山东大学工程测量课件3. 角度测量
合集下载
测量学 第三章 角度测量 (大学教学PPT)
注：①水平度盘顺时针注记，与竖轴不固定，不随 望远镜转动；
②水平度盘有复测钮或变换钮，用作改变观测 方向的角度值；
③竖直度盘顺时针注记或逆时针注记，与望远 镜固定，随望远镜一起转动。
3、照准部(alidade)
§3.2 光学经纬仪
主要由望远镜、支架、竖直轴、水平轴、竖 直制动微动螺旋、水平制动微动螺旋、读数设 备、水准器和光学对点器等组成。
盘上读数为a，OB投 影在水平度盘上读 数为b。 则：
ba
角值范围：0˚~360˚
一、水平角测量原理
仪器必须具备的条件：
1）仪器必须安置在 角顶，中心位于角 顶铅垂线。
2）水平圆盘。
水平面
3）水平和竖直转动 的瞄准设备及指示 读数设备。
§3.1 角度测量原理
O2
β
O
β
O1
a
A
b
A1
B B1
C，顺时针依次照准目标
C O
D、A、B、C（归零），
读数；
③倒镜（盘右），瞄准
D
零方向C，逆时针依
A
次照准目标B、A、D、 C（归零），读数；
§3.3 水平角测量
2、记录与计算(观测记录见表3.2) ①归零差的计算:
分别计算盘左、盘右两次瞄准起始方向读数 之差Δ；（若Δ超限，应及时重测） ②计算2c值（两倍照准误差）：
图3-8 平行玻璃板测微器
水平度盘读数：
92 ⁰ 17′28″
二、电子经纬仪
电子测角系统代替光学读数系统 采用光电扫描技术和电子元件进行自动读数和液晶显示 测角系统有编码度盘测角系统和光栅度盘测角系统
南方电子经纬仪系列
（ET-02/05/05B） 望远镜：正像，放大倍数30 测角精度：±2″(ET-02)
②水平度盘有复测钮或变换钮，用作改变观测 方向的角度值；
③竖直度盘顺时针注记或逆时针注记，与望远 镜固定，随望远镜一起转动。
3、照准部(alidade)
§3.2 光学经纬仪
主要由望远镜、支架、竖直轴、水平轴、竖 直制动微动螺旋、水平制动微动螺旋、读数设 备、水准器和光学对点器等组成。
盘上读数为a，OB投 影在水平度盘上读 数为b。 则：
ba
角值范围：0˚~360˚
一、水平角测量原理
仪器必须具备的条件：
1）仪器必须安置在 角顶，中心位于角 顶铅垂线。
2）水平圆盘。
水平面
3）水平和竖直转动 的瞄准设备及指示 读数设备。
§3.1 角度测量原理
O2
β
O
β
O1
a
A
b
A1
B B1
C，顺时针依次照准目标
C O
D、A、B、C（归零），
读数；
③倒镜（盘右），瞄准
D
零方向C，逆时针依
A
次照准目标B、A、D、 C（归零），读数；
§3.3 水平角测量
2、记录与计算(观测记录见表3.2) ①归零差的计算:
分别计算盘左、盘右两次瞄准起始方向读数 之差Δ；（若Δ超限，应及时重测） ②计算2c值（两倍照准误差）：
图3-8 平行玻璃板测微器
水平度盘读数：
92 ⁰ 17′28″
二、电子经纬仪
电子测角系统代替光学读数系统 采用光电扫描技术和电子元件进行自动读数和液晶显示 测角系统有编码度盘测角系统和光栅度盘测角系统
南方电子经纬仪系列
（ET-02/05/05B） 望远镜：正像，放大倍数30 测角精度：±2″(ET-02)
角度测量—水平角测量(工程测量课件)
水平角 º ′″
60 15 56 56 21 32 68 37 19
2 限差要求说明
➢方向观测法的限差要求说明
在同一测回中各方向的2c误差不能超过一定限差要求 本例题按二级导线2″级全站仪限差要求为18″
不同测回间的同一方向归零方向值的差值，要求必须 在一定限差之内。 本例按二级导线2″级全站仪限差要求为12″。
观测注意事项
1.每个测回开始都要仔细对中、整平； 2.注意观测程序，先盘左再盘右； 3.一测回过程中，不得再调整水准管气泡； 4.一测回过程中不得改变度盘位置。
测回法图片展示
测回法
测回法记录计算
01 02
03
角度测量
04
光学经纬仪的认识与使用 全站仪的认识与操作 角度测量原理
水平角测量
05 06 07
安置仪器 盘左观测 盘右观测
在测站点（O）上 对中整平
顺时针依次 照准目标A、B
逆时针依次 照准目标A、B
4 多个测回观测
多测回观测
各测回中，每 个测回的观测 步骤不变
各测回角值之差 应满足限差要求。 否则重测。
新的操作要求
1.第一测回度盘起 始读数设置为 略大于零度；
2.其他各测回间按 180˚/n（n为测回数） 的差值， 训练 4 变换度盘起始读数。
方向法观测步骤
01 02
03
角度测量
04
光学经纬仪的认识与使用 全站仪的认识与操作 角度测量原理
水平角测量
