学习情境三学习情境三 角度测量角度测量学习单元学习单元1 1 水平角观测与竖直角观测水平角观测与竖直角观测u基础知识基础知识一、水平角测量方法一、水平角测量方法（一）测回法（一）测回法 测回法用于观测两个方向之间的夹角测回法用于观测两个方向之间的夹角 由于望远镜可绕经纬仪横轴旋转由于望远镜可绕经纬仪横轴旋转360°，在，在角度测量时，依据望远镜与竖直度盘的位置角度测量时，依据望远镜与竖直度盘的位置关系，望远镜位置可分为正镜和倒镜两个位关系，望远镜位置可分为正镜和倒镜两个位置 其观测方法和步骤如下所述其观测方法和步骤如下所述 图图3-1 水平角的测量原理水平角的测量原理 图图3-2 测回法观测示意测回法观测示意 （（1）盘左位置盘左位置 （（2）顺时针方向转动照准部，用同样的方）顺时针方向转动照准部，用同样的方法瞄准目标法瞄准目标B，读取水平度盘读数，读取水平度盘读数b左左 （（3）盘右位置盘右位置 （（4）逆时针方向转动照准部，瞄准左边的）逆时针方向转动照准部，瞄准左边的目标目标A，读取水平度盘读数，读取水平度盘读数a右右 测站测站测回数测回数竖盘竖盘位置位置目标目标水平度盘读数水平度盘读数半测回互差半测回互差半测回角值半测回角值一一测回测回角值角值各测回平均角值各测回平均角值01左左A0°02′17″48°33′06″18°48°33′15″48°33′03″B48°35′23″右右A180°02′31″48°33′24″B228°35′55″2左左A90°05′07″48°32′48″6°48°32′51″B138°37′55″右右A270°05′23″48°32′54″B318°38′17″表表3-1 测回法观测手簿测回法观测手簿 仪器等级：仪器等级：DJ6 仪器编号：仪器编号： 观测者：观测者： 观测日期：观测日期： 天气：晴天气：晴 记录者：记录者： （二）方向观测法（二）方向观测法1．盘左位置．盘左位置 先观测所选定的起始方向（又称零先观测所选定的起始方向（又称零方向）方向）A，再按顺时针方向依次观测，再按顺时针方向依次观测B、、C、、D各方向，每观测一个方向均读取水各方向，每观测一个方向均读取水平度盘读数并记入观测手簿。
如果方向平度盘读数并记入观测手簿如果方向数超过数超过3个，最后还要回到起始方向个，最后还要回到起始方向A，，并记录读数并记录读数 最后一步称为归零，最后一步称为归零，A方向两次读数方向两次读数之差称为归零差，目的是为了检查水平度之差称为归零差，目的是为了检查水平度盘的位置在观测过程中是否发生变动此盘的位置在观测过程中是否发生变动此为盘左半测回或上半测回为盘左半测回或上半测回 图图3-3 方向观测法观测示意方向观测法观测示意 2．盘右位置．盘右位置 倒转望远镜，按逆时针方向依次照准倒转望远镜，按逆时针方向依次照准A、、D、、C、、B、、A各方向，读取水平度盘读数，并各方向，读取水平度盘读数，并记录此为盘右半测回或下半测回此为盘右半测回或下半测回 上、下半测回合起来为一测回，如果要观上、下半测回合起来为一测回，如果要观测测n个测回，每测回仍应按个测回，每测回仍应按180°/n的差值变换的差值变换水平度盘的起始位置水平度盘的起始位置 