水平角测量.pptx

哈尔滨工业大学交通科学与工程学院第三章角度测量第三章角度测量3.2 3.2 光学经纬仪光学经纬仪3.2.1 3.2.1 经纬仪概述经纬仪概述 经纬仪可分为光学经纬仪和电子经纬仪两种类型。国产光学经纬仪分为DJ1 1、DJ2 2、DJ6 6精度等级，国外光学经纬仪如瑞士徕卡公司的T1 1、T2 2、T3 3、T4 4、T1616等。工程测量常用DJ2 2、DJ6 6级光学经纬仪。哈尔滨工业大学交通科学与工程学院第三章角度测量第三章角度测量3.2.2DJDJ6 6 级光学经纬仪级光学经纬仪1 1、基本构造、基本构造 DJ6 DJ6 级光学经纬仪主要由级光学经纬仪主要由照准部、水平度盘、基座三部分组成。照准部、水平度盘、基座三部分组成。DJDJ6 6经纬仪的构造经纬仪的构造上部上部-望望 远远 镜镜中部中部-水平度盘水平度盘下部下部-基基 座座哈尔滨工业大学交通科学与工程学院第三章角度测量第三章角度测量w光学经纬仪的结构及其度盘读数光学经纬仪的结构及其度盘读数 w国产光学经纬仪国产光学经纬仪型号(Da di ce liang Jing wei yi)wDJDJ07，DJDJ1，DJDJ2，DJDJ6，DJDJ30，wD D，J J代表“大地测量”和“经纬仪”，w07，1，2，6，30分别为一测回方向观测中误差秒数。w工程测量常用工程测量常用DJ6DJ6级。级。w徕卡光学经纬仪徕卡光学经纬仪型号(T Theodolite)wT T40.5，T T31，T T22，T T16哈尔滨工业大学交通科学与工程学院第三章角度测量第三章角度测量结构基座,水平度盘,照准部1)1)基座基座 q三个脚螺旋,一个圆水准气泡粗平仪器。r水平度盘旋转轴套在竖轴套外围，仪器固定在基座上；2)2)水平度盘水平度盘 圆环形光学玻璃盘片，盘片边缘刻划顺时针注记0360角度值。哈尔滨工业大学交通科学与工程学院3)3)照准部照准部水平度盘上，能绕竖轴旋转的全部部件总称，竖轴、U形支架、望远镜、横轴、竖盘指标管水准器、读数装置，竖轴VV照准部旋转轴，水平度盘变换螺旋。哈尔滨工业大学交通科学与工程学院1972年,南京1002厂研制的J07级光学经纬仪哈尔滨工业大学交通科学与工程学院1972年,南京1002厂研制的J05级光学经纬仪哈尔滨工业大学交通科学与工程学院毛主席参观我国研制的05秒级光学经纬仪哈尔滨工业大学交通科学与工程学院三角测量观测觇标哈尔滨工业大学交通科学与工程学院西藏高原三角测量哈尔滨工业大学交通科学与工程学院西安光学仪器厂DJ6级方向光学经纬仪哈尔滨工业大学交通科学与工程学院哈尔滨工业大学交通科学与工程学院WildT1WildT1光学经纬仪光学经纬仪,1980,1980年年哈尔滨工业大学交通科学与工程学院水平度盘竖竖轴轴哈尔滨工业大学交通科学与工程学院度盘，光路系统，测微器。水平度盘和竖盘上的分划线，经棱镜和透镜成像，显示在望远镜旁的读数显微镜内。有测微尺读数装置，单平板玻璃读数装置两种。n(2)DJ6级光学经纬仪的读数装置级光学经纬仪的读数装置哈尔滨工业大学交通科学与工程学院哈尔滨工业大学交通科学与工程学院WildT1WildT1光学经纬仪光学经纬仪WildT1WildT1光学经纬仪剖面图光学经纬仪剖面图哈尔滨工业大学交通科学与工程学院WildT1WildT1正像望远镜正像望远镜WildT1WildT1倒像望远镜倒像望远镜哈尔滨工业大学交通科学与工程学院(3)DJ2级光学经纬仪的读数装置级光学经纬仪的读数装置 北京博飞仪器公司TDJ2E正像光学经纬仪。水平盘与竖盘换像手轮测微螺旋竖盘指标补偿器锁止开关哈尔滨工业大学交通科学与工程学院哈尔滨工业大学交通科学与工程学院WildT2WildT2光学经纬仪光路光学经纬仪光路哈尔滨工业大学交通科学与工程学院KernDKM-2A光学经纬仪哈尔滨工业大学交通科学与工程学院哈尔滨工业大学交通科学与工程学院哈尔滨工业大学交通科学与工程学院双平板玻璃(或双光楔)测微器，对径180分划线为读数指标，同时读取度盘对径180两端分划线处读数的平均值，消除度盘偏心误差的影响，提高读数精度。