05 06 07
竖直角测量 全站仪的检验与校正 角度观测误差及注意事项
C目 录 ONTENTS 1 方向法观测适用条件 2 盘位说明 3 一个测回观测步骤 4 多个测回观测步骤
《测量学》第三章角度测量资料PPT课件
要求：3mm
（1）大致水平大致对中 眼睛看着对中器，拖动三脚架两个脚,使仪器
大致对中,并保持“架头”大致水平。 （2）伸缩脚架粗平
根据气泡位置，伸缩三脚架两个脚，使圆水 准气泡居中。
2021
10 B
2、整平(leveling) 要求：1格
脚螺旋精平——左手大拇指法则
1）转动仪器，使水准管与脚螺旋1、2连线平行。 2）根据气泡位置运用法则，对向旋转脚螺旋1、2 。 3）转动仪器900，运用法则，旋转脚螺旋3 。
平度盘读数。如第1测回，以0°为起始，则第2测回
的度量起始数应为180°/2=90°，第3次测回的起始
数应为180°/3=60°。
2021
3
3
1
21
2
气泡居中，1、2等高 气泡居20中21 ，3与1、2等高
11
3.瞄准
（1）目镜对光 （2）粗略瞄准 （3）物镜对光 （4）精确瞄准
2021
12
盘右
4.读数 5.合零
盘左
2021
13
视频
2021
14
三、水平角测量
水平角测量预备知识 水平角测量测回法 水平角测量方向观测法
2021
A点方向为零方向），检查瞄准情况后读取水平方向度盘，记入
观测手簿。松开制动螺旋，顺时针转动照准部，依次瞄准B，C， D点的照准标志进行观测，其观测顺序依次为A→B→C→D→A，
最后返回到零方向A的操作称为上半测回归零，再次观测零方向A 的读数称为归零差。规范规定，对于DJ6经纬仪，归零差不应大 于18″。
（2）顺时针旋转瞄准右边B，
读取b1。
则上半测回角值:β1= b1-a1
a1
b1 B
（1）大致水平大致对中 眼睛看着对中器，拖动三脚架两个脚,使仪器
大致对中,并保持“架头”大致水平。 （2）伸缩脚架粗平
根据气泡位置，伸缩三脚架两个脚，使圆水 准气泡居中。
2021
10 B
2、整平(leveling) 要求：1格
脚螺旋精平——左手大拇指法则
1）转动仪器，使水准管与脚螺旋1、2连线平行。 2）根据气泡位置运用法则，对向旋转脚螺旋1、2 。 3）转动仪器900，运用法则，旋转脚螺旋3 。
平度盘读数。如第1测回，以0°为起始，则第2测回
的度量起始数应为180°/2=90°，第3次测回的起始
数应为180°/3=60°。
2021
3
3
1
21
2
气泡居中，1、2等高 气泡居20中21 ，3与1、2等高
11
3.瞄准
（1）目镜对光 （2）粗略瞄准 （3）物镜对光 （4）精确瞄准
2021
12
盘右
4.读数 5.合零
盘左
2021
13
视频
2021
14
三、水平角测量
水平角测量预备知识 水平角测量测回法 水平角测量方向观测法
2021
A点方向为零方向），检查瞄准情况后读取水平方向度盘，记入
观测手簿。松开制动螺旋，顺时针转动照准部，依次瞄准B，C， D点的照准标志进行观测，其观测顺序依次为A→B→C→D→A，
最后返回到零方向A的操作称为上半测回归零，再次观测零方向A 的读数称为归零差。规范规定，对于DJ6经纬仪，归零差不应大 于18″。
（2）顺时针旋转瞄准右边B，
读取b1。
则上半测回角值:β1= b1-a1
a1
b1 B
角度测量—角度测量原理(工程测量课件)
水平面
A1
β B1
2 水平角测量原理
水平角测量原理
在O点的上方任意高度处， 水平安置有刻度的度盘的仪 器，并使度盘中心在过O点 的铅垂线上；
读出OA方向和OB方向的读 数分别为a和b，则水平角β的 角值大小为。
b a（当b＞a） b 360 a（当b＜a时）
水平角是空间两条直线在水 平面投影所形成的角。
竖直角测量原理
01 02
03
角度测量
04
光学经纬仪的认识与使用 全站仪的认识与操作 角度测量原理
水平角测量
பைடு நூலகம்
05 06 07
竖直角测量 全站仪的检验与校正 角度观测误差及注意事项
C目 录 ONTENTS 1 竖直角定义 2 竖直角测量原理
1 竖直角定义
竖直角定义
观测目标的方向（视线） 与同一竖直面内的水平线 之间的夹角，称为该方向 线的竖直角，又称垂直角、 倾角，通常用α表示。 取值范围为0˚～±90˚。 正角又称为仰角，负角又 称为俯角。
天顶
ZBA ZBC αBA
B
αBC
铅垂线
A 水平线 C
2 竖直角测量原理
竖直角测量原理
B
+δ
利用经纬仪中带有刻度的竖直
–δ
度盘，读取照准目标的竖盘读
数，测定竖直角。
O A
竖直角是在竖直面所形成的角。 竖直角分为仰角和俯角。
