测量学角度测量资料.pptx

第三章第三章 角角 度度 测测 量量（1 1）了解角度测量误差及注意事项。）了解角度测量误差及注意事项。（2 2）熟悉经纬仪的检验、校正，电子经纬仪的构造。）熟悉经纬仪的检验、校正，电子经纬仪的构造。（3 3）掌握角度测量原理，掌握）掌握角度测量原理，掌握DJ6DJ6经纬仪的构造和使用方经纬仪的构造和使用方法，掌握水平角和竖直角的观测和计算方法。法，掌握水平角和竖直角的观测和计算方法。教学目标教学目标 重点：重点：DJ6经纬仪的使用方法，水平角和竖经纬仪的使用方法，水平角和竖直角的观测和计算方法直角的观测和计算方法 一、角度测量基本概念一、角度测量基本概念 角度测量角度测量(angle observation)内容：内容：uu水平角水平角(horizontal angle)测量测量uu竖直角竖直角(vertical angle)测量测量（一）水平角（一）水平角(horizontal angle)定义定义 地面一点至两目标方地面一点至两目标方地面一点至两目标方地面一点至两目标方向线在水平面上投影向线在水平面上投影向线在水平面上投影向线在水平面上投影的夹角，称为水平角。的夹角，称为水平角。的夹角，称为水平角。的夹角，称为水平角。范围：范围：范围：范围：顺时针顺时针003600 水平面aobAOB0ba水平度盘水平度盘(horizontal circle)ba（二）竖直角（二）竖直角(vertical angle)定义定义天顶铅垂线水平线ACB090 180270在同一竖直面内，一点到目标的方向线与水平视线所夹的在同一竖直面内，一点到目标的方向线与水平视线所夹的锐角称为竖直角。锐角称为竖直角。其范围：其范围：=0=09090 ，仰角为正，仰角为正，俯角为负。俯角为负。目标视线的读数水平视线的读数目标视线的读数水平视线的读数 天顶角：天顶角：在同一竖直面内，视线与铅垂线在同一竖直面内，视线与铅垂线的天顶方向之间的夹角称为天顶角，也叫的天顶方向之间的夹角称为天顶角，也叫天顶距，用天顶距，用Z表示。天顶距的大小由表示。天顶距的大小由0180。显然，同一方向线的天顶距和竖直角。显然，同一方向线的天顶距和竖直角之和等于之和等于90。Z=90 二、光学经纬仪二、光学经纬仪(optical theodolite)(optical theodolite)的使用的使用 经纬仪是测角的仪器，按精度，经纬仪是测角的仪器，按精度，有：有：DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ10。图为图为DJ2级光学经纬仪级光学经纬仪（一）（一）J2J2光学经纬仪的构造光学经纬仪的构造 1 1 1 1、测微轮、测微轮、测微轮、测微轮读数时，对径分划线影像符合。读数时，对径分划线影像符合。读数时，对径分划线影像符合。读数时，对径分划线影像符合。2 2 2 2、换像手轮、换像手轮、换像手轮、换像手轮水平读数和竖直读数间的互换。水平读数和竖直读数间的互换。水平读数和竖直读数间的互换。水平读数和竖直读数间的互换。3 3 3 3、竖直、水平读盘反光镜、竖直、水平读盘反光镜、竖直、水平读盘反光镜、竖直、水平读盘反光镜竖直、水平读数时反光。竖直、水平读数时反光。竖直、水平读数时反光。竖直、水平读数时反光。测微轮测微轮换像手轮换像手轮竖直读盘竖直读盘反光镜反光镜水平读盘水平读盘反光镜反光镜B（二）（二）经纬仪的操作经纬仪的操作 1 1、光学对中光学对中（1 1）大致水平大致对中）大致水平大致对中）大致水平大致对中）大致水平大致对中 眼睛看着对中器，拖动三脚架两个脚眼睛看着对中器，拖动三脚架两个脚眼睛看着对中器，拖动三脚架两个脚眼睛看着对中器，拖动三脚架两个脚,使仪器使仪器使仪器使仪器大致对中大致对中大致对中大致对中,并保持并保持并保持并保持“架头架头架头架头”大致水平。