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1、第四章 角度测量,本节重点,掌握角度测量内容及原理 认识角度测量仪器经纬仪,概述,角度测量包括水平角测量和竖直角测量 角度测量的目的 水平角测量: 确定直线的方向和点的平面位置 竖直角测量: 确定地面两点间的高差,或将地面斜距改化成水平距离 角度测量的主要仪器: 经纬仪 根据测量的精度不同，经纬仪可分为罗盘仪（俗称袖珍经纬仪）、普通经纬仪或精密经纬仪。,水平角测量原理,水平角: 相交的两条直线在水平面内的投影,也就是过这两方向线所作的两竖直面间的二面角。 取值范围: 0360o 仪器：经纬仪、水平度盘,水平角测量原理,测量要点:经纬仪中心精确安置在拟测量角A的顶点; 水平度盘中心与角顶点A在同
2、一铅垂线上; 经纬仪上的望远镜可水平旋转,也可竖直旋转; 水平度盘固定不动. A、B两点的水平角：ba,A,经纬仪,水平度盘,竖直角测量原理,竖直角是同一竖直面内目标与水平线或铅垂线方向间的夹角。与水平线间的夹角称为垂直角，与铅垂线间的称为天顶距。 垂直角角度取值为0 90。视线向上倾斜为仰角，符号为正。视线向下倾斜为俯角，符号为负。 天顶距Z取值0 180，恒取正值。,垂直角测量原理,竖直角测量原理,在经纬仪上装置一个铅垂状态的全圆量角器（竖直度盘）。两个方向读数之差为竖直角角值。 任何注记形式的竖盘，制作时都要求视线在水平时的读数为一固定值，如0,90,180,270。 垂直角测量的两个方
3、向中须有一个水平方向。,4.2 光学经纬仪,经纬仪分光学经纬仪和电子经纬仪两大类。 按精度分: DJ07、DJ1、DJ2（精密经纬仪）DJ6（普通经纬仪，俗称工程经纬仪） 注：下标数字为该仪器一测回方向观测中误差的秒数。,DJ6-2 DJ6-2 （华光）,J2-2 (苏一光),TDJ2E TDJ2 （北光）,J6E J6 （1002厂）,DJD2A DJD5 （苏一光）,DJD2-G、DJD5-G （北光）,LT2、LT5 （苏一光）,拓普康,索佳,蔡 司,徕 卡,宾得,经纬仪能同时测量水平角和竖直角，须满足： 1.仪器能使水平度盘和竖直度盘分别置于水平位置和铅垂位置。 2.能够精确照准任何方
4、向的目标。 3.仪器的旋转轴应与过测站点的铅垂线一致。 4.水平度盘应水平，竖直度盘应铅垂，并能测出目标的水平方向值和竖角。,4.2 经纬仪的认识及使用,一、DJ6光学经纬仪基本构造,光学经纬仪主要由基座、度盘（水平和竖直）和照准部三大部分组成。,(1)基座 基座是支承整个仪器的底座。 基座上有三个脚螺旋、圆水准器、支座、连接螺旋等。 脚螺旋用于整平仪器。,(2)水平度盘及竖直度盘 水平度盘和竖直度盘由光学玻璃制成 。 顺时针0360刻度； 仪器整平时，水平度盘水平 水平度盘独立装于竖轴上，测量时照准部转动，水平度盘则不动。 竖直度盘固定在横轴的一端与望远镜一起转动。,(3)照准部,望远镜：用
5、于瞄准目标，与水准仪类似，也由物镜、目镜、调焦透镜、十字丝分划板组成； 横轴：望远镜的旋转轴；U形支架：用于支撑望远镜； 竖轴：照准部旋转轴的几何中心； 竖直度盘：用于测量竖直角， 顺时针或逆时针刻划；,竖盘指标水准管：用于指示竖盘指标是否处于正确位置； 管水准器：用于整平仪器； 读数显微镜：用来读取水平度盘和竖直度盘的读数； 调节螺旋。,四条轴线： VV（竖轴）：与测站点在同一铅垂线上，水平度盘安于其上 HH（横轴）：望远镜、竖直度盘安于其上 LL(管水准轴）：保证竖轴铅垂，而水平度盘水平 CC（视准轴)：绕横轴转动，竖盘也转动,各螺旋及其作用,固定螺旋（轴座连接螺旋）8：固定基座与照准部