水平角测量原理
01 02
03
角度测量
04
光学经纬仪的认识与使用 全站仪的认识与操作 角度测量原理
水平角没有负角。
水平角测量
05 06 07
竖直角测量 全站仪的检验与校正 角度观测误差及注意事项
A1
β B1
2 水平角测量原理
水平角测量原理
在O点的上方任意高度处， 水平安置有刻度的度盘的仪 器，并使度盘中心在过O点 的铅垂线上；
读出OA方向和OB方向的读 数分别为a和b，则水平角β的 角值大小为。
b a（当b＞a） b 360 a（当b＜a时）
水平角是空间两条直线在水 平面投影所形成的角。
竖直角测量原理
01 02
03
角度测量
04
光学经纬仪的认识与使用 全站仪的认识与操作 角度测量原理
水平角测量
பைடு நூலகம்
05 06 07
竖直角测量 全站仪的检验与校正 角度观测误差及注意事项
C目 录 ONTENTS 1 竖直角定义 2 竖直角测量原理
1 竖直角定义
竖直角定义
观测目标的方向（视线） 与同一竖直面内的水平线 之间的夹角，称为该方向 线的竖直角，又称垂直角、 倾角，通常用α表示。 取值范围为0˚～±90˚。 正角又称为仰角，负角又 称为俯角。
天顶
ZBA ZBC αBA
B
αBC
铅垂线
A 水平线 C
2 竖直角测量原理
竖直角测量原理
B
+δ
利用经纬仪中带有刻度的竖直
–δ
度盘，读取照准目标的竖盘读
数，测定竖直角。
O A
竖直角是在竖直面所形成的角。 竖直角分为仰角和俯角。
水平角测量原理
01 02
03
角度测量
04
光学经纬仪的认识与使用 全站仪的认识与操作 角度测量原理
水平角没有负角。
水平角测量
05 06 07
竖直角测量 全站仪的检验与校正 角度观测误差及注意事项
山大测量学课件3第三章 角度测量
2. 照准部
• 照准部是指水平度盘之上，能绕其旋转轴旋转的全部部 件的总称，它包括竖轴、U形支架、望远镜、横轴、竖 直度盘、管水准器、竖盘指标管水准器(vertical index bubble tube)和读数装置等。 • 照准部旋转轴称为仪器竖轴，竖轴插入基座内的竖轴轴 套中旋转； • 照准部在水平方向的转动，由水平制动、水平微动螺旋 控制； • 望远镜在纵向的转动，由望远镜制动、望远镜微动螺旋 控制； • 竖盘指标管水准器的微倾运动由竖盘指标管水准器微动 螺旋控制； • 照准部上的管水准器，用于精平仪器。
3.3 电子经纬仪
世界上第一台电子经纬仪(electronic theodolite)于1968年 研制成功，80年代初生产出商品化的电子经纬仪。 随着电子技术的飞速发展，电子经纬仪的制造成本急 速下降，现在，国产电子经纬仪的售价已经逼近同精 度的光学经纬仪的价格。 电子经纬仪主要有以下三方面的特点： ①采用电子测角系统，利用不同类型的扫描度盘(如编码 度盘、光栅度盘)及其相应的测角原理，实现了测角自动 化和数字化，并可将测量结果自动显示和储存，减轻了劳 动强度，提高了工作效率； ②采用轴系补偿系统，在微处理器支持下，配以相关的专 用软件，可对各轴系误差进行补偿或归算改正；
3.2 光学经纬仪
3.2.1 经纬仪概述 • 按读数系统分，可以分为光学和电子类经纬仪。 • 规范给出的国产光学经纬仪(optical theodolite)按其精 度划分的型号有：DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ30，其 中字母D、J分别为“大地测量”和“经纬仪”汉语拼 音的第一个字母，07、1、2、6、30分别为该仪器一 测回方向观测中误差的秒数。 • 瑞士Leica公司的光学经纬仪按其精度划分的型号为： T4、T3、T2、T1、T16，其中字母T为单词Theodolite (经纬仪)的第一个字母，以秒为单位的一测回方向观 测中误差分别为±0.5″、±1″、±2″、±6″、±16″。
工程测量测绘基础：测绘基础角度测量教学课件
仪器安置误差主要为仪器对中误差 ① 对中误差
对中点 B’偏离测点标志 B 距离e 对水平角观测的影响为δ=δ1+δ2
2023/6/12
第3章 角度测量
结论：对中误差对水平角观测的影响是较大的，且边长愈短，
影响愈大。
2023/6/12
第3章 角度测量
② 目标偏心误差
照准点目标与地面标志中心不在同一铅垂线上偏差e对水平
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)
2023/6/12
20
第3章 角度测量
竖直角的记录和计算
2023/6/12
21
第3章 角度测量
§3.5 三角高程测量