大致水平。大致水平。大致水平。（2 2）伸缩脚架粗平）伸缩脚架粗平）伸缩脚架粗平）伸缩脚架粗平 根据气泡位置，伸缩三脚架两个脚，使圆水根据气泡位置，伸缩三脚架两个脚，使圆水根据气泡位置，伸缩三脚架两个脚，使圆水根据气泡位置，伸缩三脚架两个脚，使圆水准气泡居中。准气泡居中。准气泡居中。准气泡居中。要求：要求：要求：要求：3mm3mm 脚螺旋精平脚螺旋精平左手大拇指法则左手大拇指法则2 2、整平、整平、整平、整平(leveling)(leveling)要求：要求：要求：要求：1 1格格格格1 1）转动仪器，使水准管与脚螺旋）转动仪器，使水准管与脚螺旋1 1、2 2连线连线平行平行。2 2）根据气泡位置运用法则，对向旋转脚螺旋）根据气泡位置运用法则，对向旋转脚螺旋1 1、2 2。3 3）转动仪器）转动仪器90900 0，运用法则，旋转脚螺旋，运用法则，旋转脚螺旋3 3。气泡居中，气泡居中，1、2等高等高123气泡居中，气泡居中，3与与1、2等高等高123 3.瞄准瞄准（1）目镜对光目镜对光 （2）粗略瞄准粗略瞄准 （3）物镜对光物镜对光 （4）精确瞄准精确瞄准4.读数读数5.合零合零盘左盘左盘右盘右视频 三、水平角测量三、水平角测量 u水平角测量预备知识水平角测量预备知识u水平角测量测回法水平角测量测回法u水平角测量方向观测法水平角测量方向观测法 （一）复习（一）复习（一）复习（一）复习:水平角测量水平角测量水平角测量水平角测量(horizontal angle observation)(horizontal angle observation)原理原理原理原理1 1、水平角定义、水平角定义、水平角定义、水平角定义从空间一点出发的两条空间直线在水从空间一点出发的两条空间直线在水从空间一点出发的两条空间直线在水从空间一点出发的两条空间直线在水平投影面上的夹角。平投影面上的夹角。平投影面上的夹角。平投影面上的夹角。2 2、范围：顺时针、范围：顺时针、范围：顺时针、范围：顺时针0 00 03603600 00901802700901802700ba水平度盘水平度盘水平面abAOBo3、计算公式、计算公式 =右右(终终)边边b-b-左左(始始)边边a a 水平面abAOB0ba水平度盘水平度盘o（二）水平角测量常用的方法有：（二）水平角测量常用的方法有：u测回法测回法(method of observation set)u方向观测法方向观测法(method of direction observation)1、适用：、适用：2个方向的单角（个方向的单角（AOBAOB）2、步骤、步骤:（1 1）盘左瞄准左边）盘左瞄准左边A A，配度盘，配度盘至至0 00 00X0X0X0X，读取，读取a a1 1。（2 2）顺时针旋转瞄准右边）顺时针旋转瞄准右边B B，读取读取b b1 1。则上半测回角值则上半测回角值:1 1=b=b1 1-a-a1 1 1测站测站ABOa1b1测回法测回法（3）倒镜成盘右，瞄准右边）倒镜成盘右，瞄准右边B，读取，读取b2。（4）逆时针旋转瞄准左边）逆时针旋转瞄准左边A，读取，读取a2。