第3章 角度测量(水平角测量)讲解
合集下载
三、水平角测量
仪器
DJ2
半测回归零差 12″ 18″
一测回内2C互差 18″
同一方向值各测回互差 12″ 24″
DJ6
方向观测法记录手簿
测 站 测 回 数 目 标
读数
2C
平均值
归零后 方向值
°′″
盘左
°′″
盘右
°′″ ″ °′″
各测回 归零方 向值的 平均值
°′″
1
A B C D A
0 02 12 37 44 15 110 29 04 200 14 51 0 02 18
2
(90 03 24) 90 03 26 127 45 31 200 30 21 290 15 53 90 03 22
0 00 00 37 42 07 110 26 57 200 12 29
计算方法如下：
1．两倍照准差 2C=盘左读数－(盘右读数±180°) 2．方向值的平均值 平均读数=1/2｛盘左读数－(盘右读数±180°)｝ 3．归零方向值 归零方向值＝平均值－起始方向平均值 （括号内） 将相邻两归零方向值的平均值相减，得到水平角 值。
3.2.2 DJ6 级光学经纬仪 1、基本构造 DJ6 级光学经纬仪主要由照准部、水平度盘、 DJ6经纬仪的构造 基座三部分组成。 上部---望 远 镜 中部---水平度盘 下部---基 座 2、光学经纬仪的读数 方法 分微尺
• §3.2 光学经纬仪的结构及其度盘读数
国产光学经纬仪型号(Da di ce liang Jing wei yi) DJ07，DJ1，DJ2，DJ6，DJ30， D，J代表 “大地测量”和“经纬仪” ， 07，1，2，6，30分别为一测回方向观测中误差秒数。 工程测量常用DJ6 级。 徕卡光学经纬仪型号(Theodolite) T4(0.5″)，T3 (1″) ，T2 (2″) ，T1 (6″)
DJ2
半测回归零差 12″ 18″
一测回内2C互差 18″
同一方向值各测回互差 12″ 24″
DJ6
方向观测法记录手簿
测 站 测 回 数 目 标
读数
2C
平均值
归零后 方向值
°′″
盘左
°′″
盘右
°′″ ″ °′″
各测回 归零方 向值的 平均值
°′″
1
A B C D A
0 02 12 37 44 15 110 29 04 200 14 51 0 02 18
2
(90 03 24) 90 03 26 127 45 31 200 30 21 290 15 53 90 03 22
0 00 00 37 42 07 110 26 57 200 12 29
计算方法如下：
1．两倍照准差 2C=盘左读数－(盘右读数±180°) 2．方向值的平均值 平均读数=1/2｛盘左读数－(盘右读数±180°)｝ 3．归零方向值 归零方向值＝平均值－起始方向平均值 （括号内） 将相邻两归零方向值的平均值相减，得到水平角 值。
3.2.2 DJ6 级光学经纬仪 1、基本构造 DJ6 级光学经纬仪主要由照准部、水平度盘、 DJ6经纬仪的构造 基座三部分组成。 上部---望 远 镜 中部---水平度盘 下部---基 座 2、光学经纬仪的读数 方法 分微尺
• §3.2 光学经纬仪的结构及其度盘读数
国产光学经纬仪型号(Da di ce liang Jing wei yi) DJ07，DJ1，DJ2，DJ6，DJ30， D，J代表 “大地测量”和“经纬仪” ， 07，1，2，6，30分别为一测回方向观测中误差秒数。 工程测量常用DJ6 级。 徕卡光学经纬仪型号(Theodolite) T4(0.5″)，T3 (1″) ，T2 (2″) ，T1 (6″)
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
第三章 角度测量
水平度盘
水平度盘 度盘变换手轮：配置度盘起始位置。 竖直度盘
基座
三角形轴座 脚螺旋：整平仪器，将水平度盘调节成水平状态，仪器的竖轴处于铅垂位置。 连接板
8
三、DJ6级光学经纬仪的读数方法
分微尺测微器读数方法
H
角度换算关系：1°=60′ 1′=60″
读数：度 分 秒
一般国产光学经纬仪采用分微尺测微器，
右
B 265 36 30
85 35 12 85 35 06
85 35 09
85 35 06
A
90 00 36
左
85 35 06
B 175 35 42
0
A 270 00 48
右
85 35 00
B 355 35 48
85 35 03
25
竖直角测量
一、竖直角的概念
竖直角：同一个竖直面内，倾斜视线与水平线之间的夹角，用α表示。
度盘划分值为1°
1°中间隔60个小格，每格为1′
秒位可估读：0.1′=6″
V
思考：读出的秒数一定是6的倍数吗？最大可以读到多少秒？
水平度盘读数：215°06′48″ 竖直度盘读数：78°52′00″
9
练一练
水平度盘读数：213°01′24″ 竖直度盘读数：95°55′30″
10
经纬仪的使用及水平角观测方法
4.精确照准目标： 转动水平微动螺旋，照准目标中心位置。
（三）读数
14
角度测量常用工具及照准方式
标杆
测钎
棱镜
锤球
15
经纬仪的使用方法总结
