第五章-经纬仪及其角度测量.pptx

第一节第一节 角度测量原理角度测量原理 一、水平角测量原理一、水平角测量原理地面上两条直线之间的夹角在水平面上的投影称为水平地面上两条直线之间的夹角在水平面上的投影称为水平角。角。=b-a=b-a二、竖直角测量原理二、竖直角测量原理 1、在同一竖直面内视线和水平线之间的夹角称为竖直在同一竖直面内视线和水平线之间的夹角称为竖直角。可分为仰角和俯角。角。可分为仰角和俯角。2、天顶距（、天顶距（z)视线与上方铅垂线的夹角。视线与上方铅垂线的夹角。z+=90 第二节第二节 光学经纬仪光学经纬仪J6光光学经学经纬仪纬仪正面反面一、光学经纬仪分类DJ1、DJ2、DJ6、DJ15、DJ60二、DJ6级光学经纬仪的构造1、照准部望远镜竖直度盘水准器（圆水准器、管水准器、水准器分划格值）圆水准器、管水准器、水准器分划格值）读数设备2、水平度盘（0360）3、基座三、DJ6经纬仪测微装置及其读数0 1 2 3 4 5 6第三节第三节 水平角观测水平角观测一、经纬仪的技术操作一、经纬仪的技术操作经纬仪的技术操作包括经纬仪的技术操作包括：瞄准瞄准读数读数 对中对中整平整平经纬仪安置经纬仪安置（1）大致水平大致对中）大致水平大致对中 眼睛看着对中器，眼睛看着对中器，眼睛看着对中器，眼睛看着对中器，拖动拖动拖动拖动三脚架两个脚三脚架两个脚三脚架两个脚三脚架两个脚,使仪使仪使仪使仪器大致对中器大致对中器大致对中器大致对中,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）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。（3）脚螺旋精平左手大拇指法则气泡居中，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123a a、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。b b、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。c c、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（4）架头上移动仪器，精确对中 (5)脚螺旋精平 (6)反复（4）、（5）两步。对中的目的对中的目的对中的目的对中的目的:使仪器中心与测站点位于同一铅垂线上使仪器中心与测站点位于同一铅垂线上使仪器中心与测站点位于同一铅垂线上使仪器中心与测站点位于同一铅垂线上.整平的目的整平的目的整平的目的整平的目的:使仪器竖轴铅直使仪器竖轴铅直使仪器竖轴铅直使仪器竖轴铅直,水平度盘处于水平位置水平度盘处于水平位置水平度盘处于水平位置水平度盘处于水平位置.它包括粗平与精平它包括粗平与精平它包括粗平与精平它包括粗平与精平.二、水平角观测方法二、水平角观测方法1.测回法测回法(适用两个方向适用两个方向)盘左位置：盘左位置：左左=b左左 a左左(上半测回上半测回)盘右位置：盘右位置：右右b右右 a左左(下半测回下半测回)测回角值：测回角值：（左左+右右）测测 回回 法法 测测 角角 记记 录录 表表水平角水平角水平角水平角测回角值测回角值测回角值测回角值半测回值半测回值半测回值半测回值B BA A右右右右B BA A左左左左OO备注备注备注备注水平度盘读数水平度盘读数水平度盘读数水平度盘读数目目目目标标标标盘盘盘盘位位位位测测测测站站站站如测如测n个测回个测回,则应变换起始度盘度数则应变换起始度盘度数180/n。2.方向观测法（方向数大于方向观测法（方向数大于3个）个）1）选择起始方向；）选择起始方向；(如如A)2）盘左顺时针观测各方向；）盘左顺时针观测各方向；(A、B、C、D、A）3）盘右逆时针观测各方向；）盘右逆时针观测各方向；（A、D、C、B、A）4）在符合各项限差要求后，）在符合各项限差要求后，计算各方向归零方向值。计算各方向归零方向值。