測量學(xué)角度測量

測量學(xué)第三章角度測量本章要點

1、水平角和豎直角的概念2、J2經(jīng)緯儀的構(gòu)造及使用3、水平角和豎直角的測量方法及有關(guān)計算（難點）4、J2經(jīng)緯儀應(yīng)滿足的幾何條件1第三章角度測量

無論是地形圖的測繪或建筑物的定位，還是道路、管線中心位置的測設(shè)都需要進行角度測量。

w

角度是確定點位的基本要素之一

w

角度測量是測量三項基本工作之一2第三章角度測量目錄第一節(jié)角度測量的原理第二節(jié)經(jīng)緯儀的原理和構(gòu)造第三節(jié)水平角觀測方法第四節(jié)豎直角的觀測方法第五節(jié)經(jīng)緯儀的檢驗與校正第六節(jié)水平角觀測的誤差分析第七節(jié)電子經(jīng)緯儀簡介3第三章角度測量§3-1水平角的測量原理

一、角度的概念

測量中使用的角度分為水平角和豎直角。

l水平角

地面上某點到兩目標(biāo)方向在水平面上垂直投影的夾角?；蛴傻孛嫔弦稽c發(fā)出的兩方向線所在豎直平面間的二面角。其角值范圍為“0°～360°”見

圖3-J4第三章角度測量5第三章角度測量二、水平角的測量原理水平角測量原理：由圖3-1可見若在A點的鉛垂線上任一點O，設(shè)置一按順時針方向增加從0°～360°分劃的水平刻度圓盤，使刻度盤圓心正好位于過A點的鉛垂線上。設(shè)A點到B、C目標(biāo)方向線在水平刻度盤上的投影讀數(shù)分別為b和c，

則水平角：β=c–b，即：水平角=右目標(biāo)讀數(shù)讀數(shù)

–左目標(biāo)讀數(shù)讀數(shù)。當(dāng)β<0°時，加上360°。6第三章角度測量圖3-1圖3-17第三章角度測量§3-2 經(jīng)緯儀的原理與構(gòu)造

一、經(jīng)緯儀的分類l

按讀數(shù)分：光學(xué)經(jīng)緯儀和電子經(jīng)緯儀。l

按精度分：DJ1、DJ2、DJ6等幾種型號，“D”和“J”分別為“大地測量”和“經(jīng)緯儀”兩詞漢語拼音的首字母，“2”、“6”表示該儀器所能達到的精度指標(biāo)。如DJ6表示一測回方向值的中誤差為±6。8第三章角度測量經(jīng)緯儀類別：影3-19第三章角度測量項目經(jīng)緯儀等級DJ2DJ6水平方向測量一測回方向中誤差不大于（）±2±6物鏡有效孔徑不小于（mm）4035望遠鏡放大倍率不小于（倍）3025水準(zhǔn)管分劃值不大于水平度盤20/2mm30/2mm豎直度盤20/2mm30/2mm主要用途三、四等三角測量及精密工程測量一般工程測量、圖根及地形測量；礦井導(dǎo)線測量表3-1經(jīng)緯儀系列的技術(shù)參數(shù)表3-1經(jīng)緯儀系列的技術(shù)參數(shù)10第三章角度測量圖3-2二、光學(xué)經(jīng)緯儀的基本構(gòu)造(a)J6(b)J211第三章角度測量二、光學(xué)經(jīng)緯儀的基本構(gòu)造三個功能部分：（一）對中整平裝置l

作用：將度盤中心安置在所測角頂?shù)你U垂線上，并使水平度盤水平，儀器各軸線處于正確位置。l

主要包括：基座、垂球或光學(xué)對中器、腳螺旋、水準(zhǔn)器。

見圖3-212第三章角度測量1.

對中裝置：

對中的目的：使儀器中心位于測站點的鉛垂線上。

用垂球或光學(xué)對中器使儀器豎軸軸線與測站點的鉛垂線重合。垂球?qū)χ校捍骨驊覓煊谥行倪B結(jié)螺旋上，當(dāng)垂球尖對準(zhǔn)測站點標(biāo)志時說明兩者重合。光學(xué)對中器l光學(xué)對中器有的裝在照準(zhǔn)部上，有的裝在基座上。l它是一個小型外調(diào)焦望遠鏡（原理見圖3-3）

。

13第三章角度測量圖3-3l當(dāng)照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管氣泡居中時，對中器的視線經(jīng)棱鏡折射后的一段成鉛垂方向，且應(yīng)與豎軸中心線重合，

當(dāng)?shù)孛鏄?biāo)志中心與光學(xué)對中器分化板十字中心重合時，說明儀器中心（水平度盤中心）已位于測站點的鉛垂線上。14第三章角度測量2.

