第二章-角度测量(电子经纬仪).ppt

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,测量学,10/25/2026,第二章 角 度 测 量,角度测量原理,电子经纬仪,经纬仪的检验与校正,水平角观测,竖直角观测,水平角观测的误差,10/25/2026,2-1 角度测量原理,水平角观测原理,水平角用于确定点的平面位置（计算坐标）。,竖直角观测原理,竖直角用于两点间高差计算、斜距改正成平距。,10/25/2026,2.垂直角观测原理,2.竖直角观测原理,天顶,铅垂线,水平线,A,C,B,0,90,180,270,高度角,在同一竖直面内，目标方向与水平方向的夹角称为高度角,。,=0,90,，仰角为正，俯角为负；也叫垂直角。,天顶距,：,目标方向与天顶方向（即铅垂线的反方向）的夹角称为天顶距。,竖直角,：,高度角、,天顶距,都是竖直面内的角，通称竖直角。,注：,本书中的出现的术语“竖直角”若未作特殊说明，皆指高度角。,10/25/2026,2-2 电子经纬仪,经纬仪概述,南方电子经纬仪的构造,10/25/2026,一.经纬仪的技术参数,2.经纬仪的技术参数,技术项目,一测回水平,方向中误差,望远镜有效,孔径不小于,望远镜放大,倍数不小于,水准管,分划值,水平度盘,垂直度盘,主要用途,经纬仪等级,DJ,1,DJ,2,DJ,6,1 2 6,二等平面控制,测量及精密,工程测量,60mm 40mm 40mm,30倍 28倍 26倍,6/2mm 20/2mm 30/2mm,10/2mm 20/2mm 30/2mm,三、四等平面,控制测量及,一般工程测量,图根控制测量,及,一般工程测量,技术参数 表3-1,一、经纬仪概述,1.经纬仪分类,10/25/2026,二.南方电子,经纬仪的构造,二.,DJ6经纬仪的构造,基座、照准部、水平度盘、读数装置,10/25/2026,1）.望远镜,组成,视准轴,在用望远镜进行目标照准时，要注意正确的操作程序：.目镜调焦；.目标照准；.消除视差（视差定义、产生原因、消除方法）,2）水准器,3）,光学对中器,2.照准部,望远镜十字丝,10/25/2026,光学对中器,当地面标志中心与光学对中器的靶心重合，则地面标志中心与经纬仪竖轴中心位于同一条铅垂线上。,图2.9,10/25/2026,电子经纬仪的特点,采用电子测角系统，能自动显示、存储测量结果，从而实现读数自动化和数字化：方向观测的度盘读数-电讯号-存储器-电讯号-角度值-显示。,不用记录且消除了读数误差。,可与测距仪构成全站仪，再与计算机、绘图系统联机，构成电子速测仪，实现数据采集，成果处理、制图一体化。,电子经纬仪的外型与光学经纬仪相似，使用方法也相似。,10/25/2026,2-3经纬仪的检验与校正,经纬仪的轴线及其应满足的条件,经纬仪的检验和校正,10/25/2026,一、经纬仪的轴线及其应满足的条件,1.经纬仪的主要轴线有：,1）仪器旋转轴（简称竖轴）VV1；,2）照准部水准管轴LL1；,3）圆水准器轴LL1；,4）望远镜的旋转轴（简称横轴）HH1；,5）视准轴CC1。,10/25/2026,2.经纬仪在水平角观测时应满足：,1）竖轴必须竖直；,2）水平度盘必须水平，其分划中心应与竖轴重合；,3）望远镜上下转动时，视准轴形成的视准面必须是竖直平面。,3.度盘偏心误差：,度盘的分划中心O与照准部的旋转中心O不重合引起的误差称为度盘偏心差。,计算公式见课本P25,10/25/2026,2-4 水平角观测,南方电子经纬仪使用的预备知识,水平角观测步骤,对中,整平,照准,读数,10/25/2026,一般注意事项（2）,(7)仪器安装至三脚架或拆卸时，要一只手先握住仪器，以防仪器跌落。,(8)外露光学件需要清洁时，应用脱脂棉或镜头纸轻轻檫净，切不可用其它物品擦试。,(9)不可用化学试剂擦试塑料部件及有机玻璃表面，可用浸水的软布擦试。,(10)仪器使用完毕后，用绒布或毛刷清除仪器表面灰尘，仪器被雨水淋湿后，切勿通电开机应及时用干净软布擦干并在通风处放一段时间。,(11)作业前应仔细全面检查仪器，确信仪器各项指标、功能、电源、初始设置和改正参数均符合要求时再进行作业。