03角度测量

测量学Surveying第三章角度测量AngleMeasurement工程测量基本工作之二工程测量——角度测量16:032目的与要求了解光学经纬仪的基本构造及相应的技术指标；熟悉竖盘指标差的产生原因、消除方法及检校方法；掌握水平角及竖直角的测量原理、观测方法、操作程序、记录及计算；掌握角度测量误差来源和消除方法。工程测量——角度测量16:033引言角度•水平角•用于计算点的水平位置。•竖直角•用于计算点的高差或将倾斜距离换算成水平距离。工程测量——角度测量16:0343.1水平角与竖直角的测量原理水平角测量（horizontalangle）•空间的两条方向线在水平面上投影所夹的角度。•取值范围：00～3600；•水平角测量用于求算点的平面位置。工程测量——角度测量16:0353.1水平角与竖直角的测量原理水平角的测量方法•假设有一个带有00～3600的顺时针标记度数的圆盘，使圆盘中心过铅垂线Oo，并且让圆盘和水平面平行，然后把OA，OB两条方向线投影到圆盘上，对应的角度分别为a1，b1•Β=b1-a1工程测量——角度测量16:0363.1水平角与竖直角的测量原理竖直角的定义•在同一竖直面内，从一点瞄准目标的产生的视线与水平视线的夹角α，分为仰角和俯角。•取值范围：0o~±90o天顶距•视线与铅垂线的夹角工程测量——角度测量16:0373.1水平角与竖直角的测量原理从前面的叙述可知，观测水平角的仪器必须满足下面条件：•必须有一个带有00～3600标记的度盘；•仪器可以使度盘中心通过水平角定点的铅垂线上，并能使度盘水平；•仪器具有读出方向线所对应度盘上度数的装置；•仪器具有能够瞄准地面目标点的装置——望远镜，并且望远镜必须有二维自由度，即能够在水平和竖直方向自由旋转；•测量角度用的经纬仪就是根据以上特点设计制造的。工程测量——角度测量16:0383.2光学经纬仪3.2.1光学经纬仪的基本结构•经纬仪•测量角度的仪器。•按经纬仪的读数系统分类：•光学经纬仪、游标经纬仪、电子经纬仪。工程测量——角度测量16:0393.2.1光学经纬仪的基本结构游标经纬仪工程测量——角度测量16:03103.2.1光学经纬仪的基本结构光学经纬仪工程测量——角度测量16:03113.2.1光学经纬仪的基本结构激光经纬仪工程测量——角度测量16:03123.2.1光学经纬仪的基本结构电子经纬仪工程测量——角度测量16:03133.2.1光学经纬仪的基本结构全站仪工程测量——角度测量16:03143.2.1光学经纬仪的基本结构•我国经纬仪的型号用“DJ”表示，“D”表示“大地测量”，“J”是经纬仪拼音的首字母，后面的数字代表经纬仪所能达到的精度。•经纬仪的精度是由水平方向的一个测回的中误差来表征的，误差单位“秒”。•按经纬仪的测量精度分类•精密经纬仪（DJ05，DJ01，DJ1，DJ2）•普通经纬仪（DJ5，DJ6及以下精度）工程测量——角度测量16:0315望远镜物镜光学瞄准器读数显微镜管望远镜制动手轮望远镜调焦手轮读数显微目镜望远镜目镜望远镜垂直微动手轮光学对点器正镜观测外观望远镜水平微动手轮工程测量——角度测量16:0316工程测量——角度测量16:03173.2.1光学经纬仪的基本结构•DJ6级光学经纬仪构造•基座、水平度盘、照准部照准部水平度盘基座工程测量——角度测量16:03183.2.1光学经纬仪的基本结构光学经纬仪构造简图•水平度盘•水平圆盘•拨盘手轮•轴套•基座•基座•脚螺旋•连接板3.2.1光学经纬仪的基本结构工程测量——角度测量16:03193.2.1光学经纬仪的基本结构基座•基座用来支承整个仪器，并借助中心螺旋使经纬仪与脚架结合，其上有三个脚螺旋，用来整平仪器。•竖轴轴套与基座连在一起。轴座连接螺旋拧紧后，可将照准部固定在基座上，使用仪器时，切勿松动该螺旋，以免照准部与基座分离而坠落。