单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,4.1,经纬仪的种类及,DJ6,经纬仪的构造,第三章 角度测量,1,、经纬仪的种类,常用光学经纬仪按精度分有,DJ05,、,DJ1,、,DJ2,、,DJ6,等几种。,D,，,J,分别为“大地测量”和“经纬仪”的汉语拼音的第一个字母，,056,为该仪器一测回方向观测值的中误差，单位为秒。,2,、,DJ6,光学经纬仪的构造,第三章 角度测量,正面,反面,基 座,水平度盘,支撑整个仪器,三个脚螺旋整平仪器,水平角度,照准部,瞄准目标，读数,望远镜、竖盘、水准管,读数显微系统,Dj6经纬仪的读数光路图,水平角读数光路,:,2-3-4-6-5-7-8-18,-9-10-11-12,竖直角读数光路,:,1-13-15-17-18,-9-10-11-12,4.2,水平角测量的基本原理及方法,一、水平角观测原理,水平角定义:水平角就是地面上某点到两目标的方向线铅垂投影到水平面上所成的角度，其取值范围为0 360。,在,O,点放一水平度盘，,OB,方向读数为,b,，,OA,方向读数为,a,即得,:,=a-b,二、水平角观测,1、经纬仪的对中、整平和瞄准,1）对中：,使仪器的中心与测站点位于同一铅垂线上,对中方法,垂球对中,光学对中,1.,将仪器置于测站点上，架头大致水平。粗略对中测站点。,2.旋转脚螺旋使光学对中器对准测站点。,3.伸缩三脚架腿，使圆水准气泡居中。再用脚螺旋精确整平经纬仪。,4.如果光学对中器分划圈不在测站点上，应松开连接螺旋，在架头上平移仪器，使分划圈对准测站点。,5.重新再整平仪器，依此反复进行直至仪器整平后，光学对中器分划圈对准测站点为止。,光学对中的操作步骤：,2）整平-竖轴竖直和水平度盘水平,照准部转至任意位置，气泡的偏离值，最大不能超过一格,注意:,整平和对中是一对相互破坏的过程,建议操作步骤：,通过脚螺旋-对中,通过伸缩脚架-整平,3）瞄准目标,调节目镜调焦螺旋-使十字丝清楚,瞄准器瞄准目标-是目标成像在视场中央,旋紧水平制动螺旋,转动物镜调焦螺旋，是目标成像清晰，消除视差,转动水平微动螺旋，精确瞄准目标,尽量瞄准目标底部，使用纵丝的中间部分平分目标或夹准目标,2、读数：,1.分微尺测微器及读数方法,度盘分划值为,1,，按顺时针方向注记。,读数窗的分划板上刻有分微尺。,度盘1的分划间隔成像后与分微尺的全长相等,测微尺60等分，精确到1,，并可估读到0.1,。,水平角读数：,度 数,：,180,小于,1,的读数,：,0618,1800618,179、180为度数，是度盘上刻画线在测微尺上的影像,竖直角读数：,度 数,：,75,小于,1,的读数,：,5706,755706,0 1 2 3 4 5 6,2.单平板玻璃测微器装置及其读数方法,读数窗的分划板上双指标线,测微尺上单指标线。,度盘30,的分划间隔成像后与测微尺的全长向匹配,3、水平角观测方法,根据测量工作要求的精度、使用的仪器、观测目标的多少,测回法,-,观测两个方向之间的单角,方向观测法,-,两个以上的方向,测回法,-,用于两个目标方向之间的水平角的观测。如图，设O为测站点，A、B为观测目标，用测回法观测OA与OB两方向之间的水平角。,测回法操作步骤,上半测回,（盘左),在,O,点安置经纬仪，对中、整平。,盘左瞄准起始目标,A,-,水平制动和微动精确瞄准目标底部,对度盘读数,a,左,顺时针旋转照准部瞄准目标,B,读数,b,左,左,=b,左,-a,左,下半侧回,(盘右),一 测 回,倒转望远镜、逆时旋转照准部瞄准目标,B,，读取读数,b,右,再逆时针旋转照准部瞄准目标,A,并读取读数,a,右,一测回角值,上半测回,（盘左),下半侧回,(盘右),一 测 回,=,（,左,+,右,）,/,2,左,=b,左,-a,左,右,=b,右,-a,右,1.