一次只能读取一个度盘读数。哈尔滨工业大学交通科学与工程学院Zeiss(蔡司)010光学经纬仪(2)哈尔滨工业大学交通科学与工程学院改进后的读数窗口改进后的读数窗口哈尔滨工业大学交通科学与工程学院WildT2光学经纬仪,1927年哈尔滨工业大学交通科学与工程学院T2T2光学经纬仪光学经纬仪,1921,1921年年T2T2光学经纬仪光学经纬仪,1923,1923年年哈尔滨工业大学交通科学与工程学院T3T3光学经纬仪光学经纬仪,1929,1929年年NT2NT2光学经纬仪光学经纬仪,1927,1927年年哈尔滨工业大学交通科学与工程学院T2T2光学经纬仪光学经纬仪,1945,1945年年T2T2光学经纬仪光学经纬仪,1956,1956年年哈尔滨工业大学交通科学与工程学院T3T3光学经纬仪光学经纬仪,1927,1927年年哈尔滨工业大学交通科学与工程学院T4T4天文光学经纬仪天文光学经纬仪,1941,1941年年哈尔滨工业大学交通科学与工程学院哈尔滨工业大学交通科学与工程学院3-33-3水平角测量水平角测量（一）、经纬仪的基本操作（一）、经纬仪的基本操作 1 1对对中中：对对中中的的目目的的是是使使经经纬纬仪仪水水平平度度盘盘的的中中心心与与测测站站点点位位于于同同一一铅铅垂垂线线上上。对对中中的的方方法法分分为为垂垂球球对对中中和光学对中两种方法。和光学对中两种方法。2 2整整平平：整整平平的的目目的的是是使使水水平平度度盘盘水平水平，包括粗平和精平。包括粗平和精平。3 3瞄准瞄准（1 1）目目镜镜对对光光 调调节节目目镜镜对对光光螺螺旋旋，使十字丝清晰。使十字丝清晰。PO1B1A1OBAba090180270O2哈尔滨工业大学交通科学与工程学院（2 2）概略瞄准）概略瞄准松开水平制动螺旋、竖直制动螺旋，转动望远镜，并用望远镜上的准星和照门（或概略瞄准器）瞄准目标。（3 3）物镜对光（调焦）物镜对光（调焦）转动望远镜的物镜对光螺旋（调焦螺旋），看清目标。（4 4）消除视差）消除视差当眼睛上下移动时，发现目标与十字丝交点之间有相当眼睛上下移动时，发现目标与十字丝交点之间有相对运动现象，称为对运动现象，称为视差现象视差现象。视差产生的原因视差产生的原因是由于物象与十字丝不重合。是由于物象与十字丝不重合。消除方法：消除方法：仔细调节物镜对光螺旋（调焦螺旋），直仔细调节物镜对光螺旋（调焦螺旋），直到目标与十字丝交点重合。到目标与十字丝交点重合。4 4读数读数哈尔滨工业大学交通科学与工程学院水平角瞄准哈尔滨工业大学交通科学与工程学院光学经纬仪的读数方法光学经纬仪的读数方法分微尺分微尺l 分微尺的水平度盘为分微尺的水平度盘为0 0 360360度刻划，度刻划，360360个格，每格为个格，每格为1 1度；度；分微尺的最大读数分微尺的最大读数=度盘的最小读数度盘的最小读数分微尺共有分微尺共有0-60-6个大格，每一打格个大格，每一打格1010分（共分（共1 1度），每个大格下分度），每个大格下分1010个小个小格，每小格为格，每小格为11。读数时估读小格的十分之一，读数时估读小格的十分之一，66最终读数一定为最终读数一定为6 6的倍数。的倍数。读数：读数：以度盘的度数为度以度盘的度数为度+分微尺分微尺的指标线所指的零数（首先的指标线所指的零数（首先接触到的刻划线指的数，方接触到的刻划线指的数，方向按照从小到大的方向）向按照从小到大的方向）哈尔滨工业大学交通科学与工程学院（二）、水平角测量方法（二）、水平角测量方法 水平角测量常用的方法是测回法和方向观测法。1、测测回回法法：测回法适用于测量两个方向之间的角度，观测步骤如下：1）、盘左（瞄准目标时，竖盘位于望远镜的左侧）左左=b=b左左-a-a左左 2）、盘右（瞄准目标时，竖盘位于望远镜的右侧）右右=b=b右右-a-a右右哈尔滨工业大学交通科学与工程学院取上、下半测回水平角的平均值，称为一一一一测测测测回回回回水水水水平角：平角：平角：平角：=(左左左左+右右右右)/2)/2)/2)/2对于DJ6级光学经纬仪,(左左左左-右右右右)=40,否则应重新观测。