[工学]第四章 经纬仪及角度测量

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1、第四章 经纬仪及角度测量经纬仪及角度测量第一节第一节 角度测量的基本概念角度测量的基本概念第二节第二节 光学经纬仪光学经纬仪第三节第三节 水平角观测水平角观测第四节第四节 竖竖直角观测直角观测第五节第五节 角度测量误差角度测量误差Surveying and MappingSurveying and Mapping第一节第一节 角度测量基本概念角度测量基本概念n n水平角水平角水平角水平角：空间两直线的夹角在水平面上的投影空间两直线的夹角在水平面上的投影。n n竖直角竖直角竖直角竖直角: : : : 同一竖直面内，某目标方向的视线与水平同一竖直面内，某目标方向的视线与水平线之间的夹角；也称倾斜角

2、。有正负之分。线之间的夹角；也称倾斜角。有正负之分。n n天顶距：天顶距：天顶距：天顶距：视线与天顶方向视线与天顶方向( (铅垂线反方向铅垂线反方向) )之间的夹之间的夹角。在大地测量和天文测量中经常用这种表示方法。角。在大地测量和天文测量中经常用这种表示方法。第二节第二节 光学经纬仪光学经纬仪 一、一、 经纬仪的分类经纬仪的分类 二、二、 DJDJ6 6光学经纬仪的构造光学经纬仪的构造 三、三、 DJDJ6 6光学经纬仪的读数方法光学经纬仪的读数方法 四、四、 经纬仪的使用经纬仪的使用一、一、经纬仪的分类经纬仪的分类n按测角精度：按测角精度：分为分为DJDJ0707、DJDJ1 1、DJDJ

3、2 2、DJDJ6 6和和DJDJ1515等不同级别。其中等不同级别。其中“D D”和和“J J”分别为分别为“大地大地测量测量”和和“经纬仪经纬仪”的汉字拼音第一个字母，的汉字拼音第一个字母，下标数字下标数字0707、1 1、2 2、6 6、1515表示仪器的精度等表示仪器的精度等级，即级，即“一测回方向观测中误差的秒数一测回方向观测中误差的秒数”。二二、DJDJ6 6 光学经纬仪的构造光学经纬仪的构造光学经纬仪主要由光学经纬仪主要由照准部、水平度盘和照准部、水平度盘和基座基座三部分组成。如图为北京光学仪器三部分组成。如图为北京光学仪器厂生产的厂生产的DJDJ6 6级光学经纬仪构造示意图。级

4、光学经纬仪构造示意图。照准部照准部n照准部：照准部：照准部为经纬仪上部可转动的部分，照准部为经纬仪上部可转动的部分，由由望远镜、竖直度盘、横轴、支架、竖轴、水平望远镜、竖直度盘、横轴、支架、竖轴、水平度盘水准器、读数显微镜及其光学读数系统度盘水准器、读数显微镜及其光学读数系统等组等组成成。 n望远镜：望远镜：望远镜用于精确瞄准目标。它在支架上望远镜用于精确瞄准目标。它在支架上可绕横轴在竖直面内作仰俯转动，并由望远镜制可绕横轴在竖直面内作仰俯转动，并由望远镜制动扳钮和望远镜微动螺旋控制。经纬仪的望远镜动扳钮和望远镜微动螺旋控制。经纬仪的望远镜与水准仪的望远镜相同，由物镜、调焦镜、十字与水准仪的望

5、远镜相同，由物镜、调焦镜、十字丝分划板、目镜和固定它们的镜筒组成。丝分划板、目镜和固定它们的镜筒组成。 照准部照准部n竖直度盘竖直度盘: : 竖直度盘用于测量竖直角，竖直竖直度盘用于测量竖直角，竖直度盘固定在横轴的一端，随望远镜一起转动。度盘固定在横轴的一端，随望远镜一起转动。n水准器：水准器：照准部上有一个管水准器和一个圆水照准部上有一个管水准器和一个圆水准器。与脚螺旋配合，用于整平仪器。圆水准器用准器。与脚螺旋配合，用于整平仪器。圆水准器用作粗略整平，管水准器用作精确整平。作粗略整平，管水准器用作精确整平。n竖轴：竖轴：照准部的旋转轴即为仪器的竖轴，竖轴插照准部的旋转轴即为仪器的竖轴，竖轴

6、插入竖轴轴套中，照准部可绕竖轴在水平方向旋转，入竖轴轴套中，照准部可绕竖轴在水平方向旋转，并由水平制动扳钮和水平微动螺旋控制。照准部上并由水平制动扳钮和水平微动螺旋控制。照准部上还装有光学对中器，用于仪器的精确对中。还装有光学对中器，用于仪器的精确对中。 基基 座座n基座：基座：用于支撑整个仪器，并通过中心连接螺用于支撑整个仪器，并通过中心连接螺旋将经纬仪固定在三脚架上。基座上安有三个脚螺旋将经纬仪固定在三脚架上。基座上安有三个脚螺旋和连接板。转动脚螺旋可使水平度盘水平。在基旋和连接板。转动脚螺旋可使水平度盘水平。在基座上还有一个轴座固定螺旋，一般情况下，不可松座上还有一个轴座固定螺旋，一般情

