第3章角度测量9.25.ppt

Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title style,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,*,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,*,第,3,章角度测量,青海师范大学生命与地理科学学院,高丽文,第,3,章 角 度 测 量,3.1,水平角与竖直角,的测量原理,3.2,光学经纬仪,3.3,水平角测量,3.4,竖直角测量,3.5,电子经纬仪,第,3,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。,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。,重点内容：,测回法施测水平角的观测方法。,第,3,章 角 度 测 量,3.1,水平角与竖直角的测量原理,角度测量,(angle observation),包括：,水平角,(horizontal angle),测量,竖直角,(vertical angle),测量,3.1,水平角与竖直角的测量原理,1,、水平角,(horizontal angle),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。,=,c,-a,（,0,度,-,360,度,）。,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,第,3,章 角度测量,1,、水平角定义,特点：顺时针,0,0,360,0,水平面,a,c,A,B,C,0,c,a,水平度盘,0,90,180,270,0,90,180,270,第,3,章 角度测量,3.1,水平角与竖直角的测量原理,计算公式,c,水平面,a,c,A,B,C,0,a,水平度盘,=,右,(,终,),边,c-,左,(,始,),边,a,当,c,a,时,=c,a,当,ca,时,=c+360,0,a,第,3,章 角度测量,3.1,水平角与竖直角的测量原理,1,、水平角定义,c,2,、竖直角,(vertical angle),定义,垂直角,在同一竖直面内，瞄准目标的视线与水平视线的夹角。简称竖角，又称垂直角。,取值范围：-,9,0,0,-+,9,0,0,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,第,3,章 角度测量,3.1,水平角与竖直角的测量原理,3.2,光学经纬仪,(optical theodolite),经纬仪是测角的仪器,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,第,3,章 角度测量,3.2,光学经纬仪,经纬仪的发展已经历了游标经纬仪、光学经纬仪直到目前的电子经纬仪等阶段。,光学经纬仪按其精度分为,DJ07,、,DJ1,、,DJ2,、,DJ6,、,DJ15,等五个等级。,D,、,J,分别是“大地测量”和“经纬仪”的汉语拼音第一个字母，,07,、,1,、,2,、,6,、,15,表示该仪器能达到的测量精度，例如：,6,表示该仪器测量一测回所得方向值的中误差不大于,6,。工程测量中常用,DJ6,和,DJ2,型经纬仪。,电子经纬仪,电子全站仪,第,3,章 角度测量,3.2.1 DJ6,光学经纬仪的基本结构,3.2.1 DJ6,光学经纬仪的基本结构,第,3,章 角度测量,3.2,光学经纬仪,第,3,章 角度测量,3.2.1 DJ6,光学经纬仪,的基本结构,经纬仪一般由基座、,水平度盘、照准部三部分,组成。,第,3,章 角度测量,3.2,光学经纬仪,3.2.1 DJ6,光学经纬仪的基本结构,1.,基座,(tribrach),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,3.2.1 DJ6,光学经纬仪的 基本结构,1.,基座,包括轴座、脚螺旋和连接板。,轴座是将仪器竖轴与基座连接固定的部件，固定螺旋必须拧紧。脚螺旋用来整平仪器。连接板用来将仪器稳固的连接在三脚架上。,固定螺旋,脚螺旋,连接板,第,3,章 角度测量,3.2,光学经纬仪,3.2.1 DJ6,光学经纬仪的基本结构,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。,水平度盘与照准部相互脱离；,改变度盘位置，要使用度盘变换手轮或复测扳手。,0,90,180,270,0,90,180,270,3.2.1 DJ6,光学经纬仪 的基本结构,2.,水平度盘,水平度盘是一个光学玻璃圆盘，边缘,顺时针方向刻有,0360,刻划。水平度盘轴套又称外轴，在外轴下方装有一个金属圆盘，称为复测盘，用以带动水平度盘的转动。有些型号的仪器没有复测装置，而装有度盘变换手轮，测量时可利用度盘变换手轮将度盘转到所需的位置上。