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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 、