经纬仪的安置
粗略对中 粗略整平 精确整平 精确对中 反复对中、整平
照准目标
水平度盘 度盘变换手轮：配置度盘起始位置。 竖直度盘
基座
三角形轴座 脚螺旋：整平仪器，将水平度盘调节成水平状态，仪器的竖轴处于铅垂位置。 连接板
8
三、DJ6级光学经纬仪的读数方法
分微尺测微器读数方法
H
角度换算关系：1°=60′ 1′=60″
读数：度 分 秒
一般国产光学经纬仪采用分微尺测微器，
右
B 265 36 30
85 35 12 85 35 06
85 35 09
85 35 06
A
90 00 36
左
85 35 06
B 175 35 42
0
A 270 00 48
右
85 35 00
B 355 35 48
85 35 03
25
竖直角测量
一、竖直角的概念
竖直角：同一个竖直面内，倾斜视线与水平线之间的夹角，用α表示。
度盘划分值为1°
1°中间隔60个小格，每格为1′
秒位可估读：0.1′=6″
V
思考：读出的秒数一定是6的倍数吗？最大可以读到多少秒？
水平度盘读数：215°06′48″ 竖直度盘读数：78°52′00″
9
练一练
水平度盘读数：213°01′24″ 竖直度盘读数：95°55′30″
10
经纬仪的使用及水平角观测方法
4.精确照准目标： 转动水平微动螺旋，照准目标中心位置。
（三）读数
14
角度测量常用工具及照准方式
标杆
测钎
棱镜
锤球
15
经纬仪的使用方法总结
经纬仪的安置
粗略对中 粗略整平 精确整平 精确对中 反复对中、整平
照准目标
第3章 角度测量
第3章经纬仪及其角度测量3.1 角度测量原理角度测量是测量工作的重要内容之一。
角度测量的目的是测定地面点连线之间的空间位置关系，以此来确定点的平面坐标和高程，它包括水平角测量和竖直角测量，所采用的仪器为光学经纬仪、电子经纬仪和全站仪等。
本章重点介绍光学经纬仪及其角度测量方法。
3.1.1 水平角测量原理图3-1 水平角测量原理从一点到两个目标的方向线在水平面上的垂直投影所构成的角度，称为水平角。
或者说，空间两直线的夹角在水平面上的垂直投影，称为水平角。
如图3-1所示，A、B、C为三个高度不同的地面点。
根据水平角的定义，将A、B、C三点分别沿铅垂方向投影到水平面上，其投影线ab和ac∠所构成的角∠cab，即为方向线AC、AB所夹的水平角。
注意：两直线AC、AB的空间夹角CAB 并不是水平角。
为了测定水平角值的大小，可以在过顶点A的铅垂线上任意点安置一个有刻度的水平圆盘，称之为水平度盘。
度盘中心O位于过A点的铅垂线上。
则方向线AC、AB在水平度盘上的垂直投影On、Om，在水平度盘上的读数分别为n和m，若将水平度盘按顺时针刻划，则所求的水平角β就是两个读数之差，即：β(3-1)=nm-经纬仪就是根据上述测角原理来设计的。
在仪器上设置一个带有刻划的水平圆盘和在圆盘上读数的指针，将度盘中心与经纬仪的竖轴处于同一铅垂线上。
观测水平角时，安置仪器在测点正上方，使水平度盘中心处在过测点的铅垂线上，通过装置在经纬仪上的望远镜瞄准目标，提供两方向线；当望远镜高低变化时，其视准轴在同一铅垂面内变动，从而提供上述两条方向线在水平读盘上的垂直投影，通过经纬仪中的读数装置读取两投影线在度盘上的方向值，两者之差即为所测的水平角。
这就是经纬仪水平角测量的基本原理。
3.1.2 竖直角测量原理竖直角是指同一铅垂面内某方向线与指标线（包括水平线或铅垂线）之间的夹角。
当指标线为水平线时称其为倾角；指标线为铅垂线的天顶方向时称其为天顶距。
03第三章角度测量
上。仪器上的望远镜不仅可以在水平面内转动，而且还
能在竖直面内转动。经纬仪就是根据上述基本要求设计
制造的测角仪器。
二、竖直角测量原理
• 1、竖直角的概念 • 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δ表示。其角值范围为0˚～ ±90˚。 • 仰角:其角值为正；俯角:其角值为负。
•
盘左时，δ=90º-L
•
盘右时，δ=R-270º
• 5、记录与计算
竖直角记录计算表
测 站
目 标
竖盘 位置
竖盘读数 °′″
半测回垂直角 °′″
指标 差
″
一测回垂直角 °′″
备注
12 3
4
5
6
7
8
OA OB
左 95 22 00 －5 22 00
－36 －5 22 36
右
264 36 48
－5 23 12
返回
经纬仪瞄准目标时所使用的照准工具有测钎、 标杆和觇牌等。
返回
A
O B 返回
A
o o o
B
返回
三、竖直角观测
• 1、瞄准
B
+α –α
图3-16 垂直角测量瞄准
O A
图3-11 垂直角测量原理
竖直角观测
• 2、指标水准管气泡居中
• （现在的仪器都有竖盘自动归零装置）
• 3、读数L、R
• 4、竖直角计算公式
2.水平角测量原理
• 如图3-1所示，可在O点的上方任意高度处，水平安置一 个带有刻度的圆盘，并使圆盘中心在过O点的铅垂线上； 通过OA和OB各作一铅垂面，设这两个铅垂面在刻度盘 上截取的读数分别为a和b，则水平角β的角值为：
能在竖直面内转动。经纬仪就是根据上述基本要求设计