,第,3,章 角度测量,照准部,(,水平,),制动、微动,望远镜,(,竖直,),制动、微动,圆水准器,水准管,（,1,）,望远镜,目镜调焦，物镜调焦，,粗瞄准器，十字丝,（,2,）轴系,（,3,）,竖直度盘,（,4,）,读数显微镜,光学对点器,复测扳手或度盘变换器,望远镜十字丝,3.2,光学经纬仪,3.2.1 DJ6,光学经纬仪的基,本结构,3,照准部,(alidade),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。,3.2.1 DJ6,光学经纬仪 的基本结构,3.,照准部,：由望远镜、旋转轴、支架、横轴、竖盘装置、读数设备等组成。望远镜的构造与水准仪基本相同，主要用来照准目标，仅十字丝分划板稍有不同，见下图所示。照准部的旋转轴即为仪器的,纵轴,，纵轴插入基座内的纵轴轴套中旋转。,第,3,章 角度测量,（,4,）,读数显微镜,DJ6,级经纬仪采用的测微装置,.,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：,2610424,竖直度盘读数为：,905436,。,分微尽测,微器读数装置,第,3,章 角度测量,（,4,）,读数显微镜,DJ6,级经纬仪采用的测微装置,.,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,。,3.2,光学经纬仪,D,J2,光学经纬仪,D,J2,光学经纬仪的构造,如图与D,J6,相比，增加了：,1,、测微轮,读数时，对径分划线影像符合。,2,、换像手轮,水平读数和竖直读数间的互换。,3,、竖直读盘反光镜,竖直读数时反光。,测微轮,换像手轮,竖直读盘反光镜,3.3,水平角测量,常用的方法有：,测回法,(method of observation set),方向观测法,(method of direction observation),第,3,章 角度测量,3.3,水平角测量,3.3.1,经纬仪的基本操作,使用步骤：对中、整平、照准和读数,对中的目的,使仪器中心（即度盘中心）与测站上的标志点位于同一铅垂线上。,整平的目的,使经纬仪的纵轴铅垂，水平度盘和横轴处于水平位置，竖直度盘位于铅垂面内,1,）、垂球对中,(plumb bob),法,（,1,）脚架头上移动仪器进行对中。,（,2,）旋转脚螺旋进行整平。,（,3,）反复（,1,）、（,2,）两步。,B,内容及要求：,1.,对中,(centering),3mm,B,C,A,第,3,章 角度测量,第,3,章 角度测量,3.3.1,经纬仪的基本操作,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。,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。,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,。,（,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。,2.整平(leveling),脚螺旋精平,1,）转动仪器，使水准管与脚螺旋,1,、,2,连线,平行,。,2,）根据气泡位置运用法则，对向旋转脚螺旋,1,、,2,。,3,）转动仪器,90,0,，运用法则，旋转脚螺旋,3,。,气泡居中，,1,、,2,等高,1,2,3,气泡居中，,3,与,1,、,2,等高,1,2,3,3.,经纬仪的瞄准,步骤,：,粗瞄,制动,调焦,微动精瞄,注意：,瞄准时，尽量瞄准目标下部。,3.3.1,经纬仪的基本操作,3.3.3,照准,1.,目镜调焦：将望远镜对向明亮的背景，转动目镜调焦螺旋，使十字丝清晰。,2.,粗略瞄目标：松开望远镜水平、竖直制动螺旋，通过望远镜上的粗瞄器对准目标，然后拧紧制动螺旋。,3.,物镜调焦：转动望远镜物镜调焦螺旋，使目标成像清晰。,注意消除视差现象,。,4.,精确瞄准目标：转动水平微动及竖直微动螺旋，使十字丝竖丝与目标成单线平分或双丝夹准，并且,使十字丝交点部分对准目标的底部,。,小目标，双丝夹,大目标，单丝分,4.,读数,打开反光镜，调整其位置，使读数窗内进光明亮均匀。然后进行读数显微镜调焦，使读数窗内分划清晰。读数方法如,3.2.2,所述。,3.3.1,经纬仪的基本操作,3.3.2,测回法测量水平角,盘左,盘右,盘左观测,盘右观测,竖直度盘,竖直度盘,3.3.2,测回法测量水平角,适用,：,2,个方向的,单角（,AOB,）,测站,A,B,O,1,a,1,b,1,3.3,水平角测量,3.3,水平角测量,3.3.2 测回法测量水平角,1、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,3.3.2,测回法测量水平角,测站,目标,竖盘位置,水平度盘读数,半测回角值,一测回角值,备注,O,A,左,B,A,右,B,0 02 48,81 34 24,81 31 36,180 02 30,261 33 54,81 31 24,81 31 30,盘左、盘右两个位置观测水平角，可以抵消仪器误差对测角的影响，同时也可以检核观测中有无错误存在。对于,DJ6,级光学经纬仪，如果,左与,右之差不超过,40,，则可取上、下半测回平均值作为最后结果。,在计算水平角值时，由于水平度盘刻划是顺时针方向注记，所以应总是,以右边方向（观测者面向角度张开方向）的读数减去左边方向读数。