6、脚螺旋12：整平仪器 水平制动、微动螺旋7、6，控制照准部水平转动； 垂直制动螺旋18，控制望远镜竖直转动； 竖盘指标水准管微动螺旋3；调整竖直度盘水准器气泡居中，使指标线处于垂线方向上； 光学对中器5：对中； 目镜调焦螺旋15：使十字丝清晰； 物镜调焦螺旋14：使目标清晰； 度盘变换手轮,2.光学经纬仪的读数方法,1)分微尺测微 读数窗： H 标记为水平度盘读数窗 V 标记为竖直度盘读数窗 读数方法：全尺分60格每小格1o共60，每10 有注记，分别注为0 1 2 3 4 5 6不足1的可估读至0.1即6“的倍数如：水平度盘角度是2150000”竖直度盘角度785224”,例1:,例2:,例
7、3:,例4:,读数,(1)垂球对中及整平方法 (2)光学对中器对中及整平方法,二、 光学经纬仪的使用,经纬仪的安置,瞄准目标,1、对中目的：使水平度盘中心与测站点标志中心在同一铅垂线上方法：垂球对中 光学对中,垂球对中(要点),粗略对中：移动三脚架，使垂球尖离测站中心12cm内； 精确对中：稍微松开中心螺丝，在脚架头上移动(不能旋转)仪器，使垂球尖精确对中测站标志中心，旋紧中心螺丝。 注意：脚架头首先要放平，三个脚螺旋基本等高；脚架适当踩实； 垂球尖尽量接近标志，便于判断。,光学对中,安置三脚架，粗平，粗对中； 装照准部，拧紧连接螺旋； 用脚螺旋使光学对中器对中； 伸缩架腿整平圆气泡； 用脚螺
8、旋整平长气泡； 松连接螺旋再精确对中； 用脚螺旋精平长气泡。 若不符合要求，再重复6、7步。,整平 1）目的：使水平度盘严格水平、竖直度盘铅垂。 2）方法：先粗平再精平 粗平：使圆水准气泡居中（利用脚架调整） 精平：使管水准器居中(用脚螺旋使水准管气泡在互相垂直的两个方向上都居中),粗平：判断标准： 圆水准气泡居中方法：伸缩脚架进行粗平，即根据气泡位置，升高或降低脚架（注：气泡总位于高处）。用垂球对中时，只能用脚螺旋粗平,气泡居中，1、2等高,1,2,3,气泡居中，3与1、2等高,精平方法（左手大拇指法则）：汽泡移动的方向与左手大拇指转动的方向一致 要点: 转动仪器，使水准管与1、2脚螺旋连线
9、平行。 根据气泡位置运用法则，对向旋转1、2脚螺旋。 转动仪器90，运用法则，旋转3脚螺旋。,高,3. 调焦消除视差：使十字丝及物象清晰，包括目镜和物镜调焦。 4. 瞄准使十字丝中心部位正对目标。注：测量水平角时，用十字丝的纵丝对准目标底部， 测量竖直角时，用横丝切准目标顶部。,照准目标及瞄准方法照准标志： 标杆 测钎 瞄准方法(4点)目镜对光使十字丝清晰用准星粗瞄目标物镜对光，使目标像清晰用水平微动精确瞄准目标,TDJ2E TDJ2 （北光）,5.读数打开反光镜，使读数窗光线均匀；调焦使读数窗分划清晰（注意消除视差）；按不同的测微器直接读取水平、竖直度盘读数（度、分、秒，秒为估读且为6的倍数
10、）。,水平角：21506 48 “ 竖直角： 7852 00 “,经纬仪的安置和使用步骤,将三脚架安置在测站点上 注意：高度适中、架头水平、目估对中 对中 目的：使仪器中心和测站点在同一铅垂线上 方法：锤球对中，光学对中 步骤：粗略对中、精确对中 整平 目的：使仪器的水平度盘水平、竖直度盘铅垂 步骤：粗平、精平,脚架安置,安置脚架,粗略对中,安装仪器,精确对中（3mm）,粗略整平,精确整平( 1格）,影响对中，以上几步应重复进行,调焦 目镜调焦使十字丝清晰 瞄准 准星粗瞄 物镜调焦使目标清晰（注意消除视差） 精确瞄准 读数,脚架安置,目镜调焦,粗瞄目标,物镜调焦,精确瞄准,读数,4-4 水平角