盘左、盘右观测的目的，一是为了检核观测结果，二是为了消除仪器误差对角度的影响，以提高观测精度。观测测回数大于一测回称为多多测测回回观观测测。对于多测回观测，为为为为了了了了减减减减小小小小度度度度盘盘盘盘分分分分划划划划误误误误差差差差的的的的影影影影响响响响，各测回观测需改变水平度盘位置。第一测回，盘左起始方向水平度盘读数设置为或略大于，第第第第n n测测测测回回回回设置为设置为设置为设置为180180180180（n n n n1 1 1 1）/N/N/N/N （N N N N为总测回数）。为总测回数）。为总测回数）。为总测回数）。哈尔滨工业大学交通科学与工程学院水平角测量手簿测测回回数数测测站站竖盘竖盘位置位置目目标标水平度盘读数水平度盘读数半测回角值半测回角值一测回角值一测回角值各各测测回回平均角值平均角值备注备注1O左左A00254121441212144211214430B1214706右A18002181214430B30146482O左左A90010612144361214439B2114542右右A27000481214442B314530哈尔滨工业大学交通科学与工程学院2 2、方向观测法、方向观测法 对对于于方方向向观观测测法法，有有下下列列几几项项限限差差规规定定（见见下下表表）。由由于于DJDJ6 6级级光光学学经经纬纬仪仪存存在在照照准准部部偏偏心心差差的的影影响响，所以没有互差的要求。所以没有互差的要求。方向观测法的限差异要求方向观测法的限差异要求:仪器仪器半测回归零差半测回归零差一测回内一测回内2C2C互差互差同一方向值各测回互差同一方向值各测回互差DJ2121812DJ61824哈尔滨工业大学交通科学与工程学院计算方法如下：1 1两倍照准差两倍照准差 2C=2C=盘左读数盘左读数(盘右读数盘右读数180)180)2 2方向值的平均值方向值的平均值平均读数平均读数平均读数平均读数=1/2=1/2=1/2=1/2盘左读数盘左读数盘左读数盘左读数(盘右读数盘右读数盘右读数盘右读数180)180)180)180)3 3归零方向值归零方向值 归归零零方方向向值值平平均均值值起起始始方方向向平平均均值值（括号内）（括号内）将将相相邻邻两两归归零零方方向向值值的的平平均均值值相相减减，得得到到水水平平角角值。值。哈尔滨工业大学交通科学与工程学院方向观测法记录手簿方向观测法记录手簿测测站站测测回回数数目目标标读数读数2C平均值平均值归零后归零后方向值方向值各各 测测 回回归归 零零 方方向向 值值 的的平均值平均值盘左盘左盘右盘右O1ABCDA0021237441511029042001451002181800200217440529028522014431800208+12+10+12+8+10(00210)002063744101102858200144700213000003742001102648200123700000374204110265220012332ABCDA9003301274534200302429015579003252700322307452820301811015492700318+8+6+6+8+7(900324)9003261274531200302129015539003220000037420711026572001229哈尔滨工业大学交通科学与工程学院（三）、水平角测量误差（三）、水平角测量误差1 1、仪器误差、仪器误差 仪器误差是由于仪器制造及检校的不完善而产生的，主要包括如下几项：1 1）照准部偏心误差）照准部偏心误差 它是由于水平度盘分划线中心与照准部旋转中心不重合造成的。2 2）视准轴误差）视准轴误差 视准轴与横轴不垂直而产生的偏差。3 3）横轴误差）横轴误差 横轴与竖轴不垂直而产生的偏差。哈尔滨工业大学交通科学与工程学院 4 4）竖轴误差）竖轴误差 水准管轴与竖轴不垂直而产生的偏差。5 5）水平度盘分划误差）水平度盘分划误差 由水平度盘分划线刻划不均匀而产生的误差。前三项误差对水平角测量的影响，通通过盘左、盘盘左、盘右右观测取平均值的方法可以完全消除。