方方 向向 观观 测测 法法 记记 录录 表表 等级：图根小三角等级：图根小三角等级：图根小三角等级：图根小三角 测区：测区：测区：测区：108108工程工程工程工程 小组：小组：小组：小组：仪器：仪器：仪器：仪器：DJDJ6 6 天气：阴天气：阴天气：阴天气：阴 观测：观测：观测：观测：目期：目期：目期：目期：1978.5.23 1978.5.23 成像：稳定成像：稳定成像：稳定成像：稳定 记录：记录：记录：记录：测测测测站站站站测测测测回回回回数数数数目目目目标标标标读读读读 数数数数左左左左 （右（右（右（右 180180）（2C2C）（左（左（左（左+右右右右 180180）/2/2归零方向归零方向归零方向归零方向值值值值各测回平均各测回平均各测回平均各测回平均方向值方向值方向值方向值角值角值角值角值盘左盘左盘左盘左盘右盘右盘右盘右方向值方向值方向值方向值 OO（0 02 150 02 15）60 30 1660 30 1674 31 0874 31 0875 50 1475 50 14A A0 02 000 02 00180 02 18180 02 18-18-180 02 090 02 090 00 000 00 000 00 000 00 00B B60 32 3060 32 30240 32 24240 32 24+6+660 32 1760 32 1760 30 0260 30 0260 30 1660 30 16C C135 03 48135 03 48315 03 36315 03 36+12+12135 03 42135 03 42135 01 27135 01 27135 01 24135 01 24D D210 53 42210 53 4230 53 5430 53 54-12-12210 53 48210 53 48210 51 33210 51 33210 51 38210 51 38A A0 02 180 02 18180 02 24180 02 24-6-60 02 210 02 21第四节第四节 竖直角测量竖直角测量 竖直度盘垂直固定在望远镜旋转轴的一端，竖直度盘垂直固定在望远镜旋转轴的一端，随望随望远镜的转动而转动远镜的转动而转动。竖直度盘竖直度盘、竖盘指标水准管、指标线三者关系竖盘指标水准管、指标线三者关系竖直度盘的刻划与水平度盘基本相同，但其注字随仪竖直度盘的刻划与水平度盘基本相同，但其注字随仪器构造的不同分为顺时针和逆时针两种形式。器构造的不同分为顺时针和逆时针两种形式。一、竖直度盘的构造一、竖直度盘的构造 对对于于J6级级光光学学经经纬纬仪仪竖竖盘盘与与指指标标及及指指标标水水准准管管之之间间应应满满足足下下列列关关系系：当当视视准准轴轴水水平平，指指标标水水准准管管气气泡泡居居中中时时，指指标标所所指指的的竖竖盘盘读读数数值值盘盘左左为为90，盘右为，盘右为270。指标差：指标差：X 目前光学经纬仪普遍采用竖盘自动归零补偿目前光学经纬仪普遍采用竖盘自动归零补偿装置来代替竖盘指标水准管。装置来代替竖盘指标水准管。如如右右图图的的竖竖盘盘注注记记形形式式，其竖直角计算公式为：其竖直角计算公式为：左左=90 L 右右=R 270 竖直角竖直角 =（左左+右右）=（R L 180）二、竖直角的计算公式二、竖直角的计算公式推导竖直角计算公式的具体做法如下：推导竖直角计算公式的具体做法如下：1.盘左位置把望远镜大致置水平位置，这时竖盘读数值盘左位置把望远镜大致置水平位置，这时竖盘读数值约为约为90（若置盘右位置约为（若置盘右位置约为270），这个读数称为），这个读数称为始读数始读数。2.慢慢仰起望远镜物镜，观测竖盘读数（盘左时记作慢慢仰起望远镜物镜，观测竖盘读数（盘左时记作L，盘右时记作，盘右时记作R），并），并与始读数相比，是增加还是减与始读数相比，是增加还是减少少。3.以盘左为例，若以盘左为例，若L90，则竖角计算公式为：，则竖角计算公式为：左左=L 90右右=270 R竖直角竖直角 =（左左+右右）=（L R+180）三、竖直角指标差的计算三、竖直角指标差的计算 当当指指标标偏偏离离正正确确位位置置时时，这这个个指指标标线线所所指指的的读读数数就就比比始始读读数数增增大大或或减减少少一一个个角角值值，此此值值称称为为竖竖盘盘指指标标差差，也也就就是是竖竖盘盘指指标标位位置置不不正正确确所所引引起起的的读数误差。