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第二章角度观测的原理及方法本章主要内容第一节水平角和竖直角观测原理第二节DJ6、DJ2光学经纬仪的使用第三节水平角观测第四节竖直角观测第五节电子经纬仪和全站仪简介第六节光学经纬仪和全站仪的检验与校正第七节角度观测误差分析与注意事项本章小节第一节水平角和竖直角观测原理一、水平角测量原理1、水平角：地面上一点至任意两个目标的方向线垂直投影到水平面上所成的角。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角值范围：0˚~360˚二、竖直角测量原理1、竖直角：在测量学中将测站点至目标点的视线与同一竖直面内的水平线之间的夹角称为竖直角。视线向上倾斜，称仰角α为正值；视线向下倾斜，称俯角α为负值。2、原理：α=目标视线读数－水平视线读数Z—天顶距第二节DJ6、DJ2光学经纬仪的使用按精度分为DJ1、DJ2、DJ6、DJ15等。D—大地测量仪器J—经纬仪数字—测角精度（一测回方向观测中误差，单位为秒）按读数系统分为光学经纬仪、电子经纬仪。按性能分为方向经纬仪、复测经纬仪目前建筑测量中使用较多的是光学经纬仪，一般用DJ6，精度要求较高时用DJ2。一、DJ6光学经纬仪的构造DJ6光学经纬仪包括照准部、度盘、基座三大部分。1、照准部主要由望远镜、支架、竖直轴、水平轴、竖直制动微动螺旋、水平制动微动螺旋、读数设备、水准器和光学对点器等组成。望远镜—用于瞄准目标圆水准器—用于粗略整平仪器管水准器—用于精确整平仪器光学对点器—使度盘中心和测点在同一铅垂线上读数装置—用于读数2、度盘包括水平度盘和竖直度盘，由光学玻璃制成。度盘注记：0˚~360˚，分划：30′或1˚两种注：①水平度盘顺时针注记，与竖轴不固定，不随望远镜转动；②水平度盘有复测钮或变换钮，用作改变观测方向的角度值；③竖直度盘顺时针注记或逆时针注记，与望远镜固定，随望远镜一起转动。3、基座由轴座、脚螺旋、底板、三角压板等组成。作用：用于连接和整平。二、DJ2光学经纬仪的构造DJ2光学经纬仪的主要构造同DJ6。读数装置由棱镜、透镜、读数显微镜组成；三、光学经纬仪的读数装置与读数方法用于读取度盘读数。1.分微尺测微器及其读数方法分微尺测微器的读数窗图示的水平度盘的读数为214°54′42″，竖直度盘的读数为79°05′30″。2.对径符合读数装置及其读数方法图示的读数分别为28°10′＋4′24.2″=28°14′24.2″，123°40′＋8′12.3″=123°48′12.3″。四、角度观测其它辅助工具测钎、标杆和觇牌均为经纬仪瞄准目标时所使用的照准工具。测钎：适用与距测站较近的目标。标杆：适用与距测站较远的目标。觇牌：固定在三脚架上使用，远近皆可适用；一般为红白或黑白相间且常与棱镜结合，用于电子经纬仪或全站仪。有时也可悬挂垂球用垂球线作为瞄准标志。五、光学经纬仪的使用经纬仪的使用包括对中、整平、瞄准和读数四项基本操作。1、对中、整平目的：①使测点中心与仪器竖轴中心在同一铅垂线上；②使水平度盘处于水平位置。方法：有垂球对中和光学对点器对中两种，由于垂球对中精度较低，且使用不便，工程测量中一般采用光学对点器对中。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，使长水准气泡居中；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。2、调焦与瞄准目的：视准轴对准观测目标的中心。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，注意消除视差；④调节制动、微动螺旋，使十字丝分划板的竖丝对准或夹住观测标志精确瞄准。测水平角用双丝夹粗目标测竖直角用横丝切目标顶部3、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）。上图水平角：215˚06＇48竖直角：78˚52＇00第三节水平角观测水平角的观测方法一般应根据照准目标的多少确定，常用的有测回法和方向观测法两种。一、测回法（只有两个方向）1、操作步骤①安置仪器于O点，对中整平；②正镜（盘左）瞄准A点，度盘归零；③顺时针转动仪器，瞄准B点读数；④倒镜（盘右），瞄准B点读数；⑤逆时针转动仪器，瞄准A点读数。2、记录与计算（见表2.1)①盘左（正镜）观测瞄A，记录a左=0°02′18″瞄B，记录b左=79°24′42″上半测回的角值：β左=a左-b左=79°22′24″②盘右（倒镜）观测瞄B，记录a右=180°02′24″瞄A，记录b右=259°24′36″下半测回角值：β右=a右-b右=79°22′12″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。04右左最后角值为：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。站站测回竖盘位置目标水平度盘读数°′″半测回角值°′″一测回角值°′″各测回平均角值°′″备住O1左A00218792224792218792222B792442右A1800224792212B2592436O2左A900224792236792227B1692500右A2700230792218B3492448表2.1水平角观测手薄（测回法）二、方向观测法（目标多于两个）1、操作步骤①安置仪器于测站点O，对中、整平；②正镜（盘左），选择零方向A，顺时针依次照准目标B、C、D、A（归零），读数；③倒镜（盘右），瞄准零方向A，逆时针依次照准目标D、C、B、A（归零），读数；2180）（盘右读数盘左读数平均读数④归零后方向值的计算：各方向平均读数分别减起始方向平均读数。