则下半测回角值则下半测回角值:2 2=b2-a2 2测站测站ABOa2b2（5）计算角值）计算角值 若：若：1 1-2 24040（图根级）（图根级）则有：则有：=（1 1+2 2）/2/23、测回法记录格式、测回法记录格式254 24 06180 05 0074 19 06右右ABO左左AB00 04 1874 23 42 74 19 2474 19 15ABO 测站测站竖盘竖盘位置位置目标目标水平度盘水平度盘读数读数 半测回半测回角值角值 一测回一测回角值角值 示示 意意 图图u测回法小结测回法小结:盘左右边盘左右边B盘左左边盘左左边A顺时针盘右左边盘右左边A盘右右边盘右右边B逆时针倒 镜u注意注意:水平度盘刻度是按顺时针方向注记水平度盘刻度是按顺时针方向注记,因此计算水平角值时因此计算水平角值时,总是以右边方向的读数减去左边方向的读数总是以右边方向的读数减去左边方向的读数,如不够减如不够减,则将右则将右边方向的读数加边方向的读数加360360，再减去左边方向读数，决不可倒过来减。，再减去左边方向读数，决不可倒过来减。方向观测法方向观测法(全圆测回法全圆测回法)当测站上的方向观测数在当测站上的方向观测数在3个及以上时，一般采用方向观测法，个及以上时，一般采用方向观测法，如下图所示，测站点为如下图所示，测站点为O点，观测方向有点，观测方向有A，B，C，D四个，在四个，在O点安置好仪器，在点安置好仪器，在A，B，C，D四个目标中选择一个标志清晰的四个目标中选择一个标志清晰的点作为零方向，例如以点作为零方向，例如以A点方向为零方向，一测回观测点方向为零方向，一测回观测的操作程的操作程序如下：序如下：方向观测法方向观测法(全圆测回法全圆测回法)1.上半测回操作。上半测回操作。盘左，瞄准目标盘左，瞄准目标A，将水平度盘读数配置调制在，将水平度盘读数配置调制在0左右（成左右（成A点方向为零方向），检查瞄准情况后读取水平方向度盘，记入观点方向为零方向），检查瞄准情况后读取水平方向度盘，记入观测手簿。松开制动螺旋，顺时针转动照准部，依次瞄准测手簿。松开制动螺旋，顺时针转动照准部，依次瞄准B，C，D点的照准标志进行观测，其观测顺序依次为点的照准标志进行观测，其观测顺序依次为ABCDA，最，最后返回到零方向后返回到零方向A的操作称为上半测回归零，再次观测零方向的操作称为上半测回归零，再次观测零方向A的的读数称为归零差。规范规定，对于读数称为归零差。规范规定，对于DJ6经纬仪，归零差不应大于经纬仪，归零差不应大于18。方向观测法方向观测法(全圆测回法全圆测回法)2.下半测回操作。下半测回操作。纵转望远镜，盘右瞄准照准标志纵转望远镜，盘右瞄准照准标志A，读取数据，记入观测手，读取数据，记入观测手簿。松动制动螺旋，逆时针转动照准部，一次瞄准簿。松动制动螺旋，逆时针转动照准部，一次瞄准D，C，B，A点的照准标志后进行观测，其观测顺序为点的照准标志后进行观测，其观测顺序为ADCBA，最后，最后返回到零方向返回到零方向A的操作称下半测回归零，至此。一测回的观测操的操作称下半测回归零，至此。一测回的观测操作完成。作完成。注：如需观测几个测回，各测回方向应以注：如需观测几个测回，各测回方向应以180/n为增量配置水平为增量配置水平度盘读数。如第度盘读数。如第1测回，以测回，以0为起始，则第为起始，则第2测回测回的度量起始数应为的度量起始数应为180/2=90，第第3次测回的起始次测回的起始数应为数应为180/3=60。3 3计算、记录计算、记录计算、记录计算、记录（1 1）半测回归零差）半测回归零差）半测回归零差）半测回归零差:=起始方向归零读数起始方向读数起始方向归零读数起始方向读数起始方向归零读数起始方向读数起始方向归零读数起始方向读数 J2 J2 12 12 ；J6 J6 18 18 。例：例：例：例：半测回归零差半测回归零差半测回归零差半测回归零差:=起始方向归零读数起始起始方向归零读数起始起始方向归零读数起始起始方向归零读数起始 方向读数方向读数方向读数方向读数=0 0 0 00 0 0 00114-00114-00114-00114-00 0 0 00110“0110“0110“0110“=4=4=4=4 J2 J2 12 12 ；J6 J6 18 18 。