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1、 3. 角度测量角度测量(angular surveying)3.1 角度测量原理3.3 水平角观测3.2 DJ6光学经纬仪3.4 竖直角观测3.5 经纬仪的检验与校正3.6 角度测量的误差分析及注意事项3.1 角度测量原理3.1.1 水平角测量原理水平角测量原理3.1.2 竖直角测量原理竖直角测量原理3.1.1 水平角水平角(horizontal angle) 测量原理测量原理1. 定义：定义：水平角就是地面上某点到两目标的方向线铅垂投影到水平面上所成的角度，其取值范围为0360。2. 测角原理：测角原理：在O点放一水平度盘，OB方向读数为b，OA方向读数为a，即得：=ab。3.1.2 竖直
2、角竖直角(vertical angle)测量原理测量原理1. 定义：定义： 地面某点至目标的方向线与水平面之间的夹角，取值范围为90 +90。仰角为正正，俯角为负负。2. 测角原理：测角原理： 在O点放一竖直度盘，分别测的OA方向读数a，及水平方向读数b，竖直角即为a和b之差。2. 测角原理：测角原理： 3.2 DJ6光学经纬仪 (opticaltheodolite)3.2.1 经纬仪经纬仪的分类的分类3.2.2 DJ6光学经纬仪的构造光学经纬仪的构造3.2.3 DJ6光学经纬仪的操作光学经纬仪的操作3.2.4 配套工具及设备配套工具及设备 脚架脚架(foot stool) 测钎测钎(pole
3、)和觇牌和觇牌(target)3.2.1 经纬仪经纬仪的分类的分类经纬仪按其读数原理读数原理划分常有：游标经纬仪、光学经纬仪、电子经纬仪经纬仪按其精度等级精度等级划分常有：DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ15等几种。DJ分别为“大地测量”和“经纬仪”的拼音首字母，其下标数字07、1、2、6、15分别为该仪器一测回方向观测中误差，即测角精度。各种精度型号经纬仪基本结构大致相同。DJ07、DJ1、DJ2型经纬仪属于精密光学经纬仪，DJ6型经纬仪属于普通光学经纬仪。3.2.2 DJ6光学经纬仪的构造光学经纬仪的构造3.2.2 DJ6光学经纬仪的构造光学经纬仪的构造DJ6光学经纬仪主要由：照照准
4、部准部、水平度盘水平度盘和基座基座三部分组成。照准部主要由：望远镜望远镜、竖竖直度盘直度盘、照准部水准管照准部水准管、读读数设备数设备和支架支架等部分组成。3.2.3 DJ6光学经纬仪的操作光学经纬仪的操作1.准备工作：准备工作：对中、整平a.a.对中对中(centre align)(centre align)：把仪器中心安置在测站点O的铅垂线上。v 垂垂球球对对中中(plumb (plumb bob bob align)align)：保持三脚架的架头平面水平，装上仪器后利用垂球进行大致对中，将脚架的脚踩实后，在架头上平移仪器，使仪器精确对中。v 光光学学对对中中(optical (optic
5、al align)align)：先将三脚架的脚踩实，装上仪器后调节脚螺旋利用光学对点器进行对中，然后通过升降三个脚架的腿长使圆水准器气泡居中，这时，仪器可能又不对中了，可稍微松动中心螺旋，在架头上平移仪器，使仪器重新精确对中。b.整平整平(equating)：使仪器竖轴竖直、水平度盘水平。 主要利用三个脚螺旋进行调节。使长水准管在两个相互垂直的方向上都保持居中。 “左手大拇指法则左手大拇指法则”2.瞄准瞄准(sight)：a.通过调节水平锁定、水平微调螺旋和竖直锁定、竖直微调螺旋将十字丝交点和目标点重合。b.通过调节目镜调焦螺旋和物镜调焦螺旋将视差消除。c.调节水平和竖直微调螺旋将十字丝交点和
6、目标点精确重合。3. 精平（精平（读竖直角时）读竖直角时） 调节竖盘水准管精平螺旋将竖盘水准管调至精确居中。4.读数读数水平角：？水平角：？竖直角：？竖直角：？1780505.0.0 850606.1.1 3.2.4 配套工具及设备配套工具及设备3.3 测回法观测水平角3.3.1 3.3.1 测回法的定义测回法的定义3.3.2 3.3.2 观测步骤观测步骤3.3.3 3.3.3 数据记录数据记录3.3.4 3.3.4 注意事项注意事项3.3.5 3.3.5 测回间的度盘配置测回间的度盘配置3.3.6 3.3.6 方向观测法方向观测法( (自学自学) )3.3.1 测回法的定义 测回法(obse