整平裝置——水準(zhǔn)器

l整平目的:使水平度盤水平，儀器豎軸豎直.

l整平裝置：

w

圓水準(zhǔn)器:

位于基座，用于粗平；通過升降兩個三腳架腿使圓水準(zhǔn)氣泡居中（圖3-2a4）

w

管水準(zhǔn)器:位于照準(zhǔn)部，用于精平。用腳螺旋升降基座以使氣泡居中。（圖3-2a16）（二）照準(zhǔn)裝置包括望遠鏡、支架、轉(zhuǎn)動控制裝置見圖3-2。l

望遠鏡

用以照準(zhǔn)目標(biāo)。與水準(zhǔn)儀的區(qū)別在于：w經(jīng)緯儀的調(diào)焦筒代替了水準(zhǔn)儀的調(diào)焦螺旋；w十字絲分化板有單、雙絲，以適應(yīng)瞄準(zhǔn)不同形式的地面目標(biāo)，如圖3-9所示；15第三章角度測量

w

為了照準(zhǔn)不同高度的目標(biāo)點，望遠鏡既可以隨照準(zhǔn)部在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，也可以在豎直面內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)。

l經(jīng)緯儀的四條主要軸線:

儀器視準(zhǔn)軸（或稱視線）、豎軸、水準(zhǔn)管軸、橫軸(望遠鏡在豎直面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軸)

l

轉(zhuǎn)動控制裝置（用于瞄準(zhǔn)）

兩套制微動螺旋

①照準(zhǔn)部水平轉(zhuǎn)動的制動和微動螺旋；

②望遠鏡豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動的制動和微動螺旋。

圖3-916第三章角度測量（三）讀數(shù)裝置l

作用：在照準(zhǔn)某方向時讀取水平度盤和豎直度盤的讀數(shù)。l

組成：包括水平度盤、水平度盤配盤裝置、豎直度盤、光路系統(tǒng)、讀數(shù)顯微鏡、測微器。見圖3-2

水平度盤配盤裝置

w

水平度盤變換手輪

轉(zhuǎn)動手輪即撥動了水平度盤w

復(fù)測扳手

板上：水平度盤與照準(zhǔn)部分離，照準(zhǔn)部轉(zhuǎn)動度盤不動；

板下：水平度盤與照準(zhǔn)部合在一起，度盤隨照準(zhǔn)部一起轉(zhuǎn)動。17第三章角度測量經(jīng)緯儀度盤

水平度盤和豎直度盤。

它們分別裝在儀器縱、橫旋轉(zhuǎn)軸上。水平度盤:為玻璃制成的圓環(huán)，在其圓周上刻有精密的分劃由0°～360°順時針注記，簡稱度盤。豎直度盤:一般有0°～360°注記,有順、逆時針之分，簡稱豎盤。

讀數(shù)顯微鏡

放大水平度盤、豎直度盤及測微器的分劃影像，能清晰地讀取讀數(shù)。測微器

w分微尺測微器

w單平板玻璃測微器

w雙平板玻璃測微器（對徑符合測微器）18第三章角度測量1．分微尺測微器及讀數(shù)方法

l

DJ6型光學(xué)經(jīng)緯儀的度盤分劃值為1°l

讀數(shù)窗上的分微尺：見圖3-5將度盤1間隔分成60個小格，成像后度盤的最小間隔1正好與分微尺60格的全長相等。分微尺的最小讀數(shù)為1，可估度到0.1格值=0.1=6。w

上面：水平度盤及其分微尺的影像，故水平度盤讀數(shù)：（H）應(yīng)為7304.4w下面：豎直度盤及其分微尺的影像。豎直度盤讀數(shù)：（V）為8706.3

19第三章角度測量圖3-5

7304.4

8706.320第三章角度測量2．單平板玻璃測微器及讀數(shù)方法

l多見于DJ6型光學(xué)經(jīng)緯儀。

l讀數(shù)顯微鏡中圖象見圖3-7

w下窗水平度盤，每半度一個刻劃w

中間豎直度盤每半度一個刻劃。w

上窗口測微尺，有30個大格表示30分，每一個大格劃為三小格，每小格為20秒。l讀數(shù)：轉(zhuǎn)動測微輪，使度盤分劃平分雙指標(biāo)線，雙指標(biāo)線所夾度盤分劃為度盤讀數(shù)；不足30的分、秒數(shù)從測微器窗口中讀出（估讀到0.1格值=0.2）。圖中水平度盤讀數(shù)為：14930＋2230=1495230

21第三章角度測量圖3-7水平度盤讀數(shù)為：14930＋2230=1495230

22第三章角度測量3．雙平板玻璃測微器及讀數(shù)方法DJ2型經(jīng)緯儀采用雙光楔或雙平板玻璃測微器，現(xiàn)在讀數(shù)大都采用半數(shù)字化對徑符合讀數(shù)法（僅介紹這種方法）。在讀數(shù)顯微鏡上部窗口顯示度和整10數(shù)；中間為符合窗，顯示對徑度盤刻劃是否符合；下部為測微器，注記分?jǐn)?shù)，可讀取不足10數(shù)，其將10刻劃成600格，每格為1，可估度出0.1，如圖3-8所示。l半數(shù)字化對徑符合讀數(shù)法:瞄準(zhǔn)目標(biāo)后，先轉(zhuǎn)動測微輪使符合窗內(nèi)的對徑度盤刻劃符合（上下對齊），再讀取上、下窗口讀數(shù)之和。見圖3-8。特點:可消除照準(zhǔn)部偏心誤差的影響,提高讀數(shù)精度;經(jīng)緯儀讀數(shù)顯微鏡中只能看到水平度盤或豎直度盤的一種影像,可通過換盤手輪(換像手輪)使其分別出現(xiàn)。23第三章角度測量圖3-8圖3-8的讀數(shù)為1905930.524第三章角度測量§3-3 水平角觀測方法