测站测站测回数测回数目标目标读数读数2c平均读数平均读数归零方向值归零方向值各测回归零方向值各测回归零方向值之间的平均值之间的平均值盘左盘左盘右盘右O1ABCDA0°01′27″43°25′17″95°34′56″150°00′33″0°01′37″180°01′51″223°25′37″275°35′24″330°01′02″180°02′01″−24″−20″−28″−29″−24″（（0°01′45″））0°01′42″43°25′26″95°35′08″150°00′50″0°01′48″0°00′00″43°23′21″95°33′23″149°59′05″0°00′00″43°23′40″95°33′20″149°59′04″2ABCDA90°00′38″133°24′13″5°34′15″60°00′00″270°00′58″270°01′07″313°24′41″5°34′15″60°00′00″270°00′58″−29″−28″−22″−24″−32″（（90°00′47″））90°00′50″133°24′25″185°34′05″239°59′50″90°00′44″0°00′00″43°23′39″95°33′18″149°59′03″表表3-2 方向观测法观测手簿方向观测法观测手簿 仪器等级：仪器等级：DJ2 仪器编号：仪器编号： 观测者：观测者： 观测日期：观测日期： 天气：晴天气：晴 记录者：记录者： 二、竖直角测量方法二、竖直角测量方法 在同一铅垂面内，观测方向与水平在同一铅垂面内，观测方向与水平线之间的夹角，称为竖直角，用线之间的夹角，称为竖直角，用α表示，表示，如图如图3-4所示。
所示1）视线方向在水平线之上，竖直角为仰）视线方向在水平线之上，竖直角为仰角，用＋角，用＋ 表示2）视线方向在水平线之下，竖直角为俯）视线方向在水平线之下，竖直角为俯角，用－角，用－ 表示 图图3-4 竖直角的测量原理竖直角的测量原理 （一）竖直度盘的构造（一）竖直度盘的构造图图3-5 竖盘构造示意图竖盘构造示意图1—竖直度盘；竖直度盘；2—水准管反射镜；水准管反射镜；3—竖盘水准管；竖盘水准管；4—望远镜；望远镜； 5—横轴；横轴；6—支架；支架；7—转向棱镜；转向棱镜；8—透镜组；透镜组；9—竖盘水准管微动螺旋；竖盘水准管微动螺旋；10—水准管校正螺钉水准管校正螺钉 （二）竖直角的计算（二）竖直角的计算1．计算平均竖直角．计算平均竖直角2．竖直角．竖直角 与与 的计算的计算 图图3-6 竖盘注记示意竖盘注记示意 竖盘顺时针注记的计算公式为竖盘顺时针注记的计算公式为竖盘逆时针注记的计算公式为竖盘逆时针注记的计算公式为 （三）竖盘指标差（三）竖盘指标差 竖盘指标差是指当望远镜实现水平，竖竖盘指标差是指当望远镜实现水平，竖盘指标水准管气泡居中，指标偏离其正确位盘指标水准管气泡居中，指标偏离其正确位置的角值。
置的角值 正镜观测时，实际的始读数为正镜观测时，实际的始读数为 ，，倒镜观测时，始读数为倒镜观测时，始读数为 其差值x称称为竖盘指标差，简称指标差为竖盘指标差，简称指标差 指标差则为指标差则为 图图3-7 竖盘指标差竖盘指标差 （四）竖直角观测（四）竖直角观测 竖直角观测的操作步骤如下所述竖直角观测的操作步骤如下所述 （（1）将经纬仪安置在测站点上，经对中）将经纬仪安置在测站点上，经对中整平后，量取仪器高整平后，量取仪器高 （（2）用盘左位置瞄准目标点，使十字丝）用盘左位置瞄准目标点，使十字丝中横丝切准目标的顶端或指定位置，调中横丝切准目标的顶端或指定位置，调节竖盘指标水准管微动螺旋，使竖盘指节竖盘指标水准管微动螺旋，使竖盘指标水准管气泡严格居中，同时读取盘左标水准管气泡严格居中，同时读取盘左读数并记入手簿（见表读数并记入手簿（见表3-3），为上半测），为上半测回 