,(12)即使发现仪器功能异常，非专业维修人员不可擅自拆开仪器，以免发生不必要的损坏。,预备知识,10/25/2026,仪器开箱和存放,开箱,轻放下仪器箱，让箱盖朝上，打开箱子的锁栓，开启箱盖，取出仪器。,存放,将望远镜垂直朝下（或朝上），使照准部与基座的装箱红点标记对齐，将仪器白点朝上平卧放入箱中，轻轻旋紧垂直自动旋钮，盖好箱盖并关上锁栓。,预备知识,10/25/2026,键盘组成,该仪器键盘具有一键双重功能，一般情况下仪器执行键上方所标示的第一（测角）功能，当按下 MODE 键后再按其余各键则执行按键下方所标示的第二（测距）功能。,预备知识,10/25/2026,键盘功能(1),R/L:显示右旋/左旋水平角选择键。连续按此键，两种角值交替显示。,CONS:专项特种功能模式键。,HOLD：水平角锁定键；按此键两次，水平角锁定；再按一次则解除。,MEAS:测距键；按此键连续精确测距（连接测距仪有效）。,:在特种功能模式中按此键，显示屏中的光标左移。,预备知识,10/25/2026,键盘功能(3),MODE:测角、测距模式转换键；连续按键，仪器交替进入一种模式，分别执行键上或键下标示的功能。,:减量键；在特种功能模式中按此键，显示屏中的光标可上下移动或数字向下减少。,:望远镜十字丝和显示屏照明键；按键一次开灯照明；再按则关（若不按键，10 秒后自动熄灭）。,REC:记录键；令电子手簿执行记录。,PWR:电源开关键；按键开机，按键大于 2 秒则关机。,预备知识,10/25/2026,信息显示符号,液晶显示屏采用线条式液晶，常用符号全部显示时其位置如右图所示：,预备知识,中间两行各 8 个数位显示角度或距离观测结果数据或提示字符串。左右两侧所示的符号或字母表示数据的内容或采用的单位名称。,10/25/2026,初始设置内容,预备知识,本仪器具有多种功能项目供选择，以适应不同作业性质对成果的需要。因此，在仪器使用前，应按不同作业需要，对仪器采用的功能项目进行初始设置。,角度测量单位：360、400gon、6400mil（出厂设为 360）。,竖直角 0 方向的位置：水平为 0或天顶为 0（出厂设天顶为 0）。,自动断电关机时间为：30min（分钟）或 10min（分钟）（出厂设为 30min）。,角度最小显示单位：1或 5（出厂设为 1）。,竖盘指标零点补偿选择：自动补偿或不补偿（出厂设为自动补偿；无自动补偿的仪器此项无效）。,水平角读数经过 0、90、180、270象限时蜂鸣或不蜂鸣（出厂设为蜂鸣）。,选择不同类型的测距仪联接（出厂设为与南方 ND 系列联接）。,10/25/2026,初始设置步骤（续）,（）按 MEAS 或 TRK 键使闪烁的光标向左或向右移动到要改变的数字位。,（）按或键改变数字，该数字所代表的设置内容在显示器上行以字符代码的形式予以提示。,（）重复和操作进行其它项目的初始设置直至全部完成。,（）设置完成后按 CONS 键予以确认，仪器返回测量模式。,预备知识,10/25/2026,水平角观测步骤,仪器的安置、对中和整平,望远镜目镜调整和目标照准,打开或关闭电源,10/25/2026,仪器的安置、对中和整平,安置三脚架和仪器,使用光学对中器对中,用水准管精确整平仪器,打开或关闭电源,水平角观测,10/25/2026,安置三脚架和仪器,(1)选择坚固地面放置脚架之三脚，架设脚架头至适当高度，以方便观测操作。,(2)将垂球挂在三脚架的挂钩上，使脚架头尽量水平地移动脚架位置并让垂球粗略对准地面测量中心，然后将脚尖插入地面使其稳固。,(3)检查脚架各固定螺丝固紧后，将仪器置于脚架头上并用中心联接螺旋联结固定。,10/25/2026,使用光学对中器对中,(1)调整仪器三个脚螺旋使圆水准器气泡居中。通过对中器目镜观察，调整目镜调焦旋钮，使对中分划标记清晰。,(2)调整对中器的调焦旋钮，直至地面测量标志中心清晰并与对中分划标记在同一成像平面内。,(3)松开脚架中心螺丝（松至仪器能移动即可），通过光学对中器观察地面标志，小心地平移仪器（勿旋转），直到对中十字丝（或圆点）中心与地面标志中心重合。,(4)再调整脚螺旋，使圆水准器的气泡居中。,(5)再通过光学对中器，观察在面标志中心是否与对中器中心重合，否则重复（3）和（4）操作，直至重合为止。