第四章 经纬仪及角度测量

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第四章
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 本章小结
经纬仪及角度测量
水平角和竖直度测量原理 光学经纬仪的结构及度盘读数 光学经纬仪的结构及度盘读数 水平角观 水平角观测 竖直角观量 经纬仪的检验与校正 水平角观测量的误差分析
exit
第一节
水平角竖直角度测量原理
一、水平角测量原理 空间两相交直线投影在 水平面上后的夹角称为水平 如右图所示。 角。如右图所示。
δ
表示。 表示
第二节
光学经纬仪
一、光学经纬仪等级的划分 光学经纬仪按其精度划分为DJ1,D 光学经纬仪按其精度划分为DJ1,D J2,DJ6,D,J分别为 大地测量” J2,DJ6,D,J分别为“大地测量”和“经 分别为“ 纬仪”的汉语拼音的第一个字母,1,2,6分 纬仪”的汉语拼音的第一个字母,1,2,6分 别为该经纬仪一测回方向观测中误差的 秒数。 秒数。
第四节
竖直角测量
二、竖直角的计算公式
推导竖直角计算公式的具体做法如下: 推导竖直角计算公式的具体做法如下: 1. 盘左位置把望远镜大致置水平位置,这时竖盘 盘左位置把望远镜大致置水平位置, 读数值约为90° 若置盘右位置约为270°),这个 读数值约为 °(若置盘右位置约为 °),这个 读数称为始读数 始读数。 读数称为始读数。 2. 慢慢仰起望远镜物镜,观测竖盘读数(盘左 慢慢仰起望远镜物镜,观测竖盘读数( 时记作L,盘右时记作R), 与始读数相比, ),并 时记作 ,盘右时记作 ),并与始读数相比,是增 加还是减少,读数减少为顺时针刻划, 加还是减少,读数减少为顺时针刻划,读数增加为 逆时针刻划。 逆时针刻划。
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国产光学经纬仪型号(Da di ce liang Jing wei yi) 国产光学经纬仪 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 徕卡光学经纬仪型号(Theodolite) 徕卡光学经纬仪 T4(0.5″),T3 (1″) ,T2 (2″) ,T1 (6″)
第三节
一、经纬仪的技术操作
水平角观测
经纬仪的技术操作包括: 对中—整平 瞄准—读数 经纬仪的技术操作包括 对中 整平 —瞄准 读数 瞄准
经纬仪安置
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1. 经纬仪的安置 内容——对中,整平 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 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
第三节
二、水平角观测方法
(二)方向观测法
水平角观测
1)选择起始方向; )选择起始方向; 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)在符合限差要求后, )在符合限差要求后, 计算各方向归零方向值。 计算各方向归零方向值。
• 2) 光学对中法安置经纬仪 • 光学对中器的结构
经纬仪光学对中器目镜对光与物镜对光
第三节
水平角观测
2.采用光学对中器安置经纬仪的操作步骤如下: 采用光学对中器安置经纬仪的操作步骤如下: 采用光学对中器安置经纬仪的操作步骤如下 1) 将仪器置于测站点上,架头大致水平。粗略对中测站 将仪器置于测站点上,架头大致水平。 点。 2) 旋转脚螺旋使光学对中器对准测站点。 旋转脚螺旋使光学对中器对准测站点。 3) 伸缩三脚架腿,使圆水准气泡居中。再用脚螺旋精确 伸缩三脚架腿,使圆水准气泡居中。 整平经纬仪。 整平经纬仪。 4) 如果光学对中器分划圈不在测站点上,应松开连接螺 如果光学对中器分划圈不在测站点上, 在架头上平移仪器,使分划圈对准测站点。 旋,在架头上平移仪器,使分划圈对准测站点。 5) 重新再整平仪器,依此反复进行直至仪器整平后,光 重新再整平仪器,依此反复进行直至仪器整平后, 学对中器分划圈对准测站点为止。 学对中器分划圈对准测站点为止。
第三节
水平角观测
经纬仪的技术操作包括: 对中—整平 瞄准—读数 经纬仪的技术操作包括 对中 整平 —瞄准 读数 瞄准
经纬仪安置
经纬仪技术操作 (录像)
二、水平角观测方法
(一)测回法
第三节
水平角观测
当观测方向只有两个时通常采用测回法
盘左位置: 盘左位置:β左=A左– C左 盘右位置: 盘右位置: β 右=A右– C右 1 测回角值: 测回角值: β = ( β左+ β 右) 2
光学经纬仪
正面 反面
J6光 学经 纬仪
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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 套在竖轴套中 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
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• 3. 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
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水平角测量,望远镜十字丝竖丝瞄准照准标志 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
第一节
水平角竖直角度测量原理
二、竖直角测量原理 在同一竖直面内视 瞄准方向线) 线(瞄准方向线)和水 平线之间的夹角称为竖 直角。如右图所示, 直角。如右图所示,视 线在水平线之上称为仰 符号为正; 角,符号为正;视线在 水平线之下称为俯角, 水平线之下称为俯角, 符号为负。 符号为负。 竖直角用
-18 +6 +12 -12 -6
0 02 09 60 32 17 135 03 42 210 53 48 0 02 21
0 00 00 60 30 02 135 01 27 210 51 33
0 00 00 60 30 16 135 01 24 210 51 38 60 30 16 74 31 08 75 50 14
竖直角测量
三、竖直角指标差的计算
1 X= ( δ右–δ左) 2 1 = (R+L-360°) ° 2
第四节
竖直角测量
三、竖直角、指标差计算的实用公式
竖直角计算公式: 竖直角计算公式:
δ =90°– L +X ° δ=R – 270°-X ° 指标差计算公式: 指标差计算公式:
1 X= (L+R-360°) ° 2
• 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 粗对中与粗平——平移三脚架 使垂球尖大致对准测站点中心 将三脚架的脚尖踩入土中 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 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
第四节
二、竖直角的计算公式
竖直角测量
如右图的按顺时针 注记的 如右图的按 顺时针注记的 顺时针 竖盘形式, 竖盘形式 , 其竖直角计算公式 为: δ左 =90°– L °
δ右=R
– 270° °
竖直角 δ =( δ左+ δ右)/2 ( = (R – L – 180°)/2 °
第四节
当指标偏离正确位置时, 当指标偏离正确位置时 , 这个指标线所指的读数就比始 读数增大或减少一个角值 X , 此值称为竖盘指标差 竖盘指标差, 此值称为 竖盘指标差 , 也就是 竖盘指标位置不正确所引起的 读数误差。 读数误差。 指标差计算公式: 指标差计算公式:
3) 照准部 水平度盘上 能绕竖轴旋转的全部部件总称 竖轴、U形支架、望远镜 横轴、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
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(2) DJ6级光学经纬仪的读数装置 级光学经纬仪的读数装置 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 ——测微尺读数,单平板玻璃读数两种装置
• (1) DJ6级光学经纬仪的结构 级光学经纬仪的结构
• 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
1972 , J07 年 南 级
1002 京 光 学 经
厂 纬 仪


