测量学-第三章 角度测量

光学对中器视线与仪器竖轴重合
一、DJ6光学经纬仪
水平度盘
水平度盘是由光学玻璃制成的精密刻度 盘，分划从0°至360°，按顺时针注记， 每格1°或30′
构造特点
① 水平度盘固定。 ② 读数指标随望远镜一起转动
B
C
A
一、DJ6光学经纬仪
基座
19
§3.2光学经纬仪
二、读数装置与读数方法
测微尺
①在读数显微镜里利用度盘刻度线，在分微 尺上读数。
② 重新整平仪器，直至在整平仪器后，光学对中器对准测站点 为止。
§3.2光学经纬仪
3.2.3 经纬仪的使用
3、瞄准
用望远镜竖丝精确瞄准目标的标志中心。
§3.2光学经纬仪
3.2.3 经纬仪的使用
4、读数
读取度盘读数。
§3.3 水平角测量
3.2.3 测回法
盘左：观测者对着望远镜的目镜 时，竖盘位于望远镜的左边
步骤： 盘左位置：瞄准零方向A ，按顺时针旋转 照准部，依次照准B、C、D各目标方向 ，分别读取水平度盘读数，最后再观测 零方向A ，称为上半测回归零,以上称为 上半测回。
§3.3 水平角测量
➢ 二、方向观测法
步骤： 盘右位置：先照准零方向A ，按逆时针 方向依次照准D 、C 、B 各目标方向， 分别读取水平度 盘读数，最后再照准 零方向A ，称为下半测回归零，此为下 半测回。
§3.2光学经纬仪
3.2.3 经纬仪的使用
1、对中
• 光学对中
① 将仪器置于测站点上，三个脚螺旋调至中间 位置，架头大致水平，光学对中器大致位于 测站点的铅垂线上，将三脚架踩实。
② 旋转光学对中器，看清分划板上圆圈，使测 站点影像清晰。
整平
3.2.3 经纬仪的使用
2、整平
使仪器的竖轴竖直，水平度盘处于水平位置，竖 盘位于铅垂面内。整平误差<1格。
31 34 54
§3.3 水平角测量
➢ 一、测回法
上下两个半测回合起来成为一个测回，当测角精度要求较高时可以 增加测回数
➢ 起始方向第一个读数应调成0（或180/N，N为测回数）； ➢ 分、秒数写足二位； ➢ 一测回过程中，不得再调整水准管气泡或改变度盘位置。
§3.3 水平角测量
➢ 二、方向观测法
90
180
0
x
270
(270 x)
x
R
(270 x) R
R 270 R
R x
x
x
L
L (90 x)
(270 x) R
指标差计算公式：
x 1 (L R 360) 2
§3.5 电子经纬仪的结构
53
x
x
L
L x
R x
盘左盘右观测竖直角取平均，可消除指标差的影响。
均值
§3.3 水平角测量
➢ 一、测回法
步骤：
④ 若β左- β右≤40″，认为观测合格。此时可取平均 值
测站 目标 竖盘位置
水平度盘读 半测回角值 一测回角值
数( ′ ″
Fra Baidu bibliotek
(′″
(′″)
A
C
B
C
B
左
00 06 30 111 28 04 111 28 14
111 34 34
右
180 06 32 111 28 22
§3.4 竖直角测量
270
0
180
90
构造特点
① 竖盘随望远镜一起转动。
② 竖盘与读数指标相互脱离。
③ 竖盘气泡居中，指标铅垂。
§3.4 竖直角测量
➢ 一、竖盘的构造
顺时针刻度 270
0
180
逆时针刻度 270
180
0
90
90
构造特点
① 竖盘的注记刻画有顺时针和逆时针两种。 ② 视线水平、指标铅垂时，竖盘读数为常数：一般盘左时90
第三章 角度测量
主要内容
➢3.1 角度测量的基本原理 ➢3.2 经纬仪的结构及使用 ➢3.3 水平角观测 ➢3.4 竖直角观测 ➢3.5 电子经纬仪 ➢3.6 角度测量误差来源
§3.1 角度测量原理
3.1.1 水平角测量原理
水平角：地面上一点到两个目标的方向线垂直投影到水平面上所成的夹角
。
水平角取值范围：0°-360°
盘右：观测者对着望远镜的目 镜时，竖盘位于望远镜的右边
§3.3 水平角测量