3 3计算、记录计算、记录计算、记录计算、记录（2 2）计算计算2C值（又称两倍照准值（又称两倍照准差）差）上式中，盘右读数大于上式中，盘右读数大于180时取时取“”号，盘右读数小号，盘右读数小于于180时取时取“+”号。一测号。一测回内各方向回内各方向2c值互差不应超值互差不应超过过18（DJ6光学经纬光学经纬仪）。如果超限，则应重新仪）。如果超限，则应重新测量。测量。例：例：例：例：OCOC方向一测回内方向一测回内方向一测回内方向一测回内2C2C互差互差互差互差:=-12=-120 0=-12-12-12-12 183 3计算、记录计算、记录计算、记录计算、记录（3 3）计算各方向的平均读数计算各方向的平均读数(又称为各方向的方向值又称为各方向的方向值)计算时，以盘左读数为计算时，以盘左读数为准，将盘右读数加或减准，将盘右读数加或减180后，和盘左读数取平均值。后，和盘左读数取平均值。起始方向有两个平均读数，起始方向有两个平均读数，故应再取其平均值，故应再取其平均值，表中第表中第7栏上方小括号数据。栏上方小括号数据。例：例：例：例：OAOAOAOA方向盘左、盘右读数的平均值方向盘左、盘右读数的平均值方向盘左、盘右读数的平均值方向盘左、盘右读数的平均值：(0(0(0(00 0 0 001010101 10+(18010+(18010+(18010+(1800 0 0 00102-0102-0102-0102-1801801801800 0 0 0)/)/)/)/2=02=02=02=00 0 0 00106010601060106。再再再再取平均得取平均得取平均得取平均得：(0(0(0(00 0 0 00106+00106+00106+00106+00 0 0 001010101 15)/2=015)/2=015)/2=015)/2=00 0 0 001010101 11 11 11 11 注：角度测量数据一般四注：角度测量数据一般四舍六入舍六入,五前单进双五前单进双不不进。此处实际应为进。此处实际应为0 0 0 00 0 0 00110.50110.50110.50110.5 =0 0 0 00 0 0 00110,0110,0110,0110,表内稍有些不严谨！表内稍有些不严谨！3 3计算、记录计算、记录计算、记录计算、记录（4 4）计算归零后的方向值 将各方向的平均读数减去起始方向的平均读数（括号内数值），即得各方向的“归零后方向值”，起始方向归零后的方向值为零。3 3计算、记录计算、记录计算、记录计算、记录（5 5）计算各测回归零后方向值的平均值 多测回观测时，同一方向值各测回互差，符合24（DJ6光学经纬仪）的误差规定，取各测回归零后方向值的平均值，作为该方向的最后结果。例：例：例：例：因为因为因为因为OBOBOBOB方向各测回互差为：方向各测回互差为：方向各测回互差为：方向各测回互差为：(616161610 0 0 02306230623062306 -61-61-61-610 0 0 02318)=-122318)=-122318)=-122318)=-12 602c60；J2 J2：2c302c30时，时，时，时，则需校正。则需校正。则需校正。则需校正。（2）校正：）校正：方法：拨动十字丝左右两个校正螺丝，使十字丝交点由方法：拨动十字丝左右两个校正螺丝，使十字丝交点由方法：拨动十字丝左右两个校正螺丝，使十字丝交点由方法：拨动十字丝左右两个校正螺丝，使十字丝交点由B2B2B2B2点移至点移至点移至点移至BB2BB2BB2BB2中点中点中点中点B3B3B3B3。