工程测量角度测量.pptx

3.1 角度测量的概念角度测量是测量的三项基本工作之一，常用的测角仪器是经纬仪，用它可以测量水平角和竖直角。水平角测量用于确定地面点的平面位置，竖直角测量用于确定两点间的高差或将倾斜距离转换成水平距离。水水平平角角是是指指地地面面上上一一点点到到两两个个目目标标点点的的方方向向线线垂垂直直投投影影到到水水平平面面上上的的夹夹角角，或或者者是是过过两两条条方方向向线线的的竖竖直直面面所所夹夹的的两两面面角角。如如图图3-3-1 1所示。所示。在在过过A A点点的的铅铅垂垂线线上上，水水平平地地安安置置一一个个有有刻刻度度的的圆圆盘盘(称称为为水水平平度度盘盘)，度度盘盘中中心心在在o o点点，过过ABAB、ACAC竖竖直直面面与与水水平平度度盘盘交交线线为为onon、omom，在在水水平平度度盘盘上上读读数数为为n n、m m。则则nomnom为为所所测测得得的的水水平平角角。一一般般水水平平度度盘盘是是顺顺时时针针刻刻划划，则：，则：nom=m-n=nom=m-n=水平角和竖直角的测量原理水平角和竖直角的测量原理竖竖直直角角是是指指在在同同一一竖竖直直面面内内，某某一一方方向向线线与与水水平平线线的的夹夹角角。测测量量上上又又称称为为倾倾斜斜角角或或竖竖角角，用用表表示示。竖竖角角有有仰仰角角和和俯俯角角之之分分。夹夹角角在在水水平平线线之之上上为为“正正”，称称为为仰仰角角；在在水水平平线线之之下下为为“负负”，称称为为“俯角俯角”。若若在在竖竖直直面面内内，竖竖直直方方向向与与某某一一方方向向线线的的夹夹角角，称称为为“天天顶顶距距”用用Z Z表表示示。天顶距与竖直角的关系为：天顶距与竖直角的关系为：=90-Z=90-Z(3-2)(3-2)竖直度盘竖直度盘视视线线水水平平时时，竖竖盘盘读读数数为为固固定定值值9090或或270270。在在竖竖直直角角测测量量时时，只只需需读目标点一个方向值，便可算得竖直角。读目标点一个方向值，便可算得竖直角。水平角和竖直角的测量原理水平角和竖直角的测量原理根根据据以以上上分分析析，经经纬纬仪仪须须有有一一刻刻度度盘盘和和在在刻刻度度盘盘上上读读数数的的指指标标。观观测测水水平平角角时时，刻刻度度盘盘中中心心应应安安放放在在过过测测站站点点的的铅铅垂垂线线上上，并并能能使使之之水水平平。为为了了瞄瞄准准不不同同方方向向，经经纬纬仪仪的的望望远远镜镜应应能能沿沿水水平平方方向向转转动动，也也能能高高低低俯俯仰仰。当当望望远远镜镜高高低低俯俯仰仰时时，其其视视准准轴轴应应划划出出一一竖竖直直面面，这这样样才才能能使使得得在在同同一一竖竖直直面面内内高高低低不不同同的的目目标标有有相相同同的的水水平平度度盘盘读读数。数。水平角和竖直角的测量原理水平角和竖直角的测量原理经纬仪的类型经纬仪的类型经经纬纬仪仪的的种种类类繁繁多多，如如按按读读数数系系统统区区分分，可可以以分分成成光光学学、游游标标和和电电子子经经纬纬仪仪等等。现现在在使使用用的的大大多多是是光光学学经经纬纬仪仪，它它较较之之游游标标经经纬纬仪仪有有精精度度高高、体体积积小小、重重量量轻轻、密密封封性性能能良良好好等等优优点点。电电子子经经纬纬仪仪将在本章最后一节作简要介绍。将在本章最后一节作简要介绍。我我国国对对经经纬纬仪仪编编制制了了系系列列标标准准，分分别别为为DJ07DJ07、DJ1DJ1、DJ2DJ2、DJ6DJ6、DJ15DJ15及及DJ60DJ60等等级级别别。其其中中0707、1 1、2 2、6 6、1515等等数数字字，表表示示该该仪仪器器所所能能达达到到的的精精度度指指标标。如如DJ07DJ07和和DJ6DJ6分分别别表表示示水水平平方方向向测测量量一一测测回回的的方向方向中误差中误差不超过不超过0.70.7和和66的大地测量经纬仪。