光学经纬仪使用方法

第四章角度测量4.1角度测量4.2角度测量原理4.3光学经纬仪4.4竖直角测量第一节角度测量概述•角度测量是测量的基本工作之一•角度测量包括水平角测量和竖直角测量•角度测量的主要仪器是经纬仪•角度测量的意义•水平角——坐标方位角——坐标(确定直线的方向和点的平面位置）•竖直角——把直线的倾斜长度换算为水平长度—计算三角高程第二节角度测量原理•一、水平角测量原理•1、水平角的概念•相交于一点的两方向线在水平面上的垂直投影所形成的夹角，称为水平角。水平角一般用β表示，角值范围为0˚～360˚。水平角测量原理•如图3-1所示，A、O、B是地面上任意三个点，OA和OB两条方向线所夹的水平角，即为OA和OB垂直投影在水平面H上的投影O1A1和O1B1所构成的角β。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：（3-1）•用于测量水平角的仪器，必须具备一个能置于水平位置水平度盘，且水平度盘的中心位于水平角顶点的铅垂线上。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。ab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。2、竖直角原理•如图3-11所示+δ–δBAO图3-11垂直角测量原理第三节光学经纬仪•光学经纬仪的类型很多，按其精度划可分为DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ15等级系列。•D:大地测量；J:经纬仪,汉语拼音第一个字母。•“07”、“1”、“2”等阿拉伯数字代表该仪器的精度指标，数字愈小，精度愈高。•这里重点介绍DJ6级光学经纬仪的构造和使用方法。一、J6级光学经纬仪的构造•光学经纬仪由照准部、基座、轴系三部分组成。•（一）照准部•照准部的主要部件有望远镜、水准器、转动控制装置、读数设备、度盘等。•1.望远镜•光望远镜主要由物镜、目镜、调焦透镜和十字丝分划板四部分组成。•视准轴：物镜光心与十字丝中心的连线称为视准轴。•视差：目标的影象与十字丝平面不重合的现象称为视差。•消除视差的方法：•⑴将望远镜朝向天空或一明亮的物体，转动目镜筒，直至看清十字丝。•⑵将望远镜照准目标，转动调焦透镜使目标清晰地成象在十字丝平面上。电子经纬仪光电测距仪全站型电子速测仪2.水准器•水准器：圆水准器、管水准器。圆水准器用于粗略整平仪器，管水准器用于精确整平仪器。•3.水平度盘•（1）分微尺测微器读书方法•先读取度盘读数；•再以度盘分化线为准读取测微尺上的整分数；•最后估读秒数至测微器一格的十分之一（6“）水平度盘•（2)、单平板玻璃测微器•读数方法•先转动测微轮，使双指标线被一条度盘分划线平分，读取度盘上的整度数或30分数；•在以单指标线为准读取分秒数，估读秒数至测微器一格的十分之一（2“）第三节水平角观测方法•一、经纬仪的安置•1、对中•仪器中心与测点中心对在一条铅垂线上。•方法：垂球对中；光学对中。•要求：垂球对中偏差≤3mm；光学对中偏差≤1mm；•2、整平•使水平度盘水平3.4水平角观测经纬仪的安置瞄准目标读数3.4.1经纬仪的使用(1)垂求对中及整平方法(2)光学对中器对中及整平方法(二)光学对中器对中、整平1.安置三脚架，粗平，粗对中；2.装照准部，拧紧连接螺旋；3.用脚螺旋使光学对中器对中；4.伸缩架腿整平圆气泡；5.用脚螺旋整平长气泡；6.松连接螺旋再精确对中；7.用脚螺旋精平长气泡。8.若不符合要求，再重复6、7步。3.4.2水平角观测方法水平角观测方法测回法方法观测法二、测角方法•1、测回法（适用于观测两个方向之间的单角）•（1）水平度盘归零•（2）用盘左（正镜）位置观测•β左=b1-a1•(3)用盘右（倒镜）位置观测•β右=b2-a2•（4）上半测回和下半测回构成一测回。•2、方向观测法ABOβ图3-9水平角测量（测回法）1a1a二、测角方法•1、测回法（适用于观测两个方向之间的单角）ABOβ图3-9水平角测量（测回法）1a1a盘左观测竖直度盘盘右观测竖直度盘水平角观测记录表测站目标盘位水平盘读数°′″半测回角值°′″平均角值°′″备注OA左000124782524782530B782648A右1800136782536B2582712第四节竖直角度观测•一、竖直度盘构造0°90°180°270°0°180°90°270°竖盘指标水准管竖盘指标a）b）图3-13竖直度盘刻度注记（盘左位置）二、竖直角计算方法回顾•水平角测量原理•经纬仪的构造•仪器的读数方法•经纬仪的安置使用•水平角的观测方法一、经纬仪的安置使用•经纬仪的使用包括架设仪器、对中与整平、调焦与瞄准和读数四项基本操作。