經(jīng)緯儀角度測量-課件

第三章經(jīng)緯儀及角度測量測量學測量學測量學測量學測量學測量學測量學目錄1.水平角測量原理2.DJ6型光學經(jīng)緯儀3.DJ2型光學經(jīng)緯儀4.水平角測量5.豎直角測量6.經(jīng)緯儀的檢驗與校正7.角度測量中產生誤差的原因及其消極減方法8.電子經(jīng)緯儀圖3-1水平角度為：β=b-a觀測水平角的經(jīng)緯儀必須具備下列幾個條件：(1)能夠安置成水平的刻度圓盤和能夠精確讀取度盤讀數(shù)的讀數(shù)裝置；(2)能夠在水平方向和豎直方向轉動的瞄準設備，以精確瞄準不同方向、不同高度和不同距離的目標；(3)有能夠將度盤的中心安置在所測角頂點的鉛垂線方向上的設備。按照讀數(shù)方式可以分為:測微尺讀數(shù)裝置單平板玻璃測微器讀數(shù)裝置按照讀數(shù)方式可以分為:測微尺讀數(shù)裝置單平板玻璃測微器讀數(shù)裝置照準部水平度盤基座讀數(shù)方法照準部水平度盤基座讀數(shù)方法望遠鏡豎直度盤照準部水準管光學讀數(shù)系統(tǒng)讀數(shù)顯微鏡內軸望遠鏡:望遠鏡用來瞄準遠方目標，與水準儀的望遠鏡構造相同，它固定在橫軸上，可繞橫軸做仰俯轉動，并可用望遠鏡的制動螺旋和微動螺旋(圖3—2)控制其轉動。豎直度盤:豎直度盤由光學玻璃制成，與望遠鏡的橫軸連在一起可用來測量豎直角。照準部水準管:照準部水準管用來檢查儀器是否水平。光學讀數(shù)系統(tǒng):光學讀數(shù)系統(tǒng)由一系列棱鏡和透鏡組成，光線通過棱鏡的折射，可將水平度盤和豎直度盤的刻度及分微尺的刻劃投影到讀數(shù)顯微鏡內，以便進行讀數(shù)。望遠鏡豎直度盤照準部水準管光學讀數(shù)系統(tǒng)讀數(shù)顯微鏡內軸望遠鏡豎直度盤照準部水準管光學讀數(shù)系統(tǒng)讀數(shù)顯微鏡內軸內軸是儀器的豎軸，也是照準部的旋轉軸，它插入水平度盤的外軸，整個照準部可以在水平度盤上轉動，并可用水平制動螺旋和微動螺旋來控制它的轉動。照準部水平度盤基座讀數(shù)方法水平度盤部分度盤變換手輪外軸水平度盤部分

度盤變換手輪外軸圖3-3經(jīng)緯儀的光學系統(tǒng)水平度盤部分

度盤變換手輪外軸水平度盤部分度盤變換手輪外軸圖3-3經(jīng)緯儀的光學系統(tǒng)照準部水平度盤基座讀數(shù)方法照準部水平度盤基座讀數(shù)方法水平度盤和豎直度盤測微尺如圖3-4示水平度盤H讀數(shù)為180°+06.4′=180°06′24″，豎直度盤V讀數(shù)為64°+53.2′=64°53′12″。按照讀數(shù)方式可以分為:測微尺讀數(shù)裝置單平板玻璃測微器讀數(shù)裝置圖3-5DJ6型光學經(jīng)緯儀圖3-6單平板玻璃測微器圖3-7讀數(shù)顯微鏡中的影像圖3-7水平度盤讀數(shù)為49°30′十22′30″=49°52′30″，豎直度盤讀數(shù)為91°+16′50″＝91°16′50″。

DJ2型光學經(jīng)緯儀的度數(shù)設備

DJ2型光學經(jīng)緯儀讀數(shù)方法

DJ2型光學經(jīng)緯儀的度數(shù)設備

DJ2型光學經(jīng)緯儀讀數(shù)方法DJ2型光學經(jīng)緯儀的構造與DJ6型光學經(jīng)緯儀比較，在讀數(shù)設備方面具有下面兩個特點：水平度盤與豎直度盤的像分別在讀數(shù)顯微鏡中顯現(xiàn)；DJ2型光學經(jīng)緯儀采用對徑重合讀數(shù)法。

