水平角測量原理學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1水平角測量水平角測量(cling)原理原理第一頁，共24頁。三、三、DJ2型光學(xué)型光學(xué)(gungxu)經(jīng)緯儀簡介經(jīng)緯儀簡介（一）特點(diǎn)（相對于DJ6）：1、在結(jié)構(gòu)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，只能看到水平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(dòng)測微輪，使正、倒象的分劃線精確重合，然后找出鄰近的正、倒象相差180的分劃線，并注意正象應(yīng)在左側(cè)，倒象在右側(cè)，此時(shí)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

2、取不足10的分?jǐn)?shù)和秒數(shù)，其中分?jǐn)?shù)和10數(shù)根據(jù)單指標(biāo)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(shí)必須轉(zhuǎn)動(dòng)測微輪使上下線精確重合才可以讀數(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)緯儀簡介第2頁/共24頁第二頁，共24頁。主要(zhyo)特點(diǎn)： 1.采用電子測角系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了測角自動(dòng)化、數(shù)字化，能將測量結(jié)果自動(dòng)顯示出來，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。 2.可與光電測距儀組合成全站型電子速測儀，配合適當(dāng)?shù)慕涌诳蓪⒂^測的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)

3、，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和繪圖自動(dòng)化。第3頁/共24頁第三頁，共24頁。 經(jīng)緯儀的使用包括(boku)對中、整平、調(diào)焦和照準(zhǔn)及讀數(shù)四項(xiàng)基本操作 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：使儀器豎軸豎直和水平度盤處于水平位置具體操作方法具體操作方法:1、垂球?qū)χ姓椒ú襟E垂球?qū)χ姓椒ú襟E（1）移動(dòng)或伸縮三腳架（粗略對中）（2）腳架頭上移動(dòng)儀器（精確對中）（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）大致水平大致對中 眼睛看著對中器，拖動(dòng)三

4、腳架2個(gè)腳,使儀器大致對中,并保持“架頭”大致水平。第4頁/共24頁第四頁，共24頁。（2）伸縮腳架粗平根據(jù)氣泡位置，伸縮三腳架2個(gè)腳，使圓水準(zhǔn)(shuzhn)氣泡居中。（3）旋轉(zhuǎn)三個(gè)腳螺旋精平按“左手大拇指法則”旋轉(zhuǎn)三個(gè)腳螺旋，使水準(zhǔn)管氣泡居中。1）轉(zhuǎn)動(dòng)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)用法則，對向旋轉(zhuǎn)1、2腳螺旋。3）轉(zhuǎn)動(dòng)儀器900，運(yùn)用法則，旋轉(zhuǎn)3腳螺旋。（4）架頭上移動(dòng)儀器，精確對中（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)精確照準(zhǔn)目標(biāo)。步驟如下：1、調(diào)節(jié)目鏡對光螺旋

5、，使十字絲清晰；2、然后利用望遠(yuǎn)鏡上的照門和準(zhǔn)星粗略照準(zhǔn)目標(biāo)，擰緊照準(zhǔn)部及望遠(yuǎn)鏡制動(dòng)螺旋；3、調(diào)節(jié)物鏡對光螺旋，使目標(biāo)清晰，并消除視差；第5頁/共24頁第五頁，共24頁。 4、轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)(zho zhn)部和望遠(yuǎn)鏡微動(dòng)螺旋，精確照準(zhǔn)(zho zhn)目標(biāo)。測水平角時(shí)，要使十字絲縱絲精確照準(zhǔn)(zho zhn)目標(biāo)，并盡量使十字絲交點(diǎn)照準(zhǔn)(zho zhn)目標(biāo)底部，如圖3-13（b）所示；測豎直角時(shí)，要使十字絲橫絲精確照準(zhǔn)(zho zhn)目標(biāo)，也盡量用十字絲交點(diǎn)照準(zhǔn)(zho zhn)目標(biāo)頂部。三、讀數(shù)三、讀數(shù) 調(diào)節(jié)反光鏡，使讀數(shù)系統(tǒng)亮度適中；調(diào)節(jié)讀數(shù)顯微鏡目鏡調(diào)焦螺旋，使度盤、測微尺及指標(biāo)線的影象