7、况下，不可松动轴座固定螺旋，以免仪器脱出基座而摔坏。动轴座固定螺旋，以免仪器脱出基座而摔坏。 水水 平平 度度 盘盘n水平度盘水平度盘是由光学玻璃制成的圆盘，其边缘按是由光学玻璃制成的圆盘，其边缘按顺时针方向刻有顺时针方向刻有0 0360360的分划，用于测量的分划，用于测量水平角。水平角。 水平度盘与照准部是分离的，照准部转动时，水平度盘与照准部是分离的，照准部转动时，水平度盘并不随之转动。有的经纬仪装有复测水平度盘并不随之转动。有的经纬仪装有复测机构，将复测按钮扳下，水平度盘与照准部结机构，将复测按钮扳下，水平度盘与照准部结合在一起，这时水平度盘跟照准部一起转动。合在一起，这时水平度盘跟照

8、准部一起转动。不需要一起转动时，将复测按钮扳上，水平度不需要一起转动时，将复测按钮扳上，水平度盘就与照准部脱开。也有的经纬仪没有复测机盘就与照准部脱开。也有的经纬仪没有复测机构，单独设置一个变换水平度盘位置的手轮，构，单独设置一个变换水平度盘位置的手轮，当需要转动水平度盘时，只要转动手轮即可。当需要转动水平度盘时，只要转动手轮即可。三、三、 DJDJ6 6 光学经纬仪的读数方法光学经纬仪的读数方法nDJDJ6 6级光学经纬仪，在望远镜旁的读数显微级光学经纬仪，在望远镜旁的读数显微镜内读数。由于测微装置的不同，镜内读数。由于测微装置的不同，DJDJ6 6级光级光学经纬仪的读数方法分为下列两种：学

9、经纬仪的读数方法分为下列两种：分微分微尺测微器读数法尺测微器读数法和和单平板玻璃测微器读单平板玻璃测微器读数法数法分微尺测微器读数方法分微尺测微器读数方法n大部分大部分DJDJ6 6经纬仪都采用这种读数设备。经纬仪都采用这种读数设备。n度盘最小分划值为度盘最小分划值为1 1，分微尺上把度盘为，分微尺上把度盘为1 1的弧的弧长分为长分为6060格，所以分微尺上最小分划值为格，所以分微尺上最小分划值为11，每，每1010作一注记，可估读至作一注记，可估读至0.10.1。n读数时，打开并转动反光镜，使读数窗内亮度适中，读数时，打开并转动反光镜，使读数窗内亮度适中，调节读数显微镜的目镜，使度盘和分微尺

10、分划线清调节读数显微镜的目镜，使度盘和分微尺分划线清晰。晰。“度度”可从分微尺中的度盘分划线上的注字直可从分微尺中的度盘分划线上的注字直接读得，接读得，“分分”则用度盘分划线作为指标，在分微则用度盘分划线作为指标，在分微尺中直接读出，尺中直接读出， 并估读至并估读至0.10.1，两者相加，即得，两者相加，即得度盘读数。度盘读数。分微尺测微器读数方法分微尺测微器读数方法n如图所示，水平度盘的读数为如图所示，水平度盘的读数为1301300130= 0130= 1301300130 0130 ；竖盘读数为；竖盘读数为87872200= 2200= 878722002200。单平板玻璃测微器的读数方法

11、单平板玻璃测微器的读数方法 n如图所示为单平板玻璃测微器的读数窗视场，读数窗如图所示为单平板玻璃测微器的读数窗视场，读数窗内可以清晰地看到测微盘（上）、竖直度盘（中）和内可以清晰地看到测微盘（上）、竖直度盘（中）和水平度盘（下）的分划像。度盘凡整度注记，每度分水平度盘（下）的分划像。度盘凡整度注记，每度分两格，最小分划值为两格，最小分划值为3030；测微盘把度盘上；测微盘把度盘上3030弧长弧长分为分为3030大格，一大格为大格，一大格为11，每，每55一注记，每一大格一注记，每一大格又分三小格，每小格又分三小格，每小格2020，不足，不足2020的部分可估读，的部分可估读，一般可估读到四分之

12、一格，即一般可估读到四分之一格，即55。单平板玻璃测微器的读数方法单平板玻璃测微器的读数方法 n读数时，打开并转动反光镜，调节读数显微镜的目镜，读数时，打开并转动反光镜，调节读数显微镜的目镜，然后转动测微轮，使一条度盘分划线精确地平分双线然后转动测微轮，使一条度盘分划线精确地平分双线指标，则该分划线的读数即为读数的度数部分，不足指标，则该分划线的读数即为读数的度数部分，不足3030的部分再从测微盘上读出，并估读到的部分再从测微盘上读出，并估读到55，两者相，两者相加，即得度盘读数。每次水平度盘读数和竖直度盘读加，即得度盘读数。每次水平度盘读数和竖直度盘读数都应调节测微轮，然后分别读取，两者共用