DJ2型光學經(jīng)緯儀的度數(shù)設備

DJ2型光學經(jīng)緯儀讀數(shù)方法

162°+40′+6′20″＝162°46′20″圖3-9DJ2型光學經(jīng)緯儀讀數(shù)示例113°+50′+8′54″＝113°58′54″。圖3-10新型DJ2型光學經(jīng)緯儀讀數(shù)示例儀器的安置水平角觀測儀器的安置水平角觀測對中整平瞄準讀數(shù)和角值計算對中整平瞄準讀數(shù)和角值計算目的：是使儀器的中心（或水平度盤的中心）與測站點o位于同一條鉛垂線上。要求：對中誤差應小于3毫米。方法：對中時，首先打開三角架，將其安置測站點o上，目估架頭大致水平，高度適當。然后取出儀器，利用架頭上的中心螺旋將儀器固定在三角架上,對中時，固定三角架一條腿，后拿另外兩條腿前后、左右移動，使儀器中心與測站點o位于同一條鉛垂線上。對中整平瞄準讀數(shù)和角值計算目的：是使儀器豎軸豎直，水平度盤處于水平位置。方法：1、升降腳架使圓水準器氣泡居中；2、轉動照準部，使長水準管軸平行于兩個腳螺旋的連線，如圖3—12(a)兩手同時向內或向外旋轉腳螺旋，氣泡移動的方向與左手拇指旋轉方向一致。氣泡居中后，將照準部旋轉90°，如圖3—12(b)所示，使管水準器與前一位置相垂直，旋轉第三個腳螺旋，使氣泡再次居中，一般此項工作要重復2—3次。要求：直到照準部水準管轉到任何位置時，氣泡偏離中心不超過水準管分劃的一格。圖3-12對中整平瞄準讀數(shù)和角值計算要求：圖3-13對中整平瞄準讀數(shù)和角值計算∠AOB＝118°45′30″－20°14′30″＝98°3l′00″

圖3-14計算時，如OB方向(終邊)讀數(shù)小于OA方向(始邊)水平度盤讀數(shù)，則將終邊讀數(shù)加360°進行修正,再減去始邊讀數(shù)，才為所測的水平角值。儀器的安置水平角觀測測回法全圓測回法測回法全圓測回法適用范圍：兩個方向之間的單角觀測。觀測方法：（1）盤左位置：豎直度盤位于望遠鏡左側，亦稱正鏡?左＝b左－a左＝88°23′36″－30°28′48″＝57°54′48″此過程稱為上半測回（盤左半測回），所測角值為盤左角值。

（2）盤右位置：豎直度盤在望遠鏡右側，亦稱倒鏡

?右＝b右－a右＝268°23′12″－210°28′36″＝57°54′36″此過程稱下半測回（盤右半測回），盤右位置觀測的角值稱為盤右角值。上、下兩個半測回組成一個測回。（3）最后結果：可取平均值作為最后結果，即：?=1/2（?左＋?右）＝57°54′42″

表3—1水平角觀測手簿（測回法）××測區(qū)觀測者×××觀測者××××年×月×日天氣儀器型號×××測站目標豎盤位置水平度盤位置半測回角值一測回角值平均值備注°′″°′″°′″°′″12345678OA左302848575448575442B882336A右2102836575436B2682312多個測回觀測：原因：為了減小度盤分劃不均勻所帶來的誤差，為了提高觀測精度，往往需要觀測多個測回。方法：各測回應根據(jù)測回數(shù)n，按變換水平度盤的位置，n為測回數(shù)。事例：例如n＝3時，各測回瞄準起始方向時水平度盤的讀數(shù)應依次配置在等于或略大于0°、60°、120°。結果：各測回的角值之差稱為“測回差”，應不超過36″。當測回差滿足限差要求時，取各測回的平均值作為本測站的水平角觀測結果。測回法全圓測回法適用范圍：當觀測方向為三個或多于三個時，通常采用全圓測回法

。觀測方法：（1）盤左位置：用盤左位置瞄準起始點A，然后順時針轉動照準部，依次瞄準B、C、D各點，讀出相應的水平度盤讀數(shù)，最后，順時針轉動照準部再次瞄準A，讀取水平度盤讀數(shù)，稱為歸零。兩次OA方向的讀數(shù)差，稱為歸零差，此過程稱為上半測回（盤左半測回），所測角值為盤左角值。