➢ 一、测回法
步骤：
① 安置仪器于测站O点，对中、整平 ② 上半测回：盘左，LA ,LB ③ 下半测回：盘右，RB , RA ④ 若β左- β右≤40″，认为观测合格。此时可取
§3.3 水平角测量
➢ 一、测回法
A
B 步骤：
§3.2光学经纬仪
3.2.3 经纬仪的使用
1、对中
• 垂球对中
① 移动三脚架，使垂球尖离测站中心1-2cm内 ；
② 稍微松开中心螺丝，在脚架头上移动(不能 旋转)仪器，使垂球尖精确对中测站标志中 心，旋紧中心螺丝。
脚架头首先要放平，三个脚螺旋基本等高； 脚架适当踩实； 垂球尖尽量接近标志，便于判断。
利用三脚架的伸缩螺旋调整架腿的长 度，使圆水准器气泡居中
整平
使仪器的竖轴竖直，水平度盘处于水平位置，竖盘位于铅垂面内。整 平误差<1格。
3
3
1
2
1
2
利用基座脚螺旋，使水准管气泡居中
整平
重复对中和整平:对中和整平相互影响，对中整平相互影响，要反复
进行直到满足要求为止
① 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紧连接螺旋。
3、外界环境的影响
三、经纬仪轴线及其应满足的条件
经纬仪的轴线
① 竖轴VV-照准部水平旋转轴 ② 横轴HH-望远镜竖直旋转轴 ③ 望远镜视准轴CC ④ 照准部水准管轴LL
经纬仪的轴线应满足的条件
① 水准管轴垂直于竖轴LL⊥VV ② 视准轴垂直于横轴CC⊥HH ③ 横轴垂直于竖轴HH⊥VV
x
1 2
( R
L
)
§3.4 竖直角测量
➢ 四、竖直角的观测
① 在测站点上安置经纬仪，对中，整平，并量取仪器高。 ② 使望远镜大致水平，确定竖盘的始读数，并确定竖直角的计算公式
。 ③ 盘左位置，瞄准目标，使十字丝中丝切到目标的某一位置（如瞄准
标尺，则应读出中丝读数；若瞄准觇牌或觇标上的某个位置，则应 量取觇标高度），然后调节竖盘指标水准管气泡居中，读取竖盘读 数L，并记入竖直角观测手簿内。 ④ 盘右位置，同3法瞄准原目标的同一部位，读取竖盘读数R，记入手 簿内。 ⑤ 计算竖盘指标差，若不超限，求其平均值。
6
8 41 24
右
278 41 30
8 41 30
C
左
124 03 30 -34 03 30 12 -34 03 18
右
235 56 54 -34 03 06
备 注
§3-6 角度测量误差及注意事项
1、仪器误差
度盘偏心 度盘刻度不均匀 仪器轴线不满几何要求
2、观测误差
仪器对中误差 目标偏心误差 照准与读数误差
291 34 54
§3.3 水平角测量
➢ 一、测回法
步骤：
④ 若β左- β右≤40″，认为观测合格。此时可取平均 值
测站 目标 竖盘位置
水平度盘读 半测回角值 一测回角值
数( ′ ″
(′″
(′″)
A
C
B
C
B
左
00 06 30 211 28 04 211 28 14
211 34 34
右
180 06 32 211 28 22
②度盘上1度分划的间隔与分微尺全长相等。 分微尺全长分60格，每格为1'=60''。 ③读数估读至0.1格，因此，估读的秒数都应 是6''的倍数。
水平度盘读数为：261°05′24″ 竖直度盘读数为：90°54′36″
分微尽测微器读数装置
§3.2光学经纬仪
3.2.2 读数装置与读数方法
平行玻璃测微器
角为仰角，仰角取正值
仰角
方向线在水平线以上构成的竖直 角为俯角，俯角取负值。
俯角
竖直角取值范围：-90°-90°
§3.1 角度测量原理
3.1.2 竖直角测量原理
§3.2光学经纬仪
经纬仪分类
经纬仪按精度分为DJ0.7、DJ1、DJ2、DJ6、DJ15、DJ20六个等 级，D—大地测量、J—经纬仪、下标表示经纬仪的精度，以秒为 单位，数字越小，精度越高。 经纬仪按构造分光学经纬仪和电子经纬仪。
读数减小
视线水平读数-目标读数
§3.4竖直角测量
➢ 三、竖盘指标差计算
