测量学测角.pptx

第三章第三章 角度测量角度测量内容提要内容提要 水平角测量原理水平角测量原理 水平角测量方法水平角测量方法 竖直角测量原理及方法竖直角测量原理及方法 角度测量误差分析角度测量误差分析角度测量角度测量水平角测量水平角测量竖直角测量（垂直角测量）竖直角测量（垂直角测量）角度角度：确定地面点位置的一个主要元素：确定地面点位置的一个主要元素第三章第三章 角度测量角度测量3.13.1水平角测量原理水平角测量原理3.23.2经纬仪结构经纬仪结构3.33.3水平角测量方法水平角测量方法3.43.4竖直角测量原理及方法竖直角测量原理及方法3.53.5经纬仪检验校正经纬仪检验校正3.63.6角度测量误差分析角度测量误差分析水平角测量原理水平角测量原理地面上两地面上两相交直线相交直线的夹角在的夹角在水平面上水平面上的投影的投影OBAnm=n m水平面 为保证测角为保证测角经纬仪应具备哪些条件？经纬仪应具备哪些条件？1、有一个能有一个能置于水平置于水平位置位置带刻线带刻线的圆盘；的圆盘；2、圆盘中心圆盘中心必须处于角顶点的铅垂线上；必须处于角顶点的铅垂线上；3、望远镜望远镜不仅能在水平方向转动不仅能在水平方向转动而且可而且可以在竖直方向转动以瞄准不同方向不同以在竖直方向转动以瞄准不同方向不同高度的目标；高度的目标；4、具有一个、具有一个读数设备读数设备。第三章第三章 角度测量角度测量3.13.1水平角测量原理水平角测量原理3.23.2经纬仪结构经纬仪结构3.33.3水平角测量方法水平角测量方法3.43.4竖直角测量原理及方法竖直角测量原理及方法3.53.5经纬仪检验校正经纬仪检验校正3.63.6角度测量误差分析角度测量误差分析常用的光学经纬仪：常用的光学经纬仪：DJ07 DJ1 DJ2 DJ6 DJ15经纬仪：用于测定水平角和竖直角的仪器。经纬仪：用于测定水平角和竖直角的仪器。有光学经纬仪和电子经纬仪之分。有光学经纬仪和电子经纬仪之分。一、一、DJDJ6 6级光学经纬仪级光学经纬仪基本构造基本构造照准部照准部水平度盘水平度盘基座基座1 照准部照准部2水平度盘水平度盘v水平度盘：水平度盘：顺时针方向刻有顺时针方向刻有0到到360的分划线，用来测量水平角。的分划线，用来测量水平角。v水平度盘转动控制装置：水平度盘转动控制装置：度盘变度盘变化手轮。化手轮。v望远镜：望远镜：v读数显微镜：读数显微镜：v照准部水准管：照准部水准管：v光学对中器：光学对中器：v竖直度盘：竖直度盘：3 基座基座v中心锁紧螺旋中心锁紧螺旋v脚螺旋脚螺旋照准部照准部 水平度盘水平度盘 基座基座读数显微镜读数显微镜经纬仪1经纬仪2 望远镜望远镜上下制动螺旋上下制动螺旋 望远镜望远镜上下微动螺旋上下微动螺旋 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水平制动、水平制动、微动螺旋微动螺旋光学对中器光学对中器读数窗反光镜读数窗反光镜读数窗反光镜读数窗反光镜HV01234560123456二、读数设备与读数方法11211389881125454890518读数练习读数练习HV0123456012345623427327223421062730242电电子子经经纬纬仪仪第三章第三章 角度测量角度测量3.13.1水平角测量原理水平角测量原理3.23.2经纬仪结构经纬仪结构3.33.3水平角测量方法水平角测量方法3.43.4竖直角测量原理及方法竖直角测量原理及方法3.53.5经纬仪检验校正经纬仪检验校正3.63.6角度测量误差分析角度测量误差分析一、经纬仪的安置1 1、对中、对中使得使得度盘中心度盘中心处于角顶点的处于角顶点的铅垂线上。也就是使仪器的中心与铅垂线上。也就是使仪器的中心与测站点的标志中心在同一铅垂线上。测站点的标志中心在同一铅垂线上。