一、基本操作包括經(jīng)緯儀的安置、目標(biāo)設(shè)置、瞄準(zhǔn)及讀數(shù)。（一）.安置經(jīng)緯儀

1．儀器安置 伸開三角架于測站點上方，將儀器置于三角架頭中央位置，左手握住儀器的橫軸支座，右手將三角架中心連接螺旋旋入儀器基座中心螺孔中并固緊。

安置中注意三點：l

三角架架頭盡可能水平、儀器中心盡可能地處于測站點正上方；l

將三角架腿的固定螺旋適度擰緊，以防架腿滑落；l

較大坡度處置鏡時宜將三角架兩條腿置于下坡方向。

25第三章角度測量2．對中：使儀器中心位于測站點的鉛垂線上。

l垂球法 （對中誤差一般可小于3mm）

垂球尖對準(zhǔn)測站點標(biāo)志中心。l光學(xué)對中器法（對中誤差一般不大于1mm）光學(xué)對中器圓心與測站點標(biāo)志中心重合。

方法1：利用架腿，強制對中：先放下三腳架的一條架腿；雙手分別握住另兩條架腿稍離地面前后左右擺動（注意架頭要平），眼睛同時觀察對中器的目鏡，直至分劃圈中心對準(zhǔn)測站點標(biāo)志為止，放下兩架腿踩緊三個架腿。

26第三章角度測量方法2：利用腳螺旋強制對中：

此法適合于松軟地面或儀器安置比較困難的測站。先目估三腳架中心大致對準(zhǔn)測站點，踩緊三條架腿；調(diào)節(jié)經(jīng)緯儀的三個腳螺旋使對中器分劃圈中心對準(zhǔn)測站點標(biāo)志。注：光學(xué)對中器的使用:

旋轉(zhuǎn)鏡筒，目鏡調(diào)焦，看清對中器分劃線；拉伸鏡筒，物鏡調(diào)焦，看清地面測站點標(biāo)志；

要使對中器分劃和測站標(biāo)志周圍同時清晰。

27第三章角度測量（1）粗平儀器：

分別升降兩架腿使圓水準(zhǔn)氣泡居中。（2）精平儀器：先平行，后垂直的方法。l松開照準(zhǔn)部水平制動螺旋，使水準(zhǔn)管與兩腳螺旋的連線平行，以相反的方向旋轉(zhuǎn)兩腳螺旋使管水準(zhǔn)器氣泡居中。（圖3-加（a）先平行）l將照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)90，轉(zhuǎn)動第三個腳螺旋，使氣泡居中。（圖3-加（b）后垂直）

※

整平時氣泡移動方向和左手大拇指轉(zhuǎn)動方向一致。順時針轉(zhuǎn)動腳螺旋時，該腳螺旋升高，氣泡往高處走。

3、整平：使水平度盤水平、豎軸豎直。28第三章角度測量圖3加圖3加29第三章角度測量4、精確對中，再次整平

1）精確對中：檢查對中器，若分劃圈中心偏離測站點標(biāo)志，則稍松中心連接螺旋，再前后左右平行移動基座，使之精確對中。2）再次精確整平

重復(fù)精確整平步驟，直至儀器既對中且管水準(zhǔn)氣泡在任何方向也居中為止。

對中、整平要相互兼顧，多次反復(fù)，方能完成。

注：測水平角時，要將復(fù)測扳手撥上或度盤變位手輪退出并做好防護，防止在測角過程中轉(zhuǎn)動度盤變位手輪，造成測角錯誤。30第三章角度測量（二）目標(biāo)設(shè)置及瞄準(zhǔn)

1．設(shè)置目標(biāo)

測角時，一般應(yīng)在目標(biāo)點上設(shè)置照準(zhǔn)標(biāo)志。

l

距離較近時，目標(biāo)標(biāo)志可為目標(biāo)點（如釘子）、垂球線，也可豎立測釬；l

距離較遠時，目標(biāo)標(biāo)志可為垂直豎立標(biāo)桿或覘標(biāo)。31第三章角度測量（1）松開照準(zhǔn)部和望遠鏡制動螺旋（或扳手）；（2）調(diào)節(jié)目鏡——將望遠鏡瞄準(zhǔn)遠處天空，轉(zhuǎn)動目鏡，使十字絲刻劃清晰；（3）粗略瞄準(zhǔn)目標(biāo):轉(zhuǎn)動照準(zhǔn)部，用望遠鏡粗瞄器十字線豎線瞄準(zhǔn)目標(biāo)，固定照準(zhǔn)部和望遠鏡；（4）望遠鏡調(diào)焦(對光)：轉(zhuǎn)動物鏡調(diào)焦筒使目標(biāo)成像最清晰.(要注意消除視差）（5）精確瞄準(zhǔn)：用照準(zhǔn)部和望遠鏡微動螺旋精確瞄準(zhǔn)目標(biāo)。