•（一）架设仪器先将三脚架放置在地面上，使架头大致水平，再将仪器从仪器箱内取出，旋紧中心螺旋。（二）对中与整平•1．对中的目的：使测点中心与仪器竖轴中心在同一铅垂线上。•2．整平的目的：使仪器水平读盘居于水平位置。•3．对中的方法：有垂球对中和光学对点器对中两种。（1）垂球对中及整平的步骤：•①安置三脚架：高度适中，使测点在垂球正下方，且架头尽可能水平；②粗略整平：调节三脚架，使圆水准气泡居中；③精确整平：调节脚螺旋，使管水准气泡居中；④精确对中：移动基座，精确对中;⑤重复③、④两步，直到完全对中、整平。（2）光学对点器对中及整平的步骤：①安置仪器：高度适中，使测点在视场内；②强制对中：调节脚螺旋，使光学对点器中心与测点重合；③粗略整平：调节三脚架，使圆水准气泡居中；④精确整平：调节脚螺旋，使管水准气泡居中；⑤精确对中：移动基座，精确对中（只能前后、左右移动，不能旋转）；⑥重复④、⑤两步，直到完全对中、整平。（三）调焦与瞄准•1．目的：视准轴对准观测目标的中心。•2．方法：•①调节目镜调焦螺旋，使十字丝清晰；•②利用粗瞄器，粗略瞄准目标，固定制动螺旋；•③调节物镜调焦螺旋使目标成像清晰，注意除差；•④调节制动、微动螺旋，精确瞄准。测水平角用双丝夹粗目标测竖直角用横丝切目标顶部（四）读数方法：①打开反光镜，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˚52＇00二、水平角的观测方法•盘左：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。•盘右：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。测回法（只有两个方向）OAB1、操作步骤①安置仪器于O点，对中整平；②盘左（正镜）精确瞄准A点，度盘归零，记录读数；③顺时针转动仪器，精确瞄准B点读数；以上三步称盘左半测回或上半测回④盘右（倒镜），精确瞄准A点读数；⑤逆时针转动仪器，瞄准B点读数。以上两步称盘右半测回或下半测回•2、记录与计算（见表3.1)①盘左（正镜）观测瞄A，记录a左=0°00′36″瞄B，记录b左=68°42′48″上半测回的角值：β左=b左-a左=68°42′12″②盘右（倒镜）观测瞄B，记录b右=248°42′30″瞄A，记录a右=180°00′24″下半测回角值：β右=b右-a右=68°42′06″④一测回角值9024682右左③检核对于DJ6经纬仪，上下半测回角度之差应满足：，否则，应重测。当测角精度要求较高时，需观测多个测回：①第一测回度盘归零；②其他各测回间按180˚/n（n为测回数）的差值，变换度盘；③各测回角值之差不得超过40；④取各测回平均值作为最后结果。04右左测站˚＇竖盘目标水平度盘读数半测回角值一测回角值各测回角值备注˚＇˚＇˚＇第一测回O第二测回O左左右右ABABABAB0003668424868421268420918000242484230684206684215901012158523027010183385242684218684224684221测回法观测手簿表7.2小结•1、经纬仪的使用包括架设仪器、对中与整平、调焦与瞄准和读数四项基本操作。•2、水平角观测方法——测回法ABOA1B1O1O2ββab水平面•水平角测量原理1、水平角：相交的两条直线之间的夹角在水平面上的投影。2、原理：OA投影在水平度盘上读数为a，OB投影在水平度盘上读数为b。则：ab角值取值范围：0˚~360˚返回返回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OAB返回oooAB返回三、竖直角观测•1、瞄准+α–αBAO图3-11垂直角测量原理图3-16垂直角测量瞄准竖直角观测•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•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12345678OA左952200－52200－36－52236右2643648－52312OB左811236＋84724－45＋84639右2784554＋84554