制造的测角仪器。
二、竖直角测量原理
• 1、竖直角的概念 • 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δ表示。其角值范围为0˚～ ±90˚。 • 仰角:其角值为正；俯角:其角值为负。
•
盘左时，δ=90º-L
•
盘右时，δ=R-270º
• 5、记录与计算
竖直角记录计算表
测 站
目 标
竖盘 位置
竖盘读数 °′″
半测回垂直角 °′″
指标 差
″
一测回垂直角 °′″
备注
12 3
4
5
6
7
8
OA OB
左 95 22 00 －5 22 00
－36 －5 22 36
右
264 36 48
－5 23 12
返回
经纬仪瞄准目标时所使用的照准工具有测钎、 标杆和觇牌等。
返回
A
O B 返回
A
o o o
B
返回
三、竖直角观测
• 1、瞄准
B
+α –α
图3-16 垂直角测量瞄准
O A
图3-11 垂直角测量原理
竖直角观测
• 2、指标水准管气泡居中
• （现在的仪器都有竖盘自动归零装置）
• 3、读数L、R
• 4、竖直角计算公式
2.水平角测量原理
• 如图3-1所示，可在O点的上方任意高度处，水平安置一 个带有刻度的圆盘，并使圆盘中心在过O点的铅垂线上； 通过OA和OB各作一铅垂面，设这两个铅垂面在刻度盘 上截取的读数分别为a和b，则水平角β的角值为：
第三章 角度测量
15
5.若需要观测 个测回，起始方向读数改变 若需要观测n个测回 起始方向读数改变180°/n。 若需要观测 个测回， ° 。 6.限差 上、下半测回角差 36″ 限差: 限差 各测回间角差 24″
16
二、全圆方向观测法 （一）观测方法 测站O置经纬仪，观测目标ABCD置标杆。 ABCD置标杆 1、测站O置经纬仪，观测目标ABCD置标杆。 盘左， 置零度。 2、盘左，瞄A，置零度。顺时针方向观测 BCDA，记录读数。 方向观测两次， BCDA，记录读数。A方向观测两次，读数之差 称为归零差。以上称为上半测回。 称为归零差。以上称为上半测回。
13
3.4 水平角测量
一、测回法（适用于两个方向） 测回法（适用于两个方向） 经纬仪置B点 点置标杆， 的步骤： 经纬仪置 点，A和C点置标杆，观测∠ABC的步骤： 和 点置标杆 观测∠ 的步骤 1.盘左，瞄A，对零度附近 a左=0°06′24″ 盘左， 盘左 ， ° 2.顺时针方向，瞄C，读数 左=111°46′18″ 顺时针方向， ° 顺时针方向 ，读数c 称为上半测回， 称为上半测回，角度为 β上=c左-a左=111°39′54″ °
光学经纬仪包括基座、度盘、照准部三大部分。 DJ6光学经纬仪包括基座、度盘、照准部三大部分。
望远镜 垂直制动 读数目镜 补偿器转换 钮 光学对点器 水平微动
7
垂直微动
圆水准器
水平度盘转换轮
一）照准部 1.望远镜： 1.望远镜： 望远镜 视准轴CC， 视准轴CC， CC 目镜和物镜的调焦螺旋 两对制动和微动螺旋， 两对制动和微动螺旋，瞄准器 在竖直面内转动---横轴（HH） 在竖直面内转动---横轴（HH） ---横轴 在水平面内转动---竖轴（VV） 在水平面内转动---竖轴（VV） ---竖轴 2.竖盘，竖盘水准管， 2.竖盘，竖盘水准管，微动螺旋 竖盘
建筑工程测量-第三章-角度测量
❖ 光学经纬仪的安置第一步是对中。
❖ 其目的是使仪器的竖轴铅垂于控制点，其误差不 大于2mm。经纬仪中有用专用垂球来实现对中，也 有用光学对中器来实现的。
❖ （二）整平；
❖ 光学经纬仪的粗平与水准仪完全相同。但精平却 不同，它使用单根水准管来通过相互垂直调平来实 现。如下好仪器后，松开照准部和望远镜的制动螺
❖ 2、利用竖盘水准管微动螺旋，使竖盘指标水准管 气泡居中。
❖ 3、读取竖盘的读数L，并记录； ❖ 竖角a左=L—90°（其正负之别应符合实际情况） ❖ 4、望远镜处于盘右，读竖盘读数R；
❖ a右=270 °-R
❖ 竖盘的起始读数是个整数（90°或270°）， 但由于安装、搬运震动等，竖盘指标不一定 在正确位置，而产生指标差。
❖ （一）测回法； ❖ 如下图所示，用测回法测∠AOC：
❖ 1、盘左位置（即正镜）：观测者面对望远镜，竖直度盘在 望远镜的左侧。
❖ 测量目标点A，瞄准——读数，得a左A,并记录。同理， 测得a左C；并记录。
❖ β左=a左C—a左A ❖ 2、盘右位置（即倒镜）：竖直度盘在望远镜的右侧； ❖ 同理测得a右C、a右A，并记录。 ❖ β右=a右C—a右A ❖ 注：计算水平角时，总是右目标的读数减左目标读数，因
❖ 1、水平度盘度盘；
❖ 水平度盘是在圆盘上刻在一周0度~360度顺时针 注记的分划线。每格为1度或0.5度，用来测量水平 角。
❖ 2、竖直度盘；
❖ 竖直度盘用来测竖直角。在圆盘上有一圈 顺时针向（或逆时针向）的注记的分划线， 每格为10'、 30'或20' 。
❖ 竖直度盘在仪器横轴一端，随望远镜一 起转动，而用来进行竖盘读数的指标则 不动，它只能通过竖盘水准管微动螺旋 作微小转动，以竖盘水准管气泡居中为 正确位置。
