03 第3章 角度测量.pptx

第1页：第3章角度测量学习目标

第3章角度测量

学习目标：在学习角度测量基本概念的基础上，明确经纬仪的结构原理，掌握经纬仪应用的基本方法，掌握水平角、竖直角测量基本技术。

第2页：水平角的概念

3.1角度测量的概念

• 一、水平角：
• 水平面上二条相交直线的夹角，或者说，二个相交竖直面的二面角。
• 如何理解地面点之间的水平角？
• 水平度盘
• 设站观测投影方向值角度
• 360 400 2π
• DEG GRAD RAD

第3页：竖直角、仰角与俯角

二、竖直角:竖直角：在同一竖直面内观测视线与水平线的夹角，称为竖直角。仰角:竖直面内观测视线在水平线之上的竖直角。俯角:竖直面内观测视线在水平线之下的竖直角。俯角为负值。

第4页：经纬仪的种类

3.2光学经纬仪

• 一、经纬仪种类：光学经纬仪、光电经纬仪。
• DJ05，DJ1，DJ2，DJ6，DJ10

第5页：光学经纬仪DJ6

光学经纬仪DJ6

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第6页：光学经纬仪DJ6部件

光学经纬仪DJ6

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第7页：光学经纬仪DJ2

光学经纬仪DJ2

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第8页：光学经纬仪的基本构件

二、光学经纬仪的基本构件照准部、度盘、基座等。

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第9页：照准部的组成

1．照准部

• 1)望远镜
• 2)水准器
• 3)基本轴系

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第10页：望远镜的成像过程

1)望远镜

• 望远镜的结构：物镜、凹透镜、十字丝板和目镜
• 操作部件：望远对光螺旋、目镜调焦轮
• 望远镜的成象过程：
• (1)物镜前的物象A经物镜成为缩小的倒立实象，并经凹透镜的调焦作用落在十字丝板的焦面上。
• (2)目镜将倒实象和十字丝象一起放大成虚象B。

第11页：对光操作与视差消除

实现成象过程的对光操作

• (1)转动目镜调焦轮，眼睛看清楚十字丝象；
• (2)转动望远对光螺旋，眼睛看清楚物象A。
• (3)消除视差。
• 视差，即移动眼睛可发现十字丝象与虚象B的相对变动现象。视差的存在表明物象A可能没有落在十字丝板焦面上。操作人员正确重复(1)(2)对光动作可消除视差。

第12页：管水准器

2)水准器

• 作用：测量仪器整平指示装置
• 种类：管水准器和圆水准器
• 管水准器：
• 结构，管水准轴，格值。
• 管水准器的整平灵敏度较高。

第13页：圆水准器

圆水准器结构，圆水准轴，格值。圆水准器的整平灵敏度较低。

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第14页：经纬仪的基本轴系

3)基本轴系

• CC，望远镜视准轴;HH，横轴; VV，竖轴;LL，管水准轴。
• 必须满足:
• CC⊥HH；HH⊥VV；LL⊥VV。
• 此外,十字丝板的纵丝平行于竖轴VV。

第15页：度盘及其读数机构

2．度盘及其读数机构

• 1)度盘的结构形式。
• 水平度盘、竖直度盘，度盘全周刻度0～360°，按顺时针顺序注记。
• 水平度盘套在竖轴中可以自由转动。
• 竖直度盘固定在横轴的一端与望远镜一起转动。
• 2)度盘读数光学系统。
• 把水平度盘和竖直度盘的刻划影像传送到一个读数窗中。注意A、B光路。

第16页：水平度盘配置机构

• 3)水平度盘配置机构。
• 度盘变换钮是一个带有齿轮的转动装置，通过齿轮的连接带动度盘转动，度盘转动的角度值可在读数窗中看到。
• 复测钮操作与控制作用

第17页：基座

3．基座

• 轴套、脚螺旋、连接板、固定旋钮等。
• 经纬仪照准部的支承装置。
• 经纬仪照准部装在基座轴套以后必须扭紧固定旋钮，一般应用不得松开。

第18页：其他辅助机构

4.其他辅助机构

• 1)光学对中器
• 2)旋钮机构：(1)水平制动、微动旋钮，控制照准部水平转动；(2)垂直制动、微动旋钮，控制望远镜纵向转动；

第19页：微倾旋钮

(3)微倾旋钮，

调整竖直度盘水准器气泡居中，使指标线处于垂线方向上。

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第20页：分微尺测微

三、光学经纬仪的角度测微

• 1．分微尺测微
• (1)读取分微尺内度分划的度数；
• (2)读取分微尺0分划至该度分划所在分微尺上的分数；
• (3)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°06.6′(即215°06′36″)，
• 竖直度盘角度是78°52.3′(即78°52′18″)。