读数误差。指标差计算公式：指标差计算公式：X=（左左 右右）=（R+L-360）四、竖直角的观测方法四、竖直角的观测方法 1.盘盘左左位位置置：瞄瞄准准目目标标后后，使使竖竖盘盘指指标标水水准准管管气气泡泡居居中中，读读取竖盘读数取竖盘读数L，并记入竖直角观测记录表中。称为上半测回观测。，并记入竖直角观测记录表中。称为上半测回观测。2.盘盘右右位位置置：仍仍照照准准原原目目标标，使使竖竖盘盘指指标标水水准准管管气气泡泡居居中中，读取竖盘读数值读取竖盘读数值R，并记入记录表中。称为下半测回观测。，并记入记录表中。称为下半测回观测。3.上、下半测回合称上、下半测回合称一测回观测一测回观测。4.在在竖直角观测记录表竖直角观测记录表中进行竖直角和指标差的计算。中进行竖直角和指标差的计算。右右右右左左左左MMOO备备备备 注注注注一测回竖直一测回竖直一测回竖直一测回竖直角角角角指标差指标差指标差指标差半测回竖直半测回竖直半测回竖直半测回竖直角角角角竖盘读数竖盘读数竖盘读数竖盘读数盘盘盘盘位位位位目目目目标标标标测测测测站站站站第五节第五节 经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正一、经纬仪主要轴系应满足下述几何条件一、经纬仪主要轴系应满足下述几何条件:1、照照准准部部水水准准管管轴轴应应垂垂直直于于仪仪器器竖竖轴轴(LLVV)；2、十字丝纵丝应垂直于横轴；、十字丝纵丝应垂直于横轴；3、视准轴应垂直于横轴、视准轴应垂直于横轴(CCHH)；4、横轴应垂直于仪器竖轴、横轴应垂直于仪器竖轴(HHVV)；5、竖盘指标差应为零、竖盘指标差应为零；6、光学对中器的视准轴应与仪器竖轴重合、光学对中器的视准轴应与仪器竖轴重合。二、照准部水准管的检验与校正二、照准部水准管的检验与校正目目的的：当当照照准准部部水水准准管管气气泡泡居居中中时时，应应使使水水平平度度盘盘水平，竖轴铅垂。水平，竖轴铅垂。检检验验方方法法：将将仪仪器器安安置置好好后后，使使照照准准部部水水准准管管平平行行于于一一对对脚脚螺螺旋旋的的连连线线，转转动动这这对对脚脚螺螺旋旋使使气气泡泡居居中中。再再将将照照准准部部旋旋转转180180，若若气气泡泡仍仍居居中中，说说明明条条件件满满足，即水准管轴垂直于仪器竖轴，否则应进行校正。足，即水准管轴垂直于仪器竖轴，否则应进行校正。校校正正方方法法：转转动动平平行行于于水水准准管管的的两两个个脚脚螺螺旋旋使使气气泡泡退退回回偏偏离离零零点点的的格格数数的的一一半半，再再用用拨拨针针拨拨动动水水准准管管校正螺丝，使气泡居中。校正螺丝，使气泡居中。三、十字丝竖丝的检验与校正三、十字丝竖丝的检验与校正目目的的：使使十十字字丝丝竖竖丝丝垂垂直直横横轴轴。当当横横轴轴居居于于水水平平位位置时，竖丝处于铅垂位置。置时，竖丝处于铅垂位置。检检验验方方法法：用用十十字字丝丝竖竖丝丝的的一一端端精精确确瞄瞄准准远远处处某某点点，固固定定水水平平制制动动螺螺旋旋和和望望远远镜镜制制动动螺螺旋旋，慢慢慢慢转转动动望望远远镜镜微微动动螺螺旋旋。如如果果目目标标不不离离开开竖竖丝丝，说说明明此此项项条条件满足，即十字丝竖丝垂直于横轴，否则需要校正。件满足，即十字丝竖丝垂直于横轴，否则需要校正。校校正正方方法法：要要使使竖竖丝丝铅铅垂垂，就就要要转转动动十十字字丝丝板板座座或或整个目镜部分。整个目镜部分。四、视准轴的检验与校正四、视准轴的检验与校正目目的的：使使望望远远镜镜的的视视准准轴轴垂垂直直于于横横轴轴。视视准准轴轴不不垂垂直直于于横横轴轴的的倾倾角角c c称称为为视视准准轴轴误误差差，也也称称为为2 2c c误误差差，它它是由于十字丝交点的位置不正确而产生的。是由于十字丝交点的位置不正确而产生的。检检验验：选选与与视视准准轴轴近近于于水水平平的的一一点点作作为为照照准准目目标标，盘盘左左照照准准目目标标的的读读数数为为 左左，盘盘右右再再照照准准原原目目标标的的读读数数为为 右右，如如与与不不相相差差180180，则则表表明明视视准准轴轴不不垂垂直直于于横横轴，视准轴应进行校正。