《水平角測量原理》ppt課件

1、 用經(jīng)緯儀測程度角的原理：經(jīng)緯儀必需具備一個程度度盤及用于照準(zhǔn)目的的望遠(yuǎn)鏡測程度角時，要求程度度盤能放置程度，且程度度盤的中心位于程度角頂點(diǎn)的鉛垂線上，望遠(yuǎn)鏡不僅可以程度轉(zhuǎn)動，而且能俯仰轉(zhuǎn)動來瞄準(zhǔn)不同方向和不同高低的目的，同時保證俯仰轉(zhuǎn)動時望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸掃過一個豎直面。 經(jīng)緯儀是丈量角度的儀器。按其精度分，有DJ6、DJ2兩種。表示一測回方向觀測中誤差分別為6、2。一、一、 程度角的概念程度角的概念 程度角是地面上一點(diǎn)到兩目的的方向線垂直投影在程度面上的夾角，用來表示，其角值范圍為0360。二、程度角測角原理圖二、程度角測角原理圖3-1 如圖3-1所示， OA和OB在程度度盤上總有相應(yīng)讀數(shù)a和b

2、，那么程度角為： ba Pb180oB/270oO/0oaBOO/A/A 2、程度度盤：刻劃為0360按順時針方向注記 3、基座：用來支承儀器并與三腳架銜接的部件。主要包括軸座、軸座固定螺旋、腳螺旋、銜接板等二、二、DJ6型光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)安裝和讀數(shù)方法型光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)安裝和讀數(shù)方法 DJ6型光學(xué)經(jīng)緯儀常用兩種方式：分微尺、單平板玻璃測微器和度盤對徑分劃重合讀數(shù)一分微尺測微器的讀數(shù)方法一分微尺測微器的讀數(shù)方法 1、應(yīng)先調(diào)理讀數(shù)顯微鏡調(diào)焦螺旋與反光鏡使讀數(shù)明晰亮度適宜 2、然后根據(jù)在分微尺上重疊的度盤分劃線上的注記讀出整度數(shù) 3、再根據(jù)該分劃線與分微尺上0注記之間的刻劃讀出分和秒。秒值為估讀且

3、為6的倍數(shù)二單平板玻璃測微器的讀數(shù)方法二單平板玻璃測微器的讀數(shù)方法 望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)目的后，先轉(zhuǎn)動測微輪，使度盤上某一分劃準(zhǔn)確移至雙目的線的中央，讀取該分劃的度盤讀數(shù)，再在測微尺上根據(jù)單目的線讀取30以下的分、秒數(shù)，兩數(shù)相加，即得完好的度盤讀數(shù)一、一、DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造 如圖3-2： 1、照準(zhǔn)部：望遠(yuǎn)鏡、支架、橫軸、豎直度盤、讀數(shù)設(shè)備、照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管和豎軸等組成。基座水平度盤照準(zhǔn)部1望遠(yuǎn)鏡物鏡；2望遠(yuǎn)鏡目鏡；3望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦螺旋；4準(zhǔn)星；5照門；6望遠(yuǎn)鏡固定扳手；7望遠(yuǎn)鏡微動螺旋；8豎直度盤；9豎盤目的水準(zhǔn)管；10豎盤目的水準(zhǔn)管反光鏡；11讀數(shù)顯微鏡目鏡；12支架；13程度軸；14豎軸

4、；15照準(zhǔn)部制動扳手；16 照準(zhǔn)部微動螺旋；17水準(zhǔn)管；18圓水準(zhǔn)器；19程度度盤；20軸套固定螺旋；21腳螺旋；22基座；23三角形底版；24羅盤插座；25度盤軸套；26外軸；27度盤旋轉(zhuǎn)軸套 28豎盤目的水準(zhǔn)管微動螺旋; 29程度度盤變換器；30豎盤目的水準(zhǔn)管；31反光鏡 圖32三、三、DJ2型光學(xué)經(jīng)緯儀簡介型光學(xué)經(jīng)緯儀簡介一特點(diǎn)相對于DJ6：1、在構(gòu)造上除望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù)較大，照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管的靈敏度較高 2、讀數(shù)設(shè)備及讀數(shù)方法不同 3、在DJ2型光學(xué)經(jīng)緯儀讀數(shù)顯微鏡中，只能看到程度度盤和豎直度盤中的一種影象，二讀數(shù)方法 1、大窗為度盤的影象：先轉(zhuǎn)動測微輪，使正、倒象的分劃線準(zhǔn)確重合，然后找

