武汉大学数字测图原理与方法全套课件第五章
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“一测回方向观测中误差”为，简写为“J6”。
二 、光学经纬仪
光学经纬仪是采用光学度盘，借助光学放大和光学测微
器读数的一种经纬仪。图5-4是北京光学仪器厂生产的J6级 光学经纬仪。图5-5是苏州第一光学仪器厂生产的J2光学经 纬仪。图5-6是原瑞士威特厂生产的T3光学经纬仪，它的一 测回方向观测中误差为0.7秒。
§5.10 三角高程测量
station system 5.10 Trigonometric leveling
Hale Waihona Puke §5.1 角度测量原理Principles of Angle measurement
角度测量是确定地面点位的基本测量工作之一，包括水平角测量和
竖直角测量，用于角度测量的仪器是经纬仪。
一、 水平角测量原理
1、光学经纬仪的主要部件 (1) 望远镜 测量望远镜是用于精确瞄准远处测量目标， 与水准仪上的望远镜一样，经纬仪上的望远镜也是由物镜、
调焦透镜、十字丝分划板和目镜等组成。
(2) 水准器 同水准仪一样，水准器有管状水准器(又称 水准管)和圆水准器。
(3) 水平度盘和竖直度盘 光学经纬仪的水平度盘和竖直 度盘用玻璃制成，在度盘平面的圆周边缘刻有等间隔的分划
旋转照准目标时，视准轴由一目标转到另一目标，这时读数指 标所指示的水平度盘数值的变化就是两目标间的水平角值。
经纬仪依据度盘刻度和读数方式不同，分为游标经纬仪、
光学经纬仪及电子经纬仪。目前主要使用电子经纬仪，光学经 纬仪已较少使用，而游标经纬仪早已淘汰。
我国大地测量仪器的总代号为汉语拼音字母“D”，经纬 仪代号为“J”。经纬仪的类型很多，我国经纬仪系列是按野外 “一测回方向观测中误差”这一精度指标划分为DJ07、DJ1、 DJ2 、 DJ6 、 DJl5 五 个 等 级 。 例 如 “ DJ6” 表 示 经 纬 仪 野 外
图5-3 经纬仪基本结构
照准部水准器的水准轴与竖轴正交，与横轴平行，当水
准气泡居中时，仪器的竖轴应在铅垂线方向，此时仪器处在整 平状态。
水平度盘安置在水平度盘轴套外围，水平度盘不与照准
部旋转轴接触。水平度盘平面应与竖轴正交，竖轴应通过水平 度盘的刻划中心。
水平度盘的读数设备安置在仪器的照准部上，当望远镜
§5.4 水平角观测的误差和 determining horizontal angles
精度
5.5 Test and adjustment of the theodolite
§5.5 经纬仪的检验和校正 5.6 Distance measurement
§5.6 距离测量 §5.7 光电测距误差分析 §5.8 光电测距仪的检验
任意一点可进行量测。设想在竖线 OB1上的O点放 置一个按顺时针注记的全圆量角器(称为度盘)， 使其中心正好在 OB1 竖线上，并成水平位置。从
OA竖面与度盘的交线得一读数a，再从OC竖面
与度盘的交线得另一读数b，则圆心角 ，
图5-1 水平角测量原理
ba
这个 就是水平角 A1B1C1 的值。
二、 竖直角测量原理
竖直角是同一竖直面内目标方 向与一特定方向之间的夹角。目标 方向与水平方向间的夹角称为高度 角，又称为竖角，一般用 表示。 视线上倾所构成的仰角为正，视线 下倾所构成的俯角为负，角值都是 由0°～90°。另一种是目标方向 与天顶方向(即铅垂线的反方向)所 构成的角，称为天顶距，一般用Z 表 示 ， 天 顶 距 的 大 小 从 0° ～ 180°，没有负值，见图5-2。
线，两相邻分划线间距所对的圆心角称为度盘的格值，又称 度盘的最小分格值。一般J6光学经纬仪的度盘格值为1°， J2光学经纬仪的度盘格值为20’，精密光学经纬仪度盘格值 更小。不足一个分格值的角值采用光学测微器测定。
图5-4 J6光学经纬仪
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
所谓水平角，就是相交的两直线之间的夹角