轴，视准轴应进行校正。校正：以盘右位置读数为准，计算两次读数的平均数校正：以盘右位置读数为准，计算两次读数的平均数a a，即，即a a=（右右+（左左+180180）转转动动水水平平微微动动螺螺旋旋将将度度盘盘读读数数值值配配置置为为读读数数a a，此此时时视视准准轴轴偏偏离离了了原原照照准准的的目目标标，然然后后拔拔动动十十字字丝丝校校正正螺螺丝丝，直直至至使使视视准准轴轴再再照照准准原原目目标标为为止止，即即视视准准轴轴于于横横轴相垂直。轴相垂直。五、横轴的检验与校正五、横轴的检验与校正目的：使横轴垂直于仪器竖轴。目的：使横轴垂直于仪器竖轴。检检验验方方法法：将将仪仪器器安安置置在在一一个个清清晰晰的的高高目目标标附附近近，其其仰仰角角为为3030左左右右。盘盘左左位位置置照照准准高高目目标标MM点点，固固定定水水平平制制动动螺螺旋旋，将将望望远远镜镜大大致致放放平平，在在墙墙上上或或横横放放的的尺尺上上标标出出mm1 1点点，纵纵转转望望远远镜镜，盘盘右右位位置置仍仍然然照照准准MM点点，放放平平望望远远镜镜，在在墙墙上上标标出出mm2 2点点。如如果果mm1 1和和mm2 2相相重重合合，则则说说明明此此条条件件满满足足，即即横横轴轴垂垂直直于于仪仪器器竖轴，否则需要进行校正。竖轴，否则需要进行校正。六、竖盘指标水准管的检验与校正六、竖盘指标水准管的检验与校正目的：使竖盘指标差目的：使竖盘指标差X X为零，指标处于正确的位置。为零，指标处于正确的位置。检检验验方方法法：安安置置经经纬纬仪仪于于测测站站上上，用用望望远远镜镜在在盘盘左左、盘盘右右两两个个位位置置观观测测同同一一目目标标，当当竖竖盘盘指指标标水水准准管管气气泡泡居居中中后后，分分别别读读取取竖竖盘盘读读数数L L和和R R，计计算算出出指指标标差差X X。如果。如果X X超过限差，则须校正。超过限差，则须校正。校校正正方方法法：求求得得正正确确的的竖竖直直角角后后，不不改改变变望望远远镜镜在在盘盘右右所所照照准准的的目目标标位位置置，转转动动竖竖盘盘指指标标水水准准管管微微动动螺螺旋旋，根根据据竖竖盘盘刻刻划划注注记记形形式式，在在竖竖盘盘上上配配置置竖竖角角为为 值值时时的的盘盘右右读读数数R R(R R=270+=270+)，此此时时竖竖盘盘指指标标水水准准管管气气泡泡必必然然不不居居中中，然然后后用用拔拔针针拔拔动动竖竖盘盘指指标标水准管上、下校正螺丝使气泡居中即可。水准管上、下校正螺丝使气泡居中即可。七、光学对中器的检验与校正七、光学对中器的检验与校正目的：使光学对中器视准轴与仪器竖轴重合目的：使光学对中器视准轴与仪器竖轴重合 一、仪器误差一、仪器误差 1 1视准轴误差视准轴误差 望远镜视准轴不垂直于横轴时，其偏离垂直位置的角值望远镜视准轴不垂直于横轴时，其偏离垂直位置的角值C C称称视准差或照准差。视准差或照准差。对水平角的影响对水平角的影响Xc=CsecXc=Csec,取盘左、盘右平均值可消除其影取盘左、盘右平均值可消除其影响。响。2 2横轴误差横轴误差 当竖轴铅垂时，横轴不水平，而有一偏离值当竖轴铅垂时，横轴不水平，而有一偏离值i i，称横轴误差，称横轴误差或支架差。或支架差。Xi=itanXi=itan,取盘左、盘右平均值可消除其影响。取盘左、盘右平均值可消除其影响。3 3竖轴误差竖轴误差 观测水平角时，仪器竖轴不处于铅垂方向，而偏离一个观测水平角时，仪器竖轴不处于铅垂方向，而偏离一个 角角度，称竖轴误差。度，称竖轴误差。取盘左、盘右平均值不可消除其影响。取盘左、盘右平均值不可消除其影响。4 4、度盘偏心差、度盘偏心差 水平度盘刻划中心与照准部旋转中心不相重合产生的误差。水平度盘刻划中心与照准部旋转中心不相重合产生的误差。取盘左、盘右平均值可消除其影响取盘左、盘右平均值可消除其影响第六节第六节 角度测量误差及注意事项角度测量误差及注意事项 二、对中误差与目标偏心二、对中误差与目标偏心 观测水平角时，对中不准确，使得仪器中心与测站点的标观测水平角时，对中不准确，使得仪器中心与测站点的标志中心不在同一铅垂线上即是对中误差，也称测站偏心。志中心不在同一铅垂线上即是对中误差，也称测站偏心。