角度測量原理及經(jīng)緯儀教學課件

1、principle and method of digital mapping 主講：主講： 向東向東數(shù)字測圖原理與方法數(shù)字測圖原理與方法主主 講：講：xxxxxxxxxx 大大 學學 測測 繪繪 學學 院院principle and method of digital mapping 主講：主講： 向東向東5.1 5.1 角度測量原理角度測量原理5.1.1 5.1.1 水平角測量原理水平角測量原理 水平角的概念水平角的概念 相交的兩直線之間的夾相交的兩直線之間的夾 角在水平面上的投影。角在水平面上的投影。 水平角觀測的基本原理水平角觀測的基本原理 ab 量角器是否應該水平？量角器是否應該水平

2、？ 量角器安置的高低對水平角的觀測有無影響？量角器安置的高低對水平角的觀測有無影響？ 瞄準目標不同的高低部位對水平角的觀測有無影響？瞄準目標不同的高低部位對水平角的觀測有無影響？principle and method of digital mapping 主講：主講： 向東向東5.1.2 5.1.2 豎直角測量原理豎直角測量原理 豎直角的概念豎直角的概念 在同一豎直面內(nèi)，目標方在同一豎直面內(nèi)，目標方向線與一特定方向線之間的向線與一特定方向線之間的夾角，稱為豎直角。夾角，稱為豎直角。 豎直角觀測的基本原理豎直角觀測的基本原理1baz2ba 量角器是否應鉛垂？量角器是否應鉛垂？ 量角器能否僅讀讀

3、數(shù)量角器能否僅讀讀數(shù) 就可得到豎角？就可得到豎角？principle and method of digital mapping 主講：主講： 向東向東5.1.2 5.1.2 豎直角測量原理豎直角測量原理豎直角的兩種表示方法豎直角的兩種表示方法高度角：高度角：在同一豎直面內(nèi)，在同一豎直面內(nèi)， 目標方向和水平方向間的目標方向和水平方向間的 夾角。夾角。 : : 0 0 9090 天頂距：天頂距：在同一豎直面內(nèi)，在同一豎直面內(nèi)， 目標方向與天頂方向間的目標方向與天頂方向間的 夾角。夾角。 z: z: 0 0 180 180090 z 高度角習慣上又稱為豎角。高度角習慣上又稱為豎角。principl

4、e and method of digital mapping 主講：主講： 向東向東5.2.1 5.2.1 經(jīng)緯儀的基本構(gòu)造及分類經(jīng)緯儀的基本構(gòu)造及分類基本構(gòu)造基本構(gòu)造經(jīng)經(jīng)緯緯儀儀照準部照準部基基 座座望遠鏡望遠鏡度度 盤：水平、豎直盤：水平、豎直 水準器：圓水準器水準器：圓水準器 水準管水準管對中器對中器讀數(shù)顯微鏡讀數(shù)顯微鏡左右、上下左右、上下微動螺旋微動螺旋插圖5.2 5.2 經(jīng)緯儀經(jīng)緯儀principle and method of digital mapping 主講：主講： 向東向東5.2.15.2.1經(jīng)緯儀的基本構(gòu)造及分類經(jīng)緯儀的基本構(gòu)造及分類 分類分類 游標經(jīng)緯儀游標經(jīng)緯儀：

5、金屬度盤，游標讀數(shù)法。光學經(jīng)緯儀光學經(jīng)緯儀： 光學玻璃度盤，采用光學法讀數(shù)。電子經(jīng)緯儀電子經(jīng)緯儀： 電子度盤，電子法測角技術(shù)獲取角值。 電子經(jīng)緯儀和光學經(jīng)緯儀的主要不同點在于電子經(jīng)緯儀和光學經(jīng)緯儀的主要不同點在于：電子經(jīng)緯儀采：電子經(jīng)緯儀采用了由微處理器控制的光電掃描度盤和自動顯示系統(tǒng)，實現(xiàn)了讀用了由微處理器控制的光電掃描度盤和自動顯示系統(tǒng)，實現(xiàn)了讀數(shù)的自動化，能存儲觀測數(shù)據(jù)并與計算機進行數(shù)據(jù)交換。數(shù)的自動化，能存儲觀測數(shù)據(jù)并與計算機進行數(shù)據(jù)交換。 我國大地測量儀器的一般用拼音字母我國大地測量儀器的一般用拼音字母“djdj”表示，并按經(jīng)緯儀表示，并按經(jīng)緯儀的野外的野外“一測回水平方向中誤差一測