在水平面上的投影，角值0°～360°。例如在 图5-l中，角AOC为直线 OA与OC之间的夹角， 测量中所要观测的水平角是AOC角在水平面上 的投影，即 A1B1C1 ，而不是斜面上的 AOC 。
由图可以看出，A1B1C1就是通过OA与OC的两 竖面所形成的两面角。此两面角在两竖面交线上
图5-2 竖直角测量原理
根据竖直角的基本概念， 测定竖直角必然也与观测水平 角一样，其角值也是度盘上两 个方向读数之差。所不同的是 两方向中必须有一个是水平方 向。不过任何注记形式的竖直 度盘(简称竖盘)，当视线水平 时，其竖盘读数应为定值，正 常状态时应是90°的整倍数。 所以在测定竖直角时只需对视 线指向的目标点读取竖盘读数， 即可计算出竖直角。
5.7 Error analysis of electro-optical distance measurement
5.8 Test of electro-optical distance measuring instruments
§5.9 全站仪和自动全站仪 5.9 Total station and automatic total
第五章 角度、距离测量与全站仪
Angle Measurement, Distance Measurement and Total Station
§5.1 角度测量原理 §5.2 经纬仪 §5.3 角度观测方法
5.1 Principles of Angle measurement 5.2 Theodolite 5.3 Methods of determining Angles 5.4 Errors sources and precision in
§5.2 经纬仪 Theodolite
一、 经纬仪的基本构造及分类 经 纬 仪 基 本 构 造 ， 如 图 5-3 所
示。 望远镜与竖盘固连，安装在仪
器的支架上，这一部分称为仪器的 照准部，属于仪器的上部。望远镜 连同竖盘可绕横轴在垂直面内作转 动，望远镜的视准轴应与横轴正交， 横轴应通过竖盘的刻划中心。照准 部的竖轴 (照准部旋转轴)插入仪器 基 座 的 轴 套 内 ( 图 5-3) ， 照 准 部 可 作水平旋转。
二 、光学经纬仪
光学经纬仪是采用光学度盘，借助光学放大和光学测微
器读数的一种经纬仪。图5-4是北京光学仪器厂生产的J6级 光学经纬仪。图5-5是苏州第一光学仪器厂生产的J2光学经 纬仪。图5-6是原瑞士威特厂生产的T3光学经纬仪，它的一 测回方向观测中误差为0.7秒。
§5.10 三角高程测量
station system 5.10 Trigonometric leveling
Hale Waihona Puke §5.1 角度测量原理Principles of Angle measurement
角度测量是确定地面点位的基本测量工作之一，包括水平角测量和
竖直角测量，用于角度测量的仪器是经纬仪。
一、 水平角测量原理
1、光学经纬仪的主要部件 (1) 望远镜 测量望远镜是用于精确瞄准远处测量目标， 与水准仪上的望远镜一样，经纬仪上的望远镜也是由物镜、
调焦透镜、十字丝分划板和目镜等组成。
(2) 水准器 同水准仪一样，水准器有管状水准器(又称 水准管)和圆水准器。
(3) 水平度盘和竖直度盘 光学经纬仪的水平度盘和竖直 度盘用玻璃制成，在度盘平面的圆周边缘刻有等间隔的分划
旋转照准目标时，视准轴由一目标转到另一目标，这时读数指 标所指示的水平度盘数值的变化就是两目标间的水平角值。
经纬仪依据度盘刻度和读数方式不同，分为游标经纬仪、
光学经纬仪及电子经纬仪。目前主要使用电子经纬仪，光学经 纬仪已较少使用，而游标经纬仪早已淘汰。
我国大地测量仪器的总代号为汉语拼音字母“D”，经纬 仪代号为“J”。经纬仪的类型很多，我国经纬仪系列是按野外 “一测回方向观测中误差”这一精度指标划分为DJ07、DJ1、 DJ2 、 DJ6 、 DJl5 五 个 等 级 。 例 如 “ DJ6” 表 示 经 纬 仪 野 外
图5-3 经纬仪基本结构
照准部水准器的水准轴与竖轴正交，与横轴平行，当水
准气泡居中时，仪器的竖轴应在铅垂线方向，此时仪器处在整 平状态。
