测量学-角度测量.pptx

1第第4章章 角度测量角度测量本章主要内容本章主要内容 角度测量原理角度测量原理1 DJ6经纬仪及其操作经纬仪及其操作2 水平角观测水平角观测3 竖直角观测竖直角观测4 DJ6经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正52角度测量的原理角度测量的原理v水平角测量原理：水平角测量原理：n水平角：地面上某点到两目标的方向线铅垂投影到水平面水平角：地面上某点到两目标的方向线铅垂投影到水平面上所成的角度，其取值范围为上所成的角度，其取值范围为0 360。BAOO1A1B1(左左)(右右)O0270ba水平面水平面(H)铅铅垂垂线线3角度测量的原理角度测量的原理v竖直角测量原理：竖直角测量原理：n竖直角：竖直角：在同一铅垂面内，观测视线与水平线之间的夹角，在同一铅垂面内，观测视线与水平线之间的夹角，称为垂直角，又称倾角，用称为垂直角，又称倾角，用表示。表示。n天顶距：视线与铅垂线的平角。天顶距：视线与铅垂线的平角。+BAO4DJ6经纬仪及其操作经纬仪及其操作v经纬仪分类经纬仪分类:按精度分为按精度分为:DJDJ0707，DJDJ1 1，DJDJ2 2，DJDJ6 6和和DJDJ1515等等照准部照准部（望远镜望远镜,横轴横轴,竖轴竖轴,竖直度盘竖直度盘）（照准部水准管照准部水准管,读数显微镜读数显微镜）水平读盘水平读盘（变换手轮（变换手轮(配置起配置起始读数始读数)）基座基座（中心锁紧螺旋（中心锁紧螺旋（中心锁紧螺旋（中心锁紧螺旋,光光光光学对中器）学对中器）学对中器）学对中器）5DJ6经纬仪及其操作经纬仪及其操作v经纬仪的基本构造经纬仪的基本构造望远镜上下制望远镜上下制动螺旋动螺旋望远镜上下微望远镜上下微动螺旋动螺旋水平制动、微水平制动、微动螺旋动螺旋竖直度盘竖直度盘竖直指标水准竖直指标水准管微动螺旋管微动螺旋光学对中器光学对中器6DJ6经纬仪及其操作经纬仪及其操作v读数设备及方法读数设备及方法0 02 23 34 45 56 61 10 02 23 34 45 56 61 1竖竖 直直 水水 平平7DJ6经纬仪及其操作经纬仪及其操作v读数设备及方法读数设备及方法V0 1 2 3 4 5 60 13 4 5 6H2HV0 1 2 3 4 5 620 13 4 5 61157878791161158DJ6经纬仪及其操作经纬仪及其操作v读数设备及方法读数设备及方法510868788891211221231242025868788891211221231249全站仪全站仪全站仪读数窗全站仪读数窗10经纬仪的基本操作经纬仪的基本操作v安置：经纬仪的安置包括对中和整平。对中的目的是使仪器安置：经纬仪的安置包括对中和整平。对中的目的是使仪器的中心与测站点（标志中心）处于同一铅垂线上；整平的目的中心与测站点（标志中心）处于同一铅垂线上；整平的目的是使仪器的竖轴竖直，水平度盘处于水平位置。的是使仪器的竖轴竖直，水平度盘处于水平位置。n对中对中n垂球对中垂球对中n光学对中器光学对中器大致水平大致对中大致水平大致对中伸缩脚架粗平伸缩脚架粗平脚螺旋精平脚螺旋精平架头上移动仪器，精确对中架头上移动仪器，精确对中脚螺旋精平脚螺旋精平11经纬仪的基本操作经纬仪的基本操作v整平：整平：使仪器的竖轴垂直，即水平度盘居于水平位置。使仪器的竖轴垂直，即水平度盘居于水平位置。12312312经纬仪的基本操作经纬仪的基本操作v瞄准瞄准13经纬仪的基本操作经纬仪的基本操作v瞄准瞄准14经纬仪的基本操作经纬仪的基本操作v瞄准瞄准15经纬仪的基本操作经纬仪的基本操作v读数读数18017976750 02 23 34 45 56 61 10 02 23 34 45 56 61 1竖竖 直直 水水 平平16v测回法：测回法：适用于观测两个方向之间的单角，适用于观测两个方向之间的单角，是水平角观测的是水平角观测的基本方法。基本方法。v设设O为测站点，为测站点，A、B为观测目标，用测回法观测为观测目标，用测回法观测OA与与OB两两方向之间的水平角方向之间的水平角。水平角的观测水平角的观测OAB17水平角的观测水平角的观测v在测站点在测站点O安置经纬仪，在安置经纬仪，在A、B两点竖立测杆或测钎等，作两点竖立测杆或测钎等，作为目标标志。