2、记录与计算(观测记录见表2.2)①归零差的计算:分别计算盘左、盘右两次瞄准起始方向读数之差Δ；（若Δ超限，应及时重测）②计算2c值（两倍视准误差）：2c=盘左读数-（盘右读数±180˚）若2c超限，应及时重测。③各方向平均读数的计算：⑤各测回归零后平均方向值的计算：各测回归零后方向值的平均值。⑥水平角的计算：相邻方向值之差，即为相邻方向所夹的水平角。等级仪器型号半测回归零差（″）一测回2c变动范围（″）同一方向值各测回较差（″）一级及以下DJ2121812DJ618-24水平角方向观测法的技术要求测站测回目标水平度盘读数2c盘左、盘右平均读数一测回归零方向值各测回平均方向值角值盘左盘右°′″°′″″°′″°′″°′″°′″12345678910O1A001001800112-12（00114）001060000000000915247B9154062715400+06915403915249915247C153324833332480153324815331341533134613847D2140612340606+06214060921404552140456603322A001241800118+06001211455504△246O2A9001122700124-12（900127）90011800000B181540615418-121815412915245C2433254633306-1224333001533133D30406261240620+0630406232140456A90013627001360900136△2412表2.2水平角观测手簿（方向观测法）顺时针注记逆时针注记第四节竖直角观测一、竖直角观测与计算1、度盘的刻划分类：分为顺时针注记和逆时针注记两种。2、竖直角计算公式（1）顺时针注记盘左位置：αL=90°－L盘右位置：αR=R－270°一测回的竖直角值：α=1/2（αL+αR）（2）逆时针注记盘左位置：αL=L－90°盘右位置：αR=270°－R一测回的竖直角值：α=1/2（αL+αR）竖直角观测①安置仪器，对中、整平；②盘左瞄准目标某一位置，读取竖盘读数L；③盘右瞄准原目标位置，读取竖盘读数R。（以上盘左、盘右观测构成一个测回）记录与计算(见表2.3)①分别计算盘左、盘右半测回竖直角，②计算盘左盘右的平均值作为一测回竖直角。3、观测、记录与计算测站目标测回竖盘位置竖盘读数°′″半测回竖直角°′″指标差″一测回竖直角°′″各测回竖直角°′″备注OA1左813812+82148-12+82136+82145竖盘为顺时针注记右2782124+82124A2左813800+82200-6+82154右2782148+82148B1左961236-61236-9-61245-61244右2634706-61254B2左961242-612420-61242右2634718-61242表2.3竖直角观测手薄三、竖盘读数指标差1、定义：读数指标与正确位置之间的小夹角x，称为竖盘指标差。2、计算盘左位置：α=（90°+x）–L=αL+x盘右位置：α=R–（270°+x）=αR–x解上两式得：x=1/2(L+R-360°)用盘左、盘右读数取平均可消除其影响。第五节电子经纬仪和全站仪简介一、电子经纬仪电子经纬仪是一种采用光电元件实现测角自动化、数字化的电子测角仪器。特点：1、采用电子测角系统，自动显示测量结果；2、可与测距仪组成全站仪；3、测量数据处理自动化。二、激光经纬仪激光经纬仪是在普通经纬仪的基础上安装激光装置，将激光器发出的激光束导入经纬仪望远镜内，使之沿着视线方向射出一条可见的激光光束。1.弯管显微镜2.弯管目镜3.半导体激光发射装置三、全站仪全站仪是全站型电子速测仪的简称，是由电子经纬仪、光电测距仪、微型计算机及其软件组合而成的智能型光电测量仪器，几何关系：LLVVCCHHHHVV望远镜十字丝竖丝垂直于横轴第六节光学经纬仪和全站仪的检验与校正一、光学经纬仪的检验与校正（一）光学经纬仪应满足的几何条件（二）检验与校正1.照准部水准管轴应垂直于竖轴的检验与校正（1）、检验①仪器粗平：圆水准器气泡居中。②水准管平行某两个脚螺旋，使水准管气泡居中。③照准部旋转180°，若气泡仍居中，则满足要求，若气泡偏离，则需校正。（2）、校正①用脚螺旋调一半；②用水准管校正螺旋调一半。此项检校需反复进行，直至仪器旋转到任意方向气泡都居中。校正螺丝2.十字丝竖丝垂直于横轴的检验与校正（1）、检验①仪器整平②竖丝瞄准大致水平方向的P点，竖直方向移动望远镜，看P点是否在竖丝上移动。（2）、校正①用十字丝的交点瞄准P点。②用十字丝的校正螺旋调整。（1）、检验①平地选DAB=20m左右,安置仪器于中点O；A点设瞄准标志，B点横一毫米刻划标尺（注意标志、标尺与仪器同高）。②盘左：瞄A，倒镜，读数为B1③盘右：瞄A，倒镜，读数为B2④若B1=B2，则满足要求若B1≠B2，则存在c角，大小为当c超过1＇时，需校正。3.视准轴垂直于横轴的检验与校正DBBC421（2）、校正①在标尺上定出B1、B2两点连线的中点B；②定出B、B2两点连线的中点B3；③调节十字丝校正螺丝，使十字丝交点对准B3；4.横轴垂直于竖轴的检验与校正（1）、检验①距墙壁D=30m安置仪器，墙壁上选一明显目标P，αΡ≥30°；如图②盘左：瞄P，望远镜水平，读数P1，标出P1；③盘右：瞄P，望远镜水平，读数P2，标出P2；④若P1=P2,则满足要求，若P1≠P2,则存在i角，大小为需校正。DctgPPi221（2）校正：由于光学经纬仪的横轴是密封的，一般能够满足横轴与竖轴相垂直的条件，测量人员只要进行此项检验即可，若需校正，应由专业检修人员进行。5、竖盘指标差的检验与矫正（1）、检验①仪器整平，用盘左、盘右分别瞄准大致水平方向的P点，读数为L