5、出臨近的正、倒象相差180的分劃線，并留意正象應(yīng)在左側(cè)，倒象在右側(cè)，此時便可讀出度盤的度數(shù)，；再數(shù)出正象的分劃線與倒象的分劃線之間的格數(shù)，乘以度盤分劃值的一半；最后從左邊小窗中的測微尺上讀取缺乏10的分?jǐn)?shù)和秒數(shù)，其中分?jǐn)?shù)和10數(shù)根據(jù)單目的線的位置和注記數(shù)字直接讀出，估讀到0.1 2、采用了數(shù)字化讀數(shù)：左下側(cè)小窗為測微窗，讀數(shù)方法完全同第一種；右下側(cè)小窗為度盤對徑分劃線重合后的影象，沒有注記，但在讀數(shù)時必需轉(zhuǎn)動測微輪使上下線準(zhǔn)確重合才可以讀數(shù)；上面的小窗左側(cè)的數(shù)字為度盤讀數(shù)，中間偏下的數(shù)字為整10的注記四、電子經(jīng)緯儀簡介四、電子經(jīng)緯儀簡介主要特點(diǎn)： 1.采用電子測角系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了測角自動化、數(shù)字化

6、，能將丈量結(jié)果自動顯示出來，減輕了勞動強(qiáng)度，提高了任務(wù)效率。 2.可與光電測距儀組合成全站型電子速測儀，配適宜當(dāng)?shù)慕涌诳蓪⒂^測的數(shù)據(jù)輸入計算機(jī)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處置和繪圖自動化。 經(jīng)緯儀的運(yùn)用包括對中、整平、調(diào)焦和照準(zhǔn)及讀數(shù)四項根本操作 內(nèi)容及要求： 對中 3mm 整平 1格一、對中、整平一、對中、整平 對中的目的：是使儀器中心與測站點(diǎn)標(biāo)志中心位于同一鉛垂線上 整平的目的：使儀器豎軸豎直和程度度盤處于程度位置詳細(xì)操作方法詳細(xì)操作方法:1、垂球?qū)χ姓椒ú襟E1挪動或伸縮三腳架粗略對中2腳架頭上挪動儀器準(zhǔn)確對中3旋轉(zhuǎn)腳螺旋使水準(zhǔn)管氣泡居中整平4反復(fù)2、3兩步。2、光學(xué)對中整平法步驟、光學(xué)對中整平法步驟1大

7、致程度大致對中 眼睛看著對中器，拖動三腳架2個腳,使儀器大致對中,并堅持“架頭大致程度。2伸縮腳架粗平根據(jù)氣泡位置，伸縮三腳架2個腳，使圓水準(zhǔn)氣泡居中。3旋轉(zhuǎn)三個腳螺旋精平按“左手大拇指法那么旋轉(zhuǎn)三個腳螺旋，使水準(zhǔn)管氣泡居中。1轉(zhuǎn)動儀器，使水準(zhǔn)管與1、2腳螺旋連線平行。2根據(jù)氣泡位置運(yùn)用法那么，對向旋轉(zhuǎn)1、2腳螺旋。3轉(zhuǎn)動儀器900，運(yùn)用法那么，旋轉(zhuǎn)3腳螺旋。4架頭上挪動儀器，準(zhǔn)確對中5腳螺旋精平。6反復(fù)4、5兩步。 二、調(diào)焦與照準(zhǔn)二、調(diào)焦與照準(zhǔn) 調(diào)焦包括目鏡調(diào)焦和物鏡調(diào)焦兩部分，照準(zhǔn)就是使望遠(yuǎn)鏡十字絲交點(diǎn)準(zhǔn)確照準(zhǔn)目的。步驟如下：1、調(diào)理目鏡對光螺旋，使十字絲明晰；2、然后利用望遠(yuǎn)鏡上的照門和

8、準(zhǔn)星粗略照準(zhǔn)目的，擰緊照準(zhǔn)部及望遠(yuǎn)鏡制動螺旋；3、調(diào)理物鏡對光螺旋，使目的明晰，并消除視差； 4、轉(zhuǎn)動照準(zhǔn)部和望遠(yuǎn)鏡微動螺旋，準(zhǔn)確照準(zhǔn)目的。測程度角時，要使十字絲縱絲準(zhǔn)確照準(zhǔn)目的，并盡量使十字絲交點(diǎn)照準(zhǔn)目的底部，如圖3-13b所示；測豎直角時，要使十字絲橫絲準(zhǔn)確照準(zhǔn)目的，也盡量用十字絲交點(diǎn)照準(zhǔn)目的頂部。三、讀數(shù)三、讀數(shù) 調(diào)理反光鏡，使讀數(shù)系統(tǒng)亮度適中；調(diào)理讀數(shù)顯微鏡目鏡調(diào)焦螺旋，使度盤、測微尺及目的線的影象明晰；然后根據(jù)儀器的讀數(shù)設(shè)備，按前述的讀數(shù)方法讀數(shù)。觀測方法：測回法兩個方向所構(gòu)成的角度 方向觀測法三個方向以上所構(gòu)成角度的觀測一、一、 測回法如圖測回法如圖3-14詳細(xì)施測步驟如下：一、預(yù)