为目标标志。v盘左位置：盘左位置：OAB瞄准左目标瞄准左目标A，读取水平度盘读数，读取水平度盘读数aL瞄准左目标瞄准左目标A，读取水平度盘读数，读取水平度盘读数bL上半测回上半测回盘左位置的水平角角值（也称上半测回角值）盘左位置的水平角角值（也称上半测回角值）L 为为：L18水平角的观测水平角的观测v盘右位置：盘右位置：OAB瞄准右目标瞄准右目标B，读取水平度盘读数，读取水平度盘读数bR瞄准左目标瞄准左目标A，读取水平度盘读数，读取水平度盘读数aR下半测回下半测回盘右位置的水平角角值（也称下半测回角值）盘右位置的水平角角值（也称下半测回角值）R 为为：R19水平角的观测水平角的观测v上半测回和下半测回构成一测回。上半测回和下半测回构成一测回。v从对于从对于DJ6型光学经纬仪，如果上、下两半测回角值之差不型光学经纬仪，如果上、下两半测回角值之差不大于大于40，即，即|LR|40，认为观测合格。，认为观测合格。v可取上、下两半测回角值的平均值作为一测回角值可取上、下两半测回角值的平均值作为一测回角值。即。即v本例题中：本例题中：20水平角的观测水平角的观测v对一个角度观测多个测回时，为了减弱度盘分划误差的影响，对一个角度观测多个测回时，为了减弱度盘分划误差的影响，各测回在盘左位置观测起始方向时，需要起始方向安置水平各测回在盘左位置观测起始方向时，需要起始方向安置水平度盘读数。度盘读数。v从安置起始方向水平度盘读数的办法：根据测回数从安置起始方向水平度盘读数的办法：根据测回数n，以，以180/n的差值，进行水平度盘读数的配置。的差值，进行水平度盘读数的配置。v对对DJ6经纬仪，各测回角值互差如果不超过经纬仪，各测回角值互差如果不超过30，取各测回，取各测回角值的平均值作为最后角值。角值的平均值作为最后角值。21测回法观测水平角记录手簿测回法观测水平角记录手簿测站 竖盘位置 目标 水平度盘读数 半测回角值 一测回角值 各测回平均值 O左左A0 01 30 B98 20 4898 19 18右右B278 21 12A180 01 42 98 19 3098 19 24第一测回第一测回O第二测回第二测回左左A90 01 06B188 20 36右右BA8 20 36 270 00 5498 19 3098 19 4298 19 3698 19 3022竖直角的观测竖直角的观测v光学经纬仪竖直度盘的构造光学经纬仪竖直度盘的构造竖直度盘竖直度盘竖盘指标竖盘指标竖盘指标水准管竖盘指标水准管竖盘指标水准管微动螺旋竖盘指标水准管微动螺旋23竖直角的观测竖直角的观测v光学经纬仪的竖直度盘得注记形式有两种：光学经纬仪的竖直度盘得注记形式有两种：顺时针方向注记090180270逆时针方向注记01809027024竖直角的观测竖直角的观测v竖直角计算公式竖直角计算公式n顺时针注记的竖盘垂直角计算的公式顺时针注记的竖盘垂直角计算的公式:270901800L盘左位置盘左位置090180270R盘右位置盘右位置盘左位置：盘右位置：一测回竖直角：25竖直角的观测竖直角的观测v竖直角计算公式竖直角计算公式n逆时针注记的竖盘垂直角计算的公式逆时针注记的竖盘垂直角计算的公式:26竖直角的观测竖直角的观测v竖盘指标差：竖盘指标差：在垂直角计算公式中，认为当视准轴水平、竖在垂直角计算公式中，认为当视准轴水平、竖盘指标水准管气泡居中时，竖盘读数应是盘指标水准管气泡居中时，竖盘读数应是9090的整数倍。竖的整数倍。竖盘指标常常偏离正确位置，这个偏离的差值盘指标常常偏离正确位置，这个偏离的差值x x角，称为竖盘角，称为竖盘指标差。指标差。v竖盘指标差竖盘指标差x本身有正负号，一般规定当竖盘指标偏移方向与本身有正负号，一般规定当竖盘指标偏移方向与竖盘注记方向一致时，竖盘注记方向一致时，x取正号，反之取正号，反之x取负号。取负号。