觀測水平角時用豎絲：當(dāng)目標(biāo)較大時用單絲平分目標(biāo)；當(dāng)目標(biāo)較小時用目標(biāo)平分雙絲。

觀測豎直角時用中絲（橫絲）切目標(biāo)的覘標(biāo)頂部。

3.讀數(shù)

先符合后讀數(shù)。

2．瞄準(zhǔn)目標(biāo)32第三章角度測量二、水平角觀測方法

觀測方法：測回法、方向觀測法。l

正鏡：是指觀測者正對望遠鏡目鏡時，豎直度盤位于望遠鏡的左側(cè)叫正鏡，也稱作盤左位置；

l

倒鏡：是指觀測者正對望遠鏡目鏡時，豎直度盤位于望遠鏡的右側(cè)叫倒鏡，也稱作盤右位置。

l

一測回中觀測——正、倒鏡兩個盤位觀測。

理論上，正、倒鏡瞄準(zhǔn)同一目標(biāo)時水平度盤讀數(shù)相差180，正、倒鏡觀測可削弱儀器誤差影響,還可檢核測角精度。

33第三章角度測量（一）測回法

l

測回法適用于觀測兩個方向的單角。l

一測回觀測步驟如下：1．以盤左位置瞄準(zhǔn)目標(biāo)A，讀取度盤讀數(shù)a左，

順時針轉(zhuǎn)動照準(zhǔn)部瞄準(zhǔn)目標(biāo)B，讀取度盤讀數(shù)b左，計算上半測回角值β左=b左－a左；圖3-102．以盤右位置瞄準(zhǔn)目標(biāo)B，讀取度盤讀數(shù)b右，逆時針轉(zhuǎn)動照準(zhǔn)部瞄準(zhǔn)目標(biāo)A，讀取度盤讀數(shù)a右，計算下半測回角值β右=b右－a右

3.β左－β右<限值時，一測回角值β=（β左＋β右）÷2

（見表3-2）34第三章角度測量圖3-10圖3-1035第三章角度測量表3–2測回法觀測記錄表測站目標(biāo)豎盤位置水平度盤讀數(shù)半測回角值一測回角值平均角值備注°′″°′″°′″°′″OA左02048125141212514151419（多測回）

B1253500A右18021241251418B3053542OAB36第三章角度測量說明：

（1）盤左、盤右觀測可作為觀測中有無錯誤的檢核，亦可抵消一部分儀器誤差的影響。（2）上、下半測回角值較差的限差應(yīng)滿足有關(guān)測量規(guī)范的限差規(guī)定(DJ6經(jīng)緯儀，一般為30或40),當(dāng)較差小于限差,可取平均值作為一測回的角值,否則應(yīng)重測。

（3）若精度要求較高時,可按規(guī)范要求測多個測回,當(dāng)各測回間的角值較差滿足限差規(guī)定（如DJ6經(jīng)緯儀，一般為20或24）時,方可取各測回的平均值作為最后結(jié)果，否則應(yīng)重測。并要求各測回間在起始方向的盤左鏡位改變度盤位置,其變化量為180°/n(n測回數(shù))。（4）計算角值時始終為“右目標(biāo)讀數(shù)–左目標(biāo)讀數(shù)”(由于水平度盤為順時針刻劃).所謂“左”、“右”是指站在測站點面向所要測的角度方向,左手側(cè)目標(biāo)為左目標(biāo),右手側(cè)目標(biāo)為右目標(biāo)。若“右–左”其差值＜0時,則結(jié)果應(yīng)加360。37第三章角度測量（二）方向觀測法（全圓測回法）

適用范圍：在一個測站上，觀測三個及以上方向構(gòu)成數(shù)個水平角時，用方向觀測法觀測。(三個方向不歸零)

方向觀測法觀測步驟為：

1、上半測回(盤左)（1）選擇距離適中的A目標(biāo)為起始方向（稱為零方向），瞄準(zhǔn)A目標(biāo)，讀取水平度盤讀數(shù)；

圖3-11（2）由零方向A起始,按順時針依次精確瞄準(zhǔn)各點讀數(shù)A→B→C→D→A(即所謂“全圓”),并記入方向觀測法記錄表3-3中。38第三章角度測量（1）

縱轉(zhuǎn)望遠鏡180°

,使儀器為盤右位置；

（2）

按逆時針順序依次精確瞄準(zhǔn)各點讀數(shù)。A→D→C→B→A,見圖3-11；將讀數(shù)記入方向觀測法記錄表3-3中,(1-5列)。當(dāng)用J2經(jīng)緯儀進行等級測量時，每個方向需符合兩次讀數(shù)。