工程测量——角度测量16:03203.2.1光学经纬仪的基本结构水平度盘•水平度盘是玻璃制成的圆环，在其上刻有分划，从0o～360o，顺时针方向注记，用来测量水平角。度盘轴套套在竖轴轴套的外面，绕轴套旋转。•水平度盘与照准部是分离的，当照准部转动时，水平度盘并不随之转动。如果需要改变水平度盘的位置，可通过照准部上的水平度盘拨盘手轮，将度盘变换到所需要的位置。090180270工程测量——角度测量16:03213.2.1光学经纬仪的基本结构照准部•基座以上能够转动的部分，包括：望远镜、横轴、支架、竖轴、水准管、水平制微动、竖直制微动及读数装置工程测量——角度测量16:03223.2.1光学经纬仪的基本结构•望远镜•结构与水准仪基本类似，不同的是经纬仪既可以水平转动也可以竖直转动，但经纬仪的望远镜只用于瞄准目标，不用于度数。•望远镜的旋转轴称为横轴。通过调节望远镜制动螺旋和微动螺旋，可以控制望远镜的上下转动。•望远镜的视准轴垂直于横轴，横轴垂直于仪器竖轴。因此，在仪器竖轴铅直时，望远镜绕横轴转动扫出一个铅垂面。经纬仪的十字丝分划板工程测量——角度测量16:03233.2.1光学经纬仪的基本结构•竖轴•照准部的旋转轴称为仪器的竖轴。通过调节照准部制动螺旋和微动螺旋，可以控制照准部在水平方向上的转动。•照准部水准管•照准部水准管用于精确整平仪器。•水准管轴垂直于仪器竖轴，当照准部水准管气泡居中时，经纬仪的竖轴铅直，水平度盘处于水平位置。工程测量——角度测量16:03243.2.1光学经纬仪的基本结构•轴系•四条轴线：水准管轴LL，竖轴VV、横轴HH、视准轴CC。•四轴关系：（1）竖轴垂直于水准管轴；（2）横轴垂直于竖轴；（3）视准轴垂直于横轴VVHHCCLL工程测量——角度测量16:03253.2.1光学经纬仪的基本结构•竖直度盘•竖盘度盘与水平度盘的构造类似，竖直度盘的中心位于横轴一端，且与横轴垂直，随望远镜一起同时在竖直面内转动。•竖直度盘与横轴同轴并垂直。工程测量——角度测量16:03263.2.1光学经纬仪的基本结构•读数装置（分微尺）•分微尺测微器的结构简单，读数方便，具有一定的读数精度，广泛应用于J6级光学经纬仪。•读数的主要设备为读数窗上的分微尺，水平度盘与竖盘上1°的分划间隔，成象后与分微尺的全长相等。•分微尺分成60等分，格值1′，可估读到0.1′（60″）。工程测量——角度测量16:03273.2.1光学经纬仪的基本结构•读数窗口中上面的窗格里是水平度盘及其分微尺的影象，下面的窗格里是竖盘和其分微尺的影象。•读数时，以分微尺上的零线为指标。度数由落在分微尺上的度盘分划的注记读出，小于1o的数值，即分微尺零线至该度盘刻度线间的角值，由分微尺上读出。工程测量——角度测量16:03283.2.1光学经纬仪的基本结构•读数方法•读取分微尺内度分划的度数；•读取分微尺0分划至该度分划所在分微尺上的分数；•计算以上二数之和为读数窗的角度读数（）。水平度盘角度是215°06.5′（215°06′30″）竖直度盘角度是78°52.4′（87°52′24″）读数时估读至0.1′！工程测量——角度测量16:03293.2.1光学经纬仪的基本结构DJ6级经纬仪光路图工程测量——角度测量16:03303.3水平角测量经纬仪的基本操作•对中→整平→瞄准→读数对中•目的•使得仪器中心或水平度盘的中心与测站点的标志中心位于同一铅垂线上。•方法•垂球对中•光学对中AA´BC工程测量——角度测量16:03313.3.1经纬仪的基本操作•垂球对中步骤•粗略对中：移动三脚架使得垂球尖距离测站中心1～2cm范围内；•精确对中：稍稍松动螺栓，在架头上移动仪器（注意不能转动），使垂球尖精确对准测站标志中心，旋紧固定螺栓。•注意•角架头首先要放平，三个脚螺旋要基本等高；•角架要适当踩实；•垂球尖尽量接近标志，便于判断。