27竖直角的观测竖直角的观测v存在竖盘指标差的竖直角计算公式：存在竖盘指标差的竖直角计算公式：盘左位置，其正确的竖直盘左位置，其正确的竖直角计算公式为：角计算公式为：090180270L盘左位置盘左位置xxL18027009028竖直角的观测竖直角的观测v存在竖盘指标差的竖直角计算公式：存在竖盘指标差的竖直角计算公式：盘盘右右位位置置，其其正正确确的的垂垂直直角角计计算公式为：算公式为：090180270R盘右位置盘右位置xxR09018027029竖直角的观测竖直角的观测v存在竖盘指标差的竖直角计算公式：存在竖盘指标差的竖直角计算公式：竖直角的计算公式竖直角的计算公式 ：竖盘指标差的计算公式竖盘指标差的计算公式 ：30竖直角的观测竖直角的观测v在测站点在测站点O安置经纬仪，在目标点安置经纬仪，在目标点A竖立观测标志，确定该仪竖立观测标志，确定该仪器垂直角计算公式。器垂直角计算公式。v盘左位置：瞄准目标盘左位置：瞄准目标A。转动竖盘指标水准管微动螺旋，使。转动竖盘指标水准管微动螺旋，使水准管气泡严格居中，然后读取竖盘读数水准管气泡严格居中，然后读取竖盘读数L。v盘右位置：重复步骤盘右位置：重复步骤2 2。BAO31竖直角的观测竖直角的观测32竖直角的观测竖直角的观测v计算：计算：根据垂直角计算公式计算，得：根据垂直角计算公式计算，得：竖盘指标差为：竖盘指标差为：那么一测回垂直角为：那么一测回垂直角为：33竖直角的观测竖直角的观测测站测站 目标目标竖盘竖盘位置位置竖盘读数竖盘读数 半测回半测回垂直角垂直角 指标差指标差 一测回一测回垂直角垂直角 备备注注12345678OA左左95 22 00右右264 36 48-5 22 00-5 23 12-36-5 22 36OB左左右右81 12 36278 45 54+8 47 24+8 45 54-45+8 46 39垂直角观测手簿垂直角观测手簿34竖直角的观测竖直角的观测v思考题：思考题：用经纬仪观测某一目标的竖直角，测得盘左读数为用经纬仪观测某一目标的竖直角，测得盘左读数为714524，盘右读数为，盘右读数为2881622，计算竖直角及指标差。，计算竖直角及指标差。如用这台仪器测得另一目标的盘左读数为如用这台仪器测得另一目标的盘左读数为921236，求其竖，求其竖直角？直角？35经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正v经纬仪各轴线应满足如下关系经纬仪各轴线应满足如下关系n照准部管水准轴应垂直于竖轴，照准部管水准轴应垂直于竖轴，即即LL1 VV1n十字丝竖丝应垂直于横轴十字丝竖丝应垂直于横轴HHn视准轴视准轴CC应垂直于横轴应垂直于横轴HHn横轴横轴HH应垂直于竖轴应垂直于竖轴VV36经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正v水准管轴水准管轴LLLL垂直于竖轴垂直于竖轴VVVV的检验与校正的检验与校正 n检验方法检验方法n校正方法校正方法37经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正v十字丝竖丝的检验与校正十字丝竖丝的检验与校正n检验内容检验内容n检校方法检校方法PP十十字字丝丝固固定定螺钉螺钉十十字字丝丝校校正正螺钉螺钉38经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正v视准轴视准轴CC垂直于横轴垂直于横轴HH的检验与校正的检验与校正n检验方法检验方法n校正方法校正方法ABB1DHHH1H190c90c1802c2cAHHH1H1DB1BB2B390c90c1802c2c2c直尺直尺直尺直尺盘左瞄准盘左瞄准A点点盘右瞄准盘右瞄准A点点倒转望远镜定出倒转望远镜定出B1点点倒转望远镜定出倒转望远镜定出B2点点cc39经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正v视准轴视准轴CC垂直于横轴垂直于横轴HH的检验与校正的检验与校正n检验方法检验方法:设盘左时十字丝交点偏于右侧设盘左时十字丝交点偏于右侧,瞄准目标后瞄准目标后,使读数增加了使读数增加了c c角角,而正确读数为而正确读数为盘右时十字丝交点偏于左侧盘右时十字丝交点偏于左侧盘右时十字丝交点偏于左侧盘右时十字丝交点偏于左侧,瞄准目瞄准目瞄准目瞄准目标后标后标后标后,使读数减少了使读数减少了使读数减少了使读数减少了c c c