7、rvation set method)是测角的一种基本方法。用于两个目标方向之间的水平角观测。 即先将经纬仪的竖直度盘位于观测者左侧（称为盘左位置，或称为正镜），分别瞄准左、右目标并读出读数（以上称为上半测回）；再将经纬仪的竖直度盘位于观测者右侧（称为盘右位置，或称为倒镜），分别瞄准左、右目标并读出读数（以上称为下半测回）。上半测回和下半测回构成一个测回。3.3.2 观测步骤0.在B点对中、整平；ABC3.盘右位置：瞄右目标C，读数；4. 瞄左目标A，读数。1.盘左位置：瞄左目标A，读数；2. 瞄右目标C，读数；补充：左角、右角及左、右目标补充：左角、右角及左、右目标12345左角：左角：位于
8、导线前进方向左侧的角。右角：右角：位于导线前进方向右侧的角。左目标：左目标：位于所测角度左侧的目标。右目标：右目标：位于所测角度右侧的目标。例：例：EDCBA左角：左角：？右角：右角：？例：例：EDCBA左角左角右角右角例：例：EDCBA左角左角B:AC or CA?右角右角D:CE or EC?例：例：EDCBA左角左角B:CA右角右角D:CE3.3.3 测回法观测水平角数据记录测站目标竖盘位置水平度盘读数半测回角值一测回角值（ ）（ ）（ ）BALCARC010.45021.25010.823020.918011.05009.9|LR|=0.9 40已超限。应该重测！3.3.3 测回法观测
9、水平角数据记录测站目标竖盘位置水平度盘读数半测回角值一测回角值（ ）（ ）（ ）BALCARC011.05021.25010.223020.918011.05009.95010033.3.4 测回法观测水平角注意事项 (1)读数须估读到0.1；(2)=右目标左目标，如出现负值则加上360 ；(3)|LR|40，如超限则应重测；(4)取上、下半测回平均值作为最后结果，并以“ ”形式表示。3.3.5 测回间的度盘配置当测角精度要求较高需要对一个角度观测若干个测回时，为了减弱度盘分划不均匀误差的影响，测回间通常须进行度盘的配置。如观测n n个测回，则各测回间起始方向（零方向）水平度盘读数应变换180
10、180/n/n。例：对某角度观测4个测回，则每测回瞄准起始方向（零方向）后，利用度盘配置手轮将水平度盘读数分别变换为： 0 0；4545；9090；1351353.4 竖直角观测3.4.1 3.4.1 竖直度盘的构造竖直度盘的构造3.4.2 3.4.2 竖直角的计算竖直角的计算3.4.3 3.4.3 竖盘指标差竖盘指标差3.4.4 3.4.4 观测步骤观测步骤3.4.5 3.4.5 数据记录与计算数据记录与计算3.4.6 3.4.6 注意事项注意事项如图为DJ6型光学经纬仪竖直度盘的构造示意图。竖直度盘固定在望远镜横轴的一端，随着望远镜在竖直面内转动而一起转动。3.4.1 3.4.1 竖直度盘
11、的竖直度盘的构造构造3.4.1 竖盘构造竖盘构造竖盘指标是同竖盘水准管连接在一起的，不随望远镜转动而转动，只有通过调节竖盘水准管微动螺旋，才能使竖盘指标与竖盘水准管一起作微小移动。正常情况下，竖盘水准管气泡居中时，竖盘指标就处于正确的位置。所以每次竖盘读数前，均应先调节竖盘水准管气泡居中。竖盘刻度为0360，有顺时针和逆时针注记两种形式。我们通常所见的为顺时针注记。3.4.2 竖直角的计算竖直角的计算A盘左抬高望远镜时，竖盘读数减少，则竖直角为：=视线水平时竖盘读数瞄准目标时竖盘读数对于竖盘顺时针刻划，竖直角计算公式有：左=90L视线水平时视线向上时3.4.2 竖直角的计算竖直角的计算B盘右抬
12、高望远镜时，竖盘读数增加，则竖直角为：=瞄准目标时竖盘读数视线水平时竖盘读数对于竖盘顺时针刻划，竖直角计算公式有：右=R270视线水平时视线向上时3.4.2 竖直角的计算竖直角的计算盘左：左=90L盘右：右=R270最后结果：=(左+右)/2=(RL)180/23.4.3 竖盘指标差竖盘指标差(vertical collimation error)(1)竖盘指标差的定义(2)竖盘指标差的计算(3)竖盘指标差的意义(1)(1) 竖盘指标差的定义竖盘指标差的定义竖盘指标差：当望远镜视线水平且竖盘水准管气泡居中时，竖盘指标的正确读数应是90的整数倍。由于竖盘水准管与竖盘读数指标的关系难以完全正确，当