当地面两点间高差较大，不便用水准测量的方法测量时，可 选用三角高程测量的方法来获得两点间的高差。
2023/6/12
第3章 角度测量
④ 度盘偏心误差和分划误差 照准部旋转中心与水平盘分划中心 不重合产生测角误差 盘左盘右观测取平均可消除其影响 度盘最小分划间隔不相等产生测角误差 各测回零方向根据测回数n 按180°/n变换水平度盘位置→削弱该误差影响
2023/6/12
第3章 角度测量 2、仪器安置误差
4、横轴的检验与校正
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—
2023/6/12
31
第3章 角度测量 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 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。
对中点 B’偏离测点标志 B 距离e 对水平角观测的影响为δ=δ1+δ2
2023/6/12
第3章 角度测量
结论：对中误差对水平角观测的影响是较大的，且边长愈短，
影响愈大。
2023/6/12
第3章 角度测量
② 目标偏心误差
照准点目标与地面标志中心不在同一铅垂线上偏差e对水平
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)
2023/6/12
20
第3章 角度测量
竖直角的记录和计算
2023/6/12
21
第3章 角度测量
§3.5 三角高程测量
当地面两点间高差较大，不便用水准测量的方法测量时，可 选用三角高程测量的方法来获得两点间的高差。
2023/6/12
第3章 角度测量
④ 度盘偏心误差和分划误差 照准部旋转中心与水平盘分划中心 不重合产生测角误差 盘左盘右观测取平均可消除其影响 度盘最小分划间隔不相等产生测角误差 各测回零方向根据测回数n 按180°/n变换水平度盘位置→削弱该误差影响
2023/6/12
第3章 角度测量 2、仪器安置误差
4、横轴的检验与校正
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—
2023/6/12
31
第3章 角度测量 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 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。
第3章角度测量学习幻灯片资料
（2）旋转光学对中器的目镜，看清分划板上 圆圈，拉或推动目镜使测站点影像清晰。
（3）旋转脚螺旋使光学对中器对准测站点。
（4）利用三脚架的伸缩螺旋调整架腿的长度 202，0/8/6 使圆水准器气泡居中。
（6）用光学对中器观察测站点是否偏离分划 板圆圈中心。如果偏离中心，稍微松开三 脚架连接螺
旋，在架头上移动仪器，圆圈中心对准测站 点后旋
经纬仪一般由基座、 水平度盘、照准部三部分 组成。
2020/8/6
2020/8/6
第3章 角度测量
3.2 光学经纬仪 3.2.1 DJ6光学经纬仪的基本结构 1.基座(tribrach)
基座是支承整个仪器
照准部
的底座； 脚螺旋用于整平仪器。
水平度盘
2020/8/6
基座
2020/8/6
第3章 角度测量
紧连接螺旋。
（7）重新整平仪器，直至在整平仪器后，光 学对中
2020/8/6
脚螺旋精平 1）转动仪器，使水准管与脚螺旋1、2连线平行。 2）根据气泡位置运用法则，对向旋转脚螺旋1、2 。 3）转动仪器900，运用法则，旋转脚螺旋3 。
3 3
1
2
2020/气8/6 泡居中，1、2等高
1
2
气泡居中，3与1、2等 高
特点：顺时针
c
00~3600
B
0
270
90
180
A C
2020/8/6
a
β
c
第3章 角度测量
3.1 水平角与竖直角的测量原理 1、水平角定义 计算公式
β=右(终)边c-左(始)边a
当c≥a时 β= c – a 当c<a 时 β= c+3600 – a
（3）旋转脚螺旋使光学对中器对准测站点。
（4）利用三脚架的伸缩螺旋调整架腿的长度 202，0/8/6 使圆水准器气泡居中。
（6）用光学对中器观察测站点是否偏离分划 板圆圈中心。如果偏离中心，稍微松开三 脚架连接螺
旋，在架头上移动仪器，圆圈中心对准测站 点后旋
经纬仪一般由基座、 水平度盘、照准部三部分 组成。
2020/8/6
2020/8/6
第3章 角度测量
3.2 光学经纬仪 3.2.1 DJ6光学经纬仪的基本结构 1.基座(tribrach)
