《测量学》第三章-角度测量.ppt

Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,精选2021版课件,*,Click to edit Master title style,第三章 角度测量,长安大学公路学院,第三章 角度测量,主要内容：,水平角和垂直角测量原理，DJ6型光学经纬仪的使,用，水平角和垂直角的观测、计算方法，角度测量,的误差分析、DJ6的检校,。,主要目的：,了解经纬仪测角原理，掌握测量水平角和垂直角的,方法。了解经纬仪各轴线间应满足的几何条件。,重点内容：,测回法施测水平角、中丝法施测垂直角的观测方法、,经纬仪各轴线间应满足的几何条件。,2,精选2021版课件,一、水平角测量原理,水平角,：从一点出发的两条方向线所构成的空间角水平面上的投影。,=b-a（,0,。,360,。,）。,也可看成是包含,OA、OB视线 的,两个铅垂面之间,的两面角。,0,c,a,水平度盘,水平面,a,o,b,A,O,B,3-1 角度测量原理,3,精选2021版课件,二、竖直角测量原理,垂直角,空间方向线与水平面或天顶方向的夹角，简称竖角，又称垂直角。,=0,。,90,。,仰角为正，,俯角为负。,空间方向线,的竖角和天顶距,Z之间的关系为：,天顶,铅垂线,水平线,A,C,B,0,90,180,270,3-1 角度测量原理,4,精选2021版课件,一、分类,按其精度等级划分:,DJ,07,、DJ,1,、DJ,2,（精密光学经纬仪）；,DJ,6,（普通光学经纬仪),下标数字该仪器一测回方向观测中误差的秒数。,一般工程测量最常用:,DJ,6,级,光学经纬仪,二,、DJ6级光学经纬仪,3-2 光学经纬仪,5,精选2021版课件,3-2 光学经纬仪,二,、DJ6级光学经纬仪,6,精选2021版课件,二、,DJ6,级光学经纬仪,3-2 光学经纬仪,7,精选2021版课件,3-2 光学经纬仪,二、DJ6级光学经纬仪,经纬仪一般由,基座,、,水平度盘,、,照准部,三部分,组成。,8,精选2021版课件,3-2 光学经纬仪,二、DJ6级光学经纬仪,1照准部,照准部是基座上方能够转动的部分的,总称。主要由,望远镜,、,竖直度盘,、,水准器,以及,读数设备,等组成。,2.,水平度盘,水平度盘是由光学玻璃制成的精密刻度,盘，分划从0至360，按顺时针注记，,每格1或30，,用以测量水平角。,0,90,180,270,0,90,180,270,9,精选2021版课件,3-2 光学经纬仪,二、DJ6级光学经纬仪,1照准部,2.,水平度盘,3基座,基座是支承整个仪器的底座；,脚螺旋用于整平仪器。,基座,水平度盘,照准部,10,精选2021版课件,3-2 光学经纬仪,二、DJ6级光学经纬仪,DJ6级经纬仪采用的测微装置,1.分微尺测微器及其读数方法,利用度盘刻度线，在分微尺上读数。,度盘上1度分划的间隔经放大后，,与分微尺全长相等。分微尺全长分,60格，因此其,最小格值为1,=60,秒,。,读数估读至0.1格，因此，估读的,秒数都应是6,秒,的倍数。,例,：水平度盘整个读数为：,2610524,竖直度盘读数为：,905436。,图3-3 分微尽测微器读数装置,11,精选2021版课件,3-2 光学经纬仪,二、DJ6级光学经纬仪,DJ6级经纬仪采用的测微装置,2.单平板玻璃测微器及其读数方法,主要包括平板玻璃、测微尺、连接机构和测微轮。,读数时，先转动测微轮，使度盘某分划线精确地移在双指标线的中央，读出该分划线的度盘读数，再根据单指标线在测微尺上读取分、秒数，然后相加，即为全部读数。如图中水平度盘读数为3930+2230=395230。