c角角角角,而正确读数而正确读数而正确读数而正确读数为为为为40经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正v视准轴视准轴CC垂直于横轴垂直于横轴HH的检验与校正的检验与校正n校正方法校正方法理论上：理论上：M左左=M右右180所以：2c=M左左-M右右 180而平均值可消除视准误差的影响而平均值可消除视准误差的影响:求出求出c值后值后,求出盘左或盘右的正确读数求出盘左或盘右的正确读数,旋转照准部使水旋转照准部使水平度盘读数为正确值平度盘读数为正确值,此时目标偏离十字丝交点此时目标偏离十字丝交点,这时调这时调节十字丝左右两个校正螺丝节十字丝左右两个校正螺丝,使十字丝交点对准目标使十字丝交点对准目标.41经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正v横轴横轴HH垂直于竖轴垂直于竖轴VV的检验与校正的检验与校正n检验方法检验方法n校正方法校正方法42经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正v竖盘指标差的检验与校正竖盘指标差的检验与校正n检验方法检验方法n校正方法校正方法竖盘指标差竖盘指标差x若超过若超过1时，需要校正时，需要校正43角度测量的误差来源角度测量的误差来源v仪器误差仪器误差n仪器校正不完善残留误差仪器校正不完善残留误差,如视准轴误差和水平轴误差。如视准轴误差和水平轴误差。n仪器制造不完善的误差仪器制造不完善的误差,如度盘刻划误差和度盘偏心如度盘刻划误差和度盘偏心,照准照准部偏心等。部偏心等。n视准轴不垂直于水平轴；水平轴不垂直于竖轴；水平度盘视准轴不垂直于水平轴；水平轴不垂直于竖轴；水平度盘的偏心差。均可采用盘左、盘右观测取平均值的方法，消的偏心差。均可采用盘左、盘右观测取平均值的方法，消除此项误差的影响。除此项误差的影响。n水平度盘刻划不均匀误差，采用在各测回间变换水平度盘水平度盘刻划不均匀误差，采用在各测回间变换水平度盘位置观测，取各测回平均值的方法，可以减弱由此给测角位置观测，取各测回平均值的方法，可以减弱由此给测角带来的影响。带来的影响。n仪器竖轴倾斜误差，仪器竖轴倾斜引起的误差无法采用一仪器竖轴倾斜误差，仪器竖轴倾斜引起的误差无法采用一定的观测方法加以消除。因此，在经纬仪使用之前应严格定的观测方法加以消除。因此，在经纬仪使用之前应严格检校检校仪器竖轴仪器竖轴与水准管轴的垂直关系与水准管轴的垂直关系。44v观测误差观测误差n仪器对中误差仪器对中误差角度测量的误差来源角度测量的误差来源OOeBA12D1D245v观测误差观测误差n仪器对中误差仪器对中误差角度测量的误差来源角度测量的误差来源对中误差对水平角的影响有以下特点：对中误差对水平角的影响有以下特点：（1）与偏心距与偏心距e成正比；成正比；（2）与测站点到目标的距离与测站点到目标的距离D成反比；成反比；（3）与水平角与水平角和偏心角和偏心角的大小有关，当的大小有关，当=180，=90时，时，最大。最大。46v观测误差观测误差n目标偏心误差：目标偏心误差是由于观测标志倾斜或没有目标偏心误差：目标偏心误差是由于观测标志倾斜或没有立在目标点中心的原因，而产生的误差。立在目标点中心的原因，而产生的误差。角度测量的误差来源角度测量的误差来源OALeD目目标标偏偏心心误误差差对对水水平平角角观观测测的的影影响响与与偏偏心心距距e成成正正比，与距离比，与距离D成反比。成反比。47v观测误差观测误差n整平误差：整平误差是指安置仪器时竖轴不竖直的误差。整平误差：整平误差是指安置仪器时竖轴不竖直的误差。应注意水准管轴与竖轴垂直的检校和使用中的整平。应注意水准管轴与竖轴垂直的检校和使用中的整平。n读数误差：主要取决于仪器的读数设备。读数误差：主要取决于仪器的读数设备。n瞄准误差：瞄准误差主要与人眼的分辨能力和望远镜的放瞄准误差：瞄准误差主要与人眼的分辨能力和望远镜的放大倍率有关，其瞄准误差为：大倍率有关，其瞄准误差为：角度测量的误差来源角度测量的误差来源48v外界条件的影响：外界条件的影响：n要选择有利的观测时间和避开不利的观测条件。要选择有利的观测时间和避开不利的观测条件。角度测量的误差来源角度测量的误差来源49作业作业