的大地测量经纬仪。DJ6光学经纬仪光学经纬仪 3.2.1 DJ63.2.1 DJ6光学经纬仪的构造光学经纬仪的构造经纬仪一般由基座、水平度盘、照准部三部组成。经纬仪一般由基座、水平度盘、照准部三部组成。从从测测角角原原理理可可知知，经经纬纬仪仪有有以以下下四四个个轴轴线线(见见图图3-20)3-20)，即即水水准准管管轴轴(LL)(LL)，竖竖轴轴(VV)(VV)，望望远远镜镜视视准准轴轴(CC)(CC)，横横轴轴(HH)(HH)。此此外外望望远远镜镜还还有有十字丝。这些轴系应满足以下条件：十字丝。这些轴系应满足以下条件：LL LL VV VV CC CC HH HH HH HH VV VV 十字丝垂直于横丝十字丝垂直于横丝 光学经纬仪的读数方法光学经纬仪的读数方法1.DJ6光学经纬仪的读数方法光学经纬仪的读数方法分微尺测微器的读数方法分微尺测微器的读数方法13453.18758.1经纬仪的使用包括对中、整平、瞄准、读数四个步骤经纬仪的使用包括对中、整平、瞄准、读数四个步骤 对对中中对对中中的的目目的的是是使使仪仪器器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。对对中中可可用用垂垂球球或或光光学学对对点点器器对对中中。垂垂球球对对中中精精度度一一般般在在3mm3mm之内，光学对点器对中可达之内，光学对点器对中可达1mm1mm。整整平平整整平平的的目目的的是是使使仪仪器器竖竖轴轴在在铅铅直直位位置置，而而水水平平度度盘在水平位置。图盘在水平位置。图3-123-12。经纬仪的使用经纬仪的使用 瞄瞄准准瞄瞄准准方方法法同同水水准准仪仪操操作作，只只是是测测量量水水平平角角时时应应使使十字丝纵丝平分或夹准目标，并尽量对准目标底部。图十字丝纵丝平分或夹准目标，并尽量对准目标底部。图3-133-13。读读数数读读数数时时要要先先调调节节反反光光镜镜，使使读读数数窗窗明明亮亮，旋旋转转显显微微镜镜调调焦焦螺螺旋旋，使使刻刻划划数数字字清清晰晰，然然后后读读数数。测测竖竖直直角角时时注注意意调调节节竖竖盘盘水水准准气气泡泡微微动螺旋，使动螺旋，使气泡居中后再读数气泡居中后再读数。经纬仪的使用经纬仪的使用水平角测量有测回法和方向观测法两种水平角测量有测回法和方向观测法两种 测回法测回法常用于测量两个方向之间的常用于测量两个方向之间的单角单角。图。图3-143-14。盘盘左左(正正镜镜)、L L=b=bL L-a-aL L 、上上半测回半测回(AB)(AB)盘盘右右(倒倒镜镜)、R R=b=bR R-a-aR R、下下半测回半测回(BA)(BA)上上、下下半半测测回回合合称称一一测测回回，计算一测回平均角值。计算一测回平均角值。水平角测量水平角测量水平角测量有测回法和方向观测法两种水平角测量有测回法和方向观测法两种 测回法测回法常用于测量两个方向之间的常用于测量两个方向之间的单角单角。图。图3-143-14。测测回回法法用用盘盘左左、盘盘右右观观测测，可可以以消消除除仪仪器器某某些些系系统统误误差差对对测测角角的的影影响响，校校核核观观测测结结果果和和提提高高观观测测成成果果精精度度。同同一一测测回回中中，上上、下下半半测测回回角角值值之之差差和和各各测测回回间间角角值值之之差差均均不不应应超超过过相相应应细细则则、规规范范所所规规定定之之容容许许值值(4040)。否否则则应应重重测测，如如各各较较差差合合乎乎要要求求，则则分分别别取平均值。取平均值。当当测测角角精精度度要要求求较较高高时时，往往往往要要观观测测几几个个测测回回，为为也也减减少少度度盘盘分分划划误误差差的的影影响响，各各测测回回间间应应根根据据测测回回数数n n，按按180/n180/n变换水平度盘位置。