测站测站目标目标竖盘位置竖盘位置竖盘读数竖盘读数半测回竖直角半测回竖直角指标差指标差一测回竖直角一测回竖直角OA左左81°18′22″+8°41′18″+6″+8°41′24″右右278°41′30″+8°41′30″B左左124°03′30″−34°03′30″+12″−34°03′18″右右235°56′54″−34°03′06″表表3-3 竖直角观测手簿竖直角观测手簿 （（3）纵转望远镜，用盘右位置再瞄准目）纵转望远镜，用盘右位置再瞄准目标点相同位置，调节竖盘指标水准管微标点相同位置，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，动螺旋，使竖盘指标水准管气泡居中，读取盘右读数读取盘右读数R。
三、水平角测量误差及注意事项三、水平角测量误差及注意事项 （一）仪器误差（一）仪器误差 仪器误差可分为以下两个方面仪器误差可分为以下两个方面 （（1）仪器制造加工不完善而引起的误差）仪器制造加工不完善而引起的误差 （（2）仪器检验校正后的残余误差）仪器检验校正后的残余误差 消除或减弱上述误差的具体方法如下消除或减弱上述误差的具体方法如下所述①① 采用盘左、盘右观测取平均值的方法，采用盘左、盘右观测取平均值的方法，可以消除视准轴不垂直于水平轴、水平轴可以消除视准轴不垂直于水平轴、水平轴不垂直于竖轴和水平度盘偏心差的影响不垂直于竖轴和水平度盘偏心差的影响 ②② 采用在各测回间变换度盘位置观测，取各采用在各测回间变换度盘位置观测，取各测回平均值的方法，可以减弱由于水平度盘测回平均值的方法，可以减弱由于水平度盘刻划不均匀给测角带来的影响刻划不均匀给测角带来的影响③③ 仪器竖轴倾斜引起的水平角测量误差，无仪器竖轴倾斜引起的水平角测量误差，无法采用一定的观测方法来消除因此，在经法采用一定的观测方法来消除因此，在经纬仪使用之前应严格检校，确保水准管轴垂纬仪使用之前应严格检校，确保水准管轴垂直于竖轴；同时，在观测过程中，应特别注直于竖轴；同时，在观测过程中，应特别注意仪器的严格整平。
意仪器的严格整平 （二）观测误差（二）观测误差1．仪器对中误差．仪器对中误差 仪器对中时，垂球尖没有对准测站仪器对中时，垂球尖没有对准测站点标志中心，产生仪器对中误差点标志中心，产生仪器对中误差2．整平误差．整平误差 因为照准部水准管气泡不居中，将因为照准部水准管气泡不居中，将导致竖轴倾斜而引起角度误差，此类误导致竖轴倾斜而引起角度误差，此类误差不能通过正、倒镜观测消除差不能通过正、倒镜观测消除 3．目标偏心误差．目标偏心误差 测角时，通常用标杆或测钎立于被测测角时，通常用标杆或测钎立于被测目标点上作为照准标志，若标杆倾斜，而目标点上作为照准标志，若标杆倾斜，而又瞄准标杆上部时，则会使瞄准点偏离被又瞄准标杆上部时，则会使瞄准点偏离被测点而产生目标偏心误差测点而产生目标偏心误差4．照准误差．照准误差 照准误差与人眼的分辨能力和望远镜照准误差与人眼的分辨能力和望远镜放大率有关放大率有关 5．读数误差．读数误差 该类误差主要取决于仪器的读数设该类误差主要取决于仪器的读数设备及读数的熟练程度备及读数的熟练程度 读数前要认清度盘以及测微尺的注读数前要认清度盘以及测微尺的注字刻划特点，读数中要调整显微镜使显字刻划特点，读数中要调整显微镜使显微镜内分划注字清晰。
