第三章 角度测量

§3-3 水平角观测
一、经纬仪的安置
对中 目的：经纬仪的纵轴与测站点中心的铅垂线重合 方法：⑴ 用垂球对中 ⑵ 用光学对中器对中 步骤：⑴安置三角架，目估初步对中； ⑵对中器调焦对中；（主要用架子腿和仪器在架头 平移来对中）调平对中再调平再对中。 ⑶对中和粗平同时进行。 整平 目的：经纬仪的纵轴严格铅垂 方法及步骤 照准部转到任何位置时，水准管气泡总是居中，容许偏差 小于1格。
（四）视准轴的检校
目的：CC⊥HH 检验
所偏离的角度C——视准误差 盘选一水平方向的目标P，盘左盘右分别观测读数L，R。
CC HH \
若 L R 180

20 ' '
则需要校正
校正：用水平微动螺旋，使盘右的水平度盘指数指向正 确值
R 1 2
R L 180 ，十字丝交点偏离目标P，拨动十字
以全圆顺时针为例：
令 L —盘左时，无指标差时度盘正确读数；
L 测 —盘左时，竖盘观测读数；
R —盘右时，无指标差时度盘正确读数；
R 测 —盘右时，竖盘观测读数。
左 90 L 90 L 测 x

右 R 270

1 2
x 1 2

R 侧 x 270
R 1 2


R
左
R 右 180

o
为了提高精度，可以在一个测站上对各个水平方向值观 测n个测回，则各个测回间应将水平度盘的位置改变 180°/n
§3-4 竖直角观测
一、竖直角的用途
1、将斜距化为平距
已知斜距S、竖直角α，计算平距D
2、三角高程测量
D=S*cosα
已知平距D，竖直角α，计算A、B高差h

丝环的校正螺丝，使交点对准目标P。
（五）横轴的检校
检验:距墙面10~20m处架仪器，选高处目标P（仰角在30° 左右为宜），盘左照准P之后，放平望远镜，在墙面上投出A， 例转望远镜，盘右照准P，放平望远镜，在墙面上投出B，如A 与B重合，则表明 ，否则要校正。 HH VV
DJ 2 DJ 6
半测回竖直角 214°23′12″
一测回平均角
B
右
214°23′03″
214°22′54″
方向观测法
在同一个测站上，需观测4个或4个以上的方向时 1、盘左：先瞄起始目标，读数 顺时针 依次瞄各个方向， 读数，再归零。
旋转
2、盘右：先瞄起始目标，读数 逆时针依次瞄各个方向，
读数，再归零。
旋转
o
3、方向观测法的计算 2 C R 左 R 右 180
（二）圆水准器的检验与校正 目的：圆水准轴平行于纵轴 检验：根据校正后的平盘水准管整平仪器，使纵轴铅垂； 此时，圆水准器的气泡如果不居中，则需要校正。 校正：用校正针拨动圆水准器底下的校正螺丝，使气泡 居中。
（三）十字丝竖丝的检验与校正 目的：十字丝的纵丝在铅垂平面内，横丝水平 检验：用十字丝交点照准一明显的固定目标，固定望远镜 水平制动螺旋，转动望远镜垂直微动螺旋使之上下微动，如 目标点始终沿十字丝竖丝上下移动，则条件满足。若目标点 轨迹离开纵丝，则需要校正。 校正：松开十字丝环的固定螺丝，转动十字丝环，至条件 满足，然后旋紧固定螺丝。
§3-5 经纬仪的检验与校正
目的：使经纬仪各轴线间保持正确的几何关系。 一 、经纬仪的轴线及其应满足的条件
VV——纵轴 HH——横轴 LL——平盘水准管轴 CC——视准轴 L′L′——圆水准轴
应满足的条件： LL⊥VV CC⊥HH HH⊥VV 纵丝⊥HH L′L′∥VV
次要条件
二、经纬仪的检验与校正
1

