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1、第三章 角度测量,3.1 水平角和竖直角测量原理 3.2 DJ6光学经纬仪和测角工具 3.3 经纬仪的使用 3.4 水平角测量 3.5 竖直角测量 3.6 经纬仪的检验与校正 3.7 角度测量误差与注意事项 3.8 其他经纬仪简介,角度测量:包括水平角测量和竖直角测量。 水平角测量:用于确定点的平面位置。 竖直角测量:用于测定高差或将倾斜距离改化成水平距离。 常用仪器:经纬仪,3.1 角度测量原理,一、水平角测量原理,水平角:相交的两条直线在同一水平面上的投影所夹的角。,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:,角值范围:0360,A,B,C,0,c,a,二.竖直
2、角测量原理 定义:在同一竖直面内,仪器中心至目标的倾斜视线与水平视线所加的锐角。角值范围:-90 +90 原理: =目标视线读数水平视线读数 视线向上倾斜, 称仰角,为正值; 视线向下倾斜, 称俯角,为负值。 Z 天顶距,1. 仪器的中心必须位于角顶的铅垂线上。 2. 照准部设备(望远镜)要能上下、左右 转动,上下转动时所形成的是竖直面。 3. 要具有一个有刻划的度盘,并能安置成水平位置。 4. 要有读数设备,读取投影方向的读数。,三、测角仪器的必要条件:,3.2 J6型光学经纬仪及测角工具,一、经纬仪的概述,经纬仪的代号:DJ1、DJ2、DJ6、DJ10等,“D”和“J”大地测量和经纬仪的汉
3、语拼音第一个字母 “6”和“2”仪器的精密度。 一测回方向观测中误差不超过6和 2 ,经纬仪的发展: 游标经纬仪、光学经纬仪、电子经纬仪 金属度盘、光学度盘、编码度盘、光栅度盘,1、游标经纬仪,2、光学经纬仪,3、电子经纬仪,二、DJ6光学经纬仪的构造,DJ6光学经纬仪包括基座、度盘、照准部三大部分。,1、基座: 连接仪器与三脚架(支承仪器) 脚螺旋用于整平仪器,2、度盘:水平度盘、竖直度盘,水平度盘由光学玻璃制成 顺时针0 360 刻度 仪器整平,水平度盘水平 水平度盘与照准部相互脱离 改变度盘位置,要使用复测 扳手或度盘变换手轮。,主要由望远镜、支架、竖直轴、水平轴、竖直制动微动螺旋、水平
4、制动微动螺旋、读数设备、水准器和光学对点器等组成。 望远镜 用于瞄准目标 圆水准器 用于粗略整平仪器 管水准器 用于精确整平仪器 光学对点器 用于使度盘中心和测点在同一铅垂线上 读数装置 用于读数,3、照准部,三、读数装置及读数方法,读数装置由棱镜、透镜、读数显微镜组成; 用于读取度盘读数。 测微尺读数方法。,分微尺测微 利用度盘刻度线,在分微尺上读数。,度盘上1度分划的间隔经放大后,与分微尺全长相等。 分微尺全长分60格,因此其最小格值为1=60 。 读数时,秒数必须估读。估读至0.1格,因此,估读的秒数都应是6的倍数。,水平度盘读数: 73 04 24,四、测钎、标杆和觇牌,测钎、标杆和觇
5、牌均为经纬仪瞄准目标时所使用的照准工具。,测钎:适用与距测站较近的目标。 标杆:适用与距测站较远的目标。 觇牌:固定在三脚架上使用,远近皆可适用;一般为红白或黑白相间且常与棱镜结 合,用于电子经纬仪或全站仪。 有时也可悬挂垂球用垂球线作为瞄准标志。,3.3 经纬仪使用,经纬仪的使用包括对中、整平、瞄准和读数四项基本操作。,一、对中、整平 目的:使测点中心与仪器竖轴中心在同一铅垂线上; 使水平度盘处于水平位置。 方法:有垂球对中和光学对点器对中两种,由于垂球对中精度较低,且使用不便,工程测量中一般采用光学对点器对中。,光学对中步骤:对准、调平、整平、对中,打开三脚架,装上经纬仪; 固定三脚架一脚