2 2、整平、整平使得度盘处于水平位置上使得度盘处于水平位置上 使用垂球对中使用垂球对中 使用光学对中器对中使用光学对中器对中一、经纬仪的安置1、对中对中使得度盘中心处于角顶点的铅使得度盘中心处于角顶点的铅垂线上垂线上使用垂球对中使用垂球对中12312一、经纬仪的安置2、整平整平使得度盘处于水平位置上使得度盘处于水平位置上123121212121233333经过反复几次最终使经过反复几次最终使长水准管气泡长水准管气泡在任在任意位置处于意位置处于居中居中使用光学对中器整置使用光学对中器整置1 1、用三脚架或脚螺旋使光学对用三脚架或脚螺旋使光学对用三脚架或脚螺旋使光学对用三脚架或脚螺旋使光学对中器分划板上的圆心或十字丝中器分划板上的圆心或十字丝中器分划板上的圆心或十字丝中器分划板上的圆心或十字丝交点对准测点；交点对准测点；交点对准测点；交点对准测点；2 2 2 2、用三脚架腿的伸缩部分调节三、用三脚架腿的伸缩部分调节三、用三脚架腿的伸缩部分调节三、用三脚架腿的伸缩部分调节三脚架腿的长度使仪器基本水平；脚架腿的长度使仪器基本水平；脚架腿的长度使仪器基本水平；脚架腿的长度使仪器基本水平；3 3 3 3、用脚螺旋使经纬仪精确整平；、用脚螺旋使经纬仪精确整平；、用脚螺旋使经纬仪精确整平；、用脚螺旋使经纬仪精确整平；4 4 4 4、在架头上平移仪器，使仪器精、在架头上平移仪器，使仪器精、在架头上平移仪器，使仪器精、在架头上平移仪器，使仪器精确对中；确对中；确对中；确对中；5 5 5 5、重复第、重复第、重复第、重复第3 3 3 3、4 4 4 4步，达到精确对中步，达到精确对中步，达到精确对中步，达到精确对中和整平。和整平。和整平。和整平。大花杆大花杆 小花杆和觇标小花杆和觇标经纬仪的十字丝分划板经纬仪的十字丝分划板双丝双丝单丝单丝中丝中丝下丝下丝上丝上丝瞄准瞄准瞄准瞄准经纬仪认识与使用录像经纬仪认识与使用录像二、水平角测量方法1 1、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2 2、方向法（全圆测回法）方向法（全圆测回法）适用于观测两个以上的方向适用于观测两个以上的方向基本概念基本概念n 盘左和盘右盘左和盘右盘左盘左/正镜正镜:竖盘在望远镜的左边竖盘在望远镜的左边竖盘在望远镜的左边竖盘在望远镜的左边盘右盘右/倒镜倒镜:竖盘在望远镜的右边竖盘在望远镜的右边竖盘在望远镜的右边竖盘在望远镜的右边n 测回测回上半测回上半测回上半测回上半测回/下半测回下半测回下半测回下半测回一个测回一个测回一个测回一个测回/多个测回多个测回多个测回多个测回n 配盘配盘度盘变换手轮度盘变换手轮度盘变换手轮度盘变换手轮三、测回法测量水平角OABu 观测方法观测方法经纬仪置于经纬仪置于盘左盘左位置，位置，配盘配盘倒镜倒镜，置于，置于盘右盘右位置位置(1)(1)测回法的步骤测回法的步骤1、盘左盘左位置，瞄准左边的目标位置，瞄准左边的目标A点。点。配置度盘配置度盘在在0度或稍大于度或稍大于0度，读数度，读数 记于手簿。记于手簿。4、逆时针逆时针旋转照准部，瞄准左边的目标旋转照准部，瞄准左边的目标A点，读数点，读数 ，并记录。，并记录。2、顺时针顺时针旋转望远镜，瞄准右边的目标旋转望远镜，瞄准右边的目标B点，点，读数读数 记于手簿。记于手簿。以上为上半测回，得半测回角值以上为上半测回，得半测回角值3、倒转望远镜，、倒转望远镜，盘右盘右位置，逆时针旋转照准位置，逆时针旋转照准部，瞄准右边的目标部，瞄准右边的目标B点，读数点，读数 记录。记录。5、恢复盘左位置，重新、恢复盘左位置，重新配盘配盘，进行下面的测回。，进行下面的测回。以上为下半测回，得半测回角值以上为下半测回，得半测回角值 且一测回角值且一测回角值018027090180027090测站测站竖盘竖盘位置位置目标目标读数读数半测回角半测回角一测回均值一测回均值均值均值左左右右左左右右O（1）ABAB0 01 0685 36 18180 01 24 265 36 3090 00 36175 35 42270 00 48355 35 48ABABO（2）85 35 1285 35 0685 35 0685 35 0085 35 0985 35 0385 35 06上半测回上半测回下半测回下半测回一个测回一个测回第二测回要按第二测回要按(180/m)配盘配盘三、测回法测量水平角三、测回法测量水平角注意及说明注意及说明v测回间要配盘；测回间要配盘；v上、下两个半测回照准部的水平旋转方向，上、下两个半测回照准部的水平旋转方向，照准目标的顺序不同；照准目标的顺序不同；v上、下两个半测回角值之差小于上、下两个半测回角值之差小于36秒；秒；v各测回的角度互差应小于各测回的角度互差应小于24秒；秒；v记录时，记录时，分、秒一般都要记两位；分、秒一般都要记两位；v计算时，取平均值的原则是计算时，取平均值的原则是“奇进偶不进奇进偶不进”。