❖ 其目的是使仪器的竖轴铅垂于控制点，其误差不 大于2mm。经纬仪中有用专用垂球来实现对中，也 有用光学对中器来实现的。
❖ （二）整平；
❖ 光学经纬仪的粗平与水准仪完全相同。但精平却 不同，它使用单根水准管来通过相互垂直调平来实 现。如下好仪器后，松开照准部和望远镜的制动螺
❖ 2、利用竖盘水准管微动螺旋，使竖盘指标水准管 气泡居中。
❖ 3、读取竖盘的读数L，并记录； ❖ 竖角a左=L—90°（其正负之别应符合实际情况） ❖ 4、望远镜处于盘右，读竖盘读数R；
❖ a右=270 °-R
❖ 竖盘的起始读数是个整数（90°或270°）， 但由于安装、搬运震动等，竖盘指标不一定 在正确位置，而产生指标差。
❖ （一）测回法； ❖ 如下图所示，用测回法测∠AOC：
❖ 1、盘左位置（即正镜）：观测者面对望远镜，竖直度盘在 望远镜的左侧。
❖ 测量目标点A，瞄准——读数，得a左A,并记录。同理， 测得a左C；并记录。
❖ β左=a左C—a左A ❖ 2、盘右位置（即倒镜）：竖直度盘在望远镜的右侧； ❖ 同理测得a右C、a右A，并记录。 ❖ β右=a右C—a右A ❖ 注：计算水平角时，总是右目标的读数减左目标读数，因
❖ 1、水平度盘度盘；
❖ 水平度盘是在圆盘上刻在一周0度~360度顺时针 注记的分划线。每格为1度或0.5度，用来测量水平 角。
❖ 2、竖直度盘；
❖ 竖直度盘用来测竖直角。在圆盘上有一圈 顺时针向（或逆时针向）的注记的分划线， 每格为10'、 30'或20' 。
❖ 竖直度盘在仪器横轴一端，随望远镜一 起转动，而用来进行竖盘读数的指标则 不动，它只能通过竖盘水准管微动螺旋 作微小转动，以竖盘水准管气泡居中为 正确位置。
测量学第三章 角度测量1
测水平角 用双丝夹 粗目标
测竖直角 用横丝切 目标顶部
三、读数
方法： ①打开采光反光镜，使 读数窗光线均匀； ②调焦使读数窗分划清晰 （注意消除视差）； ③按不同的测微器直接 读取水平、竖直度盘 读数（度、分、秒，秒为估读且为6的倍数）。
水平角：215˚06＇ 48 " 竖直角： 78˚52＇ 00 "
一测回竖直角：
逆时针注记竖盘
刻划：目镜180° ，物镜0°
盘左: 盘右: αL= L－ 90° （上半测回） αR= 270°－R（下半测回） α =（αL+αR）/2 =（L－R+180°）/2 （L、R分别为盘左、盘右竖盘读数）
一测回竖直角：
竖直角计算的通用公式：
（1）当望远镜视线往上仰，竖盘读数增加时： α=瞄准目标时的读数 － 视线水平时的常数 （２）当望远镜视线往上仰，竖盘读数减小时： α=视线水平时的常数－瞄准目标时的读数 对不同注记形式的度盘 ，首先应正确判读 视线水平时的常数，且同一仪器盘左、盘右 的常数差为180˚。
测回法观测手簿 目 水平度盘读数 半测回角值一测回角值 各测回角值 备 测站 竖盘 标 ˚ ＇ " ˚ ＇ " ˚ ＇ " ˚ ＇ " 注 表3.1
左 第一 测回 O
M 0
00
36 48
N 68 42 右 M 180 00 N 248 42 M 90 10
68 42 12 68 42 09 68 42 06 68 42 15 68 42 18 68 42 21 68 42 24
表3.2
测 站
1
方向观测法观测手簿
水平度盘读数 盘左 盘右
2c
5
第三章 角度测量
可以应用罗盘仪(compass)来测定，在点安置罗 盘，磁针自由静止时其轴线所指的方向即为点 的磁子午线方向。
Ⅱ角度测量仪器
一、 经纬仪（Theodolite） 按精度划分为DJ07、 DJ1、 DJ2、和DJ6等。 按类型划分为：游标经纬仪；光学经纬仪； 陀螺经纬仪；电子经纬仪。
A 游标经纬仪--金属度盘
二 观测误差
1 仪器对中误差
偏心距e和θ角一定时，边长愈短，对 中偏差 引起的测角误差愈大。
2
目标偏斜的误差 边长愈短，其影响愈大。
3 整平误差 不能用盘左和盘右观测取平均值的方法 来消除，而且它与视线的竖直角的大小 有关。 视线的竖直角很小时其影响不大,竖 直角增大时，其影响亦随之增大。
瞄准误差与读数误差 与望远镜的放大倍数有关，亦受对光时 的视差和外界条件的影响。 60〞/V。 4
Ⅶ 直线定向(line orientation)
确定地面直线与标准方向间的水平夹角称为直线 定向 一,标准方向的种类 1,真子午线方向: 地表任一点P与地球旋转轴所组成的平面与地球 表面的交线称为 P点的真子午线(true meridian)，可以应用天文测 量(astrometry)方法或者陀螺经纬仪(gyro theodolite)来测定地表任一点的真子午线方向
注意事项 :
1）按操作程序作业。 2）操作过程中要轻手慢动，不要慌乱，进行陀螺限幅 时，动作要轻、缓慢。切不可碰动脚架。 3）陀螺仪在工作时，由于高速旋转使仪器温度急剧上 升。为了保证仪器的定向精度，在每次启动陀螺仪器前， 要等待一段时间让仪器温度与环境温度的温差保持尽可 能一致（一般以不超过５℃为好）。 4）陀螺仪内部有精密光学和机械配件，搬放过程中对 陀螺仪要垂直放置，严禁斜置或倒置。