13、视线水平且竖盘水准管气泡居中时的竖盘读数与应有的竖盘指标正确读数（即90的整数倍）有一个小的角度差x，称为竖盘指标差，即竖盘指标偏离正确位置引起的差值。(1)(1) 竖盘指标差的定义竖盘指标差的定义A盘左视线水平时视线向上时视线水平时，竖盘读数L为：90+x ；抬高望远镜到角时，竖盘读数L减少为：90+x则实测竖直角：测左=90L=90（90+x）=左x则：左x=90L左=90L+x(1)(1) 竖盘指标差的定义竖盘指标差的定义B盘右视线水平时视线向上时视线水平时，竖盘读数R为：270+x ；抬高望远镜到角时，竖盘读数R增加为：270+x则实测竖直角：测右=R270=270+x 270=右+x
14、则：右+x=R270右=R270x(2)(2)竖盘指标差的计算竖盘指标差的计算左=90L+x（1）右=R270x（2）（1）和（2）取平均，可知：=（左+右）/2=（测左+测右）/2= ( R L ) 180 ) / 2（1）（2）得：x = ( L + R )360 / 2(3)(3)竖盘指标差的意义竖盘指标差的意义竖盘指标差属于仪器本身的误差，属于系统误差。可通过盘左盘右对称观测法进行抵消。竖盘指标差的大小仅与仪器自身有关，对同一台仪器在某一段时间内变化应该很小的。竖盘指标差的大小与观测者和观测角的正负及大小无关。竖盘指标差还可以作为观测者的水平高低或观测成果好坏的判断依据，主要通过看竖盘
15、指标差的变化范围的大小。此时的竖盘指标差已不是真正意义上的竖盘指标差，而是包含观测误差（瞄准误差、读数误差）在内的“竖盘指标差”。此时竖盘指标差的变化实质就是观测误差在变化。3.4.4 观测步骤观测步骤(1)安置仪器：对中、整平；(2)盘左位置：瞄准、(竖盘水准管)精平、读数；(3)盘右位置：瞄准、(竖盘水准管)精平、读数；(4)计算竖直角和竖盘指标差。3.4.5 数据记录与计算数据记录与计算测站目标竖盘竖盘读数半测回竖直角一测回竖直角指标差（ ）（ ） （ ）（ ）PALRALRALR8812.527137.88812.48812.127137.827137.0+9+627137.5137.
16、813739137.6137.813742超限应该重测！3.4.5 数据记录与计算数据记录与计算测站目标竖盘竖盘读数半测回竖直角一测回竖直角指标差（ ）（ ） （ ）（ ）PALRALRALR8813.427137.78813.48813.027137.827137.0+33+36+0超限应该重测！3.4.6 注意事项注意事项(1)读数须估读到0.1； (2)竖盘指标差变化范围的限差为25，如超限则应重测；(3) 左=90L；右=R270，竖直角有正负值；(4)取平均值作为最后结果，并以“ ”形式表示。3.5 经纬仪的检验与校正3.5.1 3.5.1 经纬仪的轴系及其应满足的几何条件经纬仪的轴
17、系及其应满足的几何条件 3.5.2 3.5.2 照准部水准管轴平行于竖轴的检验与校正照准部水准管轴平行于竖轴的检验与校正3.5.3 3.5.3 十字丝竖丝垂直于横轴的检验与校正十字丝竖丝垂直于横轴的检验与校正 3.5.4 3.5.4 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 3.5.5 3.5.5 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 3.5.6 3.5.6 竖盘指标差为零的检验与校正竖盘指标差为零的检验与校正3.5.1 3.5.1 经纬仪的轴系及其应满足的几何条件经纬仪的轴系及其应满足的几何条件1.1.经纬仪的轴系有经纬仪的轴系有: :横轴 HH竖轴 VV视准
18、轴 CC照准部水准管轴 LL3.5.1 3.5.1 经纬仪的轴系及其应满足的几何条件经纬仪的轴系及其应满足的几何条件2.2.应满足几何条件应满足几何条件: :a. LLVV b.竖丝HHc. HHCCc. HHVV c. X=03.5.2 3.5.2 照准部水准管轴垂直于竖轴的检验与校正照准部水准管轴垂直于竖轴的检验与校正 1.检验目的与检验原理： 长水准管轴LL应垂直于仪器的竖轴VV。 安置仪器后，旋转脚螺旋使长水准管居中，将仪器绕竖轴旋转180。看气泡的偏离情况。2.校正方法： 转动脚螺旋使气泡移回一半，其余的一半用校正针拨动圆水准器下面的三个校正螺丝。反复进行。3.5.2 3.5.2 照