基座是支承整个仪器
照准部
的底座； 脚螺旋用于整平仪器。
水平度盘
2020/8/6
基座
2020/8/6
第3章 角度测量
紧连接螺旋。
（7）重新整平仪器，直至在整平仪器后，光 学对中
2020/8/6
脚螺旋精平 1）转动仪器，使水准管与脚螺旋1、2连线平行。 2）根据气泡位置运用法则，对向旋转脚螺旋1、2 。 3）转动仪器900，运用法则，旋转脚螺旋3 。
3 3
1
2
2020/气8/6 泡居中，1、2等高
1
2
气泡居中，3与1、2等 高
特点：顺时针
c
00~3600
B
0
270
90
180
A C
2020/8/6
a
β
c
第3章 角度测量
3.1 水平角与竖直角的测量原理 1、水平角定义 计算公式
β=右(终)边c-左(始)边a
当c≥a时 β= c – a 当c<a 时 β= c+3600 – a
第三章-角度测量PPT课件
当观测三个以上的方向时，可以用方向观测法。 具体操作方法如下：
（1）安置仪器于O 点，首先用
B
盘左，水平度盘设置在略大于
0的位置，瞄准起始方向A，
A又称为零方向，读取水平
度盘读数0，记入观测手簿
（见下表）。
（2）顺时针方向转动仪器，分 A 别观测点B、C、D点。并得 零方向 到读数，记入手簿。
（3）再次瞄准点A，读取读数
2021
第三节 DJ2型光学经纬仪
国产DJ2光学经纬仪
2021
特点：
读数窗只能看到水平或竖直度盘之一的影像 采用对径符合读数装置，消除度盘偏心差
176°38′25.8″
177°03′35.8″
2021
第四节 经纬仪的使用
操作步骤: 对中、整平、瞄准、读数
对中：水平度盘中心与测站点位于同一铅垂 线上。
整平：竖轴竖直，水平度盘水平，横轴水平。 瞄准：精确照准目标。 读数：取得观测成果。
2021
一、 对中
1垂.垂球球对对中中步：骤（：误差小于3毫米） 粗略对中：移动三脚架，使垂球尖离
测 站中心12cm内；
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 确对准测站标志中心，旋紧中心螺丝。 注意
111 39 51
111 39 48 111 40 00
111 39 54
111 39 52
2021
测回法观测的误差有两项限定：
①上下两半测回角值之差； ② 各测回角值互差。
DJ6级经纬仪
①上下两半测回角值之差应小于40 "， ②各测回角值互差应小于24 ".
2021
水平角观测外业记录表格
【测绘课件】第三章 角度测量
604906 604900
604903
如测n个测回,则应变换起始度盘度数180°/n。
2. 方向观测法（方向数大于3个） 1）选择起始方向；(如A) 2）盘左顺时针观测各方向； (A、B、C、D、A） 3）盘右逆时针观测各方向； （A、D、C、B、A） 4）在符合各项限差要求后， 计算各方向归零方向值。 如测n个测回,则应变换起始度 盘度数180°/n。 2C值含义及限差要求。
第二节
光学经纬仪
正面
反面
J6 光 学经 纬仪
一、光学经纬仪分类
DJ1、DJ2、DJ6、DJ15、DJ60
二、DJ6级光学经纬仪的构造 1、照准部
望远镜 竖直度盘 水准器（圆水准器、管水准器、水准器分划格值） 读数设备
2、水平度盘（0~360） 3、基座 三、DJ6经纬仪测微装置及其读数
0 00 00 60 30 16 135 01 24
60 30 16 74 31 08 75 50 14
D
A
210 53 42
0 02 18
30 53 54
180 02 24
-12
-6
210 53 48
0 02 21
210 51 33
210 51 38
第四节
竖直角测量
一、竖直度盘的构造
竖直度盘垂直固定在望远镜旋转轴的一端，随望 远镜的转动而转动。 竖直度盘、竖盘指标水准管、指标线三者关系 竖直度盘的刻划与水平度盘基本相同，但其注字随仪 器构造的不同分为顺时针和逆时针两种形式。
第六节 角度测量误差及注意事项
一、仪器误差 1．视准轴误差 望远镜视准轴不垂直于横轴时，其偏离垂直位置的角值C称 视准差或照准差。 对水平角的影响Xc=Csecα,取盘左、盘右平均值可消除其影 响。 2．横轴误差 当竖轴铅垂时，横轴不水平，而有一偏离值i ，称横轴误差 或支架差。Xi=itanα,取盘左、盘右平均值可消除其影响。 3．竖轴误差 观测水平角时，仪器竖轴不处于铅垂方向，而偏离一个δ角 度，称竖轴误差。取盘左、盘右平均值不可消除其影响。 4、度盘偏心差 水平度盘刻划中心与照准部旋转中心不相重合产生的误差。 取盘左、盘右平均值可消除其影响