经纬仪角度测量录像经纬仪角度测量录像四、经纬仪认识与使用（实验四四、经纬仪认识与使用（实验四）目的：了解经纬仪构造，掌握其使用方法。目的：了解经纬仪构造，掌握其使用方法。实验内容：实验内容：（1 1）了解经纬仪各部件的构造及其作用。）了解经纬仪各部件的构造及其作用。（2 2）进行经纬仪安置（对中、整平）、瞄准与）进行经纬仪安置（对中、整平）、瞄准与读数。读数。（3 3）用测回法练习测量水平角。）用测回法练习测量水平角。五、全圆测回法测量水平角盘左盘左：配盘，顺时针观测配盘，顺时针观测盘右盘右：逆时针观测逆时针观测ABCDA（归零归零）ABCDAABCDO零方向零方向u 观测方法观测方法归零归零方向法的计算步骤方向法的计算步骤n计算两倍照准误差计算两倍照准误差2C2C(J6J6不要求不要求)2C=2C=盘左读数盘左读数-(-(盘右读数盘右读数180 180 0 0)n计算各方向的平均读数计算各方向的平均读数平均读数平均读数=盘左读数盘左读数+(+(盘右读数盘右读数1801800 0)/2)/2n计算归零后的方向值计算归零后的方向值各方向的平均读数零方向的读数各方向的平均读数零方向的读数n计算各测回归零后的方向值的平均计算各测回归零后的方向值的平均n计算各水平角的值计算各水平角的值全圆测回法记录全圆测回法记录测测站站目目标标盘左盘左L盘右盘右R平均读数平均读数归零后方归零后方向值向值各测回归各测回归零方向平零方向平均值均值水平角值水平角值 OABCDA 0 01 0671 52 06145 30 48210 12 12 0 01 24180 01 1830 12 06325 30 48251 52 00180 01 12OABCDA 90 01 24 161 52 06 235 30 54 300 12 24 90 01 36270 01 24120 12 1855 30 48341 52 00270 01 180 01 0971 52 03145 30 48210 12 090 01 2190 01 21161 52 03235 30 51300 12 2190 01 30(0 01 15)0 00 0071 50 48145 29 33210 10 54(90 01 26)0 00 0071 50 37145 29 25210 10 550 00 0071 50 42145 29 29210 10 5471 50 4273 38 4764 41 25注意事项注意事项:n方向观测和计算同步进行，以及时发现问题方向观测和计算同步进行，以及时发现问题仪器半测回归零差一测回内2C互差同一方向值各测回互差J21218 12 J62424 水平角方向法观测的技术要求水平角方向法观测的技术要求第三章第三章 角度测量角度测量3.13.1水平角测量原理水平角测量原理3.23.2经纬仪结构经纬仪结构3.33.3水平角测量方法水平角测量方法3.43.4竖直角测量原理及方法竖直角测量原理及方法3.53.5经纬仪检验校正经纬仪检验校正3.63.6角度测量误差分析角度测量误差分析1、竖直角的概念、竖直角的概念 竖直角竖直角在同一垂直面内，倾斜视线在同一垂直面内，倾斜视线在同一垂直面内，倾斜视线在同一垂直面内，倾斜视线与水平线之间的夹角。与水平线之间的夹角。与水平线之间的夹角。与水平线之间的夹角。仰角、俯角仰角、俯角仰角仰角仰角仰角():):视线在水平线之上视线在水平线之上视线在水平线之上视线在水平线之上俯角俯角俯角俯角():):视线在水平线之下视线在水平线之下视线在水平线之下视线在水平线之下2、竖直角测量原理、竖直角测量原理通过观测倾斜视线与水平线在竖直度盘上的通过观测倾斜视线与水平线在竖直度盘上的读数从而求出竖直角的大小。