,12,精选2021版课件,3-2 光学经纬仪,三、DJ,2,光学经纬仪,13,精选2021版课件,3-2 光学经纬仪,三、DJ,2,光学经纬仪,J2级光学经纬仪与J6级的区别主要是读数设备及读,数方法。J2级光学经纬仪一般均采用对径分划线影,像符合的读数装置。采用符合读数装置，可以消除,照准部偏心的影响，提高读数精度。,14,精选2021版课件,3-2 光学经纬仪,三、DJ,2,光学经纬仪,读数规则,15,精选2021版课件,3-2 光学经纬仪,三、DJ,2,光学经纬仪,J2经纬仪数字化读数窗,16,精选2021版课件,3-3 水平角观测方法,一、经纬仪的安置,经纬仪的安置包括,对中,和,整平,两项工作。,1.垂球对中和整平,（1）对中:,使仪器的中心（竖轴）与测站点位于同一铅垂线上。,粗略对中,：,移动三脚架，使垂球尖离测,站中心1,2cm内；,精确对中：,稍微松开中心螺丝，在脚架头上移动(不能旋转),仪器，使垂球尖精确对中测站标志中心，旋紧,中心螺丝。,（2）整平:,使仪器的竖轴竖直，水平度盘处于水平位置。,17,精选2021版课件,3-3 水平角观测方法,一、经纬仪的安置,1.垂球对中和整平,（1）对中,（2）整平,气泡居中，1、2等高,1,2,3,1,2,3,气泡居中，3与1、2等高,用左手大拇指法则，转动脚螺旋，调节水准管气泡居中(反复)。一测回观测过程中，不得再调气泡。,18,精选2021版课件,3-3 水平角观测方法,一、经纬仪的安置,2.光学对中器对中和整平,（1）将仪器置于测站点上，三个脚螺旋调至中间位置，架头大致水平，光学对中器大致位于测站点的铅垂线上，将三脚架踩实。,（2）旋转光学对中器的目镜，看清分划板上圆圈，拉或推动目镜使测站点影像清晰。,（3）旋转脚螺旋使光学对中器对准测站点。,（4）利用三脚架的伸缩螺旋调整架腿的长度，使圆水准器气泡居中。,（5）用脚螺旋整平照准部水准管,。,19,精选2021版课件,3-3 水平角观测方法,一、经纬仪的安置,2.光学对中器对中和整平,（6）用光学对中器观察测站点是否偏离分划板圆圈中心。如果偏离中心，稍微松开三脚架连接螺,旋，在架头上移动仪器，圆圈中心对准测站点后旋,紧连接螺旋。,（7）重新整平仪器，直至在整平仪器后，光学对中,器对准测站点为止。,20,精选2021版课件,3-3 水平角观测方法,二、水平角观测方法,常用方法有测回法和方向观测法。,1测回法,步骤：,(1)安置仪器于测站,O,点，对中、整平,(2)上半测回：盘左，,LA,LB,(3)下半测回：盘右，,RB,RA,上半测回和下半测回构成一测回。,(4)若,左,-,右,40，认为观测合格。此时可取,21,精选2021版课件,3-3 水平角观测方法,二、水平角观测方法,1测回法,测回法观测记录手薄,测站,盘位,目标,水平度盘读数,半测回角值,一测回角值,备注,O,左,A,0 01 12,57 17 36,57 17 42,B,57 18 48,右,A,180 01 06,57 17 48,B,237 18 54,22,精选2021版课件,3-3 水平角观测方法,二、水平角观测方法,2.方向观测法,(1)操作步骤：,盘左位置,：,瞄准零方向A，按顺时针旋转照准部，,依次照准B、C、D各目标方,向，分别读取水平度盘读数，,最后再观测零方向A，称为,上半测回归零,以上称为上,半测回。,零方向,盘左,盘右,A,B,O,C,D,23,精选2021版课件,3-3 水平角观测方法,二、水平角观测方法,2.方向观测法,(1)操作步骤：,盘右位置：,先照准零方向A，,按逆时针方向依次照准D、C、,B 各目标方向，分别读取水平,度 盘读数，最后再照准零,方向A，称为下半测回,归零，此为下半测回。