注：上半測回應(yīng)從上向下記錄。

下半測回應(yīng)從下向上記錄。

2．下半測回（盤右）39第三章角度測量表3–3方向觀測法觀測記錄表測回序數(shù)測站目標(biāo)水平度盤讀數(shù)2c平均方向值歸零方向值各測回歸零方向值之平均值盤左盤右°′″°′″″°′″°′″°′″1OA002061800200

+6(00206)0020300000

B5115422311530+12511536511330C13154123115400+1213154061315200D182022420224018202241820018A002121800206+600209

2A9003302700324

+6（900332)900327

00000

00000B14117003211654+61411657511325511328C2215542415530+12221553613152041315202D2720400920354+6272035718200251820022A90033627003360900336

表3-340第三章角度測量3．計算與檢驗

方向觀測法中計算工作較多，在觀測及計算過程中尚需檢查各項限差是否滿足規(guī)范要求（各項限差見表3-4）。（1）光學(xué)測微器兩次重合讀數(shù)之差：瞄準(zhǔn)目標(biāo)后要進行兩次測微，兩次讀數(shù)，且兩次讀數(shù)之差不超限(J2：小于3″)。（2）半測回歸零差:即上下半測回中零方向兩次讀數(shù)之差.(J2：小于8″)。（3）各測回同方向2c值互差：2c值是指上下半測回中，同一方向，盤左、盤右水平度盤讀數(shù)之差。(J2：小于13″)（4）平均方向值：各測回中同一方向盤左和盤右讀數(shù)的平均值。（5）歸零方向值：在各個測回中將起始方向的方向值化為0°,并把其它各方向的平均方向值減去起始方向的平均方向值，即得各方向的歸零方向值。（6）各測回同方向歸零方向值互差小于限差(J2：小于10″)；(3)、(5)、（6）項是指多個測回時的限差檢驗。41第三章角度測量表3–4方向觀測法各項限差(″)儀器型號光學(xué)測微兩次重合讀數(shù)之差半測回歸零差各測回同方向2c值互差各測回同方向歸零方向值互差DJ11696DJ2381310DJ6

18

24表3-442第三章角度測量三、水平角觀測注意事項

l

盡量使儀器不受烈日直接曝曬或選擇有利時間觀測。l

要精確對中和瞄準(zhǔn)，尤其對短邊測角時對中要求更嚴(yán)格；瞄準(zhǔn)時盡可能地用十字絲交點瞄準(zhǔn)目標(biāo)點底部。l

觀測目標(biāo)間高差較大時，須注意儀器的整平。l

記錄計算要及時、清楚，發(fā)現(xiàn)問題，立即重測。l

一測回觀測過程中，不得再調(diào)整照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管，若氣泡偏離中央較大（>1.5格）,須重新整平,重新觀測。43第三章角度測量l

方向觀測法選擇零方向時，應(yīng)考慮通視良好、距離適中、成像清晰、豎角較小的目標(biāo)l

方向觀測法中,若需多個測回,為消除度盤及測微器分劃不均勻誤差的影響，各測回在起始方向的盤左位置要配置度盤,其配置讀數(shù)為(J2例):

R=180°/m×(i－1)＋10′(i－1)＋600″/m×(i－1/2)

m為測回總數(shù)，i為測回序數(shù)l

方向觀測法中，測微螺旋及微動螺旋盡可能以“旋進”（即其轉(zhuǎn)動照準(zhǔn)部的方向與照準(zhǔn)部的轉(zhuǎn)動方向一致）對齊或瞄準(zhǔn)，以避免隙動誤差。44第三章角度測量§3-4 豎直角觀測方法一、豎直角及其測量原理l豎直角

：同一鉛垂面內(nèi)，視線與水平線間的夾角稱為豎直角“α”（又稱垂直角）。

仰角：視線在水平線之上，α為正，(αB＞0)；俯角：視線在水平線之下,α為負，(αC＜0)；

其角值范圍為:“－90°～+90°”l豎直角的測量原理

在經(jīng)緯儀的橫軸上安置一豎直度盤，豎盤圓心位于橫軸的軸線上，視線與水平線在豎盤上投影的差值即為該方向的豎直角（圖3-12）。45第三章角度測量

l觀測豎直角的用途l

由A、B兩點間的視線斜距S化為水平距離D=S·cos；l

三角高程測量

hab=D·tanα+i–v

i-儀器高,v---目標(biāo)高

圖3-12

HB=HA+hab=HA

+D·tanα+i–v46第三章角度測量二、豎盤構(gòu)造l

與水平度盤一樣,豎盤也是全圓360分劃,不同之處在于其注字方式有順、逆時針之分。在正常情況下,視線水平時豎盤讀數(shù)應(yīng)為90或270。l

豎盤安裝在望遠鏡橫軸一端,隨望遠鏡一起繞橫軸轉(zhuǎn)動,讀數(shù)指標(biāo)不動,且豎盤平面與橫軸相垂直，豎盤刻劃中心位于橫軸中心上。

圖3-1347第三章角度測量

l豎盤指標(biāo)與豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管固連在一起，當(dāng)豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中時，豎盤指標(biāo)處于正確位置，豎盤讀數(shù)正確。l當(dāng)照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管氣泡居中時，豎盤為一豎直平面。l