,(6)确认仪器对中后，将中心螺丝旋紧固定好仪器。,(7)对中完成后检查整平是否遭到破坏，否则应重复整个过程；直到对中整平都满足要求为止。,10/25/2026,用水准管精确整平仪器(1),整平:使仪器纵轴铅垂，水平度盘与横轴水平，竖盘位于铅垂面内。,(1)旋转仪器照准部让水准管与任意两个脚螺旋连线平行，调整这两个脚螺旋，使水准管气泡居中。调整两个脚螺旋时，旋转方向应相反（如图）。,气泡居中，1、2等高,1,2,3,10/25/2026,用水准管精确整平仪器(2),(2)将照准部转动 90，用另一脚螺旋使水准管气泡居中。,(3)重复和，使水准管在该两个位置上气泡都居中。,(4)在的位置将照准部转动 180，如果气泡居中并且照准部转动至任何方向气泡都居中，则水准管安置正确且仪器已整平。,一测回观测过程中，不得再调气泡。,1,2,3,气泡居中，3与1、2等高,10/25/2026,盘左/盘右观测,“,盘左,”是指观测者对着望远镜时，竖盘在望远镜的左边；“盘右”指的是观测者对着望远镜目镜时，竖盘在望远镜的右边。取盘左和盘右读数的平均数作为观测值，可以有效地消除仪器相应的系统误差对成果的影响。因此，在进行水平和竖直角观测时，要在完成盘左观测之后，纵转望远镜 180再完成盘右观测。,进行水平角观测时，先盘左照准起始方向，并读数。,10/25/2026,望远镜目镜调整和目标照准,目镜调整,(1)取下望远镜镜盖。,(2)将望远镜对准天空，通过望远镜观察，调整目镜旋钮，使分划板十字丝最清晰。,目标照准,用望远镜竖丝精确瞄准目标的标志中心。,10/25/2026,瞄准,尽量瞄准目标下部，减少由于目标不竖直引起的方向误差。,10/25/2026,照准目标的步骤,(1)用粗瞄准器的准星对准目标。,(2)调整望远镜调焦旋钮，直至看清目标。,(3)旋紧水平与垂直制动旋钮，微调两微动旋钮，将十字丝中心精确照准目标，这时眼睛左右上下轻微移动观察，若目标与十字丝两影像间有相对移位现象，则应该再微调望远镜调焦旋钮，直至两影像清晰且相对静止时止。,10/25/2026,打开或关闭电源,开启电源后显示的水平角为仪器内存的原角值，若不需要此值时，可用“水平角置零”,若设置了“自动断电”功能，30 或 10 分钟内不进行任何操作，仪器会自动关闭电源并将水平角自动存储起来。,10/25/2026,测回法观测水平角,角是从起始方向(,即第1方向,)顺时针转到,第2 方向所成的角度，观测时，必须首先确定起始方向，然后按照“测回法”的次序观测。,第1方向,第2方向,测站,J,K,B,观测程序,盘左：瞄准J，水平度盘读数置零(或读取j左)；瞄准K，读数k左；,盘右：瞄准K，读数k右；瞄准J，读数j右。,左,=,k,左,-j,左,右,=,k,右,-j,右,10/25/2026,水平角观测记录,起始方向第一个读数应调成0,（或180,/N，N为测回数）；,分、秒数写足二位；,改数时按有关规则。,一测回过程中，不得再调整水准管气泡或改变度盘位置。,水平角观测记录（测回法）,第1方向,第2方向,测站,J,K,B,右,K,J,2542406,1800500,74,1906,B,左,J,K,0,0418,74,2342,74,1924,74,1915,测站,竖盘,位置,目标,水平度盘,读 数,半测回角,一测回,平均角,10/25/2026,水平角观测记录大角,表中盘右C,读数小于A读数，不够减时，应加360,后再减。,精度要求,：,左,-,右,40“，在满足精度要求的前提下，,取:,=(,左+,右),/,2,第2方向,A,C,B,第1方向,水平角观测记录（测回法）,B,左,A,C,0,1030,214,3342,右,C,A,343412,1801118,214,2312,214,2254,214,2303,测站,竖盘,位置,目标,水平度盘,读 数,半测回角,一测回,平均角,10/25/2026,方向观测法,方向观测法,一个测站观测4个或4个以上方向时，采用,方向观测法，也称“全圆测回法”。