,零方向,盘左,盘右,A,B,O,C,D,24,精选2021版课件,3-4 竖直角测量,一、竖直度盘的构造,竖直度盘部分包括,竖盘,、,竖盘指标水准管,和,竖盘指标,水准管微动螺旋,.,竖盘的注记形式有顺时针与,逆时针两种。当望远镜视线,水平，竖盘指标水准管气泡,居中时，盘左竖盘读数应为90，盘右竖盘读数则为270。,25,精选2021版课件,3-4 竖直角测量,二、竖直角计算公式,1.顺时针注记形式,盘左,盘右,26,精选2021版课件,3-4 竖直角测量,二、竖直角计算公式,2.逆时针注记形式,27,精选2021版课件,3-4 竖直角测量,三、竖盘指标差,竖盘指标差x,竖盘水准管气泡居中时，读数指标线与铅垂线的夹角。竖盘指标的便移方向与竖盘注记增加方向一致时，x为正值，反之为负。,0,270,180,90,28,精选2021版课件,3-4 竖直角测量,三、竖盘指标差,29,精选2021版课件,3-4 竖直角测量,四、竖直角观测与计算,观测步骤：,（1）在盘左位置用水平中丝照准目标，调整竖盘指标水准管气泡居中后，读取竖盘读数，记入记录手薄。,（2）在盘右位置用水平中丝照准目标，调整竖盘指标水准管气泡居中后，读取竖盘读数，记入记录手薄，测回观测结束。,（3）根据仪器竖盘注记形式确定竖直角计算公式，计算竖直角和指标差。,30,精选2021版课件,一、经纬仪轴线应满足的条件,经纬仪的轴线,竖轴,VV,横轴,HH,望远镜视准轴,CC,照准部水准管轴,LL,L,L,H,H,C,C,V,V,L,L,3-5 经纬仪的检验与校正,31,精选2021版课件,一、经纬仪轴线应满足的条件,轴线间应满足的条件,(l)水准管轴垂直于竖轴 LLVV,(2)十字竖丝垂直于横轴 竖丝HH,(3)视准轴垂直于横轴 CCHH,(4)横轴垂直于竖轴 HHVV,(5)竖盘指标差应为零,(6)光学对点器的视准轴应与竖轴重合。,L,L,H,H,C,C,V,V,L,L,3-5 经纬仪的检验与校正,32,精选2021版课件,3-5 经纬仪的检验与校正,二、经纬仪的检验与校正,1照准部水准管轴的检验校正,（1）,不良影响：V V轴无法铅垂,影响空间角投影为水平角和竖直角,横轴随方向而变,（,2,）,检验（发现误差）：气泡居中后旋转,180,是否仍居中？,（,3,）校正：用水准管校正螺旋使气泡返回一半，用脚螺旋纠正一半。,33,精选2021版课件,3-5 经纬仪的检验与校正,二、经纬仪的检验与校正,2十字丝竖丝的检验校正,（1）不良影响：,不能精确瞄准目标。,（2）检验,（3）校正,34,精选2021版课件,3-5 经纬仪的检验与校正,二、经纬仪的检验与校正,3视准轴的检验校正,（1）不良影响：在绕横轴旋转时视准轴画出圆锥面,观测同一铅垂面内不同高度的目标时，将有不同的水平度盘读数，从而产生测角误差。,（2）检验：,（3）校正：,B,3,B,2,=1/4B,1,B,2,平移十字丝使视准轴照准B,3,点,35,精选2021版课件,3-5 经纬仪的检验与校正,二、经纬仪的检验与校正,4横轴的检验校正,（1）不良影响,：视准轴画出,倾斜面，观测同一竖直面内不,同高度的目标时，将有不同的,水平度盘读数，从而产生测角,误差。,（2）检验,（3）校正：,升降横轴,36,精选2021版课件,3-5 经纬仪的检验与校正,二、经纬仪的检验与校正,5.竖盘指标差的检验与校正,（1）检验：,用盘左、盘右两个镜位观测同一目标点，分别使竖,盘指标水准管气泡居中，读取竖盘读数L和R，计算,指标差X。如X 超出1的范围，则需改正。,（2）校正：,盘右照准目标点，不含指标差的盘右读数应为,R-X。转动竖直度盘指标水准管微动螺旋，使竖盘读,数为R-X，这时指标水准管气泡必然不再居中，可用,拨针拨动指标水准管校正螺旋使气泡居中。