微镜内分划注字清晰 （三）外界条件的影响（三）外界条件的影响 外界条件的影响很多，如大风、松外界条件的影响很多，如大风、松软的土质会影响仪器的稳定，地面的辐软的土质会影响仪器的稳定，地面的辐射热会引起物象的跳动，观测时大气透射热会引起物象的跳动，观测时大气透明度和光线的不足会影响瞄准精度，温明度和光线的不足会影响瞄准精度，温度变化影响仪器的正常状态等，这些因度变化影响仪器的正常状态等，这些因素都将直接影响测角的精度素都将直接影响测角的精度 学习单元学习单元2 2 光学经纬仪的构造及使用光学经纬仪的构造及使用u基础知识基础知识一、经纬仪的构造一、经纬仪的构造（一）（一）DJ6级光学经纬仪的构造级光学经纬仪的构造（二）（二）DJ2级光学经纬仪的构造级光学经纬仪的构造 图图3-9 DJ6级光学经纬仪级光学经纬仪1—粗瞄器；粗瞄器；2—望远镜制动螺旋；望远镜制动螺旋；3—竖盘；竖盘；4—基座；基座；5—脚螺旋；脚螺旋；6—固定螺旋；固定螺旋；7—度盘变换手轮；度盘变换手轮；8—光学对中器；光学对中器；9—自动归零旋钮；自动归零旋钮；10—望远镜物镜；望远镜物镜；11—指标差调位盖板；指标差调位盖板；12—反光镜；反光镜；13—圆水准器；圆水准器；14—水平制动螺旋；水平制动螺旋；15—水平微动螺旋；水平微动螺旋；16—照准部水准管；照准部水准管；17—望远镜微动螺旋；望远镜微动螺旋；18—望远镜目镜；望远镜目镜；19—读数显微镜；读数显微镜；20—对光螺旋对光螺旋 图图3-10 DJ2级光学经纬仪级光学经纬仪1—竖盘反光镜；竖盘反光镜；2—竖盘指标水准管观察镜；竖盘指标水准管观察镜；3—竖盘指标水准管微动螺旋；竖盘指标水准管微动螺旋；4—光学对中器目镜；光学对中器目镜；5—水平度盘反光镜；水平度盘反光镜；6—望远镜制动螺旋；望远镜制动螺旋；7—光学瞄准器；光学瞄准器；8—测微轮；测微轮；9—望远镜微动螺旋；望远镜微动螺旋；10—换像手轮；换像手轮；11—水平微动螺旋；水平微动螺旋；12—水平度盘变换手轮；水平度盘变换手轮；13—中心锁紧螺旋；中心锁紧螺旋；14—水平制动螺旋；水平制动螺旋；15—照准部水准管；照准部水准管；16—读数显微镜；读数显微镜；17—望远镜反光扳手轮；望远镜反光扳手轮；18—脚螺旋脚螺旋 二、经纬仪应满足的几何条件及二、经纬仪应满足的几何条件及其检验与校正其检验与校正 （一）经纬仪应满足的几何条件（一）经纬仪应满足的几何条件 经纬仪各主要轴线应满足下列条件。
经纬仪各主要轴线应满足下列条件 （（1）竖轴应垂直于水平度盘且过其中心竖轴应垂直于水平度盘且过其中心 （（2）照准部水准管轴应垂直于仪器竖轴）照准部水准管轴应垂直于仪器竖轴 （（LL⊥⊥VV） （（3）视准轴应垂直于横轴（）视准轴应垂直于横轴（CC⊥⊥HH）4）横轴应垂直于竖轴（）横轴应垂直于竖轴（HH⊥⊥VV）5）横轴应垂直于竖盘且过其中心横轴应垂直于竖盘且过其中心 图图3-11 经纬仪的主要轴线关系经纬仪的主要轴线关系 （二）经纬仪的检验与校正（二）经纬仪的检验与校正1．水准管轴垂直于竖轴的检验和校正（．水准管轴垂直于竖轴的检验和校正（LL⊥⊥VV））2．十字丝的竖丝垂直于横轴的检验与校正．十字丝的竖丝垂直于横轴的检验与校正3．望远镜视准轴垂直于横轴的检验与校正．望远镜视准轴垂直于横轴的检验与校正4．