测回法,盘左位置：,左,=,b,左,a,左,盘右位置：,右,b,右,a,右,测回角值：,（,左,+,右,）,测 回 法 测 角 记 录 表,水平角,测回角值,半测回值,B,A,右,B,A,左,O,备注,水平度盘读数,目标,盘位,测站,2.则最终角值应为：,最终,=（,）/n,1.盘左瞄准起始目标A,利用水平度盘变换轮将水平读盘对到相应位置并读数，各测回间度盘配置变换常数以180/n计算，（n为测回数）。,多个测回观测：,n=3，第一测回，配盘,0,度、几分、若干秒；,第二测回，配盘,60,度、几分、若干秒,第三测回，配盘,120,度、几分、若干秒,水平角观测手簿（测回法）,2.,方向观测法,-,全圆测回法,用于两个以上目标方向的水平角观测。,方向法操作步骤,上半测回,（盘左),在,O,点安置经纬仪，对中、整平,。,选择起始方向,盘左瞄准起始目标,A,顺时针旋转照准部瞄准目标,B,、,C,、,D,、,A,（归零）,下半测回,(盘右),一 测 回,盘右逆时针观测各方向；,A-D-C-B-A,方 向 观 测 法 记 录 表,1、,仪器误差,仪器误差，一方面由于仪器在制造时受到制造工艺的限制，因此使仪器本身在,结构上就存在着一定的误差。如：度盘偏心误差、度盘刻划误差、水平度盘与,竖轴不垂直等；另一方面是由于仪器被校正的不够完善的残余误差，对水平角测量也会产生一定的影响。,在这些误差中，如：度盘偏心误差，可采用测回法将其削弱；度盘刻划误差及水平度盘不垂直竖轴的误差，就目前的制造工艺来讲一般很小，但前者还是可以通过多个测回间配置度盘读数的方法将其削弱。对于校正后的残差，如视准轴不垂直于横轴、横轴不垂直于竖轴的误差，也可以通过测回法将其消除或削弱；而竖轴不垂直于管水准器水准轴的误差（使竖轴不处于铅垂位置）对水平角测量的应响，一般通过测回法无法将其消除。因此在校正仪器时应注意此项校正的质量，在安置仪器时也应注意仪器的整平程度。,4.3,水平角观测的误差来源及其减弱措施,2,、仪器对中误差与目标偏心误差,（,1,）仪器对中误差对水平角测量的影响,如图,4-16,所示，,O,为测站标志中心，,O,为仪器中心，,为,A,点与标志中心,O,及,B,点所夹的水平角即：,=AOB,；,/,为,A,点与仪器中心,O,及,B,点所夹的水平角即：,/=AOB;e,为仪器对中的偏心距；,为观测的起始方向与仪器对中的偏离方向之间的夹角。从图,4-16,可以看出观测角值,/,与正确角值,之间存在着下列关系：,=/-,（,1+2,）,在,AOO,和,B OO,中，,1,和,2,角很小，故可用其弧度值代替其正弦值，因此有：,由上式可以看出：,当,和,一定时，,与,e,成正比,当,e,和,一定时，,与所测角的边长，成反比。,当,e,和,S,一定时，且当,=1800,，,=900,时，取得最大值。,综上所述，由于,（根据实际情况确定）、,和,e,都是无法控制的，且当仪器对中后，其对水平角测量的影响也不再发生变化，因此无论观测多少个测回都不能削弱其对水平角测量的影响，这项误差在各侧回间均保持相同。因此在测角时，尤其是在观测边较短的情况下，应特别注意仪器的对中精度。,（,2,）目标偏心对水平角测量的影响,如图,4-17,所示：,A,，,B,为标志中心、,A/,B/,为标杆中心，如果标杆没有立在标志点的中心点上或标杆没有竖直地立在标志点的中心点上而又无法瞄准标杆底部、另外标杆本身不直同样都会造成目标偏心，从而给水平角测量带来误差。由于目标偏心给水平角测量带来的影响为：,的，是无法控制的，且当标杆立好后，两者即成固定值，其对水平角的影响也不再发生变化，因此无论观测多少个测回也不能削弱其对水平角测量的影响，这项误差在各侧回间均保持相同。从上式可以看出，目标偏心对水平角测量的影响随偏心距的增大而增大且当,1=2=90,时，,取得极大值。但,随边长,S1,S2,的增大而减小。因此在观测边长较短的情况下应注意目标对中的精度。测量时应尽可能地瞄准标杆的底部以减小目标偏心、标杆没有竖直和标杆本身不直对水平角测量的影响。