第三章 经纬仪和角度测量

工程测量第三章经纬仪和角度测量第三章－经纬仪和角度测量第三章经纬仪和角度测量§3.1水平角和竖直角的概念§3.2经纬仪简介§3.3水平角观测§3.4垂直角观测§3.5经纬仪测量的误差分析§3.6其它经纬仪简介第三章－经纬仪和角度测量§3.1水平角和竖直角的概念水平角地面上直线之间的水平角为通过两直线所作铅垂面的两面角。其范围为0°~±360°ABOA1B1O1O2ββab水平面动画演示第三章－经纬仪和角度测量§3.1水平角和竖直角的概念竖直角同一铅垂面内，某方向的视线与水平线的夹角称为竖直角，其范围为0°~±90°。视线与铅垂线的夹角称为天顶距，，范围为0°~±90°。动画演示第三章－经纬仪和角度测量§3.2经纬仪简介经纬仪按读数方式分为光学经纬仪和电子经纬仪两大类。经纬仪按其精度分为DJ05,DJ1,DJ2,DJ6第三章－经纬仪和角度测量§3.2经纬仪简介—经纬仪的构造经纬仪大致由基座、照准部和度盘三部分组成。第三章－经纬仪和角度测量§3.2经纬仪简介—DJ6光学经纬仪垂直制动水平微动读数目镜水平度盘转换轮垂直微动光学对点器补偿器转换钮望远镜圆水准器第三章－经纬仪和角度测量§3.2经纬仪简介—DJ6光学经纬仪A.基座部分：基座部分有三个脚螺旋，用来整平仪器。基座底板中心有连接螺旋孔，安置仪器时，将三脚架上的连接螺旋旋入脚架。第三章－经纬仪和角度测量§3.2经纬仪简介—DJ6光学经纬仪B.照准部部分：平盘水准管光学对中器支架横轴垂直度盘望远镜度盘读数镜第三章－经纬仪和角度测量§3.2经纬仪简介—DJ6光学经纬仪度盘部分包括水平度盘和垂直度盘，观测时，水平度盘不随照准部转动，竖直度盘与横轴固连，随望远镜一起转动。第三章－经纬仪和角度测量§3.2经纬仪简介—DJ6光学经纬仪经纬仪的读数装置和读数方法光学经纬仪的读数包括光路系统和测微器，由于度盘的基本分划是1°,小于度的读数由测微器读出，根据测微器的不同，可分为测微尺和平行玻璃测微器。第三章－经纬仪和角度测量读数装置由棱镜、透镜、读数显微镜组成用于读取度盘读数。第三章－经纬仪和角度测量读数方法分测微尺和测微器两种方法。测微尺测微器水平读数：215˚06＇48竖直读数：78˚52＇00竖直读数：92˚17＇30水平读数：转动测微轮重合读数第三章－经纬仪和角度测量§3.3水平角观测水平角观测的过程包括以下几个步骤：（1）经纬仪的安置（2）瞄准目标（3）读数第三章－经纬仪和角度测量§3.3水平角观测经纬仪的安置：经纬仪的安置包括对中和整平，对中的方法有锤球对中和光学对中。第三章－经纬仪和角度测量§3.3水平角观测1锤球对中：把锤球挂在连接螺旋中心的挂钩上，调整锤球线的长度，使锤球尖离地面点的距离为1~2mm，然后调整脚架和连接螺旋，直至锤球尖对准地面点。锤球对中的精度为2mm。第三章－经纬仪和角度测量§3.3水平角观测2光学对中的步骤：（1）使三角架头大致水平，目估大致对中；（2）旋转光学对中器目镜，使十字丝清晰；（3）旋转角螺旋，使地面点位于十字中心；（4）伸缩脚架，使圆水准气泡居中，再旋转角螺旋，使水准管在两个方向居中；（5）从光学对中器检查与地面的对中情况，可略松动连接螺旋，做微小的平移，使对中误差小于1mm。第三章－经纬仪和角度测量§3.3水平角观测整平：经纬仪的圆水准气泡用于粗平，水准管气泡用于精平，方法：（1）先松开水平制动螺旋，转动照准部，使水准管大致平行于任意两个脚螺旋，并使水准管居中；（2）将照准部旋转90°,使水准管居中；（3）在任意方向检查,看水准管是否居中，若不居中，则按（1）、（2）重新操作，否则需要对仪器进行检校。