19、准部水准管轴垂直于竖轴的检验与校正照准部水准管轴垂直于竖轴的检验与校正3.校正原理：由于长水准器校正螺丝的变动，引起长水准管轴与仪器竖轴VV不垂直，当转动脚螺旋使长水准气泡居中时，若竖轴与铅垂方向偏离一个角圆水准器绕竖轴旋转180后，偏离值为2 。调整脚螺旋使水长准管气泡移回偏离值的一半，此时竖轴在铅垂位置，再拨动校正螺丝使气泡居中，这样长水准管轴竖轴垂直了，而竖轴也处于铅垂位置。3.5.3 3.5.3 十字丝竖丝垂直于横轴的检验与校正十字丝竖丝垂直于横轴的检验与校正 1.检验目的与检验原理： 使十字丝竖丝垂直与仪器的横轴。 整平仪器，用竖丝的一端瞄准墙上的一固定点，转动竖直微动螺旋，观察点是
20、否离开竖丝。 不同装置需采取不同的方法。如图2-24。需旋下目镜端的十字丝环外罩，用螺丝刀松开十字丝环的四个固定螺丝，按竖丝倾斜的反方向小心地转动十字丝环，直至竖丝竖直。2.校正原理：3.5.4 3.5.4 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1.检验目的视准轴垂直于横轴。2.检验方法 (1)盘左盘右读数法 (2)四分之一法3.5.4 3.5.4 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3.校正方法(1)盘左盘右读数法 (2)四分之一法3.5.5 3.5.5 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1.检验目的横轴垂直于竖轴。整平后竖轴铅直，横轴
21、水平。2.检验方法盘左盘右抬高、放低观测法。（i20 ）3.5.6 3.5.6 竖盘指标差应为零的检验与校正竖盘指标差应为零的检验与校正1.检验目的与检验原理竖盘指标差=0盘左盘右观测法2.校正方法x=(L+R)360/2=（左+右）/2=（测左+测右）/2右=R270R正=+2703.6角度测量的误差分析及注意事项3.6.1 3.6.1 角度测量的误差分析角度测量的误差分析 (1)(1)仪器误差仪器误差 (2)(2)观测者误差观测者误差 (3)(3)外界条件的影响外界条件的影响3.6.2 3.6.2 角度测量的注意事项角度测量的注意事项3.6.1 3.6.1 角度测量的误差分析角度测量的误差
22、分析(1)仪器误差仪器误差a.视准轴误差的影响；b.横轴不水平误差的影响；c.纵轴误差的影响；d.照准部偏心差的影响；e.其他仪器误差的影响。 如：度盘刻划不均匀误差、竖盘指标差等。 3.6.1 3.6.1 角度测量的误差分析角度测量的误差分析(2)观测者误差观测者误差a.仪器对中误差；b.目标偏心误差；c.照准误差；d.读数误差。3.6.1 3.6.1 角度测量的误差分析角度测量的误差分析(3)外界条件的影响外界条件的影响a.温度的变化；b.大风的影响；c.大气折光；d.大气透明度；e.地面稳定性。 3.6.2 3.6.2 角度测量的注意事项角度测量的注意事项1.1.观测前应严格检校仪器；
23、2.2.安置仪器要稳定，应仔细对中和整平。一测回内不得再对中整平； 3.3.观测目标应尽量竖直，并尽可能瞄准目标底部； 4.4.严格遵守各项操作规定和限差要求； 5.5.当对一水平角进行n个测回观测，各测回应配度盘，每测回观测度盘起始读数变动值为180/n； 6.6.观测时尽量用十字丝中间部分进行瞄准。观测水平角应使竖丝严格瞄准，观测竖直角应使横丝严格瞄准； 7.7.读数应果断、准确。特别应注意估读数。当场计算，如有错误或超限，应立即检查或重测； 8.8.选择有利的时间段进行观测，尽量避开不利的外界条件。Chapter conclusion1 Concepts: (1) horizontal angle (2) vertical angle (3) index error 2 Realize: (1) instrument in angle surveying work (2) operating steps of instrument (3) error origin in angle surveying workChapter conclusion3 Grasp: (1)disposing angle data (2)handling index error