03 测量学-角度测量 PPT课件
2
2 18 x 360 L R
2
2 19
§3.5 角度测量误差分析
一、仪器误差
1.视准轴误差
盘左、盘右观测取平均值的方法消除
2.横轴误差
盘左、盘右观测取平均值的方法消除
3.竖轴误差
影响空间角投影为水平角和竖直角
4.仪器构件偏心差
主要是照准部偏心差和度盘偏心差。 盘左盘右观测值取平均值进行消除
6
7
8
-12 ( 0 01 14)
0 01 06
0 00 00
+06 91 54 03
91 52 49
0 153 32 48
153 31 34
+06 214 06 09
214 04 55
+06 0 01 21
(90 01 27)
-12 90 01 18
0 00 00
-12 181 54 12
91 52 45
盘左位置，瞄准起始方向目标A读数，然后顺时针方向依 次瞄准目标B、C、A并读数。
检查归零差是否超限（要求≤±18″）。否则重测。
盘右位置，瞄准起始方向目标A读数，然后逆时针方向 依次瞄准目标C、B、A并读数。
检查归零差是否超限（要求≤±18″）。否则重测。
记录表格:盘左：从上到下；盘右：从下到上。
（光学件件公式）
11 1
a
b
f
调 焦 方法: 目镜调焦使十字丝看得最清楚。
物镜调焦使物象清晰。
视 差： 当人眼在目镜上下移动，目标像和十字丝 有相对 晃动的现象称视差。
产生原因： 目标象不落在十字丝分划板上。 视差影响： 影响照准精度导致观测结果不准确。 消除方法： 反复调焦，直至物象清晰。
2 18 x 360 L R
2
2 19
§3.5 角度测量误差分析
一、仪器误差
1.视准轴误差
盘左、盘右观测取平均值的方法消除
2.横轴误差
盘左、盘右观测取平均值的方法消除
3.竖轴误差
影响空间角投影为水平角和竖直角
4.仪器构件偏心差
主要是照准部偏心差和度盘偏心差。 盘左盘右观测值取平均值进行消除
6
7
8
-12 ( 0 01 14)
0 01 06
0 00 00
+06 91 54 03
91 52 49
0 153 32 48
153 31 34
+06 214 06 09
214 04 55
+06 0 01 21
(90 01 27)
-12 90 01 18
0 00 00
-12 181 54 12
91 52 45
盘左位置，瞄准起始方向目标A读数，然后顺时针方向依 次瞄准目标B、C、A并读数。
检查归零差是否超限（要求≤±18″）。否则重测。
盘右位置，瞄准起始方向目标A读数，然后逆时针方向 依次瞄准目标C、B、A并读数。
检查归零差是否超限（要求≤±18″）。否则重测。
记录表格:盘左：从上到下；盘右：从下到上。
（光学件件公式）
11 1
a
b
f
调 焦 方法: 目镜调焦使十字丝看得最清楚。
物镜调焦使物象清晰。
视 差： 当人眼在目镜上下移动，目标像和十字丝 有相对 晃动的现象称视差。
产生原因： 目标象不落在十字丝分划板上。 视差影响： 影响照准精度导致观测结果不准确。 消除方法： 反复调焦，直至物象清晰。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 为使读数方便和不易出错，现在生产的DJ2级光学经纬仪，一般采用如下图所 示的读数窗。度盘对径分划像及度数和10′的影像分别出现于两个窗口，另一 窗口为测微器读数。当转动测微轮使对径上、下分划对齐以后，从度盘读数 窗读取度数和10′数，从测微器窗口读取分数和秒数。
§3.3经纬仪的安置与水平角观测 经纬仪的安置与水平角观测 (1) 经纬仪的安置
(2) 竖直角测量原理
--- 定义：竖直角(vertical angle)是指在同一竖直面内，视线与水平线的夹角。 定义： --- 视线在水平线上方的称为仰角，角值为正；视线在水平线下方的称为俯角， 角值为负。 --- 为了测量竖直角，经纬仪必须在铅垂面内安置一个有圆盘，称为竖直度盘 或竖盘(vertical circle)。 --- 竖直角也是两个方向在度盘上的读数之差，与水平角不同的是，其中有一 个是水平方向。 --- 水平方向的读数可以通过竖盘指标管水准器或竖盘指标自动补偿装置来确 定； 经纬仪设计时，一般使视线水平时的竖盘读数为0°或90°的倍数，这样， 测量竖直角时，只要瞄准目标，读出竖盘读数并减去仪器视线水平时的竖盘 读数就可以计算出视线方向的竖直角。
• • • •