13、测微盘，数都应调节测微轮，然后分别读取，两者共用测微盘，但互不影响。但互不影响。单平板玻璃测微器的读数方法单平板玻璃测微器的读数方法n图图A A中，水平度盘读数为中，水平度盘读数为 494930+2240= 30+2240= 494952405240； n图图B B中，竖直度盘读数为中，竖直度盘读数为 107107+ 0140= + 0140= 1071070140 0140 。 四、四、 经纬仪的使用经纬仪的使用n经纬仪的基本操作为：经纬仪的基本操作为：对中对中、整平整平、瞄准瞄准和和读数读数。 对中对中: :对中的目的是使仪器度盘中心与测站点标对中的目的是使仪器度盘中心与测站点标志中心位于

14、同一铅垂线上。垂球对中操作步骤为：志中心位于同一铅垂线上。垂球对中操作步骤为： 1.1.张开脚架，调节脚架腿，使其高度适宜，并通过目估张开脚架，调节脚架腿，使其高度适宜，并通过目估 使使架头水平、架头中心大致对准测站点。架头水平、架头中心大致对准测站点。 2.2.从箱中取出经纬仪安置于架头上，旋紧连接螺旋，并挂从箱中取出经纬仪安置于架头上，旋紧连接螺旋，并挂上锤球。如锤球尖偏离测站点较远，则需移动三脚架，上锤球。如锤球尖偏离测站点较远，则需移动三脚架，使锤球尖大致对准测站点，然后将脚架尖踩实。使锤球尖大致对准测站点，然后将脚架尖踩实。 3.3.略微松开连接螺旋，在架头上移动仪器，直至锤球尖准略

15、微松开连接螺旋，在架头上移动仪器，直至锤球尖准确对准测站点，最后再旋紧连接螺旋。确对准测站点，最后再旋紧连接螺旋。四、四、 经纬仪的使用经纬仪的使用 整平整平 : :调节脚螺旋使水准管气泡居中，其操作步骤调节脚螺旋使水准管气泡居中，其操作步骤: : 1.1.使水准管平行于任一对脚螺旋使水准管平行于任一对脚螺旋 如图如图 A A 。转动这。转动这两个脚螺旋，使水准管气泡居中。两个脚螺旋，使水准管气泡居中。 2.2.将照准部旋转将照准部旋转9090，转动第三个脚螺旋，使水准，转动第三个脚螺旋，使水准管气泡居中管气泡居中 如图如图BB。四、四、 经纬仪的使用经纬仪的使用整平：整平：（3 3）按以上步

16、骤重复操作，直至水准管在这按以上步骤重复操作，直至水准管在这两个位置上气泡都居中为止。两个位置上气泡都居中为止。 四、四、 经纬仪的使用经纬仪的使用 使用光学对中器进行使用光学对中器进行对中、整平对中、整平时时: : A:A:首先通过目估初步对中（也可利用锤球），旋首先通过目估初步对中（也可利用锤球），旋转对中器目镜看清分划板上的刻划圆圈，再拉伸转对中器目镜看清分划板上的刻划圆圈，再拉伸对中器的目镜筒，使地面标志点成像清晰。对中器的目镜筒，使地面标志点成像清晰。四、四、 经纬仪的使用经纬仪的使用 使用光学对中器进行使用光学对中器进行对中、整平对中、整平时时: : B:B:如果测站点偏离光学对中

17、器中心圆较远，可根如果测站点偏离光学对中器中心圆较远，可根据地形安置好三脚架一支腿，两手分别持其它两据地形安置好三脚架一支腿，两手分别持其它两条腿并作移动，使测站点标志位于对中器中心圆条腿并作移动，使测站点标志位于对中器中心圆左右位置，踩实三脚架架腿。左右位置，踩实三脚架架腿。四、四、 经纬仪的使用经纬仪的使用 使用光学对中器进行使用光学对中器进行对中、整平对中、整平时时: : C:C:转动脚螺旋使标志点的影像移至刻划圆圈中心。转动脚螺旋使标志点的影像移至刻划圆圈中心。四、四、 经纬仪的使用经纬仪的使用 使用光学对中器进行使用光学对中器进行对中、整平对中、整平时时: : D:D:然后通过伸缩三

18、脚架腿，调节三脚架的长度，使经然后通过伸缩三脚架腿，调节三脚架的长度，使经纬仪圆水准器气泡居中，再调节脚螺旋精确整平仪纬仪圆水准器气泡居中，再调节脚螺旋精确整平仪器。器。四、四、 经纬仪的使用经纬仪的使用 使用光学对中器进行使用光学对中器进行对中、整平对中、整平时时: : E:E:通过对中器观察地面标志点，如偏刻划圆圈中心，可稍微通过对中器观察地面标志点，如偏刻划圆圈中心，可稍微松开连接螺旋，平移（松开连接螺旋，平移（不可旋转不可旋转）基座，使其精确对中，此）基座，使其精确对中，此时，如水准管气泡偏移，则再整平仪器，如此反复进行，直时，如水准管气泡偏移，则再整平仪器，如此反复进行，直至对中、整