6、清晰；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)。第6頁/共24頁第六頁，共24頁。觀測方法：測回法（兩個(gè)方向所構(gòu)成的角度(jiod)） 方向觀測法（三個(gè)方向以上所構(gòu)成角度(jiod)的觀測）一、一、 測回法（如測回法（如圖3-14）具體施測步驟如下：（一）、準(zhǔn)備工作1、首先將經(jīng)緯儀安置于所測角的頂點(diǎn)O上，進(jìn)行對中和整平；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)），完成以下工作： 1、順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部，首先調(diào)焦與照準(zhǔn)起始目標(biāo)（即角的左邊目標(biāo)）A，讀取水平度盤讀數(shù)a左，設(shè)為00030，記入表3-1中；OAB 圖3-14

7、第7頁/共24頁第七頁，共24頁。 2、繼續(xù)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)(xunzhun)照準(zhǔn)部，調(diào)焦與照準(zhǔn)右邊目標(biāo)B，讀數(shù)b左，設(shè)為921942，記入表3-1中； 3、計(jì)算盤左位置的水平角左 ： 左=b左a左 92194200030=921912以上完成了上半測回工作，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，完成以下工作： 1、逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部，首先調(diào)焦與照準(zhǔn)右邊目標(biāo)B，讀數(shù)b右，設(shè)為2722012，記入表3-1中； 2、繼續(xù)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部，調(diào)焦與照準(zhǔn)左邊目標(biāo)A，讀數(shù)a右，設(shè)為1800042，記入表3-1中； 3、計(jì)算盤右位置的水平角右 ： 右=b右a右=27220121800042=9

8、21930以上便完成了下半測回工作，右 即下半測回角值。（四）、計(jì)算一測回角值 上下兩個(gè)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 第8頁/共24頁第八頁，共24頁。取其平均值作為(zuwi)一測回角值，即 =1/2（左+右）=921921 為了提高測角精度，對角度需要觀測多個(gè)測回，此時(shí)各測回應(yīng)根據(jù)測回?cái)?shù)n，按180/n的原則改變起始水平度盤位置，即配度盤。各測回值互差若不超過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，安置儀器于測站O點(diǎn)（包括對中

9、和整平）樹立標(biāo)志于所有目標(biāo)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)；第9頁/共24頁第九頁，共24頁。 2、盤左位置，順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部依次照準(zhǔn)目標(biāo)A、B、C、D、A，分別讀取水平度盤讀數(shù)，并依次記入表33。其中兩次照準(zhǔn)A目標(biāo)是為了檢查水平度盤位置在觀測過程中是否發(fā)生變動(dòng)，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(yoqi)為：J6 級經(jīng)緯儀不得超過18，J2級經(jīng)緯儀不得超過8。計(jì)算中注意檢核。以上稱為上半測回。 3、盤右位置，倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡成盤右位置，逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部依次照準(zhǔn)目標(biāo)A、D、C、B和A，分別讀取水平度盤讀數(shù)，并依次記入表3-2，稱為下半測回。同樣

10、注意檢核歸零差。ABOC72 44 51o/39 45 41o/o37 42 01D 以上即為一測回。為了提高精度需要測n個(gè)測回時(shí)，需要配度盤，即每個(gè)測回的起始目標(biāo)讀數(shù)按180/n的原則進(jìn)行配置（二）計(jì)算內(nèi)容 1、計(jì)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)超過13；J6經(jīng)緯儀一般沒有2c互差的規(guī)定。第10頁/共24頁第十頁，共24頁。 2、計(jì)算(j sun)各方向的平均值 3、計(jì)算歸零后的方向值 4、計(jì)算各測回歸零后方向值的平均值第11頁/共24頁第十一頁，共24頁。一、豎直角測量一、豎直角測量(c

11、ling)原理（如圖原理（如圖3-16）ABO-+儀器高i 定義：豎直角是在同一豎直面內(nèi)，一點(diǎn)到目標(biāo)的方向線與水平線之間的夾角，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)目標(biāo)的方向線與水平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)指標(biāo)、豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管和豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管微動(dòng)螺旋。 2、指標(biāo)線固定不動(dòng)，而整個(gè)豎盤隨望遠(yuǎn)鏡一起轉(zhuǎn)動(dòng)。 3、豎盤的注記形式：天頂式或全圓式，順時(shí)針或逆時(shí)針 第12頁/共24頁第十二頁，共24頁。1234567090180270圖3-1