哈尔滨工业大学交通科学与工程学院竖轴误差的影响是不能用竖轴误差的影响是不能用竖轴误差的影响是不能用竖轴误差的影响是不能用盘左、盘右观测取平均值盘左、盘右观测取平均值盘左、盘右观测取平均值盘左、盘右观测取平均值的方法消除的的方法消除的的方法消除的的方法消除的，这一影响与视线竖直角的大小成正比，要特别注意此项误差的检验与校正，并注意仪器的整平。水平度盘分划误差对水平角测量的影响较小，在多水平度盘分划误差对水平角测量的影响较小，在多水平度盘分划误差对水平角测量的影响较小，在多水平度盘分划误差对水平角测量的影响较小，在多测回观测中，通过测回观测中，通过测回观测中，通过测回观测中，通过变换度盘位置，变换度盘位置，进行各测回观测进行各测回观测进行各测回观测进行各测回观测并取其平均值，可以并取其平均值，可以并取其平均值，可以并取其平均值，可以减弱减弱减弱减弱该项误差的影响。该项误差的影响。该项误差的影响。该项误差的影响。哈尔滨工业大学交通科学与工程学院2、观测误差 1）对中误差的影响 对中误差对水平角的影响与测站偏心距成正偏心距成正比，与观测距离成反比。比，与观测距离成反比。因此，短距离因此，短距离观测时，要精确对中要精确对中要精确对中要精确对中。2）目标偏心误差的影响 该项误差的影响往往是水平角测量误差的最主要是水平角测量误差的最主要来源。来源。瞄准标杆时，应尽量瞄准标杆底部，反之，瞄准标杆底部，反之，瞄准标杆底部，反之，瞄准标杆底部，反之，应严格竖直标杆。应严格竖直标杆。应严格竖直标杆。应严格竖直标杆。哈尔滨工业大学交通科学与工程学院3)、瞄准误差瞄准误差主要来源于望远镜的放大率、人眼的分辩率、目标的形状、视场的亮度和视差的影响。对于DJ6级光学经纬仪，十字丝的双丝角距一般约为30，在较好消除视差的前提下，经验上瞄准误差约为双丝角距的，1/10，即大约为3。哈尔滨工业大学交通科学与工程学院4）读数误差读数误差主要取决于仪器读数系统的精度。人为因素主要有读数显微镜视差的影响、读数窗的亮度、凑整（读至的整倍数）和估读误差。经验上读数误差约为分微尺格值的1/60，即6。3 3、外界条件的影响、外界条件的影响 哈尔滨工业大学交通科学与工程学院3-4 3-4 竖直角测量竖直角测量一、竖直角测量原理一、竖直角测量原理竖直角是同一竖直面内视线与水平线间的夹角。其角值为0000 90909090 图3.14 竖直角观测原理水平线水平线 仰角仰角 +164836+164836 俯角俯角 -70512-70512 哈尔滨工业大学交通科学与工程学院竖直角与水平角比较竖直角与水平角比较;相相同同:其其角角值值也也是是度度盘盘上上两两个方向读数之差。个方向读数之差。不不同同:是是竖竖直直角角的的两两个个方方向向中必有一个是水平方向。中必有一个是水平方向。望望远远镜镜视视准准轴轴水水平平，即即处处在在水水平平方方向向时时，竖竖盘盘读读数数是是一一个个固固定定值值9090（或或）270270。因此因此在在观观观观测测测测竖竖竖竖直直直直角角角角时时时时，只只只只要要要要观观观观测测测测一一一一个个个个目目目目标标标标点点点点并并并并读读读读取取取取竖竖竖竖盘盘盘盘读读读读数数数数，就就就就可可可可以以以以计计计计算算算算出出出出该该该该目目目目标标标标点点点点的的的的竖竖竖竖直角直角直角直角，而不必观测水平方向。而不必观测水平方向。而不必观测水平方向。而不必观测水平方向。2709018009018027003-4 3-4 竖直角测量竖直角测量哈尔滨工业大学交通科学与工程学院 当望远镜转动时，竖盘随之当望远镜转动时，竖盘随之转动而指标不动，从而读得望远转动而指标不动，从而读得望远镜不同位置的竖盘读数，以计算镜不同位置的竖盘读数，以计算竖直角。竖直角。二、竖直角的观测与计算二、竖直角的观测与计算 如如图图所所示示，竖竖直直角角观观测测与与计计算算方方法如下：法如下：在在测测站站点点O上上安安置置经经纬纬仪仪，使使竖竖盘盘指指标标自自动动归归零零的的补补偿偿装装置置处处于于工作状态。工作状态。