9、備任務(wù)1、首先將經(jīng)緯儀安頓于所測角的頂點(diǎn)O上，進(jìn)展對中和整平；2、在A、B兩點(diǎn)樹立標(biāo)桿或測釬等標(biāo)志，作為照準(zhǔn)標(biāo)志。二、盤左位置首先將儀器置于盤左位置豎盤位于望遠(yuǎn)鏡的左側(cè)，完成以下任務(wù)： 1、順時針方向旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部，首先調(diào)焦與照準(zhǔn)起始目的即角的左邊目的A，讀取程度度盤讀數(shù)a左，設(shè)為00030，記入表3-1中；OAB 圖3-14 2、繼續(xù)順時針旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部，調(diào)焦與照準(zhǔn)右邊目的B，讀數(shù)b左，設(shè)為921942，記入表3-1中； 3、計算盤左位置的程度角左 ： 左=b左a左 92194200030=921912以上完成了上半測回任務(wù)，左 即上半測回角值。三、盤右位置 倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡成盤右位置，完成以下任務(wù)： 1

10、、逆時針旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部，首先調(diào)焦與照準(zhǔn)右邊目的B，讀數(shù)b右，設(shè)為2722012，記入表3-1中； 2、繼續(xù)逆時針旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部，調(diào)焦與照準(zhǔn)左邊目的A，讀數(shù)a右，設(shè)為1800042，記入表3-1中； 3、計算盤右位置的程度角右 ： 右=b右a右=27220121800042=921930以上便完成了下半測回任務(wù)，右 即下半測回角值。四、計算一測回角值 上下兩個半測回稱為一測回。對于DJ6型光學(xué)經(jīng)緯儀來說，當(dāng)上、下半測回角值之差： =左右 =921912921930= 1840 取其平均值作為一測回角值，即 =1/2左+右=921921 為了提高測角精度，對角度需求觀測多個測回，此時各測回應(yīng)根據(jù)測回數(shù)n，

11、按180/n的原那么改動起始程度度盤位置，即配度盤。各測回值互差假設(shè)不超越40對于J6 級，取各測回角值的平均值作為最后角值二、二、 方向觀測法方向觀測法一觀測方法1、如圖3-15，安頓儀器于測站O點(diǎn)包括對中和整平樹立標(biāo)志于一切目的點(diǎn)，如A、B、C、D四點(diǎn)，選定起始方向又稱零方向如A點(diǎn)； 2、盤左位置，順時針方向旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部依次照準(zhǔn)目的A、B、C、D、A，分別讀取程度度盤讀數(shù)，并依次記入表33。其中兩次照準(zhǔn)A目的是為了檢查程度度盤位置在觀測過程中能否發(fā)生變動，稱為歸零，其兩次讀數(shù)之差，稱為半測回歸零差，其限差要求為：J6 級經(jīng)緯儀不得超越18，J2級經(jīng)緯儀不得超越8。計算中留意檢核。以上稱為上半

12、測回。 3、盤右位置，倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡成盤右位置，逆時針方向旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部依次照準(zhǔn)目的A、D、C、B和A，分別讀取程度度盤讀數(shù)，并依次記入表3-2，稱為下半測回。同樣留意檢核歸零差。ABOC72 44 51o/39 45 41o/o37 42 01D 以上即為一測回。為了提高精度需求測n個測回時，需求配度盤，即每個測回的起始目的讀數(shù)按180/n的原那么進(jìn)展配置二計算內(nèi)容 1、計算二倍視準(zhǔn)軸誤差2c值：同一方向，盤左和盤右讀數(shù)之差，即2c =盤左讀數(shù)盤右讀數(shù)180 同一測回各方向2c互差：對于J2型經(jīng)緯儀不應(yīng)超越13；J6經(jīng)緯儀普通沒有2c互差的規(guī)定。 2、計算各方向的平均值 3、計算歸零后的方向值 4、