,4.4 三角高程测量,1、竖直角定义:地面某点至目标的方向线与水平面之间的夹角，取值范围为 9090。,仰角（在水平面的上方）为正，0 90；,俯角（在水平面的下方）为负，-90 0。,竖直度盘垂直固定在望远镜旋转轴的一端，,随望远镜的转动而转动,。竖直度盘的刻划与水平度盘基本相同，但其注字随仪器构造的不同分为顺时针和逆时针两种形式。对于J6级光学经纬仪竖盘与指标及指标水准管之间应满足下列关系：当视准轴水平，指标水准管气泡居中时，指标所指的竖盘读数值盘左为90，盘右为270。,1）竖直度盘的构造,2、竖直角观测,2）竖直角的计算公式,推导竖直角计算公式的具体做法如下：,1：盘左位置把望远镜大致置水平位置，这时竖盘读数值约为90（若置盘右位置约为270），这个读数称为,始读数,。,2：慢慢仰起望远镜物镜，观测竖盘读数（盘左时记作,L,，盘右时记作,R,），并,与始读数相比，是增加还是减少,。,如右图的竖盘注记形式，,其竖直角计算公式为：,左,=90,L,右,=,R,270,竖直角,=1/2（,左,+,右,）,=1/2（,R,L,180）,3）竖直角指标差的计算,当指标偏离正确位置时，这个指标线所指的读数就比始读数增大或减少一个角值,，此值称为竖盘指标差，也就是竖盘指标位置不正确所引起的读数误差。,指标差计算公式：,X,=1/2（,左,右,）,=1/2（,R+L,-360）,4）竖直角测角原理,在O点放一竖直度盘，分别测得OA方向读数a，及水平方向读数b=90度，竖直角即为a和b之差：,=90-a,。,5）竖直角的观测方法,1.盘左位置：瞄准目标后，使竖盘指标水准管气泡居中，读取竖盘读数,L,，并记入竖直角观测记录表中。称为上半测回观测。,2.盘右位置：仍照准原目标，使竖盘指标水准管气泡居中，读取竖盘读数值,R,，并记入记录表中。称为下半测回观测。,3.上、下半测回合称,一,测回观测。,4.在竖直角观测记录表中进行竖直角和指标差的,计算。,右,左,M,O,备 注,一测回竖直角,指标差,半测回竖直角,竖盘读数,盘位,目标,测站,3,、三角高程测量原理,如图将仪器安置在,A,点，并进行对中和整平，量取仪器高,i,；瞄准,B,点花杆某点观测竖直角 ，同时量取觇标高,v,，如果知道,A,、,B,两点间的水平距离,D,则,A,、,B,两点间的高差：,D,D,一、,经纬仪主要部件及轴系应满足下述几何条件：,照准部水准管轴应垂直于仪器竖轴(,LL,VV,)；十字丝纵丝应垂直于横轴；视准轴应垂直于横轴(,CC,HH,)；横轴应垂直于仪器竖轴(,HH,VV,)；,竖盘指标差应为零,；,光学对中器的视准轴应与仪器竖轴重合,。如右图所示。,由于仪器经过长期外业使用或长途运输及外界影响等，会使各轴线的几何关系发生变化，因此在使用前必须对仪器进行检验和校正。,4.5经纬仪的检验和校正,二、,经纬仪的检验与校正,1,、,管水准器的水准轴应垂直于竖轴的检验与校正,经纬仪管水准器水准轴垂直于竖轴的检验与校正过程，可参照水准仪圆水准器的水准轴平行于竖轴的检验与校正过程。,2,、视准轴应垂直于横轴的检验与校正,（,1,）检验方法,如图,4-13,所示，如果视准轴不垂直于横轴，设两者间的夹角为,90-C,。检验时，找一建筑物的墙面作为观测标志，距墙面,50,M,和,100M,分别找到两点,O,、,A,，使,OA,的连线近似垂直于墙面，,在,O,点安置仪器，盘左瞄准,A,点，制动照准部，倒转望远镜，,使视准轴近似水平。在墙面上选一,B,点（,B,点为,OA,延长线与墙,面的交点且与仪器近似同高，即视准轴近似水平），并在,B,点,处贴一具有毫米刻划的板尺，用经纬仪竖丝卡在板尺刻划处，,同时读取读数,B1,，盘右重复以上过程，读取读数,B2,，若,B1=,B2,，说明视准轴垂直于横轴，否则就需对视准轴进行校正。,（,2,）校正方法,如图,4-13,所示，视准轴不垂直于横轴，两者间夹角为,90-C,。因此盘左时,AOB1=180