第3章 角度测量
光学经纬仪的构造及度盘读数
经纬仪的技术参数 DJ6经纬仪的构造
经纬仪的技术参数
技术项目
一测回水平 方向中误差
DJ1 1
经纬仪等级 DJ2
2
DJ6 6
望远镜有效 孔径不小于
望远镜放大 倍数不小于
60mm 30倍
40mm 28倍
40mm 26倍
水准管 水平度盘 6/2mm
20/2mm
整平——使仪器纵轴铅垂，水平度盘与横轴水平，
竖盘位于铅垂面内。整平误差不超过1格。
3
3
1
2
1
2
气泡居中，1、2等高
气泡居中，3与1、2等高
用左手大拇指法则，转动脚螺旋，调节水准
管气泡居中(反复)。
一测回观测过程中，不得再调气泡。
瞄准—用望远镜竖丝精确
瞄准目标的标志中心。
操作步骤：
粗瞄、制动、调焦消
三、读数方法
转动测微轮，使正、倒像分划线重合，找出满足 以下三个条件的一对正、倒像分划线： (1)相差180o (2)正像在左，倒像在右； (3)相距最近。 读取该对分划线正像的度数；该对分划线所夹的
格数×10′为整十分数；在测微窗上读取分、
秒，估读至0.1秒。例：
双平板玻璃测微器(J2)
163°27'32.5"
估读至0.1格，因此，
估读的秒数都应是6的
倍数。
73
水平度盘读数： 0 1
73°04′24″
测微盘
水平度盘读数
竖盘读数
测 微 尺 读 数 窗
DJ2 光学经纬仪
一、用途 :三、四等三角测量 、精密导线 测量、工程测量等
二、构造特点 采用对径符合读数系统，一次读取对径 180o两个方向的平均值，可消除照准部偏 心差的影响
相关主题
- 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)。
水平角观测方法主要有测回法和方向观测法两种。 测回法仅适用于观测两个方向形成的单角； 方向观测法适用于多于2个方向的水平角观测。
1. 测回法（Method of Observation Set）
在测站点B安置经纬仪，按下列顺序进行观测：
（1）盘左位置精确瞄准左方目标C，并读数；
（2）松开照准部制动螺旋，顺时针旋转照准部，精 确瞄准右方目标A，并读数。此为上半测回观测 （即盘左观测）。
三、电子经纬仪（Electronic Theodolite）-自己去看看
电子经纬仪的轴系、望远镜和制动、微动构件 与光学经纬仪类似，不同之处在于电子经纬仪 用微处理机控制的电子测角系统代替光学读数 系统，能自动显示测量数据并存储。
2. 编码度盘测角系统
将度盘均匀分成16个区间，从里到外有四道环 （码道）。每个区间的码道分为白色透光区（或 导电区）和黑色非透光区（或非导电区）。设透 光为0，非透光为1，则区间的状态可用二进制编 码表示，见下表。
间的夹角越小，条纹越
粗，即相邻明条纹
（或暗条纹）之间的间
隔越大。条纹亮度按正
弦周期性变化。
设d是光栅度盘相对于固定光栅的移动量，ω是莫尔条纹在 径向的移动量，两光栅间的夹角为θ，则其关系式为：
d cot
由上式可见，只要两光栅之间的夹角较小，很小的光栅 移动量就会产生很大的条纹移动量。
光栅度盘下面是一个发光管，上面是一个可与光栅度盘 形成莫尔条纹的指示光栅，指示光栅上面为光电管。若发光 管、指示光栅和光电管的位置固定，当度盘随照准部转动时， 由发光管发出的光信号通过莫尔条纹落到光电管上。度盘每 转动一条光栅，莫尔条纹就移动一周期。通过莫尔条纹的光 信号强度也变化一周期，所以光电管输出的电流就变化一周 期。
（1）分微尺读数装置
很多J6光学经纬仪都采用这种读数设备。它是在显 微镜读数窗与场镜上设置一个带有分微尺的分划板， 度盘上的分划线经显微镜物镜放大后成像于分微尺 之上， 并使二者的分划
宽度相匹配。如图所示，长
线和大号数字是度盘的分划
线极其注记，短线 和小号数
字为分微尺的分划线及其注
记。分微尺上最小读数为
在照准目标的过程中，仪器接收元件可累计出条纹的移 动量，从而测出光栅的移动量，经转换最后得到角度值。
§3.3 角度观测方法
一、经纬仪的安置
经纬仪的安置包括对中和整平。对中的目的是使仪 器的水平度盘中心与测站点标志中心在同一铅垂线 上；整平的目的是使仪器的竖轴竖直，并使水平度 盘居于水平位置。 依据仪器的对中设备不同分为用垂球对中整平和 用光学对中器对中整平两种作法。
线
程序才能安置好仪器。
操作步骤如下：
（1）首先使光学垂线对准地面点。操作时既可移动
三脚架腿，也可旋转脚螺旋，只要在光学对中器的 目镜中能看到分划板标记与地面点对准即可。此时， 整个仪器均可能是倾斜的，如下图所示；
（2）为了使光学垂线竖直，可有两个途径：旋转脚 螺旋和改变三脚架腿的长度。若旋转脚螺旋使光学 垂线由倾斜到竖直，由下图可以看出，
其取值范围为0°～180° 。
高度角与天顶距的关系
天
顶
A
Z 90
方 向
ZA
δA O
水平面
竖直角也是度盘上两个方向
铅
读数之差，而其中一个为固定水平读数。垂线
§3.2 经纬仪（Theodolite）
一、经纬仪的一般结构
1.经纬仪的类型
