数装置放大倍数—— 65倍 读数——读取测微尺内度分划的度数；读取测 微尺0分划至该度分划所在测微尺上的分数；计算以 上二数之和为读数窗的角度读数。

(5) 竖直角观测 经纬仪安置点，量取仪器高——i，目标点，量取 觇标高——v；用十字丝横丝照准目标特定位置，一 般为觇标顶；转动微倾旋钮，使竖直度盘的水准器气 泡居中；读数。 hAB = Ssinα+i-v

竖直角观测手簿与计算 盘左竖直角——αL = 90°－L 盘右竖直角——αR = R－ 270° 指标差——x = (αR －αL )/2 盘左盘右取平均——α = (αL ＋αR )/2
i P 1P 2 2 D tan
校正——打开仪器的支架护盖，调整偏心轴承环 ，抬高或降低横轴的一端使i = 0。 需要在无尘的室内环境中，使用专用平行光管操 作，用户不具备条件时，交专业维修人员校正。