6、回水平方向中誤差”這一精度指標劃分為這一精度指標劃分為： dj07 dj07、dj1dj1、dj2dj2、dj6dj6、dj15dj15五個等級。例如五個等級。例如“dj6dj6”表示經(jīng)緯儀野外表示經(jīng)緯儀野外“一一測回水平方向中誤差測回水平方向中誤差”不超過不超過66，簡寫為，簡寫為“j6j6”。principle and method of digital mapping 主講：主講： 向東向東5.2.15.2.1經(jīng)緯儀的基本構(gòu)造及分類經(jīng)緯儀的基本構(gòu)造及分類望遠鏡望遠鏡 基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu) p67頁課本 43頁插圖principle and method of digital mapping

7、主講：主講： 向東向東5.2.15.2.1經(jīng)緯儀的基本構(gòu)造及分類經(jīng)緯儀的基本構(gòu)造及分類 望遠鏡望遠鏡 十字絲分劃板：十字絲分劃板： p67頁principle and method of digital mapping 主講：主講： 向東向東5.2.15.2.1經(jīng)緯儀的基本構(gòu)造及分類經(jīng)緯儀的基本構(gòu)造及分類 望遠鏡望遠鏡 成像原理成像原理principle and method of digital mapping 主講：主講： 向東向東5.2.15.2.1經(jīng)緯儀的基本構(gòu)造及分類經(jīng)緯儀的基本構(gòu)造及分類 望遠鏡望遠鏡 視差視差 p67頁 虛像平面與十字絲分劃板不重合時，若人眼在目鏡處觀測目標虛像平

8、面與十字絲分劃板不重合時，若人眼在目鏡處觀測目標作上下（左右）少量移動，會發(fā)現(xiàn)目標和十字絲有相對運動，這作上下（左右）少量移動，會發(fā)現(xiàn)目標和十字絲有相對運動，這種現(xiàn)象稱為種現(xiàn)象稱為“視差視差”。 principle and method of digital mapping 主講：主講： 向東向東5.2.15.2.1經(jīng)緯儀的基本構(gòu)造及分類經(jīng)緯儀的基本構(gòu)造及分類水準器水準器 p68頁工作原理工作原理種種 類類 圓水準器和水準管圓水準器和水準管principle and method of digital mapping 主講：主講： 向東向東5.2.15.2.1經(jīng)緯儀的基本構(gòu)造及分類經(jīng)緯儀的基本

9、構(gòu)造及分類水準器水準器 圓水準器圓水準器 p68頁圓水準器零點圓水準器零點 最高點最高點s點點圓水準器的水準軸圓水準器的水準軸 垂線垂線圓水準器圓水準器分劃值分劃值用圓水準器的主要目的：用圓水準器的主要目的： 粗略置平儀器粗略置平儀器principle and method of digital mapping 主講：主講： 向東向東5.2.15.2.1經(jīng)緯儀的基本構(gòu)造及分類經(jīng)緯儀的基本構(gòu)造及分類水準器水準器 水準管水準管 p68頁水準管零點水準管零點 最高點最高點s點點水準管水準軸水準管水準軸 切線切線水準管水準管分劃值分劃值水準管靈敏度水準管靈敏度rmm2principle and met