12、7圖3-18第13頁/共24頁第十三頁，共24頁。三、豎直角三、豎直角(zhjio)計(jì)算公式（全圓順時(shí)針注記）計(jì)算公式（全圓順時(shí)針注記） 設(shè)盤左時(shí)瞄準(zhǔn)目標(biāo)的讀數(shù)為設(shè)盤左時(shí)瞄準(zhǔn)目標(biāo)的讀數(shù)為L，盤右時(shí)瞄準(zhǔn)目標(biāo)的讀數(shù)為，盤右時(shí)瞄準(zhǔn)目標(biāo)的讀數(shù)為R，盤左和盤右位置，盤左和盤右位置所測豎直角分別用所測豎直角分別用L和和R，則其公式為：，則其公式為：L=90L R=R270 通用公式：通用公式： 若讀數(shù)增加，則豎直角的計(jì)算公式為：若讀數(shù)增加，則豎直角的計(jì)算公式為： =（瞄準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)的讀數(shù)）（瞄準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)的讀數(shù)）（視線水平時(shí)的讀數(shù)）（視線水平時(shí)的讀數(shù)） 若讀數(shù)減少，則若讀數(shù)減少，則 =（視線水平時(shí)的讀數(shù)）（視線水

13、平時(shí)的讀數(shù)）（瞄準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)的讀數(shù)）（瞄準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)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(jì)算步驟如下： 1、準(zhǔn)備工作：在目標(biāo)點(diǎn)樹立標(biāo)志；安置儀器于測站O點(diǎn)（包括對中和整平） 2、盤左位置，調(diào)焦與照準(zhǔn)目標(biāo)A，使十字絲橫絲精確瞄準(zhǔn)目標(biāo)。轉(zhuǎn)動(dòng)豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管微動(dòng)螺旋，使水準(zhǔn)管氣泡嚴(yán)格居中，然后讀取豎盤讀數(shù)L，設(shè)為932206，記入表3-3。第14頁/共24頁第十四頁，共24頁。3、盤右位置(wi zhi)，重復(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(jì)算公式計(jì)算，得 L=90L =90932206= 32206 RR270=2663712270

14、 32248 那么一測回豎直角為： =1/2（3220632248）32227 將計(jì)算結(jié)果分別記入手簿，其角值為負(fù)，顯然是俯角。 同理觀測目標(biāo)B，其結(jié)果是正值，說明是仰角。 在豎角觀測中應(yīng)注意，每次讀數(shù)前必須使豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中，才能正確讀數(shù)。第15頁/共24頁第十五頁，共24頁。五、豎盤指標(biāo)五、豎盤指標(biāo)(zhbio)差差 豎盤指標(biāo)差：豎盤指標(biāo)常常偏離正確位置，這個(gè)偏離的差值x角即為豎盤指標(biāo)差盤右盤左 圖3-20 如圖3-20所示由于存在指標(biāo)差，其正確的豎直角計(jì)算公式為：=(90+x)L =L+ x 或=90（Lx） =L+ x 同理，如圖3-20所示盤右位置，其正確的豎直角計(jì)算公式為：

15、=（Rx）270 =R x 或 =R（270+x） R x 上式相加，并除以2，得 =1/2（RL180）=1/2（L+R）第16頁/共24頁第十六頁，共24頁。 由此可見，在豎角測量(cling)時(shí)，用盤左、盤右法測豎直角可以消除豎盤指標(biāo)差的影響。將上兩式相減，得 2x=（R+L）360 x=1/2（R+L）360 指標(biāo)差互差的限差：DJ2型儀器不得超過15； DJ6型儀器不得超過25。第17頁/共24頁第十七頁，共24頁。 經(jīng)緯儀的主要(zhyo)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、