豎盤讀數(shù)指標(biāo)裝置，主要有兩種結(jié)構(gòu)形式：帶有豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管裝置和豎盤指標(biāo)自動補償裝置。圖3-14圖3-1448第三章角度測量1.豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管裝置

w

豎盤指標(biāo)與豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管固連在一起，可繞橫軸微動，通過調(diào)整指標(biāo)水準(zhǔn)管調(diào)節(jié)螺旋，可使豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中。w

在讀取豎盤讀數(shù)前，應(yīng)先轉(zhuǎn)動豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管的調(diào)節(jié)螺旋，使豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中才能讀取讀數(shù)。否則，讀數(shù)錯誤。w

當(dāng)望遠鏡視線水平，指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中時，豎盤指標(biāo)指示的豎盤讀數(shù)應(yīng)該為90或27049第三章角度測量w

采用豎盤指標(biāo)自動補償器代替豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管，簡化了操作程序。使儀器在一定的傾斜范圍內(nèi)，都能讀得相當(dāng)于水準(zhǔn)管氣泡居中時的豎盤讀數(shù)。w自動補償裝置的原理是借助重力作用。2.豎盤指標(biāo)自動補償裝置圖3-1550第三章角度測量三、豎直角觀測方法

l

豎直角觀測與水平角一樣,都是依據(jù)度盤上兩個方向讀數(shù)之差來實現(xiàn),但其中一個方向讀數(shù)不變。

l

兩方向中必有一個是水平線方向,視線水平時其豎盤讀數(shù)是一固定值(如90或270)。l

豎直角觀測只需照準(zhǔn)目標(biāo),讀取豎直度盤讀數(shù),即可根據(jù)相應(yīng)公式計算出豎直角。51第三章角度測量1．豎直角計算公式的確定方法

l

豎直角的計算公式，因豎盤注記方式的不同而異,

首先看一下視線水平時的豎盤讀數(shù)，

然后望遠鏡上仰看豎盤讀數(shù)變化：（1）讀數(shù)增大時,豎直角=瞄準(zhǔn)目標(biāo)時讀數(shù)－視線水平時讀數(shù)；（2）讀數(shù)減小時,豎直角=視線水平時讀數(shù)－瞄準(zhǔn)目標(biāo)時讀數(shù)；

若盤左屬第(1)種情況,則盤右必屬第(2)情況；反之亦然。52第三章角度測量

l

上下半測回角值較差不超過規(guī)定限值時(DJ2-30;DJ6-60),

取平均值作為一測回的豎直角值;l

測回間的豎直角較差小于限差時取均值作為最后結(jié)果。

如圖3-16中：α左=90。－L；α右=R－270。；

一測回角值：α=（α左＋α右）/2。

53第三章角度測量圖中：α左=90。－L；α右=R－270。，

一測回角值：α=（α左＋α右）/2。

圖3-1654第三章角度測量2．觀測步驟

l

在測站上安置儀器，對中，整平。

l

盤左位置：

1)瞄準(zhǔn)目標(biāo)，用望遠鏡微動螺旋使望遠鏡十字絲中絲的單絲精確切準(zhǔn)目標(biāo)；

2)使指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中:

轉(zhuǎn)動豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管微動螺旋，使~.（若用自動補償歸零裝置，則應(yīng)把自動補償器功能開關(guān)或旋鈕置于“ON”位置）；

3)讀取豎直度盤讀數(shù)，并記入記錄表格(表3-5)。l

盤右位置：縱轉(zhuǎn)望遠鏡，以盤右位置用十字絲中絲的單絲精確切準(zhǔn)目標(biāo)同一位置，其它操作與盤左相同。盤左、盤右構(gòu)成一測回豎直角觀測。55第三章角度測量表3–5豎直角觀測記錄表測站測點盤位豎盤讀數(shù)豎直角平均角值備注°′″°′″°′″AB左790410105550105540

右2805530105530表3-556第三章角度測量3、豎直角計算確定豎直角的計算公式：例如：順時針注記：見圖3-16α左=90。－L；α右=R－270。；若α左、α右之差在容許范圍之內(nèi)(DJ2為30;DJ6為60

)一測回角值：α=（α左＋α右）/2。

計算結(jié)果添入表3-5中。57第三章角度測量四、豎盤指標(biāo)差

l

豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管居中（或自動歸零裝置打開）且望遠鏡視線水平時，豎盤讀數(shù)應(yīng)為某一固定讀數(shù)(如90或270).見圖3-17l

