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1、第四章 角度测量,4.1 角度测量 4.2 角度测量原理 4.3 光学经纬仪 4.4 竖直角测量,第一节 角度测量概述,角度测量是测量的基本工作之一 角度测量包括水平角测量和竖直角测量 角度测量的主要仪器是经纬仪 角度测量的意义 水平角坐标方位角坐标(确定直线的方向和点的平面位置） 竖直角把直线的倾斜长度换算为水平长度计算三角高程,第二节 角度测量原理,一、水平角测量原理 1、水平角的概念 相交于一点的两方向线在水平面上的垂直投影所形成的夹角，称为水平角。水平角一般用表示，角值范围为0360。,水平角测量原理,如图3-1所示，A、 O、B是地面上任 意三个点，OA和 OB两条方向线所 夹的水平
2、角，即 为OA和OB垂直 投影在水平面H上 的投影O1A1和 O1B1所构成的 角。,2.水平角测量原理,如图3-1所示，可在O点的上方任意高度处，水平安置一个带有刻度的圆盘，并使圆盘中心在过O点的铅垂线上；通过OA和OB各作一铅垂面，设这两个铅垂面在刻度盘上截取的读数分别为a和b，则水平角的角值为： （3-1） 用于测量水平角的仪器，必须具备一个能置于水平位置水平度盘，且水平度盘的中心位于水平角顶点的铅垂线上。仪器上的望远镜不仅可以在水平面内转动，而且还能在竖直面内转动。经纬仪就是根据上述基本要求设计制造的测角仪器。,二、竖直角测量原理,1、竖直角的概念 观测目标的方向（视线）与同一竖直面内
3、的水平线之间的夹角，称为该方向线的竖直角，又称垂直角、倾角。通常用表示。其角值范围为090。 仰角:其角值为正；俯角:其角值为负。,2、竖直角原理,如图3-11所示,第三节 光学经纬仪,光学经纬仪的类型很多，按其精度划可分为DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ15等级系列。 D: 大地测量；J:经纬仪,汉语拼音第一个字母。 “07”、“1”、“2”等阿拉伯数字代表该仪器的精度指标，数字愈小，精度愈高。 这里重点介绍DJ6级光学经纬仪的构造和使用方法。,一、J6级光学经纬仪的构造,光学经纬仪由照准部、基座、轴系三部分组成。 （一）照准部 照准部的主要部件有望远镜、水准器、转动控制装置、读数设备
4、、度盘等。 1.望远镜 光望远镜主要由物镜、目镜、调焦透镜和十字丝分划板四部分组成 。 视准轴：物镜光心与十字丝中心的连线称为视准轴。 视差：目标的影象与十字丝平面不重合的现象称为视差。 消除视差的方法： 将望远镜朝向天空或一明亮的物体，转动目镜筒，直至看清十字丝。 将望远镜照准目标，转动调焦透镜使目标清晰地成象在十字丝平面上。,电子经纬仪,光电测距仪,全站型电子速测仪,2.水准器,水准器：圆水准器、管水准器 。圆水准器用于粗略整平仪器，管水准器用于精确整平仪器。 3.水平度盘 （1）分微尺测微器读书方法 先读取度盘读数； 再以度盘分化线为准读取测微尺上的整分数； 最后估读秒数至测微器一格的十
5、分之一（6“）,水平度盘,（2)、单平板玻璃测微器 读数方法 先转动测微轮，使双指标线被一条度盘分划线平分，读取度盘上的整度数或30分数； 在以单指标线为准读取分秒数，估读秒数至测微器一格的十分之一（2“）,第三节 水平角观测方法,一、经纬仪的安置 1、对中 仪器中心与测点中心对在一条铅垂线上。 方法：垂球对中；光学对中。 要求：垂球对中偏差 3mm；光学对中偏差 1mm； 2 、整平 使水平度盘水平,3.4 水平角观测,经纬仪的安置,瞄准目标,读数,3.4.1 经纬仪的使用,(1)垂求对中及整平方法 (2)光学对中器对中及整平方法,水平角测量的方法,一、经纬仪的安置 (一) 垂球对中、整平,
6、(二) 光学对中器对中、整平,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。,3.4.2 水平角观测方法,二、测角方法,1、测回法（适用于观测两个方向之间的单角） （1）水平度盘归零 （2）用盘左（正镜）位置观测 左 = b1 - a1 (3) 用盘右（倒镜）位置观测 右 = b2 - a2 （4）上半测回和下半测回构成一测回。 2、方向观测法,二、测角方法,1、测回法（适用于观测两个方向之间的单角）,盘左观测,竖直度盘,盘右观测,竖直度盘