经纬仪安置的操作程序是： 打开三脚架腿，调整好其长度使脚架高度适合于观测者的高度； 张开三角架，将其安置在测站上，使架头大致水平； 从仪器箱中取出经纬仪放置在三角架头上，并使仪器基座中心基本对齐三角 架头的中心，旋紧连接螺旋后，即可进行对中整平操作。 • 使用光学对中器对中进行经纬仪安置操作。 • 光学对中器也是一个小望远镜；它由保护玻璃1、反光棱镜2、物镜3、物镜调 焦镜4、对中标志分划板5和目镜6组成。 • 使用光学对中器之前，应先旋转目镜调焦螺旋使对中标志分划板十分清晰， 再旋转物镜调焦螺旋(有些仪器是拉伸光学对中器)看清地面的测点标志。
第3章 角度测量 章
--- 测量地面点连线的水平夹角及视线方向与水平 面的竖直角，称角度测量(angular observation)。 --- 角度测量是测量的基本工作之一。 --- 角度测量所使用的仪器是经纬仪(theodolite)和 全站仪(total station)。 --- 水平角测量用于求算点的平面位置，竖直角测 量用于测定高差或将倾斜距离改化为水平距离。
§3.1 角度测量原理 (1) 水平角测量原理
--- 水平角(horizontal angle)是指地面一点到两个目 标点连线在水平面上投影的夹角，它也是过两条方 向线的铅垂面所夹的两面角。为了测量水平角，应在过B点的上方水平地安置一 个有刻度的圆盘，称为水平度盘(horizontal circle)； 水平度盘的中心应位于过B点的铅垂线上；经纬仪 还必须有一个能够瞄准远方目标的望远镜；望远镜 应可以在水平面和铅垂面内旋转，通过望远镜分别 瞄准高低不同的目标A和C。
(2) 瞄准和读数
--- 测角时的照准标志，一般是竖立于测点的标杆、测钎、用三根竹杆悬吊垂球的
线或觇牌(target)。测量水平角时，以望远镜的十字丝竖丝瞄准照准标志。 望远镜瞄准目标的操作步骤如下： ① 目镜对光：松开望远镜制动螺旋和水平制动螺旋，将望远镜对向明亮的背景 (如白墙、天空等，注意不要对向太阳)，转动目镜使十字丝清晰。 ② 粗瞄目标：用望远镜上的粗瞄器瞄准目标，旋紧制动螺旋，转动物镜调焦螺旋 使目标清晰，旋转水平微动螺旋和望远镜微动螺旋，精确瞄准目标。可用十字丝 纵丝的单线平分目标，也可用双线夹住目标，见如图3-16。 ③ 读数：读数时先打开度盘照明反光镜，调整反光镜的开度和方向，使读数窗亮 度适中，旋转读数显微镜的目镜使刻划线清晰，然后读数。
§3.2.2 DJ6级光学经纬仪的读数装置 级光学经纬仪的读数装置
光学经纬仪的读数设备包括度盘、光路系统和测微器。 水平度盘和竖直度盘上的分划线，通过一系列棱镜和透镜 成像显示在望远镜旁的读数显微镜内。DJ6级光学经纬仪 的读数装置可以分为测微尺读数和单平板玻璃读数两种。
(1) 测微尺读数装置
--- 测微尺(micrometer)读数装置的光路见右图所示。 --- 将水平玻璃度盘和竖直玻璃度盘均刻划为360格，每格 的角度为1°，顺时针注记。 --- 照明光线通过反光镜1的反射进入进光窗2，其中一路 光线通过编号为12、13、15、16的光学组件将水平度盘 14上的刻划和注记成像在平凸镜8上；另一路光线通过编 号为3、5、6、7的光学组件将竖直度盘4上的刻划和注记 成像在平凸镜8上； --- 在平凸镜8上有两个测微尺，测微尺上刻划有60格。 --- 仪器制造时，使度盘上一格在平凸镜8上成像的宽度正 好等于测微尺上刻划的60格的宽度，因此测微尺上一小格 代表1′。 通过棱镜9的折射，两个度盘分划线的像连同测微尺上的 刻划和注记可以被读数显微镜观察到，其中10是读数显微 镜的物镜，11是读数显微镜的目镜。读数装置大约将两个 度盘的刻划和注记放大了65倍。
§3.2.3 DJ2级光学经纬仪 级光学经纬仪
下图为苏州第一光学仪器厂生产的DJ2级光学经纬仪，各部件名称如下： 1-望远镜制动螺旋，2-望远镜微动螺旋，3-物镜， 4-物镜调焦螺旋，5-目镜，6目镜调焦螺旋，7-光学瞄准器，8-度盘读数显微镜，9-度盘读数显微镜调焦螺旋， 10-测微轮，11-水平度盘与竖直度盘换像手轮，12-照准部管水准器，13-光学对 中器，14-水平度盘照明镜，15-垂直度盘照明镜，16-竖盘指标管水准器进光窗 口，17-竖盘指标管水准器微动螺旋，18-竖盘指标管水准气泡观察窗，19-水平 制动螺旋， 20-水平微动螺旋，21-基座圆水准器，22-水平度盘位置变换手轮， 23-水平度盘位置变换手轮护盖 24-基座 25-脚螺旋