变换水平度盘位置。水平角测量水平角测量水平角测量（测回法）水平角测量（测回法）测站 目标竖盘位置水平度盘读数半测回角值一测回角值备注OA左BA右B0 02 4881 34 24 81 31 36180 02 30261 33 54 81 31 2481 31 30 方方向向观观测测法法当当一一个个测测站站上上需需要要测测量量的的方方向向数数多多于于两两个个时时，应应采采用用方方向向观观测测法法。当当方方向向数数多多于于三三个个时时，每每半半个个测测回回都都从从一一个个选选定定的的起起始始方方向向(称称为为零零方方向向)开开始始观观测测，在在依依次次观观测测所所需需的的各各个个目目标标之之后后，再再观观测测起起始始方方向向，称称为为归归零零。此此法法也也称称为为全全圆圆方方向向法法或或全圆测回法全圆测回法。上上半半测测回回、下下半半测测回回、几几个个测测回回。如如要要提提高高观观测测精精度度，须须观观测测多多个个测测回回。各各测测回回仍仍按按180/n180/n的的角角度度间隔变换水平度盘的起始位置。间隔变换水平度盘的起始位置。半半测测回回归归零零差差，对对于于DJ6DJ6经经纬纬仪仪，归归零零差差不不应应超超过过1818，否否则则应应重重新观测。新观测。方向观测法方向观测法方向观测法成果计算方向观测法成果计算计算两倍照准差计算两倍照准差(2c)(2c)值值2c=2c=盘左读数盘左读数-(-(盘右读数盘右读数180)(3-4)180)(3-4)对对于于DJ2DJ2经经纬纬仪仪，当当竖竖直直角角小小于于33时时，2c2c不不应应超超过过1818，DJ6DJ6没有限差要求。没有限差要求。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=1/2=1/2盘左读数盘左读数+(+(盘右读数盘右读数180)(3-5)180)(3-5)计计算算的的结结果果称称为为方方向向值值。起起始始方方向向有有两两个个平平均均值值，应应将将此此两两数数再次平均，作为起始方向的方向值，并括以括号。再次平均，作为起始方向的方向值，并括以括号。方向观测法方向观测法计算归零后的方向值计算归零后的方向值将将各各方方向向的的平平均均读读数数减减去去起起始始方方向向的的平平均均读读数数(括括号号内内)，即即得得各方向的各方向的归零方向值归零方向值。同一方向值各测回互差不超过。同一方向值各测回互差不超过2424。起始方向的归零值为零起始方向的归零值为零。计算各测回归零后方向值的平均值计算各测回归零后方向值的平均值取各测回同一方向归零后的方向值的取各测回同一方向归零后的方向值的平均值平均值作该方向的最后结作该方向的最后结果。在取平均值之前，应计算同一方向归零后的方向值各测回之间果。在取平均值之前，应计算同一方向归零后的方向值各测回之间的差数有无超限，如果超限，则应重测。的差数有无超限，如果超限，则应重测。计算各目标间水平角值计算各目标间水平角值将相邻两方向值减即可求得。将相邻两方向值减即可求得。各方向平均读各方向平均读数数-括号内数括号内数2c=2c=盘左读数盘左读数-(盘右读数盘右读数180)180)平均读数平均读数=1/2=1/2 盘左读数盘左读数+(+(盘盘右读数右读数180)180)竖直角的观测1.竖盘的构造2.竖直角的计算3.竖直角的观测 经纬仪竖盘包括经纬仪竖盘包括竖直度盘竖直度盘、竖盘指标竖盘指标水准管、竖盘指标水水准管、竖盘指标水准管微动螺旋准管微动螺旋和和竖盘竖盘读数指标读数指标。竖盘竖盘竖盘指标竖盘指标水准管水准管1 竖直度盘的构造竖盘竖盘指标指标水准水准管微管微动螺动螺旋旋竖盘竖盘读数读数指标指标竖直度盘竖直度盘固定安装在横轴的一端，其中心与横轴中心一致，望远镜在竖直面内转动时，竖盘跟随望远镜一起转动，而读数指标则是不动的。