工程测量——角度测量16:03323.3.1经纬仪的基本操作•光学对中步骤•先目估三脚架头大致水平，且三脚架中心大致对准地面标志中心，踏紧一条架脚。•双手分别握住另两条架腿稍离地面前后左右摆动，眼睛看对中器的望远镜，直至分划圈中心对准地面标志中心为止，放下两架腿并踏紧。•调节架腿使气泡基本居中，然后用脚螺旋精确整平。•检查地面标志是不位于对中器分划圈中心，若不居中，可稍旋松连接螺旋，在架头上移动仪器，使其精确对中。工程测量——角度测量16:03333.3.1经纬仪的基本操作整平•特指管水准器整平，经纬仪测量只有精平•目的•使经纬仪的水平度盘和横轴水平，仪器的竖轴与竖直度盘铅垂。一测回中，调好之后不允许再次调节。工程测量——角度测量16:03343.3.1经纬仪的基本操作气泡居中，1、2等高123气泡居中，3与1、2等高123工程测量——角度测量16:03353.3.1经纬仪的基本操作瞄准•用望远镜竖丝精确瞄准目标的标志中心。•步骤•粗瞄、制动、调焦消除视差、精确瞄准；•用水平微动螺旋精确瞄准。•精确瞄准应瞄准目标的下端，减少由于目标不垂直引起的方向误差。工程测量——角度测量16:03363.3.1经纬仪的基本操作读数•打开采光镜，观察读数显微镜，同时调节采光镜角度，直至镜筒内明亮清晰。•读数与记录有呼有应，有错即纠。•纠错的原则•“只能划改，不能涂改”。•读数时读“XX度XX.X分”，记录的读数值应化为度、分、秒（°′″）的单位。工程测量——角度测量16:03373.3.2测量水平角方法一：测回法两个概念•盘左•盘右盘左观测盘右观测竖直度盘竖直度盘工程测量——角度测量16:03383.3.2测量水平角方法一：测回法盘左（正镜）•瞄准j，读数j左•瞄准k，读数k左盘右（倒镜）•瞄准k，读数k右•瞄准j，读数j右第一方向左左左jk右右右jk右j右k左j左k上半测回下半测回一测回JK第二方向工程测量——角度测量16:03393.3.2测量水平角方法一：测回法•β角是从起始方向（第一方向）顺时针转到第二方向所成的角度，观测时必须首先确定起始方向，然后按照“测回法”的步骤观测。•水平角总是用第二方向读数减去第一方向读数得到。工程测量——角度测量16:03403.3.2测量水平角方法一：测回法精度要求•盘左、盘右两次测定水平角需满足：•通常取水平角值为：04右左2/）（右左工程测量——角度测量16:03413.3.2测量水平角方法一：测回法测回法的记录格式25424061800500741906右ABO左AB000418742342741924741915ABO测站竖盘位置目标水平度盘读数半测回角值一测回角值示意图工程测量——角度测量16:0342-14622543.3.2测量水平角方法一：测回法1801118343412右ACO左AC00103021433422142312测站竖盘位置目标水平度盘读数半测回角值一测回角值示意图BAC工程测量——角度测量16:03433.3.2测量水平角方法一：测回法•当表盘中C读数小于A的读数时，说明转动已超过一周，此时读数应加360o。工程测量——角度测量16:0344-14622543.3.2测量水平角方法一：测回法18011183434122142254右ACO左AC001030214334221423122142303测站竖盘位置目标水平度盘读数半测回角值一测回角值示意图ACB3943412工程测量——角度测量16:03453.3.2测量水平角方法一：测回法度盘起始位置配置方法（起始角度设置原则）•若观测N个测回，各测回按180o/N的差值来配置度盘的起始位置。•例如：某一测站观测3个测回，则起始角度应分别从0o，60o，120o附近开始。•目的：消除度盘刻划不均匀产生的误差。测回法小结ABBA盘右盘右盘左盘左逆时针倒镜顺时针0o90o180o270o工程测量——角度测量16:03463.3.2测量水平角方法二：方向观测法