读数从而求出竖直角的大小。不过水平线在竖盘上的读数为固定读数，只不过水平线在竖盘上的读数为固定读数，只需读取倾斜视线的读数（需读取倾斜视线的读数（可变的可变的），便可获），便可获得两读数之差。得两读数之差。()A3、竖盘构造（基本构造）、竖盘构造（基本构造）指标水准管指标水准管指标水准管指标水准管指标水准管指标水准管指标水准管指标水准管微动螺旋微动螺旋微动螺旋微动螺旋竖直度盘竖直度盘竖直度盘竖直度盘指标水准管指标水准管反光镜反光镜0901802703、竖盘构造（特点）、竖盘构造（特点）竖直度盘与望竖直度盘与望远镜固定在一远镜固定在一起起090180270090180270090180270读数指标线与读数指标线与指标水准管轴指标水准管轴垂直垂直3、竖盘构造（注记）、竖盘构造（注记）090180270900270180090180270盘左盘左盘右盘右盘左盘左盘右盘右270180900始始读读数数不不同同竖直角计算公式推导竖直角计算公式推导090180270090180270盘左盘左盘左盘左L左左=90L竖直角计算公式推导竖直角计算公式推导盘右盘右盘右盘右090180270090180270R右右=R2704 4、竖盘的指标差、竖盘的指标差 定义定义：竖盘指标水准管气泡居中竖盘指标水准管气泡居中时竖盘读数与理想读数的时竖盘读数与理想读数的差。差。产生原因产生原因：指标线与指标水准管轴不指标线与指标水准管轴不垂直垂直090180270i含指标差的计算公式090180270090180270盘左盘左盘左盘左L=(90+i)Li含指标差的计算公式盘右盘右盘右盘右090180270090180270R=R(270+i)i问问 题题 用经纬仪观测某一目标的竖直角，用经纬仪观测某一目标的竖直角，测得盘左读数为测得盘左读数为714424，盘右读数为，盘右读数为2881624，计算该目标竖直角。如用这，计算该目标竖直角。如用这台仪器测得另一目标的盘左读数为台仪器测得另一目标的盘左读数为921236，求其竖直角？，求其竖直角？5、竖直角观测方法1.在测站安置经纬仪，在测站安置经纬仪，对中对中、整平整平；2.盘左盘左用用中丝中丝.精确瞄准目标，调节指标精确瞄准目标，调节指标水准管水准管气泡居中气泡居中，读数，读数L（V）.；3.盘右盘右用用中丝中丝精确瞄准目标，调节指标水精确瞄准目标，调节指标水准管准管气泡居中气泡居中，读数，读数R（V）；瞄准瞄准HV01234560123456读数设备与读数方法11211389881130512884836竖直角观测记录竖直角观测记录测测站站目目标标竖盘竖盘位置位置竖盘读数竖盘读数半测回半测回角值角值指标指标差差一测回一测回角值角值AB盘左盘左87 52 182 07 42盘右盘右272 07 302 07 302 07 36AC盘左盘左93 16 543 16 54盘右盘右266 43 243 16 363 16 45-6+9讨论：讨论：水平角测量和竖直角测量的异同点？水平角测量和竖直角测量的异同点？（测量原理，仪器构造、观测方法等测量原理，仪器构造、观测方法等测量原理，仪器构造、观测方法等测量原理，仪器构造、观测方法等）第三章第三章 角度测量角度测量3.13.1水平角测量原理水平角测量原理3.23.2经纬仪结构经纬仪结构3.33.3水平角测量方法水平角测量方法3.43.4竖直角测量原理及方法竖直角测量原理及方法3.53.5经纬仪检验校正经纬仪检验校正3.63.6角度测量误差分析角度测量误差分析一、经纬仪的几何轴系一、经纬仪的几何轴系1：照准部水准管轴（：照准部水准管轴（LL）2：望远镜：望远镜视准轴视准轴（CC）3：仪器：仪器竖轴（竖轴（VV）4：仪器横轴：仪器横轴（HH）5：竖盘指标水准管水准轴（：竖盘指标水准管水准轴（L L ）LLHHCCVVL L 二、轴系应满足的几何条件二、轴系应满足的几何条件 