竖盘读数指标与竖盘水准管连接在一起，当指标水准管气泡居中时，指标便处于正确的位置。1、竖直度盘的构造2 2、竖直角的计算（掌握）、竖直角的计算（掌握）竖竖盘盘是是由由光光学学玻玻璃璃制制成成，刻刻划划的的注注记记有有顺顺时时针针方方向向与与逆时针逆时针方向两种。不同刻划的经纬仪其竖直角公式不同。方向两种。不同刻划的经纬仪其竖直角公式不同。始读数：望远镜视线水平时的读数读数：望远镜视线倾斜时的读数L=始读数始读数-读数读数R=读数读数-始读数始读数度盘顺时针方向盘左位置盘左位置盘右位置盘右位置度盘逆时针方向L=读数读数-始读数始读数R=始读数始读数-读数读数盘左位置盘左位置盘右位置盘右位置2、竖直角的计算（掌握）、竖直角的计算（掌握）当望远镜抬高，竖盘读数增加时，竖直角为：当望远镜抬高，竖盘读数增加时，竖直角为：=读数读数-始读数始读数当望远镜抬高，竖盘读数减小时，竖直角为：当望远镜抬高，竖盘读数减小时，竖直角为：反之，反之，=始读数始读数-读数读数 的的值为正，竖直角为仰角；值为正，竖直角为仰角；值值为为负，竖直角为俯角负，竖直角为俯角(1)(1)仪仪器器安安置置在在测测站站点点上上，对对中中、整整平平。盘盘左左位位置置瞄准目标点，使十字丝中横丝精确瞄准目标顶端。瞄准目标点，使十字丝中横丝精确瞄准目标顶端。竖直角的观测（掌握）竖直角的观测（掌握）在在竖竖直直角角观观测测之之前前，将将望望远远镜镜由由水水平平方方向向逐逐渐渐向向上上仰仰起起，观观察察读读数数的的增增减减，据据此此确确定定竖竖盘盘的的起起始始读读数数及及竖直角的计算公式，然后按下面步骤观测。竖直角的计算公式，然后按下面步骤观测。对中的目的是什么？(2)调节竖盘指标水准管微动螺旋，使竖盘指标水调节竖盘指标水准管微动螺旋，使竖盘指标水准管气泡居中，读数为准管气泡居中，读数为L。(3)用盘右位置再瞄准目标点，调节竖盘指标水准用盘右位置再瞄准目标点，调节竖盘指标水准管，使气泡居中，读数为管，使气泡居中，读数为R。L=90-LR=R-270(4)(4)完成一测回，由读数计算出盘左竖直角完成一测回，由读数计算出盘左竖直角L L和盘右和盘右竖直角竖直角R R，取其平均值作为最后结果。，取其平均值作为最后结果。一测回角值为一测回角值为：=1/2(=1/2(L L+R R)如果精度要求较高，可测若干测回取平均值作为观测成果竖直角观测竖直角观测测站目标竖盘位置竖盘读数 半测回角值 一测回角值 备注OM左右ON左右85 43 244 16 36274 16 06 4 16 064 16 21265 38 36 4 21 2494 21 124 21 124 21 18竖直角观测手簿竖直角观测手簿思考题1、何谓竖直角？在同一竖直面内瞄准不同高度的点在竖直度盘上的读数是否一样？为什么?2、设已测得从经纬仪到铁塔中心的水平距离为42.45m，对塔顶的仰角为+2251，对塔底中心的俯角为-149，试计算铁塔的高度H。经纬仪有以下几何轴线经纬仪有以下几何轴线:水准管轴水准管轴(LL)(LL)竖轴竖轴(VV)(VV)望远镜视准轴望远镜视准轴(CC)(CC)横轴横轴(HH)(HH)经纬仪的检验和校正经纬仪的检验和校正经纬仪的检验和校正经纬仪的检验和校正几何轴线必须满足下列条件：（1）LLVV（2）竖丝HH（3）CC HH（4）HH VV其它：（5）竖盘指标差必须处于正确位置（6）光学对中器应与仪器竖轴重合检检验验目目的的是是使使仪仪器器满满足足照照准准部部水水准准管管垂垂直直仪仪器器竖竖轴轴的的几几何何条件。使仪器整平后，保证竖轴铅直，水平度盘保持水平条件。