如发生不够减情况时，可在右边方向读数上加,360,再减去左边方向读数,3.3,水平角测量,水平角观测方法,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,3.3,水平角测量,水平角观测方法,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,3.3,水平角测量,3.3.3,水平角的测量误差,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。,1,、仪器误差,1,）,.,视准轴误差,2,）,.,横轴误差,3,）,.,竖轴误差,4,）,.,照准部偏心差,5,）,.,竖盘指标差,6,）,.,度盘分划误差,3.3.3,水平角的测量误差,2,、观测误差,1,）,.,对中误差,2,）,.,目标偏心差,3,）,.,瞄准误差,4,）,.,读数误差,3,、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。,水平角观测注意事项,1.,仪器高度要与观测者的身高相适应，三脚架要踩实，中心连接螺旋要拧紧，操作时不要用手扶三脚架，使用各螺旋时用力要轻。,2.,要精确对中，对中误差影响越大。,3.,照准标志要竖直，尽可能用十字丝交点附近去瞄准标志底部。,4.,应该边观测、边记录、边计算。发现错误，立即重测。,5.,水平角观测过程中，不得再调整照准部水准管。,如气泡偏离中央超过一格时，须重新整平仪器，重新观测。,3.4,竖直角,(vertical angle),测量,天顶,铅垂线,水平线,A,C,B,0,90,180,270,竖直角,在同一铅垂面内，瞄准目标的倾斜视线与水平视线的夹角,(,也叫垂直角,),=,0,90,，仰角为正，俯角为负。,1,2,B,A,3.4,竖直角,(vertical angle),测量,3.4.1,竖直度盘,(vertical circle),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,。,光学经纬仪的竖盘装置包括：,竖盘、竖盘读数指标,及,竖盘指标水准管,。,竖盘固定安装在横轴的一端，其中心与横轴中心一致，望远镜在竖直面内转动时，竖盘跟随望远镜一起转动，而读数指标则是不动的。竖盘读数指标与竖盘水准管连接在一起，当指标水准管气泡居中时，指标便处于正确的位置。,3.4.1,竖直度盘的构造,3.4,竖直角测量,3.4.1,竖直度盘的构造,1,包括,:,竖盘,(vertical circle),、竖盘指标水准管,(vertical index bubble tube),、及其微动螺旋。,后两部分，多采用竖盘指标自动归零补偿器,(vertical index compensator),来替代。,2,特点：读数指标线固定不动，而整个竖盘随望远镜一起转动。,3,、竖盘的注记形式：有顺时针与逆时针两种。,（,1,）顺时针注记,180,270,0,90,盘左,指标线,270,90,0,180,盘右,指标线,（,2,）逆时针注记,0,270,180,90,盘左,指标线,270,90,180,0,盘右,指标线,竖直角测量原理,：竖直度盘（竖盘）用来测量竖直角。,竖直角与水平角一样，其角值是度盘上两个方向的读数之差。所不同的是，竖直角两个方向中的一个是水平方向，而对于某一种仪器来说，水平视线方向的竖盘读数是一个固定值，所以测量竖直角时，只要瞄准观测目标，读出竖盘读数，就可计算出竖直角。,3.4,竖直角测量,3.4,竖直角测量,3.4.2,竖直角的观测与计算,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。,在测站安置经纬仪，盘左瞄准目标,转动竖盘指标水准管微动螺旋，指标水准管气泡居中,竖盘读数,计算,L,倒镜,指标水准管气泡居,计算,R,计算竖直角,盘右仍瞄准同目标,中竖盘读数,观测步骤：,3.4.2,竖直角的观测,测站,目标,竖盘位置,竖盘读数,半测回角值,指标差,一测回角值,备注,O,A,左,右,O,B,左,右,85 43 24,4 16 36,274 16 06,4 16 06,4 16 21,15,265 38 36,4 21 24,94 21 12,4 21 12,4 21 18,6,1,2,B,A,O,3.4,竖直角测量,3.4.2,竖直角,的观测与计算,1.,顺时针注记形式,盘左,盘右,3.4,竖直角测量,3.4.2,竖直角的观测与计算,2.,逆时针注记形式,第,3,章 角度测量,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。,3.5,电子经纬仪,电子经纬仪,ET-02/05,产品特点,1.,型号,:ET-02/05/10/20.2.,精度,:2,5,10,20.3.,功能齐全,4.,使用方便,可靠性高,.,部 件 名 称,第,3,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,.,角度测量误差及注意事项,6,.,电子经纬仪,Thats all for this chapter！,