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（LL VV）2：十字丝竖丝垂直于横轴（竖丝：十字丝竖丝垂直于横轴（竖丝 HH）3：视准轴垂直于：视准轴垂直于横轴（横轴（CC HH）4：横轴：横轴垂直于竖轴（垂直于竖轴（HH VV）5：竖盘指标水准管水准轴垂直于指标线：竖盘指标水准管水准轴垂直于指标线 （L L 指标线）指标线）第三章第三章 角度测量角度测量3.13.1水平角测量原理水平角测量原理3.23.2经纬仪结构经纬仪结构3.33.3水平角测量方法水平角测量方法3.43.4竖直角测量原理及方法竖直角测量原理及方法3.53.5经纬仪检验校正经纬仪检验校正3.63.6角度测量误差分析角度测量误差分析角度测量误差及消除方法角度测量误差及消除方法仪器误差仪器误差观测误差观测误差外界条件的影响外界条件的影响（一）仪器误差（一）仪器误差1 1、照准部偏心误差、照准部偏心误差产产生生情情况况：照照准准部部旋旋转转中中心心与与度度盘盘分分划划中心不重合中心不重合消消除除与与减减弱弱措措施施：盘盘左左盘盘右右取取平平均均值值可可消除消除（一）仪器误差（一）仪器误差2 2、度盘刻划误差、度盘刻划误差产生情况：产生情况：度盘制造时产生度盘制造时产生消除与减弱措施：消除与减弱措施：变换度盘位置变换度盘位置（一）仪器误差（一）仪器误差3 3、视准误差、视准误差(c)(c)产产生生情情况况：视视准准轴轴不不垂垂直直于于水水平平轴轴时时产产生生的误差的误差规律：规律：随垂直角增大而增大随垂直角增大而增大消消除除与与减减弱弱措措施施：盘盘左左盘盘右右取取均均值值可可以以消消除除（一）仪器误差（一）仪器误差4 4、横轴误差、横轴误差产生情况产生情况：横轴不水平横轴不水平规规律律：随随垂垂直直角角增增大大而而增增大大，对对两两等等高高目目标观测时误差为标观测时误差为0 0消消除除与与减减弱弱措措施施：盘盘左左盘盘右右取取均均值值可可以以消消除除（一）仪器误差（一）仪器误差5 5、纵轴误差、纵轴误差产生情况：产生情况：纵轴不铅垂纵轴不铅垂规规律律：随随垂垂直直角角增增大大而而增增大大，与与横横轴轴所所处处的方向有关的方向有关消消除除与与减减弱弱措措施施：注注意意水水准准管管的的精精度度与与精精确整平确整平注意：注意：不能用盘左盘右取均值消除不能用盘左盘右取均值消除（二）观测误差（二）观测误差1 1、仪器对中误差、仪器对中误差产产生生情情况况：仪仪器器中中心心与与测测站站点点不不在在同同一一铅铅垂线上垂线上规律规律：偏心越大、边越大，误差越大偏心越大、边越大，误差越大消除与减弱措施消除与减弱措施：精确对中精确对中（二）观测误差（二）观测误差2 2、目标偏心误差、目标偏心误差产生情况产生情况：觇标中心偏离目标标石中心觇标中心偏离目标标石中心规规律律：与与偏偏心心距距与与正正比比，与与边边长长成成反反比比，垂直于视线方向的目标偏心误差最大垂直于视线方向的目标偏心误差最大消除与减弱措施消除与减弱措施：觇标铅垂觇标铅垂（二）观测误差（二）观测误差3 3、照准误差、照准误差产生原因产生原因：未精确瞄准目标的几何中心未精确瞄准目标的几何中心消除与减弱措施：消除与减弱措施：选择较好的观测环境选择较好的观测环境（二）观测误差（二）观测误差4 4、读数误差、读数误差产生原因产生原因：估读导致估读导致5 5、视差和十字丝不清晰的影响、视差和十字丝不清晰的影响视视差差：目目标标成成象象不不在在十十字字丝丝板板上上引引起起的的误误差差消除措施消除措施：观测时认真调焦：观测时认真调焦（三）外界条件影响（三）外界条件影响大气折光大气折光旁折光旁折光 长边选有利时间长边选有利时间 视线视线1米以上米以上垂直折光垂直折光 对向观测取均值对向观测取均值 空气抖动空气抖动、温度、湿度、风力等、温度、湿度、风力等 打伞打伞讨论题讨论题 水平角测量与竖直角测量的异同水平角测量与竖直角测量的异同点有哪些？点有哪些？思考题思考题 角度测量有哪些误差来源，哪些角度测量有哪些误差来源，哪些误差可以通过盘左盘右消除？误差可以通过盘左盘右消除？