使仪器整平后，保证竖轴铅直，水平度盘保持水平（1）水准管轴垂直于竖轴（）水准管轴垂直于竖轴（LL VV）（重点）（重点）（1）水准管轴垂直于竖轴（）水准管轴垂直于竖轴（LL VV）（重点）（重点）检验方法：检验方法：A A 使水准管平行于任一对脚螺旋使水准管平行于任一对脚螺旋,并使其气泡居中并使其气泡居中B B 将将照照准准部部旋旋转转180180，若若气气泡泡仍仍然然居居中中，则则说说明明满满足条件。若气泡偏离量超过一格，应进行校正。足条件。若气泡偏离量超过一格，应进行校正。校正校正:可用校正针调整水准管校正螺丝，使气泡退回可用校正针调整水准管校正螺丝，使气泡退回偏移量的一半，再调整脚螺旋使水准管气泡居中偏移量的一半，再调整脚螺旋使水准管气泡居中（1）水准管轴垂直于竖轴（）水准管轴垂直于竖轴（LL VV）（重点）（重点）检验目的检验目的:是使竖丝铅直，保证精确瞄准目标。是使竖丝铅直，保证精确瞄准目标。校正校正:其校正方法其校正方法如同水准仪如同水准仪校正。校正。（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）水准仪十字丝如何检验？如何校正？检验方法检验方法:用十字丝中点瞄准一个目标点用十字丝中点瞄准一个目标点P，锁紧望远镜，锁紧望远镜制动螺旋。慢慢转动望远镜微动螺旋，使望远镜上、下制动螺旋。慢慢转动望远镜微动螺旋，使望远镜上、下移动。如移动。如P点沿竖丝移动，则满足条件，否则需校正。点沿竖丝移动，则满足条件，否则需校正。检验目的检验目的:当横轴水平时，望远镜绕横轴旋转，其视准面当横轴水平时，望远镜绕横轴旋转，其视准面应是与横轴正交的铅垂面。应是与横轴正交的铅垂面。若视准轴与横轴不垂直，用该若视准轴与横轴不垂直，用该仪器测量同一铅垂面内不同高度目标时，所测水平度盘读仪器测量同一铅垂面内不同高度目标时，所测水平度盘读数不一样，产生测角误差。数不一样，产生测角误差。（3）视准轴垂直于横轴（）视准轴垂直于横轴（CC HH）两式相加两式相减视准差盘左正确读数盘左盘右检验方法检验方法:整平仪器后，选一与仪器大致同高的目标整平仪器后，选一与仪器大致同高的目标,先用盘左瞄准先用盘左瞄准该点，读得一个读数该点，读得一个读数a a左左，再用盘右瞄准该点，得到一个读数，再用盘右瞄准该点，得到一个读数a右右，如，如果两次读数相差果两次读数相差180度则条件满足，否则需要校正。度则条件满足，否则需要校正。（3）视准轴垂直于横轴（）视准轴垂直于横轴（CC HH）校正方法校正方法:计算正确的读数计算正确的读数a（如（如在盘右位置，则为在盘右位置，则为a+180）。转）。转动照准部微动螺旋，使水平度盘动照准部微动螺旋，使水平度盘读数为读数为a，此时，取下十字丝护，此时，取下十字丝护板盖，用改动针拨动十字丝环的板盖，用改动针拨动十字丝环的左右两校正螺丝，移动十字丝环，左右两校正螺丝，移动十字丝环，至十字丝交点对准目标至十字丝交点对准目标P点为止。点为止。要重复检校，至误差在要重复检校，至误差在0.1内。内。检验目的检验目的:此项检验是保证当竖轴铅直时，横轴应水平；此项检验是保证当竖轴铅直时，横轴应水平；否则，视准轴绕横轴旋转轨迹不是铅垂面，而是一个倾斜否则，视准轴绕横轴旋转轨迹不是铅垂面，而是一个倾斜面。面。检验方法检验方法:在距墙在距墙30m30m处安置经处安置经纬仪，在盘左位置瞄准墙上一个纬仪，在盘左位置瞄准墙上一个明显高点明显高点P P。要求仰角应大于。要求仰角应大于3030。固定照准部，将望远镜大。固定照准部，将望远镜大致水平。在墙上标出十字丝中点致水平。在墙上标出十字丝中点对应位置对应位置P P1 1。再用盘右瞄准。再用盘右瞄准P P点，点，同法在墙上标出同法在墙上标出P P2 2点。若点。若P P1 1与与P P2 2重合，表示横轴垂直于竖轴。