按精度分类：普通经纬仪（ DJ6、 DJ30 ） 和精密 经纬仪（ DJ07、 DJ1、 DJ2 ） 精度标准：“一测回方向中误差” 系列标准：DJ07、 DJ1、 DJ2、 DJ6、 DJ30等。 D — 大地测量， J — 经纬仪 07、1、2、6、30为经纬仪的标称精度，即其一测回 方向中误差不超过±0.7″、 ±1″、 ±2″、 ±6″、 ±30″。
识别望远镜照准方向落在哪一个区间是编码度盘 测角的关键。
区间 编码 区间 编码 区间 编码 区间 编码
0
0000
4
0100
8
1000 12 1100
1
0001
5
0101Biblioteka 91001 13 1101
2
0010
6
0110 10 1010 14 1110
3
0011
7
0111 11 1011 15 1111
电子测角系统是用传感器来识别和获取望远镜照准方向落在 度盘某一位置的信息。如下图所示，度盘上部分为发光二极 管，它们位于度盘半径方向的一条直线上，而度盘下面的相 对位置上是光电二极管。对于码道的透光区，发光二极管的 光信号能够通过，而使光电二极管接收到这个信号，使输出 为0。对于码道的不透光区，光电二极管接收不到这个信号， 则输出为1。下图中的输出状态为1001。
（3）倒转望远镜，逆时针旋转照准部，变盘左为盘 右，重新精确瞄准目标A，并读数。
（4）逆时针旋转照准部，精确 C
瞄准左方目标C，并读数。
（5）重复第四项操作，直到满足要求为止。
二、水平角观测
安置好经纬仪后，即可开始观测。角度测量时照准 的目标通常是竖立在目标点上的测钎、花杆、觇牌 等。照准目标要注意消除视差，水平角观测时应尽 可能精确瞄准目标的下部，并进行读数。
在角度观测中，为了消除仪器的某些误差，需要 用盘左和盘右两个位置进行观测。 盘左观测：即观测者对着望远镜的目镜时，竖盘在 望远镜的左边，又称正镜观测； 盘右观测：即指观测者对着望远镜的目镜时，竖盘 在望远镜的右边，又称倒镜观测 。
Horizontal Angle（水平角β）
水平角即空间直线的夹角在水平面上的投影角， 角值范围
0°～360°。 b a
Principles of Vertical Angle Measurement
1 Vertical Angle（竖直角）
A vertical angle is an angle measured in a vertical plane which is referenced to a horizontal line by plus （up） or minus（down）angle, or to a vertical line from the zenith direction. （空间方向线与水平面或 天顶方向的夹角。 ）
按读数设备分类：游标经纬仪、光学经纬仪和电 子经纬仪（包括全站仪）。
按特殊功能分类：罗盘经纬仪、陀螺经纬仪、激 光经纬仪、摄影经纬仪等。
2. 经纬仪的基本结构
望远镜、水准管、度盘及读数设备、 基座。 照准部：主要有望远镜、水准管、 读数设备组成。 水平度盘 光学度盘、电子度盘等。 基座： 上承照准部和水平度盘，下连三脚架。
0.1′， 即6″。分微尺的零 分划线是指标 线，它的位置
即读数的地方。
（2）双平板玻璃光学测微器
利用平板玻璃的旋转使度盘分划线的影像产生移动， 以便将小于度盘分划的角值反映在测微轮上而在读 数窗内读取，通常用于J2经纬 仪中。如下图（b）所示：其读数为
189°45′17 ″,下图（d）所示：其
读数为76°26′23.5 ″。
（3）因圆水准器的分划值较大，当目视它的气泡居 中了，由于观察会有误差,竖轴仍可能会有较小的倾 斜，因此，尚需旋转基座脚螺旋使照准部水准管气 泡居中；
（4）检查对中器标志是否仍对准了地面点，若有偏 移则在三脚架顶部将基座平移使对中器标志对准地 面点。再次检查照准部水准管气泡是否仍然居中， 若有偏离则需再用脚螺旋使之居中；
2. 读数设备
水平度盘分划和竖直度盘分划经读数光学系统，
成像在读数显微镜中。
1、度盘照明反光镜；2、度 盘照明进光窗；3、度盘照明 棱镜；4、竖盘；5、竖盘照 准棱镜；6竖盘显微物；7、 竖盘反光棱镜；8、测微尺； 9、竖盘读数反光棱镜；10 读数显微镜物镜；11、读数 显微镜目镜；12、水平度盘 照明棱镜；13、水平度盘照 准棱镜；14、水平度盘；15、 水平度盘显微镜；16、水平 度盘反光棱镜；17、望远镜 物镜；18、望远镜调焦透镜； 19、十字丝分划板；20、望 远镜目镜；21、光学对点反 光棱镜；22、光学对中器物 镜；23、光学对中器保护玻 璃
水平时，对中器的视线经棱镜折射后的一段成铅垂
方向，且与竖轴中心重合，如下图所示。若地面标
志中心与光学对中器分划板中心相重合，这说明竖
轴中心已位于测站点的铅垂线上。用光学对中器可
使对中误差小于1mm。
透镜
物镜
用光学对中器安置仪器，
对中和整平的操作则相互
水平度盘 玻璃罩
目镜
光
影响，故需按一定的操作
学 垂
编码度盘的角度分辨率δ与区间数s有关，而区间数有取决于 码道数n，它们之间的关系为：
s 2n,
360 δ
s