7、,水平角观测记录表,第四节 竖直角度观测,一、竖直度盘构造,二、竖直角计算方法,回 顾,水平角测量原理 经纬仪的构造 仪器的读数方法,经纬仪的安置使用 水平角的观测方法,一、经纬仪的安置使用,经纬仪的使用包括架设仪器、对中与整平、调焦与瞄准和读数四项基本操作。,（一）架设仪器 先将三脚架放置在地面上，使架头大致水平，再将仪器从仪器箱内取出，旋紧中心螺旋。,（二）对中与整平,1对中的目的： 使测点中心与仪器竖轴中心在同一铅垂线上。 2整平的目的： 使仪器水平读盘居于水平位置。 3对中的方法： 有垂球对中和光学对点器对中两种。,（1）垂球对中及整平的步骤：,安置三脚架：高度适中，使测点在垂球正下方
8、，且架头尽可能水平； 粗略整平：调节三脚架，使圆水准气泡居中； 精确整平：调节脚螺旋，使管水准气泡居中； 精确对中：移动基座，精确对中; 重复 、 两步，直到完全对中、整平。,（2）光学对点器对中及整平的步骤： 安置仪器：高度适中，使测点在视场内； 强制对中：调节脚螺旋，使光学对点器中心 与测点重合； 粗略整平：调节三脚架，使圆水准气泡居中； 精确整平：调节脚螺旋，使管水准气泡居中； 精确对中：移动基座，精确对中（只能前后、 左右移动，不能旋转）； 重复 、两步，直到完全对中、整平。,（三）调焦与瞄准,1目的：视准轴对准观测目标的中心。 2方法： 调节目镜调焦螺旋，使十字丝清晰； 利用粗瞄器，
9、粗略瞄准目标，固定制动螺旋； 调节物镜调焦螺旋使目标成像清晰，注意除差； 调节制动、微动螺旋，精确瞄准。,测水平角 用双丝夹粗目标,测竖直角 用横丝切目标顶部,（四）读数 方法： 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）。 水平角：21506 48 “ 竖直角： 7852 00 “,二、水平角的观测方法,盘左：观测者对着望远镜的目镜时，竖盘在望远镜的左边，又称正镜。 盘右：观测者对着望远镜的目镜时，竖盘在望远镜的右边，又称倒镜。,测回法（只有两个方向）,1、操作步骤 安置仪器于O
10、点，对中整平； 盘左（正镜）精确瞄准A点， 度盘归零，记录读数； 顺时针转动仪器，精确瞄准B点读数； 以上三步称盘左半测回或上半测回 盘右（倒镜），精确瞄准A点读数； 逆时针转动仪器，瞄准B点读数。 以上两步称盘右半测回或下半测回,2、记录与计算（见表3.1) 盘左（正镜）观测 瞄A，记录 a左= 00036 瞄B，记录 b左= 684248 上半测回的角值： 左= b左- a左= 684212 盘右（倒镜）观测 瞄B， 记录 b右= 2484230 瞄A， 记录 a右= 1800024 下半测回角值： 右= b右- a右= 684206,一测回角值,检核 对于DJ6经纬仪，上下半测回角度之差
11、应满足： ，否则，应重测。,当测角精度要求较高时，需观测多个测回： 第一测回度盘归零； 其他各测回间按180/n（n为测回数）的差 值，变换度盘； 各测回角值之差不得超过40“； 取各测回平均值作为最后结果。,测站, “,第一测回 O,第二测回 O,左,左,右,右,A B,A B,A B,A B,0 00 36,68 42 48,68 42 12,68 42 09,180 00 24,248 42 30,68 42 06,68 42 15,90 10 12,158 52 30,270 10 18,338 52 42,68 42 18,68 42 24,68 42 21,测回法观测手簿,表7.2
12、,小 结,1、经纬仪的使用包括架设仪器、对中与整平、调焦与瞄准和读数四项基本操作。 2、水平角观测方法测回法,A,B,O,A1,B1,O1,O2,a,b,水平面,水平角测量原理,1、水平角：相交的两条直线之间的夹角在水平 面上的投影。,2、原理： OA投影在水平度盘上读数为a，OB投影在水平度盘上读数为b。 则：,角值取值范围：0360,读数方法分测微尺和测微器两种方法。,测微尺,测微器,水平读数：215 0648 “ 竖直读数：78 5200“,竖直读数：92 17 30“ 水平读数：转动测微轮重合读数,经纬仪瞄准目标时所使用的照准工具有测钎、标杆和觇牌等。,A,B,三、竖直角观测,1、瞄准,竖直角观测,2、指标水准管气泡居中 （现在的仪器都有竖盘自动归零装置） 3、读数L、R 4、竖直角计算公式 盘左时，=90-L 盘右时，=R-270 5、记录与计算,竖直角记录计算表,