水平度盘安置在水平度盘轴套外围，水平度盘不与照准
部旋转轴接触。水平度盘平面应与竖轴正交，竖轴应通过水平 度盘的刻划中心。
水平度盘的读数设备安置在仪器的照准部上，当望远镜
§5.4 水平角观测的误差和 determining horizontal angles
精度
5.5 Test and adjustment of the theodolite
§5.5 经纬仪的检验和校正 5.6 Distance measurement
§5.6 距离测量 §5.7 光电测距误差分析 §5.8 光电测距仪的检验
任意一点可进行量测。设想在竖线 OB1上的O点放 置一个按顺时针注记的全圆量角器(称为度盘)， 使其中心正好在 OB1 竖线上，并成水平位置。从
OA竖面与度盘的交线得一读数a，再从OC竖面
与度盘的交线得另一读数b，则圆心角 ，
图5-1 水平角测量原理
ba
这个 就是水平角 A1B1C1 的值。
二、 竖直角测量原理
竖直角是同一竖直面内目标方 向与一特定方向之间的夹角。目标 方向与水平方向间的夹角称为高度 角，又称为竖角，一般用 表示。 视线上倾所构成的仰角为正，视线 下倾所构成的俯角为负，角值都是 由0°～90°。另一种是目标方向 与天顶方向(即铅垂线的反方向)所 构成的角，称为天顶距，一般用Z 表 示 ， 天 顶 距 的 大 小 从 0° ～ 180°，没有负值，见图5-2。
线，两相邻分划线间距所对的圆心角称为度盘的格值，又称 度盘的最小分格值。一般J6光学经纬仪的度盘格值为1°， J2光学经纬仪的度盘格值为20’，精密光学经纬仪度盘格值 更小。不足一个分格值的角值采用光学测微器测定。
图5-4 J6光学经纬仪
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
所谓水平角，就是相交的两直线之间的夹角
在水平面上的投影，角值0°～360°。例如在 图5-l中，角AOC为直线 OA与OC之间的夹角， 测量中所要观测的水平角是AOC角在水平面上 的投影，即 A1B1C1 ，而不是斜面上的 AOC 。
由图可以看出，A1B1C1就是通过OA与OC的两 竖面所形成的两面角。此两面角在两竖面交线上
图5-2 竖直角测量原理
根据竖直角的基本概念， 测定竖直角必然也与观测水平 角一样，其角值也是度盘上两 个方向读数之差。所不同的是 两方向中必须有一个是水平方 向。不过任何注记形式的竖直 度盘(简称竖盘)，当视线水平 时，其竖盘读数应为定值，正 常状态时应是90°的整倍数。 所以在测定竖直角时只需对视 线指向的目标点读取竖盘读数， 即可计算出竖直角。
5.7 Error analysis of electro-optical distance measurement
5.8 Test of electro-optical distance measuring instruments
§5.9 全站仪和自动全站仪 5.9 Total station and automatic total
第五章 角度、距离测量与全站仪
Angle Measurement, Distance Measurement and Total Station
§5.1 角度测量原理 §5.2 经纬仪 §5.3 角度观测方法
5.1 Principles of Angle measurement 5.2 Theodolite 5.3 Methods of determining Angles 5.4 Errors sources and precision in
§5.2 经纬仪 Theodolite
一、 经纬仪的基本构造及分类 经 纬 仪 基 本 构 造 ， 如 图 5-3 所
示。 望远镜与竖盘固连，安装在仪
器的支架上，这一部分称为仪器的 照准部，属于仪器的上部。望远镜 连同竖盘可绕横轴在垂直面内作转 动，望远镜的视准轴应与横轴正交， 横轴应通过竖盘的刻划中心。照准 部的竖轴 (照准部旋转轴)插入仪器 基 座 的 轴 套 内 ( 图 5-3) ， 照 准 部 可 作水平旋转。