由此可见，四码道编码度盘 的角度分辨率为22.5°。为 提高角度分辨率，必须增加 码道数，但受光电器件尺寸 的限制，这种方法是很困难的。故直接利用该法精度较低。
3. 光栅度盘测角系统
在光学玻璃度盘的径向上均匀地刻制明暗相间的等角距细线 条就构成光栅度盘。如图（a），在玻璃圆盘的径向，均匀 地按一定的密度刻划有交替的透明与不透明的辐射状条纹， 条纹与间隙的宽度均为a，这就构成了光栅度盘。如图（b） 所示，如果将两块密度相同的两块光栅重叠，并使它们的刻 线相互倾斜一个很小的角度，就会出现明暗相间的条纹，称 为莫尔条纹。两光栅之
（b）垂球尖端与地面点不可能完全吻合而有一 段距离，使观察二者是否对准时产生错觉；
（c）若三脚架顶部倾斜太大，因中心螺旋是倾 斜的，故用脚螺旋将仪器整平后(竖轴已竖直)，竖 轴与垂线不重合而会有偏离，即使垂球尖端对准了 地面点，竖轴仍未能与地面点在一条垂线上。
2. 用光学对中器安置经纬仪
1. 测回法（Method of Observation Set）
在测站点B安置经纬仪，按下列顺序进行观测：
（1）盘左位置精确瞄准左方目标C，并读数；
（2）松开照准部制动螺旋，顺时针旋转照准部，精 确瞄准右方目标A，并读数。此为上半测回观测 （即盘左观测）。
三、电子经纬仪（Electronic Theodolite）-自己去看看
电子经纬仪的轴系、望远镜和制动、微动构件 与光学经纬仪类似，不同之处在于电子经纬仪 用微处理机控制的电子测角系统代替光学读数 系统，能自动显示测量数据并存储。
2. 编码度盘测角系统
将度盘均匀分成16个区间，从里到外有四道环 （码道）。每个区间的码道分为白色透光区（或 导电区）和黑色非透光区（或非导电区）。设透 光为0，非透光为1，则区间的状态可用二进制编 码表示，见下表。
间的夹角越小，条纹越
粗，即相邻明条纹
（或暗条纹）之间的间
隔越大。条纹亮度按正
弦周期性变化。
设d是光栅度盘相对于固定光栅的移动量，ω是莫尔条纹在 径向的移动量，两光栅间的夹角为θ，则其关系式为：
d cot
由上式可见，只要两光栅之间的夹角较小，很小的光栅 移动量就会产生很大的条纹移动量。
光栅度盘下面是一个发光管，上面是一个可与光栅度盘 形成莫尔条纹的指示光栅，指示光栅上面为光电管。若发光 管、指示光栅和光电管的位置固定，当度盘随照准部转动时， 由发光管发出的光信号通过莫尔条纹落到光电管上。度盘每 转动一条光栅，莫尔条纹就移动一周期。通过莫尔条纹的光 信号强度也变化一周期，所以光电管输出的电流就变化一周 期。
（1）分微尺读数装置
很多J6光学经纬仪都采用这种读数设备。它是在显 微镜读数窗与场镜上设置一个带有分微尺的分划板， 度盘上的分划线经显微镜物镜放大后成像于分微尺 之上， 并使二者的分划
宽度相匹配。如图所示，长
线和大号数字是度盘的分划
线极其注记，短线 和小号数
字为分微尺的分划线及其注
记。分微尺上最小读数为
在照准目标的过程中，仪器接收元件可累计出条纹的移 动量，从而测出光栅的移动量，经转换最后得到角度值。
§3.3 角度观测方法
一、经纬仪的安置
经纬仪的安置包括对中和整平。对中的目的是使仪 器的水平度盘中心与测站点标志中心在同一铅垂线 上；整平的目的是使仪器的竖轴竖直，并使水平度 盘居于水平位置。 依据仪器的对中设备不同分为用垂球对中整平和 用光学对中器对中整平两种作法。
线
程序才能安置好仪器。
操作步骤如下：
（1）首先使光学垂线对准地面点。操作时既可移动
三脚架腿，也可旋转脚螺旋，只要在光学对中器的 目镜中能看到分划板标记与地面点对准即可。此时， 整个仪器均可能是倾斜的，如下图所示；
（2）为了使光学垂线竖直，可有两个途径：旋转脚 螺旋和改变三脚架腿的长度。若旋转脚螺旋使光学 垂线由倾斜到竖直，由下图可以看出，
其取值范围为0°～180° 。
高度角与天顶距的关系
天
顶
A
Z 90
方 向
ZA
δA O
水平面
竖直角也是度盘上两个方向
铅
读数之差，而其中一个为固定水平读数。垂线
§3.2 经纬仪（Theodolite）
一、经纬仪的一般结构
1.经纬仪的类型
按精度分类：普通经纬仪（ DJ6、 DJ30 ） 和精密 经纬仪（ DJ07、 DJ1、 DJ2 ） 精度标准：“一测回方向中误差” 系列标准：DJ07、 DJ1、 DJ2、 DJ6、 DJ30等。 D — 大地测量， J — 经纬仪 07、1、2、6、30为经纬仪的标称精度，即其一测回 方向中误差不超过±0.7″、 ±1″、 ±2″、 ±6″、 ±30″。
识别望远镜照准方向落在哪一个区间是编码度盘 测角的关键。
区间 编码 区间 编码 区间 编码 区间 编码
0
0000
4
0100
8
1000 12 1100
1
0001
5
0101Biblioteka 91001 13 1101
2
0010
6
0110 10 1010 14 1110
3
0011
7
0111 11 1011 15 1111