16、十字絲縱絲應(yīng)垂直于水平軸； 3、視準(zhǔn)軸應(yīng)垂直于水平軸（CCHH）； 4、水平軸應(yīng)垂直于豎軸（HHVV）； 5、望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸水平、豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中時(shí)，即豎盤指標(biāo)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(yàn)一、水準(zhǔn)管軸的檢驗(yàn)檢驗(yàn)方法： 1、先粗略整平儀器，然后轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部使水準(zhǔn)管平行于任意兩個(gè)腳螺旋的連線方向，調(diào)節(jié)這兩個(gè)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過1格，說明水準(zhǔn)管軸與豎軸垂直；若氣泡不再居中，則說明水準(zhǔn)管軸與豎軸不垂直，需要校正。二、十字絲縱絲的檢驗(yàn)二、十字絲縱絲的檢驗(yàn)第18頁/共24頁第十八頁，共24頁。 檢驗(yàn)方法：首

17、先整平儀器，用十字絲縱絲的的上端或下端精確照準(zhǔn)遠(yuǎn)處一明顯的目標(biāo)點(diǎn)，然后制動(dòng)照準(zhǔn)部和望遠(yuǎn)鏡，轉(zhuǎn)動(dòng)(zhun dng)望遠(yuǎn)鏡微動(dòng)螺旋使望遠(yuǎn)鏡繞橫軸作微小俯仰，如果目標(biāo)點(diǎn)始終在縱絲上移動(dòng)，說明條件滿足，否則需要校正。三、望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸的檢驗(yàn)三、望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸的檢驗(yàn) 產(chǎn)生原因：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(yàn)方法： 1、在平坦地面上選擇一條長約100m的直線AB，將經(jīng)緯儀安置在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(dòng)照準(zhǔn)部，倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡在B點(diǎn)尺上讀數(shù)B1，如

18、圖3-24（a）； 3、用盤右再瞄準(zhǔn)A點(diǎn)，制動(dòng)照準(zhǔn)部，倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡再在B點(diǎn)尺上讀數(shù)B2，如圖3-24（b）； 若B1 與B2 兩讀數(shù)相同，則說明條件滿足。如不相同，由圖可知， B1OB2=4c，由此算得 c=B1B2/4D 式中D為O 點(diǎn)到小尺的水平距離，若c60，則必須校正第19頁/共24頁第十九頁，共24頁。四、水平四、水平(shupng)軸的檢驗(yàn)軸的檢驗(yàn) 影響：水平軸不垂直于豎軸，視準(zhǔn)軸繞傾斜的水平軸旋轉(zhuǎn)所形成的軌跡是一個(gè)傾斜面當(dāng)照準(zhǔn)同一鉛垂面內(nèi)高度不同的目標(biāo)點(diǎn)時(shí)，水平度盤的讀數(shù)并不相同，從而產(chǎn)生測角誤差 檢驗(yàn)方法：ppAMB30 1、在距一垂直墻面2030m處，安置經(jīng)緯儀，整平儀器，如圖

19、3-25所示；圖3-25 2、盤左位置，照準(zhǔn)墻上部某一明顯目標(biāo)P，仰角稍大于30為宜； 3、然后制動(dòng)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)； 若A、B兩點(diǎn)重合，說明水平軸是水平的，水平軸垂直于豎軸；否則，說明水平軸傾斜，水平軸不垂直于豎軸，需要校正。 五、豎盤水準(zhǔn)管的檢驗(yàn)五、豎盤水準(zhǔn)管的檢驗(yàn)第20頁/共24頁第二十頁，共24頁。 安置儀器，用盤左、盤右兩個(gè)鏡位觀測同一目標(biāo)點(diǎn)，分別使豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)(shuzhn)管氣泡居中，讀取豎盤讀數(shù)L和R，計(jì)算豎盤指標(biāo)差x，若x值超過1時(shí)，應(yīng)進(jìn)行校正。第21頁/共24頁第二十一頁，共24頁。 水平角測量的誤差的來源主要有：儀器誤差、安置儀器誤差、目標(biāo)偏心誤差、觀測(gunc)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（只能用適當(dāng)?shù)挠^測方法予以消除或減弱） 2、由于儀器檢校不完善而引起的誤差（可以采用適當(dāng)?shù)挠^測方法來消除或減弱其影響）消除或減弱上述誤差的具體方法： 1、采用盤左、盤右兩個(gè)位置取平均值的方法：消除視準(zhǔn)軸不垂直于水平軸、