10、hod of digital mapping 主講：主講： 向東向東5.2.25.2.2光學經(jīng)緯儀讀數(shù)設(shè)備光學經(jīng)緯儀讀數(shù)設(shè)備 度盤度盤 水平度盤水平度盤 水平角 豎直度盤豎直度盤 豎直角讀數(shù)設(shè)備讀數(shù)設(shè)備 讀數(shù)顯微鏡讀數(shù)顯微鏡 放大度盤上 的讀數(shù)測微器測微器 精確量取小于度 盤上的最小刻劃的讀數(shù)principle and method of digital mapping 主講：主講： 向東向東j6讀數(shù)光路圖讀數(shù)光路圖principle and method of digital mapping 主講：主講： 向東向東測微器測微器 分微尺讀數(shù)裝置分微尺讀數(shù)裝置j6j6光學經(jīng)緯儀讀數(shù)窗光學經(jīng)緯儀讀

11、數(shù)窗水平豎直hv水平度盤豎直度盤或或principle and method of digital mapping 主講：主講： 向東向東測微器測微器 分微尺讀數(shù)裝置分微尺讀數(shù)裝置j6光學經(jīng)緯儀讀數(shù)光學經(jīng)緯儀讀數(shù)水平度盤：水平度盤： 168 04 12豎直度盤豎直度盤 86 51 42principle and method of digital mapping 主講：主講： 向東向東測微器測微器 單平板玻璃測微器單平板玻璃測微器 主要用于主要用于j6型經(jīng)緯儀，測微器由平板玻璃、測微尺、測微手型經(jīng)緯儀，測微器由平板玻璃、測微尺、測微手輪及轉(zhuǎn)動裝置構(gòu)成。度盤分劃最小格值為輪及轉(zhuǎn)動裝置構(gòu)成。度盤分

12、劃最小格值為30，一般測微分劃尺，一般測微分劃尺長長30計計90小格，測微分劃尺的最小分劃小格，測微分劃尺的最小分劃20，可估讀到可估讀到2 2 。principle and method of digital mapping 主講：主講： 向東向東測測微微器器 |單單平平板板玻玻璃璃測測微微器器|j6 讀數(shù)時，先旋轉(zhuǎn)測微螺旋，使兩個度盤分劃線中的某一讀數(shù)時，先旋轉(zhuǎn)測微螺旋，使兩個度盤分劃線中的某一個分劃線精確地位于雙指標線的中央，個分劃線精確地位于雙指標線的中央，0.5整倍數(shù)的讀整倍數(shù)的讀數(shù)根據(jù)分劃線注記讀出，小于數(shù)根據(jù)分劃線注記讀出，小于0.5的讀數(shù)從測微尺上讀的讀數(shù)從測微尺上讀出，兩個讀

13、數(shù)相加即為度盤的讀數(shù)。出，兩個讀數(shù)相加即為度盤的讀數(shù)。principle and method of digital mapping 主講：主講： 向東向東測微器測微器 雙平板、移動光楔測微器雙平板、移動光楔測微器 主要用于主要用于j2型經(jīng)緯儀，度盤分劃最小格值為型經(jīng)緯儀，度盤分劃最小格值為20，測微分劃尺，測微分劃尺長長10 計計600小格，測微分劃尺的最小分劃小格，測微分劃尺的最小分劃1，估讀到估讀到0.1 。采用對徑符合讀數(shù)法采用對徑符合讀數(shù)法(重合法重合法)，相當于取度盤對徑，相當于取度盤對徑(直徑兩端直徑兩端)相相差差180處的兩個讀數(shù)的平均值，由此可以消除度盤偏心誤差的處的兩個讀數(shù)

14、的平均值，由此可以消除度盤偏心誤差的影響，以提高讀數(shù)精度。影響，以提高讀數(shù)精度。轉(zhuǎn)動測微手輪時，一對平板轉(zhuǎn)動測微手輪時，一對平板玻璃（光楔）作等量相反方玻璃（光楔）作等量相反方向轉(zhuǎn)動可使度盤分劃線影像向轉(zhuǎn)動可使度盤分劃線影像作相向移動而彼此接合，這作相向移動而彼此接合，這個移動量可在秒盤相應的轉(zhuǎn)個移動量可在秒盤相應的轉(zhuǎn)動量上顯示出來。動量上顯示出來。principle and method of digital mapping 主講：主講： 向東向東測微器測微器 雙平板、移動光楔雙平板、移動光楔principle and method of digital mapping 主講：主講： 向東向

