测量学第03章-角度测量.

第三章 角度测量,第三章 角度测量,3.1 角度测量原理 3.2 经纬仪结构及其使用 3.3 角度测量方法 3.4 经纬仪检验与校正 3.5 角度测量误差分析,角度测量,水平角测量 竖直角测量（垂直角测量）,角度：确定地面点位置的一个主要元素,水平角测量原理,地面上两相交直线的夹角在水平面上的投影,n,m,= n m,水平角,水平面,竖直角的概念,竖直角（垂直角）：在同一垂直面内，倾斜视线与水平视线的夹角。 仰角：视线在水平线之上，用“+”表示。 俯角：视线在水平线之下，用“-”表示。,水平视线,经纬仪应具备的条件：,1、有一个带刻度线能置于水平位置的水平度盘和能置于竖直位置的垂直度盘； 2、水平度盘中心必须处于角顶点的铅垂线上； 3、望远镜能在水平方向和竖直方向转动;便于瞄准不同方向不同高度的目标； 4、有一个读数设备。,第三章 角度测量,3.1 角度测量原理 3.2 经纬仪结构及其使用 3.3 角度测量方法 3.4 经纬仪检验与校正 3.5 角度测量误差分析,常用的光学经纬仪：DJ07 DJ1 DJ2 DJ6 DJ30,经纬仪：用于测定水平角和竖直角的仪器。 有光学经纬仪和电子经纬仪之分。,一、DJ6级光学经纬仪,基本构造,1 照准部,水平度盘,水平度盘：顺时针方向刻有0º到360º的分划线，用来测量水平角。 水平度盘转动控制装置：位置变动手轮和复测装置。 外轴装置：,望远镜： 照准部水准管： 读数显微镜： 竖直度盘： 横轴、竖轴：,经纬仪1,经纬仪2,二、读数设备与读数方法,112°5430,89°0442,读数练习,234°2106,273°0242,全站仪,是电子经纬仪和测距仪组合。 能完成一个测站的全部工作（测角、测距、坐标计算、高程计算等）。 测角部分与光学经纬仪主要差别在读数系统，其他如照准、对中、整平等装置是相同的。目前最高精度的全站仪可显示到0.1，测角精度可达0.5。,1、安置经纬仪 把仪器安置在测站上。,三、经纬仪的整置,强制对中观测墩：,地面坐标点标志形式:,混凝土桩标志：,坐标标定位置,强制对中观测墩：,坐标标定位置,2、对中、整平,对中使度盘中心处于角顶点的铅垂线上 整平使水平度盘置于水平位置上,对中方法： 垂球对中； 光学对中器对中； 激光对点器对中。,（1）垂球对中,整平,首先用圆水准器粗平仪器，然后用长水准管精平。,经过反复几次最终使长水准管气泡在任意位置处于居中,粗平方法：与水准仪粗平方法相同。,精平方法：,（2） 光学对中器对中、整平,1、用三脚架或角螺旋使分划板上的圆心或十字丝交点对准测点。 2、用三脚架腿的伸缩部分调节三脚架腿的长度使仪器基本水平 3、用脚螺旋使经纬仪精确整平 4、在架头上平移仪器，使仪器精确对中 5、重复第3、4步，达到精确对中和整平。,照准标志：大花杆、 小花杆和觇标,经纬仪的十字丝分划板,双丝,单丝,中丝,下丝,上丝,瞄准,瞄准,瞄准,瞄准,第三章 角度测量,3.1 角度测量原理 3.2 经纬仪结构及其使用 3.3 角度测量方法 3.4 经纬仪检验与校正 3.5 角度测量误差分析,水平角的观测方法： 1、测回法 观测两个方向之间的单角 2、方向法（全圆测回法） 观测两个以上方向之间的夹角,一、水平角测量,基本概念,盘左和盘右 盘左/正镜:竖盘在望远镜的左边 盘右/倒镜:竖盘在望远镜的右边 测回 上半测回/下半测回 一个测回/多个测回 配盘,竖盘,盘左,盘右,测回法测量水平角,观测方法,经纬仪置于盘左位置，配盘,倒镜，置于盘右位置,测回法观测记录,O（1）,A,B,A,B,0 01 06,85 36 18,180 01 24,265 36 30,90 00 36,175 35 42,270 00 48,355 35 48,A,B,A,B,O（2）,85 35 12,85 35 06,85 35 06,85 35 00,85 35 09,85 35 03,85 35 06,注意及说明,测回间要配盘 上/下两个半测回照准部的水平旋转方向，照准目标的顺序不同： 上半测回顺时针；下半测回逆时针 各测回的角度互差应小于24 记录时， 分、秒一般都要记两位 计算时，取平均值的原则是“奇进偶不进”,实验三：经纬仪认识与使用,目的：了解经纬仪构造，掌握其使用方法。 