第三章－经纬仪和角度测量§3.3水平角观测整平第三章－经纬仪和角度测量§3.3水平角观测照准目标的类型：第三章－经纬仪和角度测量§3.3水平角观测瞄准目标的方法和步骤：（1）目镜调焦：使十字丝清晰（2）粗略瞄准目标：（3）物镜调焦：使目标成像清晰（4）消除视差：（5）精确瞄准：调节水平微动螺旋，使目标和竖十字丝重合。第三章－经纬仪和角度测量§3.3水平角观测动画演示第三章－经纬仪和角度测量§3.3水平角观测1测回法（在B点安置仪器，测量∠ABC的夹角）：第三章－经纬仪和角度测量§3.3水平角观测测回法步骤：（1）在B点将仪器对中整平，盘左瞄准C，读取读数c左；（2）顺时针旋转照准部，瞄准A，读取读数a左；则得到半测回角度值：β左=a左-c左；（3）盘右瞄准目标A点，读取读数a右；（4）逆时针旋转照准部，瞄准A点，读取读数a左；则得到半测回角度值：β右=a右-c右；（5）若β右、β左之差在限差之内，则取平均值β=（β右+β左）/2作为观测角度值。第三章－经纬仪和角度测量§3.3水平角观测测回法的记录表格：动画演示第三章－经纬仪和角度测量§3.3水平角观测2方向观测法（全圆方向法）适用范围：当观测的方向数在两个以上时。观测的特点：依次对各观测目标进行观测后，还要回到起始方向，称为“归零”。动画演示第三章－经纬仪和角度测量§3.3水平角观测全圆方向法观测步骤：（1）经纬仪在盘左位置观测：a.大致瞄准目标A，旋转水平度盘位置变换手轮，使水平度盘读数位于0°附近，精确瞄准目标A，读取读数a1;b.顺时针旋转照准部，依次瞄准B,D,E，读取相应的读数b,d,e;c.继续顺时针方向旋转照准部，再次瞄准目标A,读取水平度盘的读数a2，读数a1与a2之间的差值称为“半测回归零差”。第三章－经纬仪和角度测量§3.3水平角观测（2）经纬仪在盘右位置观测：a.逆时针方向转动照准部，精确瞄准目标A，读取读数a1’;b.继续逆时针旋转照准部，依次瞄准目标E,D,B，读取相应的读数e’,d’,b’;c.继续逆时针方向旋转照准部，再次瞄准目标A,读取水平度盘的读数a2’，读数a1’与a2’的差值称为盘右“半测回归零差”。第三章－经纬仪和角度测量§3.3水平角观测2C的概念：2C=盘左读数-（盘右读数±180°）2C是仪器系统误差的反映，2C互差是方向观测中偶然误差的反映。2C互差不能超过一定的限度。第三章－经纬仪和角度测量§3.3水平角观测全圆方向法观测记录：第三章－经纬仪和角度测量§3.3水平角观测水平角测量的一些基本概念：方向值与角度值；一测回与半测回；方向值角度值第三章－经纬仪和角度测量§3.3水平角观测DJ6经纬仪各限差的讨论：DJ6经纬仪是指一测回方向值的观测中误差为：m=±6”;从而可以推导出:一测回角度值的中误差为：m=±6√2”;半测回角度值的中误差为：m=±12”;盘左、盘右水平角之差的中误差为：m=±6√2”第三章－经纬仪和角度测量§3.3水平角观测例：用DJ6仪器观测某角度，若要求测角精度达到2″，需要观测几测回？182262666nnnDJ则有：测回观测设要保证观测要求需要差为：则一测回角度值的中误的中误差为仪器是指一测回方向值第三章－经纬仪和角度测量§3.3水平角观测经纬仪水平角观测的限差：经纬仪级别半测回归零差（″）2C变化范围（″）同一方向各测回互差（″）DJ618——24DJ28139第三章－经纬仪和角度测量§3.4垂直角观测—垂直角观测的用途1斜距化平距：2三角高程测量：第三章－经纬仪和角度测量§3.4垂直角观测竖直度盘的构造：第三章－经纬仪和角度测量§3.4垂直角观测竖直度盘的刻度：第三章－经纬仪和角度测量§3.4垂直角观测竖直角的计算：第三章－经纬仪和角度测量§3.4垂直角观测0090270LR左右说明：竖直角仰角为正，俯角为负。范围为：-90°~90°逆时针刻度时竖直角的计算式：第三章－经纬仪和角度测量§3.4垂直角观测竖盘指标差：产生原因：当视线水平时，竖盘的读数不为0°或90°的整数倍，而存在一个系统差。