第21页：读数窗示例

读数

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第22页：对径符合测微

2．对径符合测微

• (1)当读数窗为左图时，转动测微轮控制二个光楔同时偏转，其折光作用使光线相对移动，度盘对径读数分划线对称重合，如右图。
• (2)在读数窗中读取视场左侧正象度数，如图中163°。
• (3)读整十分。数正象度数分划与相应对径倒象度数(相差180°)分划之间的格数n，得整10′的角值为n×10′，图中是30′即3×10'。有的仪器将数格数n得整10′的方法改进为直读整n10'的数字。
• (4)读取测微窗分、秒的角值，右图是8′16.3″。
• (5)计算整个读数结果，得163°38′16.3″。

第23页：光学经纬仪基本操作

3.3光学经纬仪基本操作

• 一、经纬仪的安置
• 二、瞄准
• 三、读数
• 四、水平度盘的配置

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第24页：经纬仪的安置与对中

一、经纬仪的安置

• 1.三脚架对中。
• 要求：高度适当，架头概平，大致对中，稳固可靠。
• 2.经纬仪对中。
• 1)安置经纬仪。
• 2)脚螺旋对中。精密光学对中的工作。
• (1)光学对中器对光。看清光学对中器的分划板和地面，辨明地面点的大致方位。
• (2)二手转动脚螺旋。眼睛在光学对中器目镜中观察分划板标志与地面点相对移动并重合为止。

第25页：整平与精确整平

• 3.三脚架整平。
• 1)转动照准部使管水准轴与所选二个脚腿地面支点连线平行，升降一脚腿使管水准器气泡居中。
• 2)转动照准部使管水准轴转动90°，升降第三脚腿使管水准器气泡居中。应重复一二次。
• 4.精确整平。
• 1)转动照准部使管水准轴与所选二个脚螺旋中心连线平行，相对转动二个脚螺旋使管水准器气泡居中。管水准器气泡在整平中的移动方向与转动脚螺旋左手大拇指运动方向一致。
• 2)转动照准部90°，转动第三脚螺旋使管水准器气泡居中。
• 重复1)2)使水准器气泡精确居中。

第26页：垂球对中

垂球对中

• 1先平移三脚架(应注意保持三角架头面基本水平)，使垂球尖大致对准测站点O，将三脚架的脚尖踩入土中；
• 2稍微旋松连接螺旋，双手扶住仪器基座，在架头上移动仪器，使垂球尖准确对准测站点O后，再旋紧连接螺旋。
• 3旋转脚螺旋使圆水准气泡居中，即为粗平。
• 4转动照准部，旋转脚螺旋，使管水准气泡在相互垂直的两个方向上居中，即为精平。
• 此方法不会破坏垂球对中。

第27页：光学对中的步骤

光学对中

• 1.双手握紧三角架，眼睛观察光学对中器，移动三脚架使对中标志基本对准测站点O，将三脚架的脚尖踩人土中。
• 2.旋转脚螺旋使对中标志准确对准O，3.伸缩脚架腿，使圆水准气泡居中(粗平)，4.再精平。
• 5.此方法对中与整平相互影响，因而应反复操作，直至对中误差＜lmm。
• 6.当整平都只有微小误差时，可以用基座螺旋微调整平。

第28页：

第29页：瞄准

二、瞄准

瞄准的实质

安置在地面点上的经纬仪的望远镜视准轴对准另一地面点的中心位置。一般地，被瞄准的地面点上设有观测目标，目标中心在地面点的垂线上，目标是瞄准的主要对象。

瞄准的步骤

大致瞄准、对光、精确瞄准。

第30页：读数与记录

三、读数

• 在经纬仪瞄准目标之后从读数窗中读水平方向值。
• 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”。
• 最后的读数值应化为度、分、秒的单位。