19、平同时完成。至对中、整平同时完成。四、四、 经纬仪的使用经纬仪的使用 瞄准：瞄准：瞄准目标的步骤如下：瞄准目标的步骤如下： 1.1.目镜对光：将望远镜对向明亮背景，转动目目镜对光：将望远镜对向明亮背景，转动目镜对光螺旋，使十字丝成像清晰。镜对光螺旋，使十字丝成像清晰。 2.2.粗略瞄准：松开照准部制动螺旋与望远镜制粗略瞄准：松开照准部制动螺旋与望远镜制动螺旋，转动照准部与望远镜，通过望远镜动螺旋，转动照准部与望远镜，通过望远镜上的瞄准器对准目标，然后旋紧制动螺旋。上的瞄准器对准目标，然后旋紧制动螺旋。 3.3.物镜对光：转动位于镜筒上的物镜对光螺旋，物镜对光：转动位于镜筒上的物镜对光螺旋，使目

20、标成像清晰并检查有无视差存在，如果使目标成像清晰并检查有无视差存在，如果发现有视差存在，应重新进行对光，直至消发现有视差存在，应重新进行对光，直至消除视差。除视差。 四、四、 经纬仪的使用经纬仪的使用 瞄准瞄准（4 4）精确瞄准：旋转微动螺旋，使十字丝精确瞄准：旋转微动螺旋，使十字丝准确对准目标。观测水平角时，应尽量瞄准目标准确对准目标。观测水平角时，应尽量瞄准目标的基部，当目标宽于十字丝双丝距时，宜用单丝的基部，当目标宽于十字丝双丝距时，宜用单丝平分，如图平分，如图A A所示；目标窄于双丝距时，宜用双丝所示；目标窄于双丝距时，宜用双丝夹住，如图夹住，如图B B所示；观测竖直角时，用十字丝横丝

21、所示；观测竖直角时，用十字丝横丝的中心部分对准目标位，如图的中心部分对准目标位，如图C C所示。所示。四、四、 经纬仪的使用经纬仪的使用 读数读数：读数前应调整反光镜的位置与开合读数前应调整反光镜的位置与开合角度，使读数显微镜视场内亮度适当，然后角度，使读数显微镜视场内亮度适当，然后转动读数显微镜目镜进行对光，使读数窗成转动读数显微镜目镜进行对光，使读数窗成像清晰，再按上节所述方法进行读数像清晰，再按上节所述方法进行读数 。第三节第三节 水平角观测水平角观测 1 测回法测回法 2 方向观测法方向观测法水平角观测水平角观测 一一. .测回法测回法n竖盘在望远镜视准轴的左侧，称为盘左，也称正镜；竖

22、盘竖盘在望远镜视准轴的左侧，称为盘左，也称正镜；竖盘在视准轴方向的右侧则称盘右，也叫倒镜。测回法适用于在视准轴方向的右侧则称盘右，也叫倒镜。测回法适用于观测两个方向之间的单个水平角。如图所示，欲测出地面观测两个方向之间的单个水平角。如图所示，欲测出地面上上OAOA、OBOB两方向间的水平角两方向间的水平角，可按下列步骤进行观测：，可按下列步骤进行观测： 水平角观测水平角观测 测回法测回法1 1在角顶在角顶O O点安置经纬仪，在点安置经纬仪，在A A、B B点上分别竖立花点上分别竖立花杆。杆。2 2以盘左位置照准左边目标以盘左位置照准左边目标A A，得水平度盘读数，得水平度盘读数a a左左（如为

23、（如为0 000120012），记入表（观测手簿）第），记入表（观测手簿）第4 4栏相应位置。栏相应位置。3.3.松开照准部和望远镜制动螺旋，顺时针转动照准松开照准部和望远镜制动螺旋，顺时针转动照准部，瞄准右边目标部，瞄准右边目标B B，得水平度盘读数，得水平度盘读数b b左左（如为（如为12012020362036），记入观测手簿相应栏内。），记入观测手簿相应栏内。 则盘左所测的角值为则盘左所测的角值为: : 左左=b=b左左-a-a左左 =120=1202036- 02036- 00012=1200012=12020242024 水平角观测水平角观测 测回法测回法n以上完成了上半个测回。为

24、了检核及消除仪器误以上完成了上半个测回。为了检核及消除仪器误差对测角的影响，应该以盘右位置再作下半个测差对测角的影响，应该以盘右位置再作下半个测回观测。回观测。 4.4.倒转望远镜成盘右位置，先瞄准右边目标倒转望远镜成盘右位置，先瞄准右边目标B B，得水，得水平度盘读数平度盘读数b b右右（如为（如为30030021062106），记入手簿；），记入手簿；逆时针方向转动照准部，瞄准左边目标逆时针方向转动照准部，瞄准左边目标A A，得度盘，得度盘读数读数a a右右（如为（如为18018000480048），记入手薄），记入手薄, ,完成完成了下半测回，其水平角值为了下半测回，其水平角值为:右右=