13、計算各測回歸零后方向值的平均值一、豎直角丈量原理如圖一、豎直角丈量原理如圖3-16ABO-+儀器高i 定義：豎直角是在同一豎直面內(nèi)，一點(diǎn)到目的的方向線與程度線之間的夾角，又稱傾角，用表示。如圖3-16所示 分類：仰角，在其角值前加“。 豎直角的角值范圍：-9090。 豎直角的角值：望遠(yuǎn)鏡照準(zhǔn)目的的方向線與程度線分別在豎直度盤上有對應(yīng)兩讀數(shù)之差二、二、 豎直度盤的構(gòu)造豎直度盤的構(gòu)造 1、構(gòu)造：豎直度盤、豎盤讀數(shù)目的、豎盤目的水準(zhǔn)管和豎盤目的水準(zhǔn)管微動螺旋。 2、目的線固定不動，而整個豎盤隨望遠(yuǎn)鏡一同轉(zhuǎn)動。 3、豎盤的注記方式：天頂式或全圓式，順時針或逆時針 1234567090180270圖3-

14、17圖3-18三、豎直角計算公式全圓順時針注記三、豎直角計算公式全圓順時針注記 設(shè)盤左時瞄準(zhǔn)目的的讀數(shù)為L，盤右時瞄準(zhǔn)目的的讀數(shù)為R，盤左和盤右位置所測豎直角分別用L和R，那么其公式為：L=90L R=R270 通用公式：通用公式： 假設(shè)讀數(shù)添加，那么豎直角的計算公式為：假設(shè)讀數(shù)添加，那么豎直角的計算公式為： =瞄準(zhǔn)目的時的讀數(shù)瞄準(zhǔn)目的時的讀數(shù)視野程度時的讀數(shù)視野程度時的讀數(shù) 假設(shè)讀數(shù)減少，那么假設(shè)讀數(shù)減少，那么 =視野程度時的讀數(shù)視野程度時的讀數(shù)瞄準(zhǔn)目的時的讀數(shù)瞄準(zhǔn)目的時的讀數(shù)四、豎直角的觀測四、豎直角的觀測如圖3-16所示，豎直角的觀測、記錄和計算步驟如下： 1、預(yù)備任務(wù)：在目的點(diǎn)樹立標(biāo)志

15、；安頓儀器于測站O點(diǎn)包括對中和整平 2、盤左位置，調(diào)焦與照準(zhǔn)目的A，使十字絲橫絲準(zhǔn)確瞄準(zhǔn)目的。轉(zhuǎn)動豎盤目的水準(zhǔn)管微動螺旋，使水準(zhǔn)管氣泡嚴(yán)厲居中，然后讀取豎盤讀數(shù)L，設(shè)為932206，記入表3-3。3、盤右位置，反復(fù)步驟2，設(shè)其讀數(shù)R為2663712，記入表3-3。4、根據(jù)豎直角計算公式計算，得 L=90L =90932206= 32206 RR270=2663712270 32248 那么一測回豎直角為： =1/2322063224832227 將計算結(jié)果分別記入手簿，其角值為負(fù)，顯然是俯角。 同理觀測目的B，其結(jié)果是正值，闡明是仰角。 在豎角觀測中應(yīng)留意，每次讀數(shù)前必需使豎盤目的水準(zhǔn)管氣泡居

16、中，才干正確讀數(shù)。五、豎盤目的差五、豎盤目的差 豎盤目的差：豎盤目的經(jīng)常偏離正確位置，這個偏離的差值x角即為豎盤目的差盤 右盤 左 圖3-20 如圖3-20所示由于存在目的差，其正確的豎直角計算公式為：=(90+x)L =L+ x 或=90Lx =L+ x 同理，如圖3-20所示盤右位置，其正確的豎直角計算公式為： =Rx270 =R x 或 =R270+x R x 上式相加，并除以2，得 =1/2RL180=1/2L+R 由此可見，在豎角丈量時，用盤左、盤右法測豎直角可以消除豎盤目的差的影響。將上兩式相減，得 2x=R+L360 x=1/2R+L360 目的差互差的限差：DJ2型儀器不得超越

