第3章,角度测量

1¦Β水平面(+)(-)铅垂线水平线aa第3章角度测量3-1水平角和垂直角测量原理水平角与垂直角观测原理：水平角：用于确定点的平面位置（计算坐标）。垂直角：用于两点间高差计算，斜距改平距。一、水平角观测原理：水平角：过一点到两个目标的方向线垂直投影到水平面上的所成的夹角。00＜β＜3600负角加3600a)也可看成包含BA、BC视线的铅垂面之间的两面角。水平角=第二方向读数-第一方向读数β=b-α二、垂直角观测原理垂直角：在同一铅垂面内，瞄准目标的倾斜视线与水平视线的夹角（也叫竖直角）a=00～±900仰角为正俯角为负23-2光学经纬仪和角度测量工具一、经纬仪的分类与编号莱卡TPS802索佳SET500拓普康TPS800南方NTS320蔡司Theo010天宝DJ2DJ6T1T3经纬仪的技术参数技术项目经纬仪等级DJ1DJ2DJ6一测站水平方向中误差≤±1″≤±2″≤±6″望远镜有效孔径不小于60mm40mm40mm望远镜放大倍数不大于30倍28倍26倍水准管水平度盘6″/2mm20″/2mm30″/2mm垂直度盘10″/2mm20″/2mm30″/2mm用途二等平面控制测量及精密工程测量三、四等平面控制测量及一般工程测量图根控制测量及一般工程测量二、光学经纬仪的构造1、基座脚螺旋用于整平仪器2、照准部△照准部（水平）制动、微动△望远镜（竖直）制动、微动△圆水准器8′/2m3下丝上丝横丝中丝°′″△管水准器30″/2mm△望远镜：倒象（正象）26—30倍物镜调焦、目镜调焦、粗瞄准器、十字丝b)读数显微镜c)竖盘部分d)光学对点器e)复测扳手式读盘变换器3、水平度盘光学度盘由光学玻璃制成○顺时针0°～360°刻度○仪器整平水平度盘水平○水平度盘与照准部脱离○改变度盘位置，要使用复测扳手式度盘变换手轮4、JD6经纬仪的读数装置读数光路JD6光学经纬仪的读数装置。两种读数测微装置：分微尺测微平行玻璃测微分微尺测微—利用度盘刻度线，在分微尺上读数4○度盘上1度分划的间隔经放大后与分微尺全长相等。○分微尺全长分60格，因此最小格值为1′=60″○读数时，秒数必须估读。估读至0.1格，因此估读的秒数都应是6″的倍数。平行玻璃板测微利用测微手轮，用指标线读数○平行玻璃板与分微尺由测微手轮控制。转动测微手轮使度盘像移动a则移动量a可在分微尺上读数。○平行玻璃板最大最大调节范围为30分，分微尺全长刻度也等于30分；○操作时：调节测微手轮，使度盘某度（或30分）的刻度线居中于双线读数指标，双指标线所夹克度或（30分）加上分微尺读数，即为该方向的读数。DJ2光学经纬仪的读数主要的特点：（1）采用刻度盘对径重合读数法以消除刻度盘偏心误差影响。（2）通过转动测微手轮，操作测微装置，使度盘上相差180°的刻度线一一对应重合，而对应刻度线相对移动过的量可在分划尺上读取。（3）水平度盘和竖直度盘读数由换像手轮控制分别单独显示。5三、测纤、标杆和觇板测纤、标杆和觇板均为经纬仪瞄准目标时所使用的照准工具。1、标杆2、测纤3、觇牌4、棱镜5、铅垂线3-3经纬仪的使用当进行角度测量时，要将经纬仪正确的安置在测站点上，然后才能观测。它包括：对中——整平——瞄准——读数一、用垂球对中及经纬仪整平的方法将仪器中心安置在观测站点的铅垂线上，对中误差≤±3mm△粗略对中：移动三脚架，使垂球尖离测站中心1～2cm内。△精确对中：稍微松开中心螺丝，在脚架的头上移动（不能旋转）仪器，使垂球尖端精确对中测站标志中心，旋紧中心螺丝。整平—使仪器纵轴铅垂，水平度盘与横轴水平，使竖盘位于铅垂面内，整平误差≤1格。二、用光学对中器对中及经纬仪整平的方法对中—调平—整平—对中打开三脚架，装上经纬仪。