,37,精选2021版课件,3-5 经纬仪的检验与校正,二、经纬仪的检验与校正,6.光学对中器的检验校正,严格整平仪器，在三角架下方放置一白纸，并固,定，旋转和抽动目镜使分化板圆圈和白纸看清楚，,并将圆圈中心在纸上标出，照准部旋转180度，如果,标出之点仍在圆圈中心，说明视准轴与竖轴重合，,否则，应将旋转180度后圆圈中心在纸上标出，取两,点的中点，调整转向棱镜使圆圈中心对准中点。,38,精选2021版课件,3-6 角度测量误差及注意事项,水平角测量的误差亦来自,仪器误差,、,观测误差,和,外,界条件,的影响三个方面。,一、仪器误差,1.视准轴误差,盘左、盘右观测取其平均值，可以消除视准轴误差,的影响。,39,精选2021版课件,3-6 角度测量误差及注意事项,一、仪器误差,2.横轴误差,盘左、盘右观测取其平均值，可以消除视准轴误差,的影响。,40,精选2021版课件,3-6 角度测量误差及注意事项,一、仪器误差,3.竖轴误差,由于用盘左、盘右观测同一方向，竖轴误差所引起,的水平度盘读数误差大小相等但符号相同，因此,不,能用盘左和盘右观测消除其影响,。此外这一影响亦,与竖直角的大小成正比，所以在山区或坡度较大的,地区进行测量时，应对仪器进行严格的检验和校,正，并在测量中仔细整平。,41,精选2021版课件,3-6 角度测量误差及注意事项,一、仪器误差,4.照准部偏心差,对于单指标读数的,J6级光学经纬仪,，取同一方向盘左、盘右观测的平均值，即可消除此项影响。,42,精选2021版课件,3-6 角度测量误差及注意事项,一、仪器误差,5.竖盘指标差,采用盘左、盘右观测一测回，取其平均值作为竖角,成果可消除竖盘指标差的影响。,6.度盘分划误差,在水平角精密测量时，为提高测角精度，可利用度,盘位置变换手轮或复测板手，在各测回之间变换度,盘起始位置的方法减小其影响。,43,精选2021版课件,3-6 角度测量误差及注意事项,二、观测误差,1.对中误差,对中误差对测角的影响与偏心距成正比，与边长成反比。,在水平角测量时，应认真精确地进行对中，在边长较短的情况下尤应如此。,44,精选2021版课件,3-6 角度测量误差及注意事项,二、观测误差,2.目标偏心差,目标倾斜越大，瞄准部位越高，则目标偏心越,大，对测角的影响就越大。,目标偏心对测角的影响与边长成反比。,45,精选2021版课件,3-6 角度测量误差及注意事项,二、观测误差,3.瞄准误差,瞄准误差是指望远镜瞄准目标的精确程度。,4.读数误差,46,精选2021版课件,3-6 角度测量误差及注意事项,三、外界条件的影响,外界条件的影响主要是指各种外界条件的变化对角,度观测值精度的影响。如温度变化、大风、地面辐,射热和空气透明度等。,47,精选2021版课件,3-7 电子经纬仪,电子经纬仪在结构及外观上和光学经纬仪相类似。,主要不同点在于读数系统，它采用光电扫描和电子,元件进行自动读数和液晶显示。,48,精选2021版课件,3-7 电子经纬仪,一、编码度盘测角原理,49,精选2021版课件,3-7 电子经纬仪,二、光栅度盘测角原理,1.光栅与莫尔条纹,50,精选2021版课件,3-7 电子经纬仪,二、光栅度盘测角原理,2.莫尔条纹的特性,莫尔条纹运动与光栅移动具有对应关系，光栅的位,移量可用莫尔条纹移过的数目来度量。,3.光栅度盘测角,51,精选2021版课件,3-7 电子经纬仪,三、动态测角原理,52,精选2021版课件,第三章 教学内容回顾,1.角度测量原理,2.光学经纬仪,3.水平角测量,4.竖直角测量,5.经纬仪的检验与校正,6.角度测量误差及注意事项,7.电子经纬仪,Thats all for this chapter！,53,精选2021版课件,