横轴垂直于竖轴的检验与校正（．横轴垂直于竖轴的检验与校正（HH⊥⊥VV）） 图图3-12 十字丝竖丝垂直于横轴检验十字丝竖丝垂直于横轴检验 图图3-13 十字丝竖丝垂直于横轴校正十字丝竖丝垂直于横轴校正 图图3-14 视准轴垂直于横轴的检验与校正视准轴垂直于横轴的检验与校正 图图3-15 横轴垂直于竖轴的检验与校正横轴垂直于竖轴的检验与校正 三、三、DJ6级光学经纬仪的使用级光学经纬仪的使用 安置仪器时，先张开三脚架，放在测安置仪器时，先张开三脚架，放在测站点上，使脚架头大致水平，架头中心大站点上，使脚架头大致水平，架头中心大致对准测站标志，同时注意脚架的高度适致对准测站标志，同时注意脚架的高度适中，以便观测。
中，以便观测 然后装上仪器，旋紧中心连接螺旋然后装上仪器，旋紧中心连接螺旋再按以下步骤安置仪器再按以下步骤安置仪器 （一）对中（一）对中（二）整平（二）整平（三）瞄准（三）瞄准（四）读数（四）读数1．分微尺测微器及其读数方法．分微尺测微器及其读数方法2．单平板玻璃测微器及其读数方法．单平板玻璃测微器及其读数方法（五）（五）DJ2级光学经纬仪的读数方法级光学经纬仪的读数方法 图图3-16 整平整平 图图3-17 瞄准瞄准 图图3-18 分微尺读数窗分微尺读数窗 图图3-19 单平板玻璃测微器原理单平板玻璃测微器原理 DJ2级光学经纬仪利用度盘级光学经纬仪利用度盘180°对径对径分划线影像符合读数装置进行读数分划线影像符合读数装置进行读数 图图3-20 DJ2级光学经纬仪读数窗级光学经纬仪读数窗 u情境小结情境小结 本学习情境主要讲述了水平角、竖直角本学习情境主要讲述了水平角、竖直角测量原理，经纬仪的构造及使用，水平角与测量原理，经纬仪的构造及使用，水平角与竖直角测量的方法、记录及计算、检验与校竖直角测量的方法、记录及计算、检验与校正，水平角测量误差产生的原因及注意事项正，水平角测量误差产生的原因及注意事项和电子经纬仪等内容。
和电子经纬仪等内容 1．水平角是指地面上一点到两个目标的．水平角是指地面上一点到两个目标的方向线在同一水平面上的垂直投影间的夹方向线在同一水平面上的垂直投影间的夹角，或是经过两条方向线的竖直面所夹的角，或是经过两条方向线的竖直面所夹的两面角，它是确定点的平面位置基本要素两面角，它是确定点的平面位置基本要素之一竖直角（垂直角）是观测目标的方之一竖直角（垂直角）是观测目标的方向线与水平面间在同一竖直面内的夹角，向线与水平面间在同一竖直面内的夹角，它是确定地面点高程位置的一个要素它是确定地面点高程位置的一个要素 2．角度测量应用的仪器为光学经纬仪，．角度测量应用的仪器为光学经纬仪，应按正确的安置与使用方法使用在仪应按正确的安置与使用方法使用在仪器的使用上有多项应注意的事项，以提器的使用上有多项应注意的事项，以提高测角的精度经纬仪有高测角的精度经纬仪有4条主要轴线，条主要轴线，它们之间应满足它们之间应满足6项几何关系如轴线之项几何关系如轴线之间应保证的几何关系遭到破坏，应予以间应保证的几何关系遭到破坏，应予以检验与校正，恢复轴线之间应有的几何检验与校正，恢复轴线之间应有的几何关系，减小误差影响。
关系，减小误差影响 3．水平角测量方法一般可根据观测目标的．水平角测量方法一般可根据观测目标的多少和工作要求的精度而定竖直角测量多少和工作要求的精度而定竖直角测量应使用经纬仪的竖直度盘进行观测应使用经纬仪的竖直度盘进行观测。