,A,B,O,C,D,方向观测法,零方向,盘左,盘右,一测回：,盘左：A-B-C-D-A,盘右：A-D-C-B-A,10/25/2026,测,站,测,回,数,目,标,水平度盘读数,2C,平均读数,归零方向值,各测回平均归零方向值,盘左,盘右,O,1,A,0 02 42,180 02 42,0,（0 02 38）,0 02 42,0 00 00,0 00 00,B,60 18 42,240 18 30,+12,60 18 36,60 15 58,60 15 56,C,116 40 18,296 40 12,+6,116 40 15,116 37 37,116 37 28,D,185 17 30,5 17 36,-6,185 17 33,185 14 55,185 14 47,A,0 02 30,180 02 36,-6,0 02 33,2,A,90 01 00,270 01 06,-6,（90 01 09）,90 01 03,0 00 00,B,150 17 06,330 17 00,+6,150 17 03,60 15 54,C,206 38 30,26 38 24,+6,206 38 27,116 37 18,D,275 15 48,95 15 48,0,275 15 48,185 14 39,A,90 01 12,270 01 18,-6,90 01 15,方向法观测水平角记录计算表格,10/25/2026,2-5 竖直角观测,竖直角观测原理,竖盘构造特点,竖直角计算公式,竖盘指标差,10/25/2026,垂直角观测原理,竖直角观测原理,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。,=0,90,，仰角为正，俯角为负。,10/25/2026,垂直角的主要用途,竖直角的主要用途,D=S,cos,将斜距化为平距,已知斜距S、竖直角,，,计算平距D：,三角高程测量,已知平距D、竖直角,，,计算A、B高差h：,10/25/2026,180,270,0,90,盘左,竖直度盘与读数指标,构造特点,竖盘随望远镜一起转动。,竖盘与读数指标相互脱离。,竖盘气泡居中，指标铅垂。,视线水平、指标铅垂时，竖盘读数为常数：,盘左时一般 L0=90,，盘右时一般 R0=,270,。,自动归零装置,一、竖盘装置,270,90,0,180,盘右,10/25/2026,二、竖直角的观测与计算,根据度盘刻度形式，确定竖直角计算公式，,保证仰角为,正、俯角为负。,盘左,盘右,竖盘读数与竖直角计算,L,=90-L,R,=R-270,10/25/2026,竖盘指标差,竖盘水准管气泡居中时，读数指,标线与铅垂线的夹角,三、竖盘指标差,盘左盘右观测竖直角取平均，可消除指标差的影响。,指标差计算公式：,10/25/2026,水平角观测的误差分析,1.仪器误差：,仪器校正的残余误差,盘左盘右观测取平均能消除：,度盘偏心误差、视准轴误差（CC,HH）横轴误差（HH,VV）,；不能消除,竖轴误差（LL,VV）,，注意仔细整平。,2.仪器安置误差：,对中误差，整平误差,对中误差：,边长较短时采用光学对中。,整平误差：,水准器气泡偏离中心应小于1格。观测目标垂直角较大时，应特别注意。,2-6,水平角观测的误差分析,误差来源与处理方法,10/25/2026,误差来源与处理方法,3.标杆倾斜误差,竖直标杆，观测时尽量瞄准目标底部,4.观测误差：,瞄准误差，估读数误差,5.外界因素：,温度引起仪器轴线变化，热辐射引起,视线跳动，土壤松软使仪器安置不稳定,选择有利观测时间，设法避开不利条件；,尽量缩短一测回的观测时间，采取观测方法减弱与,时间成正比的误差。,10/25/2026,思考题（1）,名词解释：水平角、视准轴、视差、经纬仪对中、盘左 测回法、方向观测法、测回、半测回归零差、两倍照准误差、竖直角、竖盘指标差,经纬仪主要由哪三部分构成？,经纬仪有哪四条主要轴线，在测水平角时它们应满足什么条件？,用经纬仪测角怎样减弱各种误差的影响？,10/25/2026,思考题（2）,如何得出不同注记形式竖盘的竖角计算公式？,通过对盘左盘右所测的角度取平均值的做法能消除哪些仪器误差？,10/25/2026,作业,测量学实验实习与习题,P93第11、12题,P94第19题,P117第15、16题,10/25/2026,