竖盘指标差:竖盘水准管气泡居中时，读数指标线与铅垂线的夹角
270
0
180
90
270
0
180
x
90
竖盘指标差
270
0
180
x
90
(90 x)
x
L
L (90 x) L x
L L 90
竖盘指标差
竖盘指标差:竖盘水准管气泡居中时，读数指标线与铅垂线的夹角
① 安置仪器于测站O点，对中、
整平
② 上半测回：盘左，LA ,LB
③ 下半测回：盘右，RB , RA
④ 若β左- β右≤40″，认为观测合
格。 O
§3.3 水平角测量
➢ 一、测回法
A
B
步骤：
① 安置仪器于测站O点，对中、整平
O
② 上半测回：盘左，LA ,LB
③ 下半测回：盘右，RB , RA
④ 若β左- β右≤40″，认为观测合格。此时可取取平
3.2.3 经纬仪的使用
对中和整平
（1）对中:使仪器的中心（竖轴）与测站点位于同一
铅垂线上。
（2）整平:使仪器的竖轴竖直，水平度盘处于水平位
置，竖盘位于铅垂面内。
（3）对中和整平相互影响，对中整平相互影响，要反
复进行直到满足要求为止
§3.2光学经纬仪
3.2.3 经纬仪的使用
1、对中
对中方法：垂球对中，光学对中
▪竖盘指标差相对固定。但由于仪器误差、观测误差和外界条件 的影响，使指标差有所变化，一般规定DJ6型经纬仪指标差变化 容许为±25″。
垂直角观测记录
垂直角观测记录
测 目标 竖盘位 竖盘读( ′ ″ 半测回竖直 指标 一测回竖直
站
置
角( ′ ″ 差( 角( ′ ″ )
AB
左
81 18 42
8 41 18
。
，盘右270
§3.4竖直角测量
➢ 二、竖直角的计算方法
顺时针刻度
左 90 L
右 R 270
§3.4 竖直角测量
➢ 二、竖直角的计算方法
逆时针刻度
左 L 90 右 270 R
测量时，根据望远镜上仰读数变化趋 势，确定竖直角计算公式，保证仰角 为正、俯角为负。
读数增大
目标读数-视线水平读数
铅垂线K
5
§3.1 角度测量原理
3.1.2 竖直角测量原理
竖直角：点到目标的方向线与同一 竖直面内该点的水平线的夹角称为 竖直角
AB的竖直角为AB和水平线Ab的夹角 AC的竖直角为AC和水平线Ac的夹角
§3.1 角度测量原理
3.1.2 竖直角测量原理
竖直角分为仰角和俯角。
方向线在水平线以上构成的竖直
水平度盘读数为39°30′+22′+30″=39°52′30″。
§3.2光学经纬仪
3.2.3 经纬仪的使用
1、对中：使仪器的中心与测站点位于同一个铅垂线上。 2、整平：使仪器竖轴处于铅直位置和水平度盘处于水平位置。 3、瞄准：瞄准的目标位置，调整焦距，消除视差。 4、读数：观测度盘读数
§3.2光学经纬仪
主要包括平板玻璃、测微尺、连接机构和测微轮。 度盘最小刻度为30'，测微尺为90格，测微尺移动90格，度盘分划线移动30'。 读数时，先瞄准目标，然后转动测微轮，使度盘某分划线精确地移在 双指标线的中央，读出该分划线的度盘读数，再根据单指标线在测微 尺上读取分、秒数，然后相加，即为全部读数。
竖直度盘读数为：92°+18′+20''
光学经纬仪
电子经纬仪
§3.2光学经纬仪的结构
3.2.1 DJ6光学经纬仪
§3.2光学经纬仪的结构
3.2.1 DJ6光学经纬仪
光学经纬仪主要由照准部、水平度盘、基座三部分组成。
3.2.1 DJ6光学经纬仪 照准部
3.2.1 DJ6光学经纬仪 照准部
3.2.1 DJ6光学经纬仪 照准部
3.2.1 DJ6光学经纬仪 照准部
A、B、C为地面上任意三点
（高程不相等），将次三点
沿铅垂线方向投影到水平面
上，得a、b、c三点，水平线
ac、ab的夹角即为AB、AC间
的水平角
b
a
c
水平角也是方向线AB、AC所在铅垂面AKC、AKB的两面角。
b a
c
在过A点的铅垂线K上任意以高度水平的安置一全圆度盘，AB和AC 铅垂面与度盘交线刻度