（2）盤右位置：首先瞄準A，然后按逆時針方向轉動照準部依次瞄準D、C、B各方向，分別讀出各方向水平度盤讀數(shù)，最后，逆時針轉動照準部歸零回到A點，歸零差應小于允許值。此過程稱下半測回（盤右半測回），所測角值稱為盤右角值。上、下兩個半測回組成一個測回。（3）角值計算：取各測回歸零后方向值的平均值，相鄰各測回歸零后平均值之差即為各相鄰方向之間的水平角。最后結果：進行校核計算，計算時應滿足以下要求：①半測回歸零差不得超過表3—3中的規(guī)定。②2C值互差應滿足要求。③計算歸零后方向值，各測回中同一方向歸零后方向值互差，同樣不應超過表3—3中規(guī)定。

表3—3水平角觀測技術要求（按五等三角測量要求）

項目DJ2型DJ6型半測回歸零差一測回中2C值互差各測回同一歸零方向值互差

12″18″12″24″24″豎直角：在同一豎直面內，傾斜視線與水平視線的夾角。如3—16所示，當傾斜視線位于水平視線的上方時，稱為仰角，α為“＋”。當傾斜視線位于水平視線的下方時，稱為俯角，α為“－”。圖3-16豎直度盤與讀數(shù)系統(tǒng)豎直角觀測豎直度盤與讀數(shù)系統(tǒng)豎直角觀測1-豎盤指標水準管軸；2-豎盤指標水準管校正螺紋；3-望遠鏡；4-光具組光軸；5-豎盤指標水準管微動螺旋；7-豎盤指標水準管；8-豎直度盤；9-目鏡；10-光具組的透鏡、棱鏡1-豎直度盤豎2-彈簧片；3-垂直吊架；4-轉像棱鏡；5-透鏡組；6-棱鏡；7-阻尼盒；8-阻尼器圖3—17DJ6型光學經(jīng)緯儀豎直度盤與讀數(shù)系統(tǒng)豎盤指標線自動歸零裝置始讀數(shù):當望遠鏡視線水平，豎盤指標水準管氣泡居中時，指標線所指讀數(shù)稱為始讀數(shù)。圖3-18豎直度盤與讀數(shù)系統(tǒng)豎直角觀測豎直角：傾斜視線與水平視線的讀數(shù)之差值。確定豎直角計算公式（以L始＝90°；R始＝270°為例說明確定豎直角計算公式的方法）：因此，盤左時，豎直角計算公式為α左＝L始－L讀(3—2)盤右時豎直角的計算公式為：α右＝R讀－R始(3—3)綜上所述，可得確定計算豎直角的公式原則如下：(1)抬高物鏡，如果讀數(shù)逐漸增加，則α=讀數(shù)－始讀數(shù)(2)抬高物鏡，如果讀數(shù)逐漸減小，則α=始讀數(shù)－讀數(shù)計算的結果為“＋”值時，α為仰角；“－”時，α為俯角。在進行豎直角觀測時，應按下列步驟進行。(1)觀測前，使望遠鏡視線大致水平，以確定始讀數(shù)。(2)將望遠鏡視準軸逐漸向上傾斜，觀察豎直度盤讀數(shù)是增加還是減小，以確定豎直角計算公式。(3)瞄準目標，調節(jié)豎盤指標水準管氣泡居中，讀出豎直度盤讀數(shù)，計算豎直角。(4)為了校核并提高測量精度，可用盤左、盤右兩個位置進行觀測，取其平均值作為最后結果。表3—4盤左、盤右兩個位置在測站A觀測目標B、C兩點的記錄手簿表3—4豎直角觀測手簿××××測區(qū)觀測者×××觀測者×××××年×月×日天氣儀器型號××測站目標豎盤位置豎盤度數(shù)豎直角平均值備注°′″

°′″

°′″AB左872342023618

023636盤左：L始=90°；α左＝L始－L讀R始＝270°α右＝R讀－R始右2723654023654C左1001630－101630－101636右2594318－101642儀器誤差觀測誤差外界條件的影響儀器誤差觀測誤差外界條件的影響儀器加工制造不完善所產生的誤差

儀器校正不完善所引起的誤差

儀器誤差觀測誤差外界條件的影響對中誤差對測角的影響整平誤差對測角的影響目標傾斜誤差對測角的影響照準誤差的影響讀數(shù)的影響對中誤差對測角的影響整平誤差對測角的影響目標傾斜誤差對測角的影響照準誤差的影響讀數(shù)的影響儀器加工制造不完善所產生的誤差儀器校正不完善所引起的誤差例如：如圖3—29，對中偏于O′點，偏心距e1＝OO′＝l厘米，θ1＝60°，OA＝100米，OB＝120米。β＝∠AO′B＝130°時，測角誤差為：δ1＝ρ″＝×206265″≈18″δ2＝ρ″＝×206265″≈16″由于儀器對中產生誤差，對水