豎盤指標(biāo)差：豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管居中（或自動歸零裝置打開）且望遠鏡視線水平時，豎盤讀數(shù)與理論讀數(shù)的差值

x，稱為～。l

指標(biāo)差的計算公式：58第三章角度測量圖3-1759第三章角度測量

l豎盤讀數(shù)的正確值:(設(shè)指標(biāo)偏向注字增加的方向)：

L正=（L–x）

R正=

R–x

l

盤左、盤右取均值可消除指標(biāo)差

正確的豎直角：

α=90°–（L–x）=α左+x

（3–7）

或

α=（R–x）–270°=α右–x

（3–8）

l一測回豎直角

60第三章角度測量

l

在多測回豎直角測量中,常用指標(biāo)差來檢驗豎直角觀測的質(zhì)量:在觀測同一目標(biāo)的不同測回中(或同測站的不同目標(biāo)時),

各指標(biāo)差較差不應(yīng)超過一定限值,如在一般豎直角測量中,指標(biāo)差較差應(yīng)小于10。61第三章角度測量§3-5 經(jīng)緯儀的檢驗與校正

五條主要軸線：l

水準(zhǔn)管軸（LL）：通過水準(zhǔn)管零點的內(nèi)壁縱向弧線的切線；l

豎軸（VV）：經(jīng)緯儀在水平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軸；l

視準(zhǔn)軸（CC）：望遠鏡十字絲交點與物鏡光心的連線；l

橫軸（HH）：望遠鏡的旋轉(zhuǎn)軸（又稱水平軸）。l

十字絲豎絲。此外還有豎盤指標(biāo)、對點器視準(zhǔn)軸、圓水準(zhǔn)軸。圖3-1862第三章角度測量表3–6經(jīng)緯儀應(yīng)滿足的主要條件應(yīng)滿足條件目的備注LL⊥VV當(dāng)氣泡居中時，LL水平，VV鉛垂，水平度盤水平。VV鉛垂是前提CC⊥HH望遠鏡繞HH縱轉(zhuǎn)時，CC移動軌跡為一平面。否則是一圓錐面HH⊥VVLL水平時，HH也水平，使CC移動軌跡為一鉛垂面。否則為一傾斜面“∣”⊥HH望遠鏡繞HH縱轉(zhuǎn)時，“∣”位于上述鉛垂面內(nèi)；可檢查目標(biāo)是否傾斜或用其任意位置照準(zhǔn)目標(biāo)?！皑O”指十字絲豎絲光學(xué)對中器的視線與VV重合使豎軸旋轉(zhuǎn)中心（水平度盤中心）位于過測站的鉛垂線上。

x=0便于豎直角測量。

表3-663第三章角度測量一、LL⊥VV的檢校若氣泡仍居中（或≦0.5格），則LL⊥VV；否則，說明兩者不垂直，需校正。如圖3-19。1.檢驗粗平經(jīng)緯儀:轉(zhuǎn)動照準(zhǔn)部使水準(zhǔn)管平行于任意兩個腳螺旋，調(diào)節(jié)腳螺旋使水準(zhǔn)管氣泡居中。旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部180，檢查水準(zhǔn)管氣泡是否居中：

圖3-19圖3-1964第三章角度測量2.校正l

目前狀態(tài)下，調(diào)節(jié)與水準(zhǔn)管平行的兩腳螺旋，使氣泡回移總偏移量之半；l

用校正針撥動水準(zhǔn)管一端的校正螺絲，使氣泡居中；l

反復(fù)檢校幾次，直至滿足要求。l

說明：若LL不垂直于VV，則氣泡居中（LL水平）時，VV不鉛垂，它與鉛垂線有一夾角α；當(dāng)繞傾斜的VV旋轉(zhuǎn)180后，LL便與水平線形成2

的夾角，它反映為氣泡的總偏移量。當(dāng)用腳螺旋調(diào)回總偏移量之半時，VV已鉛垂，另一半則是由水準(zhǔn)管軸不水平所致，可調(diào)整水準(zhǔn)管一端的校正螺絲使水準(zhǔn)管水平。65第三章角度測量二、“∣”⊥HH的檢校1．檢驗整平儀器，使豎絲清晰地照準(zhǔn)遠處點狀目標(biāo)，使其與豎絲上端相切；旋轉(zhuǎn)望遠鏡微動螺旋，將目標(biāo)點向豎絲下端移動，若目標(biāo)點與豎絲的位置不變，說明豎絲與橫軸垂直；若明顯偏離，則需校正。圖3-20圖3-2066第三章角度測量2．校正l

擰開望遠鏡目鏡端十字絲分劃板的護蓋，（如圖3-20（C））松開十字絲分劃板固定螺絲，微微轉(zhuǎn)動十字絲分劃板，使豎絲下端與點狀目標(biāo)相切，擰緊分劃板固定螺絲。反復(fù)檢驗，反復(fù)校正，達到要求后上好護蓋。