盘盘左左瞄瞄准准目目标标点点M（用用十十字字丝丝横横丝丝精精确确瞄瞄准准标标杆杆顶顶端端，读读取取竖竖盘盘读数。读数。3-4 3-4 竖直角测量竖直角测量哈尔滨工业大学交通科学与工程学院盘右瞄准目标点M，读取竖盘读数。以上观测为一测回观测，记录与计算见下表3-4 3-4 竖直角测量竖直角测量哈尔滨工业大学交通科学与工程学院竖直角观测记录手簿测测站站目目标标竖竖盘盘位位置置竖盘读数竖盘读数半测回竖直角半测回竖直角一测回竖直角一测回竖直角指标指标差差备注备注OM左左734112161848161836-12右右2861824161824N左左970518-70518-7051206右右2625454-70506哈尔滨工业大学交通科学与工程学院三、竖盘指标差三、竖盘指标差 上述竖直角的计算，是认为指标处于正确位置上，此时盘左水平方向读数为900，盘右水平方向读数为2700。实际上由于仪器制造方面的原因，指标不恰好指向909090900 0 0 0或或2702702702700 0 0 0，而是与正确位置相差一个小角度x，x称为竖盘指标差。018090270018027090哈尔滨工业大学交通科学与工程学院3-5 3-5 经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正 一一、经经纬纬仪仪的的主主要要轴轴线线及其应满足的几何条件及其应满足的几何条件1LLVV2CCHH3HHVV4十字丝竖丝HH 哈尔滨工业大学交通科学与工程学院 二、经纬仪的检验与校正二、经纬仪的检验与校正1 1照准部水准管轴垂直于竖轴照准部水准管轴垂直于竖轴 2 2十字丝竖丝垂直于横轴十字丝竖丝垂直于横轴 3 3视准轴垂直于横轴视准轴垂直于横轴(c 60)4 4横轴垂直于竖轴横轴垂直于竖轴 (i30)5 5竖盘指标差的检验与校正竖盘指标差的检验与校正(x1)6 6光学对中器的检验与校正光学对中器的检验与校正 (十字丝中心不超过1mm)第二章哈尔滨工业大学交通科学与工程学院学习重点：学习重点：1 1、角度测量原理。、角度测量原理。2 2、角度测量方法和计算。、角度测量方法和计算。3 3、经纬仪的使用和检验、经纬仪的使用和检验。学习要求和方法：学习本章要联系前一章所介绍的水准仪，通过对比，多接触仪器，在了解学习本章要联系前一章所介绍的水准仪，通过对比，多接触仪器，在了解水准仪的构造基础上进而理解经纬仪的构造、使用、检校。水准仪的构造基础上进而理解经纬仪的构造、使用、检校。3-13-1节是本章的基础，是学习以后各节的引子，应理解掌握。节是本章的基础，是学习以后各节的引子，应理解掌握。3-23-2节介绍节介绍J6J6级光学经纬仪的构造，重点要掌握读数方法才能正确使用经级光学经纬仪的构造，重点要掌握读数方法才能正确使用经纬仪测角，而要掌握读数方法，则要从了解构造入手并多练习，不要死记硬纬仪测角，而要掌握读数方法，则要从了解构造入手并多练习，不要死记硬背。背。3-33-3节是了解如何用经纬仪测水平角的问题，介绍了水平角的观测记录、节是了解如何用经纬仪测水平角的问题，介绍了水平角的观测记录、计算方法。计算方法。3-43-4节介绍用经纬仪测竖直角的方法，应掌握如何读竖直读盘及计算竖直节介绍用经纬仪测竖直角的方法，应掌握如何读竖直读盘及计算竖直角。角。3-53-5节是本章的难点，由于各条轴线都是抽象不能见的，应在了解仪器构节是本章的难点，由于各条轴线都是抽象不能见的，应在了解仪器构造的基础上，结合仪器实物，逐步弄清其原理。造的基础上，结合仪器实物，逐步弄清其原理。一般了解水平角测量误差产生的原因，对测量精度的影响以及消除或减少一般了解水平角测量误差产生的原因，对测量精度的影响以及消除或减少误差的方法，测水平角时各项操作的目的、步骤可从本节中得到解释，共水误差的方法，测水平角时各项操作的目的、步骤可从本节中得到解释，共水平角测量时加以注意，并为以后学习测量误差提供一些有关的知识。即本章平角测量时加以注意，并为以后学习测量误差提供一些有关的知识。即本章中中3-3-33-3-3节的内容。节的内容。