17、15； DJ6型儀器不得超越25。 經(jīng)緯儀的主要軸線：豎軸VV、橫軸HH、視準(zhǔn)軸CC和水準(zhǔn)管軸LL。各軸線之間應(yīng)滿足的幾何條件有： 1、水準(zhǔn)管軸應(yīng)垂直于豎軸LLVV； 2、十字絲縱絲應(yīng)垂直于程度軸； 3、視準(zhǔn)軸應(yīng)垂直于程度軸CCHH； 4、程度軸應(yīng)垂直于豎軸HHVV； 5、望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸程度、豎盤目的水準(zhǔn)管氣泡居中時，即豎盤目的差為零。 6、光學(xué)對點(diǎn)器光學(xué)垂線與儀器豎軸重合一、水準(zhǔn)管軸的檢驗一、水準(zhǔn)管軸的檢驗檢驗方法： 1、先粗略整平儀器，然后轉(zhuǎn)動照準(zhǔn)部使水準(zhǔn)管平行于恣意兩個腳螺旋的連線方向，調(diào)理這兩個腳螺旋使水準(zhǔn)管氣泡居中 2、再將儀器旋轉(zhuǎn)180，如水準(zhǔn)管氣泡仍居中或偏離中心不超越1格，闡明水

18、準(zhǔn)管軸與豎軸垂直；假設(shè)氣泡不再居中，那么闡明水準(zhǔn)管軸與豎軸不垂直，需求校正。二、十字絲縱絲的檢驗二、十字絲縱絲的檢驗 檢驗方法：首先整平儀器，用十字絲縱絲的的上端或下端準(zhǔn)確照準(zhǔn)遠(yuǎn)處一明顯的目的點(diǎn)，然后制動照準(zhǔn)部和望遠(yuǎn)鏡，轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡微動螺旋使望遠(yuǎn)鏡繞橫軸作微小俯仰，假設(shè)目的點(diǎn)一直在縱絲上挪動，闡明條件滿足，否那么需求校正。三、望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸的檢驗三、望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸的檢驗 產(chǎn)生緣由：由于十字絲交點(diǎn)在望遠(yuǎn)鏡筒內(nèi)的位置不正確而產(chǎn)生的檢驗方法： 1、在平坦地面上選擇一條長約100m的直線AB，將經(jīng)緯儀安頓在A、B兩點(diǎn)的中點(diǎn)O處，如圖3-24所示，并在A點(diǎn)設(shè)置一瞄準(zhǔn)標(biāo)志，在B點(diǎn)橫放一根刻有毫米分劃的尺子，使尺

19、子與OB盡量垂直，標(biāo)志、尺子應(yīng)大致與儀器同高； 2、用盤左瞄準(zhǔn)A點(diǎn)，制動照準(zhǔn)部，倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡在B點(diǎn)尺上讀數(shù)B1，如圖3-24a； 3、用盤右再瞄準(zhǔn)A點(diǎn)，制動照準(zhǔn)部，倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡再在B點(diǎn)尺上讀數(shù)B2，如圖3-24b； 假設(shè)B1 與B2 兩讀數(shù)一樣，那么闡明條件滿足。如不一樣，由圖可知， B1OB2=4c，由此算得 c=B1B2/4D 式中D為O 點(diǎn)到小尺的程度間隔，假設(shè)c60，那么必需校正四、程度軸的檢驗四、程度軸的檢驗 影響：程度軸不垂直于豎軸，視準(zhǔn)軸繞傾斜的程度軸旋轉(zhuǎn)所構(gòu)成的軌跡是一個傾斜面當(dāng)照準(zhǔn)同一鉛垂面內(nèi)高度不同的目的點(diǎn)時，程度度盤的讀數(shù)并不一樣，從而產(chǎn)生測角誤差 檢驗方法：ppAMB30

20、1、在距一垂直墻面2030m處，安頓經(jīng)緯儀，整平儀器，如圖3-25所示；圖3-25 2、盤左位置，照準(zhǔn)墻上部某一明顯目的P，仰角稍大于30為宜； 3、然后制動照準(zhǔn)部，放平望遠(yuǎn)鏡在墻上標(biāo)定A點(diǎn)； 4、倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡成盤右位置，仍照準(zhǔn)P點(diǎn)，再將望遠(yuǎn)鏡放平，標(biāo)定B點(diǎn)； 假設(shè)A、B兩點(diǎn)重合，闡明程度軸是程度的，程度軸垂直于豎軸；否那么，闡明程度軸傾斜，程度軸不垂直于豎軸，需求校正。 五、豎盤水準(zhǔn)管的檢驗五、豎盤水準(zhǔn)管的檢驗 安頓儀器，用盤左、盤右兩個鏡位觀測同一目的點(diǎn)，分別使豎盤目的水準(zhǔn)管氣泡居中，讀取豎盤讀數(shù)L和R，計算豎盤目的差x，假設(shè)x值超越1時，應(yīng)進(jìn)展校正。 程度角丈量的誤差的來源主要有：儀器誤差、安頓儀器誤差、目的偏心誤差、觀測誤差和外界條件的影響等一、一、 儀器誤差儀器誤差 組成：1、由于儀器制造和加工不完善而引起的誤差