仪器：经纬仪、花杆、记录板。 内容： （1）了解经纬仪各部件的构造及其作用。 （2）进行经纬仪安置（对中、整平）、瞄准与读数。 （3）用盘左位置瞄准目标，练习测量水平角。,全圆测回法测量水平角,盘左：配盘，顺时针观测 盘右： 逆时针观测,ABCDA（归零）,ABCDA,A,B,C,D,O,零方向,观测方法,归零,O,A,B,C,D,A,0 01 06,71 52 06,145 30 48,210 12 12,0 01 24,180 01 18,30 12 06,325 30 48,251 52 00,180 01 12,O,A,B,C,D,A,90 01 24,161 52 06,235 30 54,300 12 24,90 01 36,270 01 24,120 12 18,55 30 48,341 52 00,270 01 18,0 01 09,71 52 03,145 30 48,210 12 09,0 01 21,90 01 21,161 52 03,235 30 51,300 12 21,90 01 30,(0 01 15),0 00 00,71 50 48,145 29 33,210 10 54,(90 01 26),0 00 00,71 50 37,145 29 25,210 10 55,0 00 00,71 50 42,145 29 29,210 10 54,71 50 42,73 38 47,64 41 25,全圆测回法观测记录,方向法的计算：,两倍照准误差2C（ C 视准轴误差） 2C=盘左读数-(盘右读数±180 0) 各方向的平均读数 平均读数=盘左读数+(盘右读数±1800) /2 归零后的方向值 各方向的平均读数-零方向的读数 各测回归零后的方向平均值 同一方向各测回取平均值 各水平角值 两方向值之差（逆时针夹角）,方向观测和计算同步进行，以便及时发现问题。 区别方向值与水平角。,水平角方向法观测的技术要求,注意及说明,二、竖直角测量,竖直角（垂直角）：在同一垂直面内，倾斜视线与水平视线的夹角。 仰角：视线在水平线之上，用“+”表示。 俯角：视线在水平线之下，用“-”表示。,水平视线,1、竖直度盘基本构造,竖盘构造 竖直度盘、竖盘指标、 指标水准管及其微动螺旋 竖盘的特点 竖盘与望远镜同轴旋转； 指标与指标水准管联动； 垂直角测量是利用指标水准管建立的水平线，来确定竖盘指标线的基准。因此，只要读出倾斜视线的竖盘读数，即可求算出竖直角值。,1、竖直度盘基本构造,2、竖盘注记形式,盘左,盘右,盘左,盘右,顺时针注记,逆时针注记,3、竖直角计算公式推导（理想）,理想情况：当望远镜视线水平且竖盘指标水准管气泡居中时，竖盘读数为90°的整倍数。,盘左位置,L,=90°L,R,=R270°,盘右位置,竖直角计算公式（理想）,或,竖盘的指标差,定义：竖盘指标水准管气泡居中时竖盘读数与理想读数的差。也就是当望远镜视线水平且竖盘指标水准管气泡居中时，竖盘读数不是90°的整倍数，而是大了或小了一个角值，指标偏离正确位置的角值就叫指标差。 产生原因：仪器制造不完善引起的。,4、竖直角计算公式推导（非理想）,L,=90°(L i),i,i,盘左位置,R,=（R-i）270°,i,i,盘右位置,竖直角计算公式（非理想）,两式取均值得：,指标差计算公式,由上两式相减得：,可见: 该式与理想情况的计算式完全相同。 