当照准的目标与其它地面标志中心不在一条铅垂线上时，当照准的目标与其它地面标志中心不在一条铅垂线上时，两点位置的差异称目标偏心或照准点偏心。其影响类似对中两点位置的差异称目标偏心或照准点偏心。其影响类似对中误差，边长越短，偏心距越大，影响也越大。误差，边长越短，偏心距越大，影响也越大。三、观测误差三、观测误差 1 1瞄准误差瞄准误差 人眼分辩两个的最小视角约为人眼分辩两个的最小视角约为6060，瞄准误差为，瞄准误差为 2 2读数误差读数误差 用分微尺测微器读数，可估读到最小格值十分之一。以此用分微尺测微器读数，可估读到最小格值十分之一。以此作为读数误差。作为读数误差。四、外界条件的影响四、外界条件的影响 1 1、风、风 2 2、温度、温度 3 3、雾、大气折光、雾、大气折光五、注意事项五、注意事项五、注意事项五、注意事项1.1.仪器要稳定仪器要稳定仪器要稳定仪器要稳定 2.2.对中要准确对中要准确对中要准确对中要准确 3.3.整平要仔细整平要仔细整平要仔细整平要仔细4.4.目标要照准目标要照准目标要照准目标要照准5.5.操作要规范操作要规范操作要规范操作要规范 6.6.估读要准确估读要准确估读要准确估读要准确7.7.观测要校核观测要校核观测要校核观测要校核J2光学光学经纬仪经纬仪 DJ2 DJ2型光学经纬仪型光学经纬仪正面反面 读数设备：采用对径分划线影象符合读数装置读数设备：采用对径分划线影象符合读数装置 读数规则：读数规则：转动测微手轮，使度盘正、倒像分划线精密重合。转动测微手轮，使度盘正、倒像分划线精密重合。由靠近视场中央读出上排正像左边分划线的度数，即由靠近视场中央读出上排正像左边分划线的度数，即3030。数出上排的正像数出上排的正像3030与下排倒像与下排倒像210210之间的格数再乘以之间的格数再乘以1010，就是整十分的数值，即就是整十分的数值，即2020。在旁边小窗中读出小于在旁边小窗中读出小于1010的分、秒数。测微尺分划影像左侧的分、秒数。测微尺分划影像左侧的注记数字是分数，右侧的注记数字的注记数字是分数，右侧的注记数字1 1、2 2、3 3、4 4、5 5是秒的是秒的十位数，即分别为十位数，即分别为1010、2020、3030、4040、5050。将以上数值相。将以上数值相加就得到整个读数。故其读数为：加就得到整个读数。故其读数为：度盘上的度数度盘上的度数 3030 度盘上整十分数度盘上整十分数 2020 测微尺上分、秒数测微尺上分、秒数 800800 全部读数为全部读数为 ：302800302800另一种读数方式为：窗口式半数字化的读数。另一种读数方式为：窗口式半数字化的读数。(见图见图3-8)3-8)本本 章章 小小 结结 照照准准部部水水准准管管的的检检验验；十十字字丝丝竖竖丝丝的的检检验验；视视准准轴轴的的检检验验；横横轴轴的的检检验验；竖竖盘盘指指标标水水准准管管的的检检验验；光光学学对对中中器器的检验。的检验。一、经纬仪及使用一、经纬仪及使用：光学经纬仪几何轴线之间的关系光学经纬仪几何轴线之间的关系 视准轴垂直横轴（视准轴垂直横轴（CCHH）；横轴垂直仪器竖轴）；横轴垂直仪器竖轴（HHVV）；水准管轴垂直仪器竖轴（）；水准管轴垂直仪器竖轴（LLVV）；竖）；竖盘指标差为零（盘指标差为零（X=0）；光学对中器视准轴与仪器竖轴）；光学对中器视准轴与仪器竖轴重合；十字丝竖丝垂直横轴。重合；十字丝竖丝垂直横轴。2光学经纬仪的技术操作方法光学经纬仪的技术操作方法:对中对中整平整平瞄准瞄准读数。其中：经纬仪的安置包括整平和对中。读数。其中：经纬仪的安置包括整平和对中。3光学经纬仪的检验项目光学经纬仪的检验项目本本 章章 小小 结结用测回法观测竖直角。用测回法观测竖直角。二、水平角测量二、水平角测量 1水平角水平角地面上两条直线之间的夹角在水地面上两条直线之间的夹角在水平面上的投影。平面上的投影。2用用测回法测回法观测水平角。观测水平角。3用用方向观测法方向观测法观测水平角。观测水平角。三、竖直角测量三、竖直角测量1竖直角竖直角视线与水平线之间的夹角。视线与水平线之间的夹角。2竖直角竖直角计算公式计算公式的确定。的确定。3竖直角竖直角观测方法观测方法。