1972 , J05 年 级
1002 南 京 光 学 经
厂 纬 仪


毛主席参观我国研制的05秒级光学经纬仪 毛主席参观我国研制的05秒级光学经纬仪
方向观测法记录表
等级: 测区: 等级:图根控制 测区:108水利工程 水利工程 仪器: 天气: 仪器:DJ6 天气:阴 目期: 星期三) 成像: 目期:2007.5.23 (星期三) 成像:稳定 测 测 目 回 站 标 数 读 盘左 °′″ 数 盘右 °′″ ″
左– (右 ±180°) °
小组: 小组: 观测: 观测:× × × 记录: 记录:× × × 各测回平 均方向值 °′″
(左+右 右 ° ±180°)/2
(2C) )
归零方向值
角值
方向值 °′″ 0 02 15 °′″ °′″
A B O І C D A
0 02 00 60 32 30 135 03 48 210 53 42 0 02 18
180 02 18 240 32 24 315 03 36Biblioteka Baidu30 53 54 180 02 24
三 角 测 量 观 测 觇 标
西 藏 高 原 三 角 测 量
西安光学仪器厂——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
南京1002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
Wild T1光学经纬仪(1980)
第二节
二、经纬仪的结构
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, 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。 远镜的转动而转动。竖直度盘的刻划与水平度盘基本 相同, 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。 针两种形式。
第四节 竖直角测量
对于J 对于 6级光学经纬仪竖盘与指标及指 标水准管之间应满足下列关系: 标水准管之间应满足下列关系 : 当视准 轴水平, 指标水准管气泡居中时, 轴水平 , 指标水准管气泡居中时 , 指标 所指的竖盘读数值盘左为90° 所指的竖盘读数值盘左为 ° , 盘右为 270°。 ° 目前光学经纬仪普遍采用竖盘自动归 零补偿装置来代替竖盘指标水准管。 零补偿装置来代替竖盘指标水准管。
第一节
水平角竖直角度测量原理
一、水平角测量原理
为了测定水平角值,可在 过角顶的铅垂线上安置一架经纬仪,仪 器必须有一个能水平放置的刻度圆盘— 水平度盘,度盘上有顺时针方向的0°~ 360°的刻度,度盘的中心放在过O点 的铅垂线上,另外,经纬仪还必须有一 个望远镜,望远镜不但可以在水平面内 转动,而且还能在铅垂面内旋转。通过 望远镜分别瞄准远方高低不同的目标A 和B,其在水平度盘上的相应读数为a和b, 则水平角β即为两个读数之差。即 β= b - a
第四节
五、竖直角的观测方法
竖直角测量
1.盘左位置:瞄准目标后,使竖盘指标水准管气泡居中,读取 盘左位置:瞄准目标后,使竖盘指标水准管气泡居中, 盘左位置 竖盘读数L,并记入竖直角观测记录表中。称为上半测回观测。 竖盘读数 ,并记入竖直角观测记录表中。称为上半测回观测。 2.盘右位置:仍照准原目标,使竖盘指标水准管气泡居中,读 盘右位置:仍照准原目标,使竖盘指标水准管气泡居中, 盘右位置 取竖盘读数值R,并记入记录表中。称为下半测回观测。 取竖盘读数值 ,并记入记录表中。称为下半测回观测。 3.上 下半测回合称一测回观测 3.上、下半测回合称一测回观测。 一测回观测。 4.在竖直角观测记录表中进行竖直角和指标差的计算。 在竖直角观测记录表中进行竖直角和指标差的计算。 中进行竖直角和指标差的计算
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DJ6级光学经纬仪的读数窗示意图
光学经纬仪系列技术参数
技术项目 一测回水平方向 中误差不大于(Ν) 望远镜有效孔径 不大于(mm) 望远镜放大倍数 水平 水准管分 度 盘 划值不大 垂直 于 度盘 主要用途 经纬仪等级 DJ1 ±1 60 30 6Ν/2mm /2m 二等平面控制测 量及精密工程测量 DJ2 ±2 40 28 20Ν/2mm /2mm 三、四等平面控制测 量及 一 般 工 程 量 DJ6 ±6 40 20 /2mm /2mm 图根控制测量 及一般工程测量
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