25、b=b右右-a-a右右= = 300 3002106- 1802106- 1800048=1200048=12020182018测测站站竖盘竖盘位置位置目目标标水平度盘读数水平度盘读数半测回角值半测回角值一测回平均值一测回平均值备注备注O左左A000121202024120 20 21B1202036右右A18000481202018B3002106水平角观测水平角观测 测回法测回法上下半测回角值差不大于上下半测回角值差不大于4040时：时： = =（ 左左+ + 右）右）/2 /2 测测站站竖盘竖盘位置位置目目标标水平度盘读数水平度盘读数半测回角值半测回角值一测回平均值一测回平均值备注备注O

26、左左A9001181202036120 20 24B2102142右右A27002121202012B302224水平角观测水平角观测 测回法测回法 当测角精度要求较高时，须观测当测角精度要求较高时，须观测n n 个测回。为了消除度个测回。为了消除度盘刻划不均匀的误差，每个测回观测完毕盘刻划不均匀的误差，每个测回观测完毕, ,应将度盘读应将度盘读数改变数改变180180/ / n , n ,再开始下一测回的观测。再开始下一测回的观测。实习实习 水平角观测（测回法）水平角观测（测回法）一、目的和要求一、目的和要求 1.1.掌握测回法测量水平角的操作方法、记录和计算。掌握测回法测量水平角的操作方法

27、、记录和计算。 2.2.每位同学对同一角度观测两测回，上、下半测回角值每位同学对同一角度观测两测回，上、下半测回角值之差不超过之差不超过4040。二、仪器和工具二、仪器和工具 DJ6DJ6经纬仪经纬仪1 1台，测钎台，测钎2 2只，记录板只，记录板1 1块，伞块，伞1 1把。把。三、方法与步骤三、方法与步骤 1.1.在测站点安置经纬仪，对中、整平。在测站点安置经纬仪，对中、整平。实习实习 水平角观测（测回法）水平角观测（测回法）三、方法与步骤三、方法与步骤 2.2.盘左位置，瞄准左手方向的目标，读取水平度盘读盘左位置，瞄准左手方向的目标，读取水平度盘读数，记入观测手簿；然后松开照准部制动螺旋，

28、顺时针数，记入观测手簿；然后松开照准部制动螺旋，顺时针转动照准部，瞄准右手目标，读取水平度盘读数，记入转动照准部，瞄准右手目标，读取水平度盘读数，记入观测手簿。观测手簿。 3.3.盘右位置，倒转望远镜成盘右位置，瞄准原右手方盘右位置，倒转望远镜成盘右位置，瞄准原右手方向的目标，读取水平度盘读数，记入观测手簿；然后松向的目标，读取水平度盘读数，记入观测手簿；然后松开照准部制动螺旋，逆时针转动照准部，瞄准原左手方开照准部制动螺旋，逆时针转动照准部，瞄准原左手方向的目标，读取水平度盘读数，记入观测手簿。向的目标，读取水平度盘读数，记入观测手簿。实习实习 水平角观测（测回法）水平角观测（测回法） 四、

29、注意事项四、注意事项 1.1.目标不能瞄错，并尽量瞄准目标下端。目标不能瞄错，并尽量瞄准目标下端。 2.2.立即计算角值，如果超限，应重测。立即计算角值，如果超限，应重测。 五、应交成果五、应交成果 测回法水平角观测记录簿测回法水平角观测记录簿, ,并附有相关计算并附有相关计算: : 1. 1.上、下半测回校核计算；上、下半测回校核计算；2.2.按测回数水平度盘配置计算；按测回数水平度盘配置计算；3.3.半测回、一测回、各测回平均值计算半测回、一测回、各测回平均值计算 组别：组别： 仪器号码：仪器号码： 年年 月月 日日水平角观测水平角观测 二二. .方向观测法方向观测法n在一个测站上，当观测

30、方向在三个以上时，一般采用方向在一个测站上，当观测方向在三个以上时，一般采用方向观测法，即从起始方向顺次观测各个方向后，最后要回测观测法，即从起始方向顺次观测各个方向后，最后要回测到起始方向，最后一步称为到起始方向，最后一步称为“归零归零”， 其目的是为了检其目的是为了检验仪器度盘位置是否变动，上述工作称为盘左半测回或上验仪器度盘位置是否变动，上述工作称为盘左半测回或上半测回。如图中半测回。如图中OAOA为起始方向，也称零方向。为起始方向，也称零方向。OBCAD实习实习 方向法观测水平角方向法观测水平角 一一. .目的目的掌握用掌握用DJ6DJ6光学经纬仪按方向观测法测水平角光学经纬仪按方向观

31、测法测水平角的方法及记录、计算方法，了解各项限差。的方法及记录、计算方法，了解各项限差。二二. .仪器及用具仪器及用具每组借每组借J6J6经纬仪经纬仪l l台，记录板台，记录板1 1块，测伞块，测伞1 1把。把。实习实习 方向法观测水平角方向法观测水平角 三三. .实验步骤提要实验步骤提要在一个测站上对在一个测站上对4 4个目标作两测回的方向法观测。个目标作两测回的方向法观测。1.1.一测回操作顺序为：一测回操作顺序为：上半测回，盘左上半测回，盘左，零方向水平度盘读数应配置在，零方向水平度盘读数应配置在比比0 0稍大的读数处，从零方向开始，顺时针依次照准稍大的读数处，从零方向开始，顺时针依次照