6、,双手持脚架另二脚并不断调整其位置,同时观测光学对点器十字分划,使其基本对准测站标志,踩实脚架;调节脚螺旋,使光学对点器精确对准测站标志; 伸缩三脚架(二脚),调平仪器,使圆气泡居中; 调脚螺旋,精确整平仪器,并通过在脚架头上移动仪器,精确对中。 有时必须反复上述三步的操作。,目的:视准轴对准观测目标的中心。 方法:调节目镜调焦螺旋,使十字丝清晰; 利用粗瞄器,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,消除视差 调节制动、微动螺旋,精确瞄准。,二、调焦与瞄准,测水平角 用双丝夹粗目标,测竖直角 用横丝切目标顶部, 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
7、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:215 0648 “ 竖直角: 78 5200 “,三、读数方法:,一、测回法(两个方向),1、操作步骤 安置仪器于O点,对中整平; 正镜瞄准M点,度盘归零; 顺时针转动仪器,瞄准N点读数; 倒镜(盘右),瞄准N点读数; 逆时针转动仪器,瞄准M点读数。,3.4 水平角测量,2、记录与计算 盘左(正镜)观测 瞄M,记录 m左= 00036 瞄N,记录 n左= 684248 上半测回的角值:左= n左- m左= 684212 盘右(倒镜)观测 瞄N, 记录 n右= 2484230 瞄M, 记录 m右
8、= 1800024 下半测回角值:右= n右- m右= 684206, 一测回角值, 检核:对于DJ6经纬仪,上下半测回角度之差应满足: ,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,竖盘,目标,水平度盘读数,半测回角值,一测回角值,各测回角值,备注, “, “,第一测回 O,第二测回 O,左,左,右,右,M N,M N,M N,M N,0 00 36,68 42 48,68 42 12,68 42 09,180 00 24,248 4
9、2 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, “,操作步骤 安置仪器于测站点O,对中、整平; 正镜(盘左),选择零方向C,顺时针依次照准目标D、A、B、C(归零),读数; 倒镜(盘右),瞄准零方向C,逆时针依次照准目标B、A、D、 C(归零),读数;,C,A,B,O,二、方向观测法(目标多于两个),D,3.5 竖直角观测,竖直度盘固定在望远镜的旋转轴(横轴)上。主要由竖直度盘、竖盘指标、(竖盘指标水准管、竖盘指标水准管微动螺旋), 目前很多仪器用
10、自动补偿器代替了水准管。,一、竖直度盘构造,构造特点 竖盘随望远镜一起转动。 竖盘与读数指标相互脱离。 竖盘气泡居中,指标铅垂。 视线水平、指标铅垂时,竖盘读数为常数: 盘左时一般 L0=90 ,盘右时一般 R0=270 。,垂直度盘与读数指标,、竖直角计算公式 顺时针注记竖盘 刻划:目镜0,物镜180 盘左: L=90 L(上半测回) 盘右: R=R270(下半测回) 一测回竖直角: =(L+R)/2 =(RL180)/2,二、竖直角观测与计算,竖直角观测 安置仪器,对中、整平; 盘左瞄准目标某一位置,读取竖盘读数L 盘右瞄准原目标位置,读取竖盘读数R 以上盘左、盘右观测构成一个测回) 记录