电子测角系统是用传感器来识别和获取望远镜照准方向落在 度盘某一位置的信息。如下图所示，度盘上部分为发光二极 管，它们位于度盘半径方向的一条直线上，而度盘下面的相 对位置上是光电二极管。对于码道的透光区，发光二极管的 光信号能够通过，而使光电二极管接收到这个信号，使输出 为0。对于码道的不透光区，光电二极管接收不到这个信号， 则输出为1。下图中的输出状态为1001。
（3）倒转望远镜，逆时针旋转照准部，变盘左为盘 右，重新精确瞄准目标A，并读数。
（4）逆时针旋转照准部，精确 C
瞄准左方目标C，并读数。
（5）重复第四项操作，直到满足要求为止。
二、水平角观测
安置好经纬仪后，即可开始观测。角度测量时照准 的目标通常是竖立在目标点上的测钎、花杆、觇牌 等。照准目标要注意消除视差，水平角观测时应尽 可能精确瞄准目标的下部，并进行读数。
在角度观测中，为了消除仪器的某些误差，需要 用盘左和盘右两个位置进行观测。 盘左观测：即观测者对着望远镜的目镜时，竖盘在 望远镜的左边，又称正镜观测； 盘右观测：即指观测者对着望远镜的目镜时，竖盘 在望远镜的右边，又称倒镜观测 。
Horizontal Angle（水平角β）
水平角即空间直线的夹角在水平面上的投影角， 角值范围
0°～360°。 b a
Principles of Vertical Angle Measurement
1 Vertical Angle（竖直角）
A vertical angle is an angle measured in a vertical plane which is referenced to a horizontal line by plus （up） or minus（down）angle, or to a vertical line from the zenith direction. （空间方向线与水平面或 天顶方向的夹角。 ）
按读数设备分类：游标经纬仪、光学经纬仪和电 子经纬仪（包括全站仪）。
按特殊功能分类：罗盘经纬仪、陀螺经纬仪、激 光经纬仪、摄影经纬仪等。
2. 经纬仪的基本结构
望远镜、水准管、度盘及读数设备、 基座。 照准部：主要有望远镜、水准管、 读数设备组成。 水平度盘 光学度盘、电子度盘等。 基座： 上承照准部和水平度盘，下连三脚架。
0.1′， 即6″。分微尺的零 分划线是指标 线，它的位置
即读数的地方。
（2）双平板玻璃光学测微器
利用平板玻璃的旋转使度盘分划线的影像产生移动， 以便将小于度盘分划的角值反映在测微轮上而在读 数窗内读取，通常用于J2经纬 仪中。如下图（b）所示：其读数为
189°45′17 ″,下图（d）所示：其
读数为76°26′23.5 ″。
（3）因圆水准器的分划值较大，当目视它的气泡居 中了，由于观察会有误差,竖轴仍可能会有较小的倾 斜，因此，尚需旋转基座脚螺旋使照准部水准管气 泡居中；
（4）检查对中器标志是否仍对准了地面点，若有偏 移则在三脚架顶部将基座平移使对中器标志对准地 面点。再次检查照准部水准管气泡是否仍然居中， 若有偏离则需再用脚螺旋使之居中；
2. 读数设备
水平度盘分划和竖直度盘分划经读数光学系统，
成像在读数显微镜中。
1、度盘照明反光镜；2、度 盘照明进光窗；3、度盘照明 棱镜；4、竖盘；5、竖盘照 准棱镜；6竖盘显微物；7、 竖盘反光棱镜；8、测微尺； 9、竖盘读数反光棱镜；10 读数显微镜物镜；11、读数 显微镜目镜；12、水平度盘 照明棱镜；13、水平度盘照 准棱镜；14、水平度盘；15、 水平度盘显微镜；16、水平 度盘反光棱镜；17、望远镜 物镜；18、望远镜调焦透镜； 19、十字丝分划板；20、望 远镜目镜；21、光学对点反 光棱镜；22、光学对中器物 镜；23、光学对中器保护玻 璃
水平时，对中器的视线经棱镜折射后的一段成铅垂
方向，且与竖轴中心重合，如下图所示。若地面标
志中心与光学对中器分划板中心相重合，这说明竖
轴中心已位于测站点的铅垂线上。用光学对中器可
使对中误差小于1mm。
透镜
物镜
用光学对中器安置仪器，
对中和整平的操作则相互
水平度盘 玻璃罩
目镜
光
影响，故需按一定的操作
学 垂
编码度盘的角度分辨率δ与区间数s有关，而区间数有取决于 码道数n，它们之间的关系为：
s 2n,
360 δ
s
由此可见，四码道编码度盘 的角度分辨率为22.5°。为 提高角度分辨率，必须增加 码道数，但受光电器件尺寸 的限制，这种方法是很困难的。故直接利用该法精度较低。
3. 光栅度盘测角系统
在光学玻璃度盘的径向上均匀地刻制明暗相间的等角距细线 条就构成光栅度盘。如图（a），在玻璃圆盘的径向，均匀 地按一定的密度刻划有交替的透明与不透明的辐射状条纹， 条纹与间隙的宽度均为a，这就构成了光栅度盘。如图（b） 所示，如果将两块密度相同的两块光栅重叠，并使它们的刻 线相互倾斜一个很小的角度，就会出现明暗相间的条纹，称 为莫尔条纹。两光栅之
（b）垂球尖端与地面点不可能完全吻合而有一 段距离，使观察二者是否对准时产生错觉；
（c）若三脚架顶部倾斜太大，因中心螺旋是倾 斜的，故用脚螺旋将仪器整平后(竖轴已竖直)，竖 轴与垂线不重合而会有偏离，即使垂球尖端对准了 地面点，竖轴仍未能与地面点在一条垂线上。
2. 用光学对中器安置经纬仪