不重合，表示横轴垂直于竖轴。不重合，则条件不满足重合，则条件不满足(4)横轴垂直于竖轴横轴垂直于竖轴(HH VV)校正方法：校正方法：用望远镜瞄准用望远镜瞄准P P1 1P P2 2直线的中点直线的中点P PM M，固定照准部。，固定照准部。然后抬高望远镜使十字丝交点然后抬高望远镜使十字丝交点移到移到P P点。由于点。由于i i角的影响，角的影响，P P与与P P不重合。校正时应打开不重合。校正时应打开支架支架护盖护盖，放松支架内的校正，放松支架内的校正螺丝，使横轴一端升高或降低，螺丝，使横轴一端升高或降低，直到十字丝交点对准直到十字丝交点对准P P点。注点。注意，由于经纬仪横轴密封在支意，由于经纬仪横轴密封在支架内，该项校正应由专业维修架内，该项校正应由专业维修人员进行。人员进行。(4)横轴垂直于竖轴横轴垂直于竖轴(HH VV)竖盘指标差竖盘指标差望远镜视线水平、竖盘水准管气泡居望远镜视线水平、竖盘水准管气泡居中时，其指标不恰好在中时，其指标不恰好在9090或或270270，而与正确位置差一，而与正确位置差一个小角个小角，称为竖盘指标差。，称为竖盘指标差。此时进行竖直此时进行竖直角测量，盘左始读角测量，盘左始读数为数为90+90+。正。正确的竖直角为：确的竖直角为：=(90+)-L=(90+)-L (5)竖盘指标差（重点）竖盘指标差（重点）=L+（a）正确的竖直角：正确的竖直角：=R-270-=R-270-=R R-(b)(b)将将(a)(a)和和(b)(b)式相加除式相加除以以2 2，得：，得：可见在竖直角观测中，用正倒镜观测取其均值可可见在竖直角观测中，用正倒镜观测取其均值可以消除竖盘指标差的影响，提高成果精度以消除竖盘指标差的影响，提高成果精度。(5)竖盘指标差竖盘指标差盘右始读数为盘右始读数为270+指标差若超出指标差若超出11应校正应校正。校正校正时，应用盘右位置照准原目标。转动竖盘指标水时，应用盘右位置照准原目标。转动竖盘指标水准管微动螺旋，使竖盘读数为正确值准管微动螺旋，使竖盘读数为正确值(R R-)-)。此时。此时气泡不再居中，再用校正针拨动竖盘水准管校正螺丝，气泡不再居中，再用校正针拨动竖盘水准管校正螺丝，使气泡居中。这项工作应反复进行，直至使气泡居中。这项工作应反复进行，直至在规定范在规定范围之内。围之内。用（用（b)b)式减去（式减去（a)a)式，可求得指标差：式，可求得指标差：（5）竖盘指标差）竖盘指标差检验检验校正的目的是使光学对点器的视准轴与仪器竖轴线校正的目的是使光学对点器的视准轴与仪器竖轴线重合。重合。校正校正(6)光学对中器（在经纬仪测量误差里面讲）光学对中器（在经纬仪测量误差里面讲）经纬仪的检验和校正经纬仪的检验和校正（1）LL VV的检验与校核的检验与校核（2）竖丝竖丝 HH检验与校核检验与校核（3）CC HH的检验与校核的检验与校核（4）HH VV的检验与校核的检验与校核（5）竖盘指标差的检验与校核竖盘指标差的检验与校核（6）光学对中器的检验与校正光学对中器的检验与校正思考题检验时，为什么水准器在某一方向整平后，照准部绕竖轴旋转180，气泡偏离中央的格数，就是水准管轴不垂直于竖轴的偏角的两倍角值？如何校正？误差误差仪器误差仪器误差观测操作观测操作误差误差外界条件外界条件影响影响 加工加工不完善不完善 校正后残校正后残余误差余误差 对中误差对中误差 整平误差整平误差 照准误差与照准误差与读数误差读数误差 设备性能设备性能局限局限目标偏斜差目标偏斜差水平角误差及其消减方法水平角误差及其消减方法1 仪器误差A 加工不完善加工不完善 B 校正后残余误差校正后残余误差 (1)度盘偏心差度盘偏心差 (2)度盘刻划不均匀误差度盘刻划不均匀误差 (1)视准轴误差视准轴误差 (2)横轴误差横轴误差(支架差支架差)(3)竖轴倾斜误差竖轴倾斜误差C 设备性能局限设备性能局限 A 加工不完善加工不完善(1)(1)度盘偏心差度盘偏心差是由于度盘加工及安装不完是由于度盘加工及安装不完善引起的。