11、观测,在角度观测中，为消除或削弱仪器误差，常采用盘左和盘右位置观测法 盘左：观测者正对望远镜目镜时，竖盘在望远镜的左边，又称正镜； 盘右：观测者正对望远镜目镜时，竖盘在望远镜的右面，又称倒镜。 盘左和盘右零方向读数差为180o 观测方法：测回法和方向观测法。,1、测回法,测回法适用于测量两个方向之间的单角。,测量步骤： 1） 盘左测量（上半测回） 安置仪器于测站点O，对中、整平； 取盘左位置瞄准左目标A，用水平制动、水平微动螺旋精确照准目标后，读取水平度盘读数a； 松开水平制动扳手，顺时针转动望远镜，用同样方法照准右目标B，读得读数b； 测得角值为：左= b- a,2）盘右测量（下半测回） 松
12、开水平制动扳手，纵转望远镜，变盘左为盘右，同法再次照准目标B，读得读数b； 松开水平制动扳手，逆时针转动望远镜，同法照准目标A，读得读数a； 测得角值为： 右= b- a,3）取值 上、下半测回合称为一测回，若|左-右| 在规定限差内（DJ6 40)认为观测合格。此时取一测回角值为： = (左+右)/2,【注】： 上半测回先左（A）后右（B），顺时针转动望远镜，下半测回先右（B）后左（A），逆时针转动望远镜。 当水平角需观测几个测回时，为了减低度盘分划误差的影响，各测回之间要根据测回数n，以180/n的差值变换度盘的起始位置。如当测回数n=3时，各测回的起始方向读数应等于或略大于0、60、12
13、0。,表 测回法观测水平角记录手簿示例,计算检核,2、方向观测法（全圆观测法）用于两个以上目标方向的水平角观测。 观测步骤： 盘左位置：观测顺序：顺时针以上为上半测回。,零方向,盘左,A,B,C,D,O,上半测回归零,盘右位置：观测顺序:逆时针此为下半测回。,零方向,盘右,A,B,C,D,O,下半测回归零,上、下半测回合称为一测回。如需观测n个测回，则各测回仍按180/n变换度盘的起始位置。 上下半测回应符合技术规定，否则应重测,上下半测回归零差：即两次瞄准零方向A的读数之差 归零后的方向值:各方向的平均读数减去零方向均值 两倍视准轴误差2值：同一方向盘左盘右之差，即2C=L-(R180)，若
14、2C没超限，则取 各方向的平均读数：L+(R180o）/2 同一方向各测回互差：若无超限，则取各测回归零方向值的平均值,水平角观测技术规定,方向观测法记录手簿,4- 垂直角观测,1、竖直度盘 经纬仪的竖盘装置包括竖直度盘、竖盘指标水准管和指标水准管微动螺旋。 竖盘装配在望远镜横轴的一端，可随望远镜一起在竖直面内转动。,构造特点： 分微尺的零分划线即是读数的指标线。 当指标水准管的气泡居中时，指标处于正确位置，分微尺上的数为竖盘的正确读数。 望远镜转动，竖盘也随之转动，而指标线不动，由指标线可读得目标角值。,竖直度盘和水平度盘的差异？,竖角类型,竖直角：目标与水平方向的夹角，度盘刻划形式为顺时针
15、 天顶距：目标与天顶方向的夹角，度盘刻划形式为逆时针,竖直角,天顶距,2. 竖角的计算望远镜视线上倾，竖盘读数增加：照准目标时读数视线水平时读数望远镜视线上倾，竖盘读数减少：视线水平时读数照准目标时读数 竖盘注记形式为顺时针时，望远镜视线上倾，盘左读数减少，盘右读数增加。盘左盘右水平视线的读数分别为90o和270o。,270,90,0,180,盘右,180,270,0,90,盘左,竖角取盘左盘右均值,盘左: 左=90-L,盘右: 右=R-270,3、竖盘指标差,竖盘指标差：指竖盘水准管气泡居中时，读数指标线与铅垂线的夹角。 形成原因：指针偏移正确位置而引起读数的误差。 当偏移方向与竖盘注记增加方向一致时，x为正，反之为负。,180,270,0,90,270,90,0,180,盘右,180,270,0,90,如：盘左,180,270,0,90,270,90,0,180,左=（90+x）-L,右=R-（270+x）,