第31页：水平度盘的配置

四、水平度盘的配置

• 度盘变换钮配置：
• 1)转动照准部使望远镜瞄准起始方向目标;
• 2)打开度盘变换钮的盖子(或控制杆)，转动变换钮，同时观察读数窗的度盘读数使之满足规定的要求;
• 3)关闭度盘变换钮的盖子(或控制杆)。
• 复测钮配置：
• 1)关复测钮，打开水平制动旋钮转动照准部，同时在观察读数窗的度盘读数使之满足规定的要求;
• 2)开复测钮，转动照准部照准起始方向，并用水平微动旋钮精确瞄准起始方向。
• 3)关复测钮，使水平度盘与照准部处于脱离状态。

第32页：测回法的准备工作

3.4水平角观测技术方法

• 一、测回法
• 或称方向法，用于测量二个方向或三个方向构成的角度。
• 1．准备工作：
• 1)选定起始方向。
• 2)在地面点安置经纬仪和树立目标。
• 3)做好望远镜的对光。
• 4)根据需要进行水平度盘配置。

第33页：盘左观测

2．观测方法：

• 选定测量的角度是∠AOB(α)。
• 1)盘左观测：
• 经纬仪的竖直度盘在望远镜瞄准视线左侧的位置，该盘位称为盘左。
• 观测基本方法:
• (1)按顺时针转动照准部的方向瞄准目标；(按顺时针转动照准部先瞄准A目标，后瞄准B )。
• (2)在分别瞄准目标后立即读数，记录。

第34页：盘右观测

2．观测方法：

• 2)盘右观测：
• 经纬仪的竖直度盘在望远镜瞄准视线右侧的位置，该盘位称为盘右。
• 盘左观测变盘右观测的基本方法：
• (1)沿横轴纵转望远镜180°，转动照准部使仪器处于盘右位置;
• (2)按逆时针转动照准部的方向瞄准目标;(按逆时针转动照准部先瞄准B目标，后瞄准A)。
• (3)在分别瞄准目标后立即读数，记录。

第35页：测回法的计算与检核

测回法观测水平角的记录

• 3．计算与检核(上半测回，下半测回，一个测回)
• 1)计算半测回角度观测值。
• 盘左：左= 116°36′48″—0°18′24″=116°18′24″，
• 盘右：右=296°36′54″—180°18′36″=116°18′18″。
• 2)检核计算Δ=左—右，与Δ容比较。
• 3)计算一测回平。(检核结果Δ＜Δ容)

第36页：全圆方向法的准备

二、全圆方向法

• 观测方向数超过3个。
• 1．准备工作：
• 1)安置经纬仪和树立目标。
• 2)选定起始方向(或称零方向)，做好对光工作。
• 3)水平度盘配置。

第37页：全圆方向法的观测步骤

2．观测步骤

• 1)盘左观测：
• (1)按顺时针转动照准部，依次瞄准目标A、B、C、D、A；
• (2)在分别瞄准每一目标后立即读数和记录。
• 2)盘右观测：
• (1)纵转望远镜180°，转动照准部使仪器处于盘右位置；
• (2)按逆时针转动照准部，依次瞄准目标A、D、C、B、A；
• (3)在分别瞄准每一目标后立即读数和记录。

第38页：全圆方向法记录表

全圆方向法观测记录表（测站 O）

第二测回起始方向配置在 90°03′30″，各方向 2C 均为 +6″，归零方向值依次为 0°00′00″、37°42′06″、110°26′54″、150°12′24″。源文字中 D 方向归零值识别为 150°12′34″ 与 150°12′42″，按方向平均值推算应为 150°12′45″，建议对照原图核对。

第39页：全圆方向法的计算与检核

3．计算与检核

• 1)归零差的计算与检核。
• 半测回中起始方向观测值与归零观测值的差值。
• 2)二倍照准差2C及2C互差Δ2C的计算与检核。
• 2C=L盘左-L盘右±180°
• 3)方向平均值L‘i的计算。
• 4)零方向平均值的计算。
• 5)归零方向值的计算。
• Li=L'i-L'0
• 6)测回差的计算与检核。