使照准部旋转中心善引起的。使照准部旋转中心O O与水平度盘圆心与水平度盘圆心O O不重合引起读数误差。不重合引起读数误差。A 加工不完善加工不完善(1)(1)度盘偏心差度盘偏心差消减方法：消减方法：可用盘左、盘右读数取平均的方法予以可用盘左、盘右读数取平均的方法予以减小。减小。上面两式相加得：A 加工不完善加工不完善(2)(2)度盘刻划不均匀误差度盘刻划不均匀误差 是由于仪器加是由于仪器加工不完善引起的。这项误差很小。工不完善引起的。这项误差很小。xx A 加工不完善加工不完善(2)(2)度盘刻划不均匀误差度盘刻划不均匀误差消除方法：消除方法：高精度测量时，为了提高测角精高精度测量时，为了提高测角精度，度，可利用度盘位置变换手轮在各测回间变换可利用度盘位置变换手轮在各测回间变换度盘位置，减小这项误差的影响。度盘位置，减小这项误差的影响。正确读数正确读数前面两个式子相加前面两个式子相加B 校正后残余误差校正后残余误差（1 1）视视准准轴轴误误差差望望远远镜镜视视准准轴轴不不垂垂直直于于横横轴轴时时，其偏离垂直位置的角值其偏离垂直位置的角值C C称为称为视准误差视准误差或或照准差照准差。盘左盘右两式相加盘左正确读数B 校正后残余误差校正后残余误差（1 1）视准轴误差）视准轴误差消消减减方方法法：由由于于盘盘左左、盘盘右右观观测测时时符符号号相相反反，故故水水平平角测量时，可采用盘左、盘右取平均的方法加以消除角测量时，可采用盘左、盘右取平均的方法加以消除B 校正后残余误差校正后残余误差（2)2)横轴误差横轴误差(支架差支架差)是由于支承横轴的是由于支承横轴的支架有误差，造成横轴与竖轴不垂直。支架有误差，造成横轴与竖轴不垂直。B 校正后残余误差校正后残余误差（2)2)横轴误差横轴误差(支架差支架差)消减方法：消减方法：可采用盘左、可采用盘左、盘右取平均的方法加以盘右取平均的方法加以消除。消除。B 校正后残余误差校正后残余误差(3)(3)竖轴倾斜误差竖轴倾斜误差 是由于水准管轴不垂直于竖轴，是由于水准管轴不垂直于竖轴，以及竖轴水准管不居中引起的误差。这时，竖轴偏离竖直以及竖轴水准管不居中引起的误差。这时，竖轴偏离竖直方向一个小角度，从而引起横轴倾斜及度盘倾斜，造成测方向一个小角度，从而引起横轴倾斜及度盘倾斜，造成测角误差。角误差。消减方法：消减方法：测量前应严测量前应严格检校仪器，观测时仔格检校仪器，观测时仔细整平，并始终保持照细整平，并始终保持照准部水准管气泡居中，准部水准管气泡居中，气泡不可偏离一格气泡不可偏离一格。C 设备性能局限设备性能局限设备的局限性有很多，如：设备的局限性有很多，如：DJ6只能估读到只能估读到0.1,无法达到无法达到1望远镜的放大倍数也有影响望远镜的放大倍数也有影响消减方法：消减方法：可选择性能更好的仪器可选择性能更好的仪器2 观测操作误差观测操作误差A 对中误差;B 目标偏斜差;C 整平误差;D 照准误差与读数误差A 对中误差对中误差在测角时，若经纬仪对中有误差，将使仪器中心与测在测角时，若经纬仪对中有误差，将使仪器中心与测站点不在同一铅垂线上，造成测角误差。站点不在同一铅垂线上，造成测角误差。(a)(a)对中引起测角误差对中引起测角误差:当 很小时可得：(b)同理：(c)从上式可见，这项误差与偏心距成正比，与边长成从上式可见，这项误差与偏心距成正比，与边长成反比，反比，不能通过观测方法消除。不能通过观测方法消除。将(b)和(C)带入(a)式对中误差消减方法：对中误差消减方法：测水平角时要仔细对中，在短边测测水平角时要仔细对中，在短边测量时更要严格对中。