15、東測微器測微器 雙平板、移動光楔雙平板、移動光楔principle and method of digital mapping 主講：主講： 向東向東測微器測微器 雙平板、移動光楔雙平板、移動光楔 為使讀數(shù)方便和不易出錯，現(xiàn)在生產(chǎn)的dj2級光學經(jīng)緯儀，一般采用下圖所示的讀數(shù)窗。principle and method of digital mapping 主講：主講： 向東向東5.2.3 5.2.3 電子經(jīng)緯儀電子經(jīng)緯儀 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)南方et-02電子經(jīng)緯儀principle and method of digital mapping 主講：主講： 向東向東5.2.3 5.2.3 電子經(jīng)緯儀電子經(jīng)

16、緯儀 電子讀數(shù)系統(tǒng)電子讀數(shù)系統(tǒng) 電子經(jīng)緯儀和光學經(jīng)緯儀的主要不同點在于電子經(jīng)緯儀采用了光電掃描度盤自動計數(shù)和讀數(shù)自動顯示存儲系統(tǒng)。 目前根據(jù)取得電信號的方式不同而分為：v 絕對式編碼度盤測角絕對式編碼度盤測角v 增量式光柵度盤測角增量式光柵度盤測角v 動態(tài)法測角動態(tài)法測角principle and method of digital mapping 主講：主講： 向東向東5.2.3 5.2.3 電子經(jīng)緯儀電子經(jīng)緯儀v絕對式編碼度盤測角絕對式編碼度盤測角 度盤分成：度盤分成：（四碼道度盤） 從高到低 4 個碼道 s = 2n = 16 個區(qū)間 純二進制編碼度盤 每個方向都單值對應一每個方向都單值

17、對應一個編碼輸出，得到絕對方個編碼輸出，得到絕對方向值，故稱為向值，故稱為絕對式編碼絕對式編碼度盤測角。度盤測角。principle and method of digital mapping 主講：主講： 向東向東5.2.3 5.2.3 電子經(jīng)緯儀電子經(jīng)緯儀v絕對式編碼度盤測角絕對式編碼度盤測角 這種編碼度盤所得到的角度分辯率與區(qū)間數(shù)s有關(guān)： 四碼道度盤的角分辨率為22.5。 s0360絕對式編碼度盤測角絕對式編碼度盤測角不可能達到較高的測角精度不可能達到較高的測角精度principle and method of digital mapping 主講：主講： 向東向東5.2.3 5.2.3

18、 電子經(jīng)緯儀電子經(jīng)緯儀v增量式光柵度盤測角增量式光柵度盤測角 在光學玻璃度盤的徑向上均勻地刻制明暗相間的等角距細線條就構(gòu)成光柵度盤。將密度相同的兩塊光柵重疊，并使它們的刻線相互傾斜一個很小的角度，這時就會產(chǎn)生明暗相同的條紋（莫爾條紋）。夾角越小，條紋越粗。條紋的亮度按正弦周期性變化。principle and method of digital mapping 主講：主講： 向東向東5.2.3 5.2.3 電子經(jīng)緯儀電子經(jīng)緯儀v增量式光柵度盤測角增量式光柵度盤測角 若發(fā)光管、指示光柵、光電管的位置固定，當度盤隨照準部轉(zhuǎn)動時，發(fā)光管發(fā)出光信號，通過莫爾條紋落到光電管上。度盤每轉(zhuǎn)動一條光柵，莫爾條紋移動一周期。莫爾條紋的光信號強度變化一周期，條紋亮度按正弦周期性變化。光電管輸出的電流也變化一周期。在照準目標的過程中，儀器的接收元件可累計出條