4横轴的检验与校正横轴的检验与校正（1 1）检验：）检验：在在202030m30m处的墙上选一仰角大于处的墙上选一仰角大于3030的目标点的目标点P P，先用盘左瞄准，先用盘左瞄准P P点，放平望点，放平望远镜，在墙上定出远镜，在墙上定出P1P1点；再用盘右瞄准点；再用盘右瞄准P P点，点，放平望远镜，在墙上定出放平望远镜，在墙上定出P2P2点。点。有：J6 J6：i20i20，则需校正。，则需校正。，则需校正。，则需校正。（2）校正：）校正：方法：用十字丝交点瞄准P1 P2的中点M，抬高望远镜，并打开横轴一端的护盖，调整支承横轴的偏心轴环，抬高或降低横轴一端，直至交点瞄准P点。此项校正一般由仪器检修人员进行。5指标差的检校指标差的检校(1)(1)检验：检验：用盘左、盘右先后瞄准同一目标，计用盘左、盘右先后瞄准同一目标，计算指标差算指标差x=(L+R-360)/2x=(L+R-360)/2。J6J6：x1x1；J2J2：x30 x30时，要进行校正。时，要进行校正。(2)(2)校正：校正：用指标水准管微动螺旋，使中丝对准（用指标水准管微动螺旋，使中丝对准（R-xR-x）位置，再有拨针使指标气泡居中。位置，再有拨针使指标气泡居中。6光学对中器的检校光学对中器的检校（1 1）检验：）检验：精密安置仪器后，将刻划中心在地精密安置仪器后，将刻划中心在地面上投下一点，再旋转照准部，每隔面上投下一点，再旋转照准部，每隔120120投投下一点，若三点不重合，则需校正。下一点，若三点不重合，则需校正。（2 2）校正：）校正：用拨针使刻划中心向三点的外接圆用拨针使刻划中心向三点的外接圆心移动一半。心移动一半。7圆水准器的检校圆水准器的检校(次次 要要)（1 1）检验：）检验：精平（水准管气泡居中）后，若精平（水准管气泡居中）后，若圆水准气泡不居中，则需校正。圆水准气泡不居中，则需校正。（2 2）校正：）校正：用圆水准气泡校正螺丝使其居中。用圆水准气泡校正螺丝使其居中。3.7 水平角观测的误差分析水平角观测的误差分析一、仪器误差：仪器校正的残余误差一、仪器误差：仪器校正的残余误差 视准轴误差（视准轴误差（CCHHCCHH）盘左盘右观测取平均消除盘左盘右观测取平均消除 横轴误差横轴误差 （HHVVHHVV）盘左盘右观测取平均消除盘左盘右观测取平均消除 竖轴误差竖轴误差 （LLVVLLVV）盘左盘右观测取平均不能盘左盘右观测取平均不能 抵消，仔细整平。抵消，仔细整平。二、操作误差二、操作误差1.1.仪器安置误差：仪器安置误差：u对中误差对中误差u整平误差整平误差 2.2.标杆倾斜误差标杆倾斜误差 竖直标杆，观测时尽量瞄准目标底部竖直标杆，观测时尽量瞄准目标底部3.3.观测误差：瞄准误差，估读数误差观测误差：瞄准误差，估读数误差三、外界条件三、外界条件选择有利观测时间，设法避开不利条件；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。时间成正比的误差。实验实验:水平角观测水平角观测(测回法测回法)uu实验目的实验目的:使学生掌握水平角的测回法。使学生掌握水平角的测回法。使学生掌握水平角的测回法。使学生掌握水平角的测回法。uu仪器设备仪器设备:每组每组每组每组J6J6光学经纬仪光学经纬仪光学经纬仪光学经纬仪1 1台、测钎台、测钎台、测钎台、测钎4 4个、个、个、个、记录板记录板记录板记录板1 1个。个。个。个。uu实验任务实验任务:每组完成测回法测每组完成测回法测每组完成测回法测每组完成测回法测2 2个水平角观测任个水平角观测任个水平角观测任个水平角观测任务。务。务。务。uu说明说明:注意水平角测量的限差及记录格式。注意水平角测量的限差及记录格式。注意水平角测量的限差及记录格式。注意水平角测量的限差及记录格式。