角度測量學(xué)習(xí)課件

第三章角度測量§3-1角度測量原理§3-2經(jīng)緯儀及其使用§3-3水平角測量§3-5經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)與校正§3-4豎直角測量§3-6角度測量誤差分析退出§3-1角度測量原理定義：地面上一點(diǎn)到兩目標(biāo)點(diǎn)的方向線垂直投影到水平面上的夾角，稱為水平角（或兩方向線的夾角在水平面上的投影）。測量水平角的儀器（經(jīng)緯儀）應(yīng)具備的結(jié)構(gòu)條件:

帶刻線的度盤

對(duì)中及整平裝置，使度盤水平且中心處于角頂點(diǎn)的鉛垂線上

能在水平方向和豎直方向均可轉(zhuǎn)動(dòng)的照準(zhǔn)設(shè)備，以瞄準(zhǔn)不同方向不同高度的目標(biāo)

讀數(shù)設(shè)備以讀取度盤上的刻劃β=c—a返回下頁退出上頁退出§3-2經(jīng)緯儀及其使用◆經(jīng)緯儀的發(fā)展:游標(biāo)經(jīng)緯儀（金屬度盤）光學(xué)經(jīng)緯儀（光學(xué)度盤）電子經(jīng)緯儀（編碼度盤）◆經(jīng)緯儀的代號(hào)：DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ15等“D”和“J”——大地測量和經(jīng)緯儀的漢語拼音第一個(gè)字母“6”和“2”——儀器的精密度。一測回方向觀測中誤差不超過±6″和±2″工程中常用DJ2、DJ6型經(jīng)緯儀，一般簡稱J2、J6經(jīng)緯儀下頁退出上頁返回一、DJ6型光學(xué)經(jīng)緯儀1、經(jīng)緯儀的構(gòu)造：*照準(zhǔn)部

*水平度盤

*基座基座度盤照準(zhǔn)部下頁退出上頁返回DJ6型光學(xué)經(jīng)緯儀由照準(zhǔn)部、水平度盤和基座三大部分組成。（一）照準(zhǔn)部照準(zhǔn)部由望遠(yuǎn)鏡、橫軸、豎直度盤、讀數(shù)顯微鏡、照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管和豎軸等部分組成。（二）水平度盤部分（1）水平度盤順時(shí)針方向刻有0o到360o的分劃，用來測量水平角。（2）水平度盤轉(zhuǎn)動(dòng)的控制裝置是位置變動(dòng)手輪和復(fù)測裝置。（三）基座退出照準(zhǔn)部水平度盤基座讀數(shù)顯微鏡水平制動(dòng)微動(dòng)螺旋退出望遠(yuǎn)鏡上下制動(dòng)螺旋望遠(yuǎn)鏡上下微動(dòng)螺旋光學(xué)對(duì)中器豎直度盤豎直指標(biāo)水準(zhǔn)管微動(dòng)螺旋水平制動(dòng)、微動(dòng)螺旋退出退出2、經(jīng)緯儀的各部件名稱及作用下頁退出上頁返回退出二、經(jīng)緯儀的使用方法（一）經(jīng)緯儀的安置

經(jīng)緯儀的安置包括對(duì)中和整平，即使經(jīng)緯儀的度盤中心與測站點(diǎn)位于同一鉛垂線且度盤處于水平狀態(tài)，符合水平角測量原理的要求?！魧?duì)中整平的技術(shù)要領(lǐng)：

架頭高度適中、大致水平——掛上垂球，使垂球尖對(duì)準(zhǔn)測站點(diǎn)——粗略整平——用光學(xué)對(duì)中器檢查對(duì)中情況（若未精確對(duì)中，旋松連接螺旋，移動(dòng)基座使精確對(duì)中——精確整平下頁退出上頁返回（二）照準(zhǔn)目標(biāo)

照準(zhǔn)目標(biāo)的技術(shù)要領(lǐng)：

望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)明亮處，進(jìn)行目鏡對(duì)光——利用瞄準(zhǔn)器粗略瞄準(zhǔn)目標(biāo)——進(jìn)行物鏡對(duì)光——利用微動(dòng)螺旋精確照準(zhǔn)目標(biāo)——檢查并消除視差下頁退出上頁返回水平115豎直0123456782013456圖中水平度盤的讀數(shù)：115°26′54″圖中豎直度盤的讀數(shù)：78°41′36″（三）讀數(shù)