l

說明：若“∣”⊥HH，則豎絲的移動軌跡在視準(zhǔn)軸所掃過的平面內(nèi)。67第三章角度測量三、CC⊥HH的檢校

設(shè)HH′為橫軸的實際位置，視準(zhǔn)軸（OA方向）與橫軸方向（HH′）的交角為（90–c），c稱為視準(zhǔn)軸誤差。

若有c存在，盤左盤右瞄準(zhǔn)同一點時，水平度盤讀數(shù)相差180±2c。圖3-21圖3-2168第三章角度測量1．檢驗l

選擇一平坦場地，安置儀器于A、B中點O，在B點與AB方向垂直地橫放一刻有毫米分劃的直尺M，并使目標(biāo)A、直尺M與儀器同高。

l整平儀器后,先以盤左位置照準(zhǔn)遠處目標(biāo)A,保持照準(zhǔn)部不動,縱轉(zhuǎn)望遠鏡,于M尺上讀得B；l

以盤右位置仍照準(zhǔn)目標(biāo)A，同法在M尺上讀取讀數(shù)B；（見圖3-21）l

若B=B

，則CC⊥HH；若B

≠

B

，則需校正。

69第三章角度測量2．校正

l

在M尺上定出B1點，B1B=B

B/4。由圖3-21可以看出，在盤右狀態(tài)下，OB1⊥HH；l

擰開十字絲分劃板護蓋，用校正針微微撥動十字絲分劃板的左右校正螺絲，一松一緊,使十字絲中心對準(zhǔn)目標(biāo)B1即可。

70第三章角度測量四、HH⊥VV的檢校

1．檢驗l

選擇距墻面約20～50米處安置儀器，整平儀器后，盤左瞄準(zhǔn)墻面高處目標(biāo)點A（仰角>30°）；l

固定照準(zhǔn)部，縱轉(zhuǎn)望遠鏡，使視線水平在墻上定出B點，并標(biāo)記；l

盤右位置同法在墻上作點C。l

如果B與C重合，則HH⊥VV，否則，橫軸不水平。

圖3-2271第三章角度測量2．校正

l

橫軸不水平是由于支承橫軸的兩側(cè)支架不等高而引起。l

由于橫軸是密封的，因此橫軸與支架之間的幾何關(guān)系由制造裝配時給予保證，測量人員只需進行此項檢驗；

如需校正，應(yīng)送儀器維修部門。72第三章角度測量五、豎盤指標(biāo)正確性檢校

1．檢驗l

用盤左、盤右觀測同一目標(biāo)，計算出儀器的指標(biāo)差x。

2．校正（帶豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管經(jīng)緯儀）l

保持盤右位置瞄準(zhǔn)原目標(biāo)，轉(zhuǎn)動豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管調(diào)節(jié)螺旋，使豎盤讀數(shù)為R–x，這時豎直度盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡不居中；l

用校正針撥動豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管上、下校正螺絲，使氣泡居中；l

重復(fù)上述操作，直至滿足要求為止。73第三章角度測量六、光學(xué)對點器的視準(zhǔn)軸與豎軸重合性檢驗

若關(guān)系不滿足，儀器對中整平后，轉(zhuǎn)動照準(zhǔn)部時光學(xué)對點器的對中標(biāo)志會偏離測站點標(biāo)志。1.檢驗l

安置儀器于平坦之地，嚴(yán)格整平，在三腳架所在地面中央固定一張白紙；l光學(xué)對點器調(diào)焦，用對中標(biāo)志在紙上標(biāo)記出一點；l

轉(zhuǎn)動照準(zhǔn)部180，若光學(xué)對點器的對中標(biāo)志離開原來位置且偏離超限,則需進行校正(專業(yè)人員進行)。74第三章角度測量檢校說明：l

上述各項校正，一般都需反復(fù)進行幾次，直至在允許范圍之內(nèi)。其中視準(zhǔn)軸的檢校是主要一項；l

校正時，應(yīng)遵循先松后緊的原則；l

一般地，若前一項未校正會影響到下一項的檢驗時,校正次序不宜顛倒；l

同是校正一個部位的兩項,宜將重要的置于后面;75第三章角度測量§3-6水平角觀測的誤差分析

水平角觀測誤差的來源：儀器誤差、觀測誤差、外界條件的影響。一、儀器誤差儀器經(jīng)校正后殘余誤差總會存在.主要儀器誤差有以下幾項：w

視準(zhǔn)軸誤差w

橫軸誤差w

豎軸誤差w

度盤偏心誤差w

光學(xué)對中器視準(zhǔn)軸與豎軸不重合誤差

76第三章角度測量1．視準(zhǔn)軸誤差

l

由視準(zhǔn)軸不垂直于橫軸引起，儀器整平后望遠鏡繞橫軸轉(zhuǎn)動，視準(zhǔn)軸掃出的是一錐面，而非豎直平面。l

一個測回中，盤左、盤右觀測取平均值，消除視準(zhǔn)軸誤差的影響。

2．橫軸誤差l

橫軸不垂直于豎軸引起.此時儀器整平后豎軸處于鉛垂，而橫軸必然傾斜，視線繞橫軸旋轉(zhuǎn)時形成一垂直于橫軸的傾斜面，而非鉛垂面。l

一個測回中，盤左、盤右觀測取平均值，也可消除橫軸誤差的影響。77第三章角度測量3．豎軸誤差

l

水準(zhǔn)管軸與豎軸不垂直引起,則即使CC⊥HH，