固定三脚架一脚，双手持脚架另两脚，并不断调整其位置。同时观测光学对电器十字分划，使其基本对准测站标志，踩实脚架，6调整脚螺旋使光学对点器精确对准测站标志。伸缩三角架（二脚）调平仪器，使圆气泡居中。调角螺旋，精确整平仪器，亦通过在脚架头上移动仪器，精确对中。有时必须反复上述三步的操作。三、调焦瞄准1、目标调焦及初步瞄准目标2、物镜调焦及精确瞄准目标瞄准—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，消除视差，水平微动精确瞄准用水平微动瞄准尽量瞄准目标下部，减少由于目标不垂直引起的方向误差。四、读数瞄准目标后，打开反光镜，使读数窗内进光均匀。然后进行显微镜调焦，使读数窗内分划清晰，并注意消除视差，最后读数。3-4水平角测量水平角观测（一站程序）对中—整平—瞄准—读数一、测回法在观测水平角竖盘在左侧时，称为盘左（正镜）（上半测回）竖盘在右侧时，称为盘右（倒镜）（下半测回）上、下各半个测回为一个测回。按技术要求需测N个测回。7观测方法观测程序盘左：瞄准J读数J左瞄准K读取K左β左=K左-J左盘右：瞄准K读取K右瞄准J读数J右β右=K右-J右精度要求：β左-β右≤±40″β=（β左+β右）/2水平角观测记录（测回法）测站竖盘位置目标水平度盘读数半侧回角值一测回角值B左A0°10′30″214°23′12″214°23′03″C214°33′42″右C34°34′12″214°22′54″A180°11′18″○表中盘右C读数小于A读数，不够减时应加360°再减。二、方向法观测水平角一个测站观测方向4个或4个以上方向时，采用方向观测法，也称“全园观测法”。3-5垂直角观测一、垂直度盘的结构1、构造特点：□竖盘随望远镜一起转动□竖盘与读数指标相互脱离□竖盘气泡居中，指标铅垂□视线水平，指标铅垂时，竖盘读数为常数8盘左时一般L0=90°盘右时一般R0=270°二、垂直角观测与计算：度盘顺时针刻划1、竖直角的计算公式用测回法观测，上半测回度盘读数为L下半测回度盘读数为R根据度盘构造特点则有：盘左位置的竖直角为：αL=90°-L（上半测回）盘右位置的竖直角为:αR=R-270°（下半测回）一测回竖直角的结果为:α=1/2(α左+α右)或α=1/2（R-L-180°）2、观测、记录与计算270⁰180⁰90⁰0⁰盘左计算公式左=90⁰-L右=R－270⁰测站目标竖盘位置竖盘读数⁰′″半测回垂直角⁰′″一测回垂直角⁰′″x″备注I左右J1021500-1215002574438-121522-11-121511左右K1183736-2837362412202-283758-11-283747左右H840610+553502755330+55330-10+55340垂直角必须带“”号。垂直角观测记录（顺时针注记）指标差）（36021RLx9三、竖盘指标差当竖盘指标水准管气泡居中且视线水平时，读数指标处于正确位置，正好指向90°或270°，由于仪器误差，读数指标往往偏离正确位置，与正确位置相差一个小角度x，这就是竖盘指标差。指标差x=1/2(R+L-360°）竖盘指标差—竖盘水准管气泡居中时，读数指标与铅垂线的夹角指标计算公式X=1/2（L+R-360）或X=1/2（a左-a右）△盘左、盘右观测竖直角取平均，可消除指标差的影响。一般在同一测站，同一台仪器在同一时间内的指标差，应该相等。J6仪器规范规定：同一测站上不同目标的指标差互差；或同方向各测回指标差互差，不得超过25″。