11、与计算 分别计算盘左、盘右半测回竖直角, 计算盘左盘右的平均值作为一测回竖直角。,2、观测、记录与计算,竖直角观测手簿,L= 90 L R = R270 x =( R L )/2 =(L+R)/2,测站,目标,竖盘 位置,竖盘读数,半测回竖直角,指标差 “,一测回 竖直角, “,备注,O,P,P ,左 右,左 右, “, “,71 12 36,288 47 00,96 18 42,263 41 00,-12,-9,+18 47 12,-6 18 51,+18 47 24,+18 47 00,-6 18 42,-6 19 00,三、竖盘读数指标差,如图: 盘左位置,望远镜上仰,读数减小,竖盘读数
12、为L。则正确的竖直角为:, 90LxLx (1),如图: 盘右位置,望远镜上仰,读数增大,竖盘读数为R。则正确的竖直角为:, R 270 x=Rx (2),(1)、(2)两式联立得:,通过盘左、盘右竖直角取平均值,可以消除指标差 对于DJ6经纬仪,同一测站上不同目标的指标差互差或同方向各测回指标差互差,不应超过25“,3.6 经纬仪的检验与校正,一、经纬仪应满足的几何条件,主要轴线: 竖轴(V V)、水准管轴(L L)、横轴(H H)、视准轴(C C) 几何关系: LL VV CC HH HH VV 望远镜十字丝竖丝垂直于横轴,(一)水准管轴垂直于竖轴的检验与校正 1、检验 仪器粗平:圆水准器
13、 气泡居中。 水准管平行某两个脚螺 旋,使水准管气泡居中。 照准部旋转180, 若气泡仍居中,则 满足要求,若气泡 偏离,则需校正。,二、检验与校正,2、校正 用脚螺旋调一半; 用水准管校正螺旋调一半。,此项检校需反复进行,直至仪器旋转到任意方向气泡都居中。,(二)十字丝竖丝的检验校正 1、检验 仪器整平 竖丝瞄准大致水平方向的P点,竖直方向移动望远镜, 看P点是否在竖丝上移动 2、校正 用十字丝的交 点瞄准P点。 用十字丝的校 正螺旋调整。,(三)视准轴垂直于横轴(2c)的检验与校正 1、检验 平地选DAB=20m左右,安置仪器于中点O;A点设瞄准标志,B点横一毫米刻划标尺( 注意标志、标尺
14、与仪器同高)。 盘左:瞄A,倒镜,读数为B1 盘右:瞄A,倒镜,读数为B2 若B1= B2,则满足要求 若B1 B2,则存在c角, 当c超过1时,需校正。,2、校正 在标尺上定出B1、B2两点连线的中点B; 定出B 、B2两点连线的中点B3 ; 调节十字丝校正螺丝,使十字丝交点对准B3 ;,(四) 横轴垂直于竖轴的检验与校正 1、检验 距墙壁D=30m安置仪器,墙壁上选一明显目标P,30; 盘左:瞄P,望远镜水平,读数P1,标出P1 ; 盘右:瞄P,望远镜水平,读数P2 ,标出P2 ; 若P1=P2,则满足要求, 若P1P2,则存在i角,需校正。,2、校正 墙上定出P1、P2的中点PM 调节水
15、平微动,瞄准PM ,将望远镜上仰,十字丝交点必偏离P点,至P点; 校正横轴一端支架上的偏心环,使横轴一端升高或降低,移动十字丝,精确瞄准P ; 反复检校,直至i角小于1,(五)竖盘指标差的检验与矫正 1、检验 仪器整平,用盘左、盘右分别瞄准大致水平方向的 P点,读数为L,R。 计算竖直角和指标差 =(RL180)/2 X=(LR360)/2 DJ6: 若 X60,满足要求, 若 X60 ,需要校正。 2、校正 盘右瞄准P点; 调节指标水准管微动螺旋,使竖盘读数为: Rx270 调节指标水准管校正螺丝,使气泡居中。,(六)光学对点器的检验与校正 1、检验 安置仪器精确整平,在仪器正下方放一白色纸板; 将对点器中心投影到纸板上,并做标志P1 ; 旋转照准部180,将对点器中心投影到纸板上,并做标志P2;若 P1 、P2重合,满足要求,否则需校正。 2、校正 取P1 、