32、准各目标，读数，归零并计算归零差。若归零差不超过各目标，读数，归零并计算归零差。若归零差不超过限差规定，则计算零方向平均值。限差规定，则计算零方向平均值。下半测回，盘右从零方向开始下半测回，盘右从零方向开始，逆时针依次照准，逆时针依次照准各目标，读数，归零并计算归零差。若归零差不超过各目标，读数，归零并计算归零差。若归零差不超过限差规定，则计算零方向平均值。限差规定，则计算零方向平均值。计算半测回方向值及一测回平均方向值。计算半测回方向值及一测回平均方向值。实习实习 方向法观测水平角方向法观测水平角 2.2. 进行第二测回观测时，操作方法和步骤与上述相进行第二测回观测时，操作方法和步骤与上述相

33、同，仅是盘左零方向要变换水平度盘位置，应配置同，仅是盘左零方向要变换水平度盘位置，应配置在比在比9090稍大的读数处。稍大的读数处。3.3. 若同一方向各测回方向值互差不超过限差规定，若同一方向各测回方向值互差不超过限差规定，则计算各测回平均方向值。所有读数均应当场记入则计算各测回平均方向值。所有读数均应当场记入水平角观测手簿中。水平角观测手簿中。 4.4. DJ6 DJ6经纬仪方向法观测的各项限差如下：半测经纬仪方向法观测的各项限差如下：半测回归零差：回归零差：2424；上、下半测回同一方向值之差；上、下半测回同一方向值之差: : 2424；各测回同一方向的方向值之差：；各测回同一方向的方向

34、值之差：2424。实习实习 方向法观测水平角方向法观测水平角 5.5. 注意事项注意事项1 1）仪器安置的高度要合适，三脚架要踩牢，仪器与脚仪器安置的高度要合适，三脚架要踩牢，仪器与脚架连接要牢固；观测时不要手扶或碰动三脚架，转动架连接要牢固；观测时不要手扶或碰动三脚架，转动照准部和使用各种螺旋时，用力要轻。照准部和使用各种螺旋时，用力要轻。 2 2）应选择距离稍远、易于照准的清晰目标作为起始方应选择距离稍远、易于照准的清晰目标作为起始方向（零方向）。向（零方向）。3 3）为避免发生错误，在同一测回观测过程中，切勿碰为避免发生错误，在同一测回观测过程中，切勿碰动水平度盘变换手轮，注意关上保护盖

35、。动水平度盘变换手轮，注意关上保护盖。 实习实习 方向法观测水平角方向法观测水平角 5.5. 注意事项注意事项4 4）记录员听到观测员读数后必须向观测员回报，经观记录员听到观测员读数后必须向观测员回报，经观测员默许后方可记入手簿，以防听错而记错。测员默许后方可记入手簿，以防听错而记错。 5 5）手簿记录、计算一律取至秒。手簿记录、计算一律取至秒。 6 6）在水平角观测过程中，如同一测回内发现照准部水在水平角观测过程中，如同一测回内发现照准部水准管气泡偏离居中位置，不允许重新调整水准管使气准管气泡偏离居中位置，不允许重新调整水准管使气泡居中；若气泡偏离中央超过一格时，则需重新整平泡居中；若气泡偏

36、离中央超过一格时，则需重新整平仪器，重新观测。仪器，重新观测。 实习实习 方向法观测水平角方向法观测水平角 5.5. 注意事项注意事项 7 7）测回间盘左零方向的水平度盘读数应变动测回间盘左零方向的水平度盘读数应变动180180/n/n(n(n为测回数为测回数) )。本实验测。本实验测2 2测回，故测回，故n=2n=2。6 6上交资料上交资料每人上交一份合格的二测回方向观测记每人上交一份合格的二测回方向观测记录及计算成果录及计算成果( (表格表格) )。 第四节第四节 竖直角观测竖直角观测一、竖直度盘（竖盘）的构造一、竖直度盘（竖盘）的构造二、竖直角计算二、竖直角计算三、竖盘指标差三、竖盘指标

37、差四、竖直角观测四、竖直角观测一一 垂直度盘（竖盘）的构造垂直度盘（竖盘）的构造n竖直度盘简称竖盘，如图所示为竖直度盘简称竖盘，如图所示为J J6 6级经纬仪竖盘级经纬仪竖盘构造示意图，主要包括构造示意图，主要包括竖盘、竖盘指标、竖盘指竖盘、竖盘指标、竖盘指标水准管和竖盘指标水准管微动螺旋。标水准管和竖盘指标水准管微动螺旋。 一一 垂直度盘（竖盘）的构造垂直度盘（竖盘）的构造n竖盘竖盘固定在横轴的一侧，随望远镜在竖直面内同固定在横轴的一侧，随望远镜在竖直面内同时上、下转动；时上、下转动；n竖盘读数指标竖盘读数指标不随望远镜转动，它与不随望远镜转动，它与竖盘指标水竖盘指标水准管准管连接在一个微动