直角观测记录竖盘读数°′″半测回垂直角°′″X″一测回垂直角°′″备注IJ左1121500+221500-11+221511右2474438+221522K左1183736+283736-11+283747右2412202+283758□竖直角必须带“正负”号。103-6纬仪与校正：目的：使经纬仪个轴线间保持正确的几何关系。◇经纬仪的轴线及其应满足的条件◇经纬仪的检验与校正经纬仪的轴线：横轴HH视准轴CC水准管轴LL竖轴VV圆水准管轴L/L/轴线间应满足的的条件1、水准管轴垂直于竖轴LL⊥VV2、视准轴垂直于横轴CC⊥HH3、横轴垂直于竖轴HH⊥VV4、十字丝垂直于横轴竖轴⊥HH5、圆水准管轴平行于竖轴L/L/⊥VV经纬仪的检验与校正：校正项目校正的目的1、平盘水准管轴的检验与校正LL⊥VV2、圆水准器的检验与校正L/L/⊥VV3、视准轴的检验与校正CC⊥HH4、横轴的检验与校正HH⊥VV115、竖轴指标差的检验与校正水平角观测的误差分析：误差来源与处理方法：1、仪器误差：仪器校正的残余误差视准轴误差（CC⊥HH）盘左盘右观测取平均值消除；横轴误差（HH⊥VV）盘左盘右观测取平均值消除；竖轴误差（LL⊥VV）盘左盘右观测取平均值不能消除，仔细整平。2、仪器安置误差，对中误差，整平误差对中误差：边长较短时采用光学对中；整平误差：管水准器气泡偏离中心应小于1格观测目标，垂直较大时应特别注意。3、标杆倾斜误差：数值标杆，观测时尽量瞄准目标底部；4、观测误差：瞄准误差，估读误差；5、外界因素：温度引起引起轴线变化，热辐射引起视线跳动，土壤松软使仪器安置不稳定。选择有利观测时间，设法避开不利条件；尽量缩短一次的观测时间，采用观测方法减弱与时间成正比的误差。123-7角度测量误差与注意事项一、仪器误差1、视准轴不垂直于横轴的误差（视准差）对水平角方向观测值的影响为2C。通过盘左、盘右观测取平均可以消除。2、横轴不垂直竖轴的误差（支架差）通过盘左、盘右观测取平均可以消除。3、竖轴倾斜误差不能消除，只是应严格检校仪器，观测时仔细整平。4、度盘偏心误差也可通过盘左、盘右观测取平均可以消除。5、度盘刻划误差它的误差较小，高精度测量时，多个测回之间一定要变换度盘起始位置，消弱误差影响。二、观测误差1、仪器对中误差在观测目标较近或水平角接近180°时，应特别注意仪器对中。2、目标偏心误差时由于标杆倾斜引起的。望远镜尽量瞄准目标的底部。3、仪器整平误差在观测过程中不得调整气泡，如气泡超过两格时，重新整置仪器重新观测本测回。134、照准误差他与望远镜的放大倍数，人的分辨能力，目标的形状、大小、颜色和清晰度等因素有关。三、外界条件影响带来的误差1、它的影响比较复杂，一般由人力来控制。大风、烈日暴晒、松软土质可影响仪器和标杆的稳定性；雾气会使目标成像模糊；温度引起视准轴位置变化；大气折光变化使视线产生偏折等，因此，选择有利的观测条件，尽可能避免不利因素对角度测量的影响。3-8其他经纬仪简介一、DJ2经纬仪结构上：放大倍数大，照准水准管灵敏度高，度盘格值较小外，读数窗采用了数字化读数。增加了分化线重合窗。可以读到秒后一位。二、电子经纬仪电子经纬仪主要是采用了电子度盘，可以同时显示水平度盘和竖直度盘的读数值，通过按钮自动记录和数据传输。全站仪的结构全站仪也称全站型电子经纬仪。14在电子经纬仪的基础上，配反光棱镜，进行距离测量，能够便捷的完成角度、距离、高差的测量以及坐标的计算、输出和储存等工作。其精度高，速度快、功能全，得到广泛的应用。NTS-600全站仪能够完成悬高测量、偏心测量、对边测量、距离放样、面积计算等特殊测量，适应各种工程测量。三、激光经纬仪激光经纬仪主要用于各种施工测量中，在经纬仪上安装激光器，可以射出一条可见红色激光束。作业：P591、2、4、6、7、