第40页：竖直角观测方法

3.5竖直角观测技术方法

• 1.准备工作
• 1)做好经纬仪与目标安置工作；
• 2)根据选定的方向做好对光。
• 2.盘左观测
• 1)瞄准目标。望远镜视场目标象的顶面与十字丝象靠近中间的中横丝相切；或目标象的顶面平分十字丝象靠近中间部分的双横丝；或十字丝的单横丝平分目标象的中间位置。
• 2)精平，即转动微倾旋钮，使竖直度盘的水准器气泡居中。
• 3)读数。
• 3.盘右观测
• 观测步骤同上述盘左观测。

第41页：DJ6光学经纬仪实物图

光学经纬仪DJ6

本页含图片内容，源文件未能提取图中文字，建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第42页：竖直角的计算公式

二、竖直角的计算

• 1)盘左观测的竖直角：左=90°-L+x
• 2)盘右观测的竖直角：右=R-270°-x
• 3)角度计算：

第43页：竖直角观测记录手簿

竖直角观测记录手簿

手簿信息：仪器型号 DJ6，仪器编号 980024，观测日期 2012.8.20，观测者 任珍，记录者 付泽，天气 晴。指标差 x =(L+R−360°)/2 = +12″，一测回竖直角取盘左盘右平均值。

第44页：竖直度盘指标线自动归零

四、竖直度盘指标线自动归零原理：

• 指标线归零：竖直度盘水准器气泡居中时，指标线处在垂线方向上。若视准轴处于水平状态，指标线指示是90°。
• 竖直角观测中的精平是属于指标线人工归零操作。
• 自动归零装置代替竖直度盘水准器，竖直角观测中能自动实现上述的指标线归零，称为指标线自动归零。

第45页：竖直角简易测量

五、竖直角简易测量与计算

• 竖直角简易观测以盘左观测值L即可，这时
• =90-L
• 条件：要求不高；指标差x＜±1’，视x为零。

第46页：三轴误差

3.6角度测量误差与预防

• 一、仪器误差
• 三轴误差(1.视准轴误差、2.横轴误差、3.竖轴误差)、照准部偏心差和度盘误差等。
• Δi=itgΔδ=δcostg

第47页：偏心差与度盘分划误差

4.仪器构件偏心差

• 主要是照准部偏心差和度盘偏心差。
• 盘左盘右观测值取平均值进行消除
• 5.度盘分划误差
• 多盘位(各测回配置不同的度盘位置)观测
• 6．竖直度盘指标差
• 盘左、盘右观测取平均值的方法消除

第48页：对中误差

二、观测误差

• 1.对中误差。
• 测站对中不准。
• ∠AoB=∠Ao'B+ε1+ε2
• 对中误差ε在短边时随偏心距e的增长而迅速增大

第49页：目标偏心差与瞄准误差

2.目标偏心差:

• 和对中误差有相同的性质
• 3.瞄准误差:
• 选择较好的目标构形，做好对光和瞄准工作。
• 4.读数误差：

第50页：外界环境影响与减差措施

三、外界环境的影响:

• 大气密度、大气透明度的影响；目标相位差、旁折光的影响；温度湿度对仪器的影响等。
• 消除减少误差方法：
• 1)认真安置仪器，对中准确。
• 2)多测回测量。
• 3)盘左盘右观测。
• 4)精确整平仪器。一测回不平重测。
• 5)看清目标，瞄准准确。
• 6)认真读数。
• 7)好天气，避烈日。
• 8)认真检查。
• 9)认真设点位，目标好。

第51页：光电经纬仪的原理

3.7光电经纬仪

• 一、光电测角、光电经纬仪原理特点
• 光电测角，以光电技术进行角度测量，以光电信号的形式表达角度测量结果的技术过程。
• 以光电测角技术为武装实现角度测量技术过程的经纬仪。
• 1.光电度盘。
• 2.光电读数系统。
• 3.直接显示测量结果。

第52页：光电经纬仪的应用

• 四、光电经纬仪的应用。
• 1)度盘配置。有HL、HR、OSET、HSET或HOLD等。
• 2)瞄准。
• 3)读数。显示
• 4)数据记录。