表明: 用盘左盘右均值求算竖角，不受指标差影响。,竖直角计算公式,上面推导竖直角的公式是以顺时针注记为例。,确定竖直角计算公式的通用法则（仰角为“+”原则）：,当物镜仰起时读数逐渐增加：,当物镜仰起时读数逐渐减小：,读数R,L 始读数望远镜水平时读数,5、竖直角观测方法,在测站安置经纬仪，对中、整平； 盘左用中丝精确瞄准目标，调节指标水准管使气泡居中，读数L（V）； 盘右用中丝精确瞄准目标，调节指标水准管使气泡居中，读数R（V）；,瞄准,瞄准,竖直角观测记录,A,B,盘左,87 52 18,2 07 42,盘右,272 07 30,2 07 30,2 07 36,A,C,盘左,93 16 54,3 16 54,盘右,266 43 24,3 16 36,3 16 45,实验四：测回法水平角观测,目的：掌握用测回法观测水平角的方法。 仪器：经纬仪、花杆、记录板。 内容：用测回法观测一个水平角，每人观测一个测回。,实验六：竖直角观测及指标差测定,目的：掌握竖直角观测及指标差的测点。 仪器：经纬仪、记录板。 内容：每人观测一个目标，一个测回。,第三章 角度测量,3.1 角度测量原理 3.2 经纬仪结构及其使用 3.3 角度测量方法 3.4 经纬仪检验与校正 3.5 角度测量误差分析,一、经纬仪的几何轴系,1：照准部水准管轴（LL） 2：望远镜视准轴（CC ） 3：仪器竖轴（ VV） 4：仪器横轴（ HH ） 5：竖盘指标水准管水准轴（L L ）,二、轴系应满足的几何条件,1：照准部水准管轴垂直于竖轴 （LLVV） 2：十字丝竖丝垂直于横轴（竖丝 HH ） 3：视准轴垂直于横轴（CC HH） 4：横轴垂直于竖轴（ HH VV） 5：竖盘指标水准管水准轴垂直于指标线 （L L 指标线）,三、经纬仪检校,1 、照准部水准管的检校 照准部水准管轴LLVV竖轴 ？,2、十字丝垂直于横轴的检校 竖丝 HH ？,检验方法： 方法一: 精平仪器，在仪器前方10m处悬挂一垂球线，望远镜照准该线，若十字丝竖丝和垂球线完全重合，则满足条件；否则，应校正。,2、十字丝垂直于横轴的检校 竖丝 HH ？,检验方法： 方法二: 精平仪器，望远镜瞄准一清晰小点，垂直微动望远镜,若小点始终沿着竖丝移动, 则满足条件；否则，应校正。,3、视准轴垂直于横轴的检校 CC HH ？,M左 = M左 + C,M右 = M右 - C,盘左,盘右,盘左时： M左 = M左 + C,可见：盘左盘右取平均值可消除视准误差的影响,校正方法:盘左盘右测量一清晰的小点，求出c值后,求出盘左或盘右的正确读数,旋转照准部使水平度盘读数为正确值,此时目标偏离竖丝,这时调节十字丝左右两个校正螺丝,使竖丝对准目标。,盘右时： M右 = M右 - C,理论上： M左 = M右 ±180°, 2C = M左 - M右 ±180° C,4 、 横轴垂直于竖轴的检校 HH VV ？,（一般由专业人员进行校正）,5 、竖盘指标水准管检校 L L 指标线 ？,一般指标差的绝对值超过1时，应予以校正。,计算出盘右（或左）位置的正确读数，盘右（或左）照准目标，转动竖盘指标水准管微动螺丝，使读数为正确读数，此时竖盘指标水准管气泡不居中，调节其校正螺丝使气泡居中。,校正方法：照准高处一目标，观测竖直角一个测回，计算出指标差：,第三章 角度测量,3.1 角度测量原理 3.2 经纬仪结构及其使用 3.3 角度测量方法 3.4 经纬仪检验与校正 3.5 角度测量误差分析,仪器误差 观测误差 外界条件的影响,角度测量的误差来源,照准部偏心误差 产生情况：照准部旋转中心与度盘分划中心不重合 影响规律：随瞄准方向而