• 右图为读数显微镜视场， • 注记有“水平”(有些仪器为“Hz”或 “⊥”)字样窗口的像是水平度盘分 划线及其测微尺的像， • 注记有“竖直”(有些仪器为“V”或 “—”)字样窗口的像是竖直度盘分划 线及其测微尺的像。 • 读数方法为：以测微尺上的“0”分划 线为读数指标，“度”数由落在测 微器上的度盘分划线的注记读出， 测微尺的“0”分划线与度盘上的“度” 分划线之间的、小于1°的角度在测 微尺上读出； • 最小读数可以估读到测微尺上1格的 十分之一，即为0.1′或6″。 • 图3-7的水平度盘读数为214°54.7′， 竖直度盘读数为79°05.5′。 • 测微尺读数装置的读数误差为测微 尺上一格的十分之一，即0.1′或6″。
• 粗对中 ：双手握紧三角架，眼睛观察光学对中器，移动三脚架使对中标志基 粗对中： 本对准测站点中心(应注意保持三角架头基本水平)，将三脚架的脚尖踩入土中。 • 精对中 ：旋转脚螺旋使对中标志准确对准测站点的中心，光学对中的误差应 精对中： 小于1mm。 • 粗平：伸缩脚架腿，使圆水准气泡居中。 粗平： • 精平： 转动照准部，旋转脚螺旋，使管水准气泡在相互垂直的两个方向上居 精平： 中。精平操作会略微破坏前已完成的对中关系。 • 再次精对中：旋松连接螺旋，眼睛观察光学对中器，平移仪器基座(注意，不 再次精对中： 要有旋转运动)，使对中标志准确对准测站点的中心，拧紧连接螺旋。
水平角测量需要旋转照准部和望远镜依次瞄准不同方 向的目标并读取水平度盘的读数；
---在一测回观测过程中，水平度盘是固定不动的； --- 为了角度计算的方便，在观测开始之前，通常 将起始方向(称为零方向)的水平度盘读数配置为 0°左右，这就需要有控制水平度盘转动的部件 －水平度盘变换手轮：方向经纬仪使用。
1-望远镜制动螺旋 2-望远镜微动螺旋 3-物镜 4-物镜调焦螺旋 5-目镜 6-目镜调焦螺旋 7-光学瞄准器 8-度盘读数显微镜 9-度盘读数显微镜调 焦螺旋 10-照准部管水准器 11-光学对中器 12-度盘照明反光镜 13-竖盘 指标管水准器14-竖盘指标管水准器观察反射镜15-竖盘指标管水准器 微动螺旋 16-水平方向制动螺旋 17-水平方向微动螺旋 18-水平度盘变 换螺旋与保护卡 19-基座圆水准器 20-基座 21-轴套固定螺旋 22-脚螺旋
§3.2.1 DJ6级光学经纬仪的结构 级光学经纬仪的结构
--- 根据控制水平度盘转动方式的不同，DJ6级光学经纬仪又分为方向经纬仪 和复测经纬仪。 --- 地表测量中，通常使用方向经纬仪，复测经纬仪主要应用于地下工程测量。 --- 如图是北京光学仪器厂生产的DJ6级方向光学经纬仪。 --- 一般将光学经纬仪分解为基座(tribrach)、水平度盘(horizontal circle)和照 准部(alidade)三部分。 (1) 基座 --- 基座上有三个脚螺旋，一个圆水准气泡，用来粗平仪器。 水平度盘旋转轴套套在竖轴套外围，拧紧轴套固定螺旋，可将仪器固定在基座上； 旋松该螺旋，可将经纬仪水平度盘连同照准部从基座中拔出。 (2) 水平度盘 水平度盘是一个圆环形的光学玻璃盘片，直径约8～10cm，盘片边缘刻划并按顺 时针注记有0°~360°的角度数值。
• DJ2级经纬仪的构造与DJ6级基本相同，只在度盘读数方面存在下面的差异： • (1) DJ2级光学经纬仪采用重合读数法，相当于取度盘对径(直径两端)相差 180°处的两个读数的平均值，由此可以消除度盘偏心误差的影响，以提高读 数精度。 • (2) 在度盘读数显微镜中，只能选择观察水平度盘或垂直度盘中的一种影像， 通过旋转“水平度盘与竖直度盘换像手轮” 来实现。 • (3) 设置双光楔测微器，分为固定光楔与活动光楔两组楔形玻璃，活动光楔与 测微分划板相连。入射光线经过一系列棱镜和透镜后，将度盘某一直径两端 的分划同时成像到读数显微镜内，并被横线分隔为正像和倒像。下图为德国 蔡司公司(Zeiss)生产的Theo 010型经纬仪(属于2″级)读数镜中的度盘对径分划 像(右边)和测微器分划像(左边)，度盘的数字注记为“度”数，测微分划尺左 边注记为“分”数，右边注记为“十秒”数。
--- 经纬仪的安置包括对中(centering)和整平(leveling)，其目的是使仪器竖轴位于 过测站点的铅垂线上，从而使水平度盘和横轴处于水平位置，竖直度盘位于铅垂 平面内。对中的方式有光学对中(optical centering) 和垂球对中(plumb bob centering)两种，整平分粗平和精平。 --- 粗平是通过伸缩脚架腿或旋转脚螺旋使圆水准气泡居中，其规律是圆水准气泡 向伸高脚架腿的一侧移动，或圆水准气泡移动方向与用左手大拇指和右手食指旋 转脚螺旋的方向一致； --- 精平是通过旋转脚螺旋使管水准气泡居中， --- 要求分别转动照准部使管水准器轴旋至相互垂直的两个方向上使气泡居中，其 中一个方向应与任意两个脚螺旋中心的连线方向平行。