38、架上，转动竖盘指标水准管连接在一个微动架上，转动竖盘指标水准管微动螺旋，可使竖盘读数指标在竖直面内作微小微动螺旋，可使竖盘读数指标在竖直面内作微小移动。移动。当竖盘指标水准管气泡居中时，指标应处当竖盘指标水准管气泡居中时，指标应处于竖直位置，即在正确位置。于竖直位置，即在正确位置。一个校正好的竖盘，一个校正好的竖盘，当望远镜视准轴水平、指标水准管气泡居中时，当望远镜视准轴水平、指标水准管气泡居中时，读数窗上指标所指的读数应是读数窗上指标所指的读数应是9090或或270270，此读，此读数即为视线水平时的竖盘读数。数即为视线水平时的竖盘读数。 一一 垂直度盘（竖盘）的构造垂直度盘（竖盘）的构造n

39、竖盘竖盘的刻划注记形式很多，常见的光学经纬仪竖的刻划注记形式很多，常见的光学经纬仪竖盘都为全圆式刻划，分为盘都为全圆式刻划，分为顺时针顺时针和和逆时针逆时针两种注两种注记，记，盘左位置视线水平时，竖盘读数均为盘左位置视线水平时，竖盘读数均为9090，盘右位置水平视线时竖盘读数均为盘右位置水平视线时竖盘读数均为270270。多数多数J J6 6级经纬仪采用的是顺时针注记的竖盘，如图级经纬仪采用的是顺时针注记的竖盘，如图A A二二 竖直角计算竖直角计算nJ J6 6经纬仪中最常见的顺时针竖盘注记形式，如图经纬仪中最常见的顺时针竖盘注记形式，如图所示：计算方法见下页。所示：计算方法见下页。二二 竖直

40、角计算竖直角计算n现以现以J J6 6经纬仪中最常见的竖盘顺时针注记形式经纬仪中最常见的竖盘顺时针注记形式（如图所示）来说明竖直角的计算方法。由图可（如图所示）来说明竖直角的计算方法。由图可知知, ,在盘左、视线水平时读数为在盘左、视线水平时读数为9090，当望远镜上，当望远镜上倾时读数减小；在盘右、视线水平时读数为倾时读数减小；在盘右、视线水平时读数为270270，当望远镜上倾时读数增加。如以，当望远镜上倾时读数增加。如以“L L”表示盘左表示盘左时瞄准目标时的读数，时瞄准目标时的读数，“R R”表示盘右时瞄准目标表示盘右时瞄准目标时的读数，则竖直角的计算公式为时的读数，则竖直角的计算公式为

41、 ：n L L= 90= 90- L - L R R= R - 270= R - 270 n最后，取盘左、盘右的竖直角平均值作为观测结最后，取盘左、盘右的竖直角平均值作为观测结果，即果，即 =1/2=1/2（L L+R R）=1/2=1/2（R-LR-L）-90-90 三三 竖盘指标差竖盘指标差n当竖盘指标水准管气泡居中时，指标并不恰好指当竖盘指标水准管气泡居中时，指标并不恰好指向向9090或或270270，而与正确位置相差一个小角度，而与正确位置相差一个小角度x, x, x x称为称为竖盘指标差竖盘指标差。竖盘指标差有正、负之分，当。竖盘指标差有正、负之分，当指标偏移方向与竖盘注记方向一致时

42、，会使竖盘指标偏移方向与竖盘注记方向一致时，会使竖盘读数中增大一个读数中增大一个x x值，即值，即x x为正；反之，当指标偏为正；反之，当指标偏移方向与竖盘注记方向相反时，则使竖盘读数中移方向与竖盘注记方向相反时，则使竖盘读数中减小了一个减小了一个x x值，故值，故x x为负。下图为负。下图J J6 6经纬仪指标偏经纬仪指标偏移方向和竖盘注记方向一致，移方向和竖盘注记方向一致，x x为正值。见示意图。为正值。见示意图。三三 竖盘指标差竖盘指标差DJDJ6 6经纬仪由于指标差经纬仪由于指标差x x的存在，盘左、盘右读数均的存在，盘左、盘右读数均增加一个增加一个x x，因此，若用盘左读数计算正确的

43、竖直角，因此，若用盘左读数计算正确的竖直角 ，则，则 （9090x x)-L= )-L= （90 90 -L-L）x x = = L L+ +x x若用盘右读数计算竖直角时，应为：若用盘右读数计算竖直角时，应为： R R(270(270x x)= )= （R R270270）x x = =R Rx x 两式相加并除以两式相加并除以2 2，得：，得： = ( = ( R R ）/2 = 1/2(R-L)-90/2 = 1/2(R-L)-90两式相减并除以两式相减并除以2 2可以求出可以求出x x： x x = ( = (- - R R ）/2 = 1/2(R+L)-180/2 = 1/2(R+L