左 右 R测 L测 180
2
R
测
L测 360


五、竖直角观测
观测步骤： 1.判别竖盘的注记形式 2.测站点安置经纬仪，对中整平。 3.盘左，瞄准目标B，协调竖盘水准管微动螺丝使 气泡居中，读取竖盘读数L。 4.盘右，瞄准目标B，调节水准管微动螺丝使气泡 居中，读取竖盘读数R。
3. 横轴误差
与望远镜放大率，目标的大小、亮度、清晰度和人 眼的分辨率为主要影响因素。 4. 读数误差 取决于仪器的读数设备、读数的调焦、高度和操作 人员有关
三、外界条件的影响
1、刮风； 2、折光 温度引起仪器轴线变化，热辐射引起视线跳动； 3、地质 土壤松软，仪器安置不稳定。选择有利观测时 间，设法避开不利条件。缩短一测回的观测时间。
h = D*tanα+i-l
i——仪器高；l——标杆高度
二、垂直度盘构造
构造特点： 1、竖盘垂直安装在横轴 的一端，随望远镜仪器 一起转动。 2、竖盘指标同竖盘水准 管连在一起，不随望远 镜转动。 3、竖盘气泡居中，指标 铅垂。
4、当望远镜视线水平时，始读数为90°或270°。 5、竖盘分顺时针和逆时针两种类型。
二、照准标志及瞄准方法
照准标志：标杆、测钎架、设于三脚架上的觇牌。 瞄准目标的方法与步骤： 目镜调焦—寻找目标—物镜调焦—消除视差—精确瞄准 在操作中，要注意： ①用水平微动完成瞄准； ②尽量瞄准目标下部，减少 由于标杆不垂直引起的方向 误差。 ③瞄准时,测水平角，用双丝 夹住目标；测竖直角，用横 丝切目标的顶部。
i 15" i 20"
校正：取AB的中点M，以盘右位置照准M，抬高望远镜， 则十字丝交点偏离目标P，升高横轴一端（降低），使交点 对准P。
（六）竖盘指标差的检校 检验：仪器整平后，用盘左，盘右位置分别瞄准同一目标， 当竖盘指标水准管气泡居中时读取竖盘读数L.R，计算X。
校正：盘右校正，转动竖盘指标水准管微动螺旋，使竖盘 读数为，此时水准管气泡不居中，用校正斜拨动水准管校正 螺丝，使气泡居中。
一、水平角及其测量原理
水平角：空间两相交直线在水平面上的投影所构成的角度， 或者包含这两条方向线的两铅垂面之间的夹角。 为量水平角的大小 ，在O点的铅垂 线上安置一个有刻划的度盘，水平 安置，则OA与OB在水平度盘上的 投影Oa与Ob所夹的角即为，
ba
水平角取值范围：0°≤ ≤360°

1 2
左
右

测站
竖盘 目标 位置 左 A C C A
水平度盘读数
0°04′18″ 74°23′42″ 254°24′06″ 180°05′00″
半测回竖直角
一测回平均角
74°19′24″
B
右
74°19′15″
74°19′06″
测站
竖盘 目标 水平度盘读数 位置 左 A C C A 0°10′30″ 214°33′42″ 34°34′12″ 180°11′18″
（七）光学对中器的检验与校正
检验：安置经纬仪于一般高度，严格整平仪器，在仪器下 的地面上放一张白纸，在上面画一十字形标志Ａ，移动白纸， 使对中器中心标志对准Ａ点，然后固定白纸；将照准部旋转 180°，如对中器中心标志对准另一点A′，则对中器的视准 轴未与仪器纵轴重合，需要校正。
校正：定出AA′的中点M，用对中器的校正螺丝使中心标 志对准M点，然后再作一次旋转照准部180°的检验。
垂直角观测记录 测站 目标 B A C 竖盘读数 75°30′06″ 半测回竖直角 14°29′54″ 指标差 +12″ +03″ 一测回竖直 角 14°30′06″ -7°26′09″ 备注 顺时 针注 记
284°30′18″
97°26′12″ 262°33′54″
14°30′18″
-7°26′12″ -7°26′06″
（一）平盘水准管轴的检验与校正 目的：LL⊥VV 检验：调节脚螺旋，将仪器整平，然后将照准部旋转 180°，如水准管气泡的居中，则，否则需校正。 校正：调节脚螺旋，使气泡向中心退回偏离值的一半，再 用校正针拨动水准管一端的校正螺丝，使气泡退回另一半。 这项检验校正需反复进行几次，直到照准部旋转180°后水准 管气泡的偏歪在一格以内。
二、竖直角及其测量原理
竖直角α：方向线与其竖直面内的水平视线的夹角 目标的方向线在水平视线以上，称为仰角。（+） 目标的方向线在水平视线以下，称为俯角。（-） 天顶距：铅垂线方向至方向线的夹角
90 Z