第三章－经纬仪和角度测量§3.4垂直角观测竖盘指标差的计算：2/)360()(21(2127090000RLxxxRxxL右左右左右左）盘右：盘左：第三章－经纬仪和角度测量§3.4垂直角观测一测回垂直角观测的步骤：（1）将经纬仪安置在测站上，对中、整平，并量取仪器高i;（2）盘左瞄准目标，并读数L;（3）盘右瞄准目标，并读数R。第三章－经纬仪和角度测量§3.4垂直角观测竖直角的观测记录如下：测站目标竖盘位置竖盘读数°′″半测回角度值°′″指差标″一测回角度值°′″I1左963630+63630+30+63600右2632430+635302左840612-55348-9-55339右2755330-55330第三章－经纬仪和角度测量§3.5经纬仪观测的误差分析经纬仪的轴系应满足的条件：（1）平盘水准管轴应垂直于纵轴（L⊥V）（2）圆水准轴应平行于纵轴（L’∥V）（3）视准轴应垂直于横轴（C⊥H）（4）横轴应垂直于纵轴（H⊥V）（5）十字丝纵丝应垂直于横轴（6）竖盘指标差应小于规定的数值第三章－经纬仪和角度测量§3.5经纬仪观测的误差分析经纬仪需要检验和校正的内容：（1）平盘水准管（2）圆水准管（3）十字丝（4）横轴（5）竖盘指标差（6）光学对中器第三章－经纬仪和角度测量§3.5经纬仪观测的误差分析（1）照准部偏心差产生原因：度盘的刻划中心与照准部的旋转中心不重合；消除方法：盘左盘右观测取平均值的方法。第三章－经纬仪和角度测量§3.5经纬仪观测的误差分析（2）视准轴误差的影响：产生原因：视准轴不垂直于横轴消除方法：盘左盘右观测为竖直角，为视准轴误差，其中：量的影响：视准轴误差对水平角测212121)cos1cos1(ccCC第三章－经纬仪和角度测量§3.5经纬仪观测的误差分析（3）横轴倾斜误差的影响产生原因：纵轴铅垂时，横轴倾斜消除方法：盘左和盘右观测为两观测目标的竖直角，为横轴倾斜量其中：212121)tan(taniiii第三章－经纬仪和角度测量§3.5经纬仪观测的误差分析（4）纵轴误差的影响：产生原因：纵轴不铅垂误差特点：a.不仅随观测目标的垂直角的增大而增大，而且与横轴所处的方向有关；b.不能用盘左、盘右观测来消除。竖直角的方向之间的夹角观测方向与横轴为水平纵轴倾斜量；tansini误差的大小：第三章－经纬仪和角度测量§3.5经纬仪观测的误差分析（1）仪器对中误差的影响：])'sin(sin[)'sin(sin''2121221121DDeDeDe知：而由图中的几何关系可）（之间的关系为：与正确角观测角第三章－经纬仪和角度测量§3.5经纬仪观测的误差分析仪器对中误差的特点：角的大小有关。和与一定时和）当（要注意仪器的对中；所以短边测量时，特别成反比，与所测边长一定时，和当成正比；与偏心距，一定时，和当,3,)2()1(])'sin(sin[21212121DeDDeeDDe第三章－经纬仪和角度测量§3.5经纬仪观测的误差分析目标偏心误差的影响：sinDe第三章－经纬仪和角度测量§3.6其它经纬仪简介（1）DJ2经纬仪的构造：第三章－经纬仪和角度测量§3.6其它经纬仪简介（2）J2经纬仪与J6经纬仪的不同之处：a.J2经纬仪望远镜的放大倍数、水准管的灵敏度高于J6经纬仪；b.J2经纬仪度盘的基本分划为20″；c.J2经纬仪采用了取度盘的对径分划，采用了符合读数装置。第三章－经纬仪和角度测量（3）DJ2经纬仪的读数：§3.6其它经纬仪简介第三章－经纬仪和角度测量§3.6其它经纬仪简介原理：利用光电转换的原理和微处理器自动对度盘进行读数并显示于读数屏幕，使观测时操作简单，避免产生读数误差。第三章－经纬仪和角度测量§3.6其它经纬仪简介激光准直经纬仪：