44、)-180四四 垂直角观测垂直角观测n1.1.在测站在测站O O点上安置经纬仪，以盘左位置用点上安置经纬仪，以盘左位置用望远镜的十字丝的横丝，瞄准目标上某一望远镜的十字丝的横丝，瞄准目标上某一点点M M。n2.2.转动竖盘指标水准管微动螺旋，使气泡转动竖盘指标水准管微动螺旋，使气泡居中。读取竖盘读数居中。读取竖盘读数L L。n3.3.倒转望远镜，以盘右位置再瞄准目标上倒转望远镜，以盘右位置再瞄准目标上M M点。调节竖盘指标水准管气泡居中，读点。调节竖盘指标水准管气泡居中，读取竖盘读数取竖盘读数R R。竖直角的观测记录手薄如。竖直角的观测记录手薄如下表。下表。 四四 垂直角观测垂直角观测测测站站

45、目目标标竖竖盘盘位位置置竖盘读数竖盘读数 半测回竖半测回竖直角直角 指指标标差差一测回竖一测回竖直角直角 备备 注注OAB左左右右左左 右右80 20 3680 20 3627939 5427939 5496 05 2496 05 2426354 4826354 489 39 249 39 249 39 549 39 54-6 05 24-6 05 24-6 05 12-6 05 121515 6 69 39 9 39 3939-6 05 18-6 05 18五五 角度测量误差角度测量误差仪器误差仪器误差观观 测测 误误 差差照照照照准准准准部部部部偏偏偏偏心心心心误误误误差差差差度度度度盘盘

46、盘盘刻刻刻刻划划划划误误误误差差差差视视视视准准准准误误误误差差差差( (c c) )横横横横轴轴轴轴误误误误差差差差纵纵纵纵轴轴轴轴误误误误差差差差仪仪仪仪器器器器对对对对中中中中误误误误差差差差目目目目标标标标偏偏偏偏心心心心误误误误差差差差照照照照准准准准误误误误差差差差读读读读数数数数误误误误差差差差视视视视差差差差和和和和十十十十字字字字丝丝丝丝不不不不清清清清晰晰晰晰的的的的影影影影响响响响照准部偏心误差照准部偏心误差n n产生情况：产生情况：照准部旋转中心与度盘分划中心不重照准部旋转中心与度盘分划中心不重合合n n规律：规律：随瞄准方向而异，照准方向垂直于偏心方随瞄准方向而异，照

47、准方向垂直于偏心方向时对水平方向读数影响最大向时对水平方向读数影响最大n n消除与减弱措施：消除与减弱措施：盘左盘右取平均值可消除盘左盘右取平均值可消除度盘刻划误差度盘刻划误差n n产生情况：产生情况：度盘制造时产生度盘制造时产生n n消除与减弱措施：消除与减弱措施：变换度盘位置变换度盘位置视准误差视准误差(c)n n产生情况：产生情况：视准轴不垂直于水平轴时产生的误差视准轴不垂直于水平轴时产生的误差n n规律：规律：随垂直角增大而增大随垂直角增大而增大n n消除与减弱措施：消除与减弱措施：盘左盘右取均值可以消除盘左盘右取均值可以消除横轴误差横轴误差n n产生情况：产生情况：横轴不水平横轴不水

48、平n n规律：规律：随垂直角增大而增大，对两等高目标观测随垂直角增大而增大，对两等高目标观测时误差为时误差为0n n消除与减弱措施：消除与减弱措施：盘左盘右取均值可以消除盘左盘右取均值可以消除纵轴误差纵轴误差n n产生情况：产生情况：纵轴不铅垂纵轴不铅垂n n规律：规律：随垂直角增大而增大，与横轴所处的方向随垂直角增大而增大，与横轴所处的方向有关有关n n消除与减弱措施：消除与减弱措施：注意水准管的精度与精确整平注意水准管的精度与精确整平n n注意：注意：不能用盘左盘右取均值可以消除不能用盘左盘右取均值可以消除仪器对中误差仪器对中误差n n产生情况：产生情况：仪器中心与测站点不在同一铅垂线上仪

49、器中心与测站点不在同一铅垂线上n n规律：规律：偏心越大、边越大，误差越大偏心越大、边越大，误差越大n n消除与减弱措施：消除与减弱措施：精确对中精确对中目标偏心误差目标偏心误差n n产生情况：产生情况：觇标中心偏离目标标尺中心觇标中心偏离目标标尺中心n n规律：规律：与偏心距成正比，与边长成反比，垂直于与偏心距成正比，与边长成反比，垂直于视线方向的目标偏心误差最大视线方向的目标偏心误差最大n n消除与减弱措施：消除与减弱措施：觇标铅垂觇标铅垂照准误差照准误差n n产生原因：产生原因：未精确瞄准目标的几何中心未精确瞄准目标的几何中心n n消除与减弱措施：消除与减弱措施：选择较好的观测环境选择较好的观测环境读数误差读数误差n n产生原因：产生原因：估读导致估读导致n n消除措施：消除措施： 认真操作认真操作视差和十字丝不清晰的影响视差和十字丝不清晰的影响n n视差：视差：目标成象不在十字丝板上引起的误差目标成象不在十字丝板上引起的误差n n消除措施：消除措施：观测时认真调焦观测时认真调焦