量时更要严格对中。B 目标偏斜差目标偏斜差由于标杆倾斜引起的。如标杆倾斜，又没有瞄准底由于标杆倾斜引起的。如标杆倾斜，又没有瞄准底部，则产生目标偏心误差。部，则产生目标偏心误差。O O为测站，为测站，A A为地面目为地面目标点，标点，AAAA为标杆，杆长为标杆，杆长d d，杆倾角，杆倾角。目标偏心。目标偏心差为：差为：e=dsine=dsin目标偏斜对观测方向影响为：目标偏斜对观测方向影响为：从上式可见，目标偏心误从上式可见，目标偏心误差对水平方向影响与差对水平方向影响与e e成正比，成正比，与边长成反比。与边长成反比。B 目标偏斜差目标偏斜差消减方法：消减方法：测角时标杆应竖直，测角时标杆应竖直，并尽可能瞄准底部。并尽可能瞄准底部。C 整平误差整平误差 主要由于观测时仪器未严格整平，竖轴将处于倾斜位置。这种不能不能采用适当的观测方法加以消除。当观测的竖直角越大其误差影响越大，应特别注意仪器整平。消减方法：每测回观测完毕，应重新整平仪器再进行下一个测回。当有太阳时，必须打伞，避免阳光直射水准管，影响仪器整平。D 照准误差与读数误差照准误差与读数误差照准误差照准误差 测角时由人眼通过望远镜瞄准目标产生测角时由人眼通过望远镜瞄准目标产生的误差称为照准误差。影响照准误差的因素很多，如望远的误差称为照准误差。影响照准误差的因素很多，如望远镜放大倍数、人眼分辨率、十字丝的粗细、标志形状和大镜放大倍数、人眼分辨率、十字丝的粗细、标志形状和大小、目标影像亮度、颜色等。小、目标影像亮度、颜色等。读数误差读数误差读数误差主要取决于仪器读数设备。读数误差主要取决于仪器读数设备。消减方法：消减方法：选择性能好、精度高的仪器，提高选择性能好、精度高的仪器，提高观测技能。观测技能。3 外界条件影响外界条件影响 观测在一定的外界条件下进行，外界条观测在一定的外界条件下进行，外界条件对观测质量有直接影响，如件对观测质量有直接影响，如松软的土壤松软的土壤和和大风大风影响仪器的稳定；影响仪器的稳定；日晒日晒和和温度温度变化变化影响水准管气泡的运动；影响水准管气泡的运动；大气层受大气层受地面热地面热辐射的影响会引起目标影象的跳动等。辐射的影响会引起目标影象的跳动等。消减方法：消减方法：选择目标成象清晰稳定的有利时间选择目标成象清晰稳定的有利时间观测，设法克服或避开不得条件的影响，以提观测，设法克服或避开不得条件的影响，以提高观测成果的质量。高观测成果的质量。误差误差仪器误差仪器误差观测误差观测误差外界条件外界条件影响影响度盘刻划度盘刻划度盘偏心差度盘偏心差照准误差照准误差竖盘指标竖盘指标水准管水准管竖盘指标竖盘指标读数误差读数误差二二 竖直角误差及其消减方法竖直角误差及其消减方法二二 竖直角测量误差竖直角测量误差1 仪器误差仪器误差度盘刻划误差：不能采用改变度盘位置进行消除，但是度盘刻划误差较小度盘偏心差：可采用对向观测平均值进行消减度盘指标差：可采用盘左盘右观测平均值进行消除二二 竖直角测量误差竖直角测量误差2 观测误差观测误差照准误差:人眼分辨率和望远镜放大率原因读数误差：主要是估读和视差引起的竖盘指标水准管整平误差：除了认真整平外，还要打保护伞，防止仪器受热二二 竖直角测量误差竖直角测量误差3 外界条件的影响垂直折光：主要大气中存在温度梯度，致使光发生偏折。消除方法：尽量避免长边；视线尽量离地面高一点；避免从水上通过；选择有利的时间观测思考题 在水平角观测中可能出现哪些误差？观测时应采取什么措施来消减这些误差对成果的影响？本章小结本章小结角度角度测测量量角度角度测测量原理量原理DJ6光学光学经纬仪经纬仪的的认识认识水平角水平角测测量量竖竖直角直角测测量量经纬仪经纬仪的的检验检验校正校正测测量量误误差及消减方法差及消减方法