竖直角取值范围：0°≤α ≤180°
§3-2 经纬仪的构造及度盘读数
一 经纬仪的等级和用途
§3-6 水平角测量的误差分析
仪器误差 照准部偏心差的影响、视准轴误差、横轴
误差、纵轴误差
观测误差
对中误差、目标偏心、照纬仪照准部偏心差的影响 仪器制造和装配的不完善而引起的误差，如度盘刻划 误差、照准部旋转中心和度盘中心不重合引起的照准 部偏心误差。 可取用同一目标，盘左盘右的平均值来消除。
经纬仪分为：光学经纬仪、电子经纬仪 精度分：DJ1 、DJ2和DJ6等级，D、J；数字分别表示 用该经纬仪一测回的方向中误差的秒数。
二、 6 的基本构造 J
（一）、照准部： 纵轴、平盘水准管、支架、横轴、望远镜、竖盘、度盘读数 镜、光学对中器、水平和垂直制动、微动螺旋等。 （二）、度盘 水平度盘和垂直度盘，0°~360°按顺时针等角距的刻划 （三）、基座 （四）、读数设备及方法
第三章 角度测量
学习要点：
水平角和垂直角观测原理 经纬仪的构造及度盘读数 水平角观测（重点） 垂直角观测（重点） 经纬仪的检验与校正 水平角观测的误差分析（难点）
§3-1 角度测理原理
角度测量包括水平角观测和垂直角观测。水平角 观测用于测定平面点的位置，后者用于测定高程或 将倾斜距离化为水平距离。 角度测量仪器：经纬仪 可以观测水平角和竖直角
2. 视准轴误差
视准轴误差对盘左盘右平盘读数的影响大小相等，符 号相反，因而盘左盘右的平均值来消除误差。
3. 横轴误差
4. 纵轴误差 观测前，对照准部水准管仔细检校，认真整平仪器
二、观测误差
1. 对中误差 在测站点上经纬仪对中时，仪器安置中心未对准该 测站点的误差称为对中误差。 边长越短时，对中误差影响越大。 2. 目标偏心差
三、竖直角的计算
竖直角，仰角为正，俯角为负。 以全圆顺时针为例： 1、确定始读数，大致放平望远镜即可 2、盘左时，提高望远镜物镜端，若读数减小，则 =始读数－读数=90°－L 3、盘右，提高物镜端时，读数增大
右
左
=读数－始读数=R－270°
4、天顶距
Z 90


四、竖盘指标差
竖盘指标差：由于竖盘水准管或垂直补偿器未安装到正确的位 置，在竖盘水准管气泡居中时，竖盘读数的指标线与铅垂线有 一微小角度差x。 指标差x有正负之分，读数大于始读数时x为正，读数小于始读 数时x为负。
三、水平角观测方法
常用方法：测回法和方向观测法（全圆方向法） 测回法 盘左 瞄准A，读数 a 左 瞄准C，读数 c 左 盘右 瞄准C ，读数 c 右 瞄准A ，读数 a 右 校核计算 DJ6 DJ2
左 右 40 "
左 右 12 "
左 c左 a左 右 c右 a右