在讀數(shù)顯微鏡中讀取讀盤讀數(shù)。下頁退出上頁返回水平115豎直0123456782013456退出§3-3水平角測量一、測回法測量水平角

1、測回法測量水平角的操作步驟：（1）將經(jīng)緯儀安置在測站點(diǎn)O上方，對(duì)中和整平；（2）經(jīng)緯儀盤左位置（正鏡）照準(zhǔn)起始目標(biāo)點(diǎn)A；（3）調(diào)度盤變換手輪，使水平度盤的讀數(shù)在0°附近（一般略大于0°），檢查照準(zhǔn)情況，讀取度盤讀數(shù)，記入表格；（4）松開制動(dòng)螺旋，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部，照準(zhǔn)目標(biāo)B，讀取水平度盤讀數(shù)，記入表格。以上過程為半個(gè)測回，稱為上半測回，上半測回角值計(jì)算：β上半測回=B目標(biāo)盤左讀數(shù)-A目標(biāo)盤左讀數(shù)AOBβ下頁退出上頁返回（5）將經(jīng)緯儀變成盤右位置（倒鏡），照準(zhǔn)目標(biāo)B，讀取水平度盤讀數(shù)，記入表格；（6）逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部，照準(zhǔn)目標(biāo)A，讀取水平度盤讀數(shù)，記入表格。第（5）、（6）過程也為半個(gè)測回，稱為下半測回、下半測回角值計(jì)算：

β下半測回=B目標(biāo)盤右讀數(shù)-A目標(biāo)盤右讀數(shù)上半測回與下半測回合起來為一測回，一測回的角值計(jì)算：β一測回=（β上半測回-β下半測回）/2下頁退出上頁返回

為了提高測角精度，需要觀測幾個(gè)測回。各測回的起始度盤位置的變換方法：逐測回累加180°/n，例如:計(jì)劃總測回?cái)?shù)第一測回起始度盤位置第二測回起始度盤位置第三測回起始度盤位置20°90°30°60°120°40°45°90°退出下頁上頁測站豎盤位置目標(biāo)水平度盤讀數(shù)半測回角值一測回角值測回角值O左A001200913300913315913312B914500右A1801130913330B2714500O左A901124913306913309B1814430右A2701148913312B014500

測回法觀測手簿退出下頁上頁3、測回法測量水平角的技術(shù)要求儀器類型半測回角值差一測回角值差DJ6≤36″≤24″2、測回法測量水平角的記錄計(jì)算表格測站目標(biāo)豎盤位置水平盤讀數(shù)半測回角值一測回角值各測回平均備注°′″°′″°′″°′″O(1)A左00206684712684709684706B684918A右1800224684706B2484930O(2)A左900136684706684703B1584842A右2700148684700B3384848下頁退出上頁返回測回法適用于在一個(gè)測站上只有2個(gè)方向的情況，若一個(gè)測站上觀測的方向多于2個(gè)時(shí)，則采用方向觀測法較為方便。（1）將經(jīng)緯儀安置在測站點(diǎn)O上，令度盤讀數(shù)略大于0o，以盤左位置瞄準(zhǔn)起始方向A點(diǎn)后，按順時(shí)針方向依次瞄準(zhǔn)B、C點(diǎn)，最后又瞄準(zhǔn)A點(diǎn)，稱為歸零。（2）倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，以盤右位置瞄準(zhǔn)A點(diǎn)，按反時(shí)針方向依次瞄準(zhǔn)C、B點(diǎn)，最后又瞄準(zhǔn)A點(diǎn)，將各點(diǎn)的讀數(shù)分別記入表中。（3）每測完一測回后應(yīng)進(jìn)行下列計(jì)算。首先將同一方向盤左、盤右讀數(shù)的平均值。其次，計(jì)算歸零方向值。（4）計(jì)算各測回歸零方向平均值和水平角值。二、方向觀測法測量水平角1、方向觀測法測量水平角的操作步驟：AOBC退出下頁上頁AOBC

2、方向觀測法測量水平角的記錄、計(jì)算測站目標(biāo)水平度盤讀數(shù)2C（″）L+R±180°2歸零方向值各測回歸零方向平均值水平角值盤左（L）盤右（R）O(00112)A001061800112-6001090000000000624719B6248362424830+6624833624721624719883154C1512024331202401512024151191215119132084047A001121800118-600115O(900110)A9001062700106090010600000B15248303334824+61524827624717C2412030612018+1224120241511914A9001182700112+6900115下頁退出上頁返回方向觀測法記錄表格AOBC方向觀測法測量水平角的計(jì)算1、兩倍照準(zhǔn)差：2C=L-（R+180°）2、平均讀數(shù)：（L+R±180°）/23、歸零方向值：4、各測回歸零方向平均值：5、水平角值：退出下頁上頁儀器類型半測回歸零差一測回內(nèi)2C互差同一目標(biāo)各測回歸零方向值互差DJ6≤24″≤60″≤24″測站目標(biāo)水平度盤讀數(shù)2C（″）L+R±180°2歸零方向值各測回歸零方向平均值水平角值盤左（L）盤右（R）O(00112)A001061800112-6001090000000000B6248362424830+6624833624721624719C151202433120240151202415119121511913A001121800118-600115O(900110)A9001062700106090010600000B15248303334824+61524827624717C2412030612018+1224120241511914A9001182700112+6900115下頁退出上頁返回§3-3豎直角測量一、豎直角測量原理定義：同一豎直面內(nèi)，傾斜視線與水平線之間的夾角，稱為豎直角，用α表示。

傾斜視線在水平線上方的為仰角，取正號(hào)；傾斜視線在水平線下方的為俯角，取負(fù)號(hào)。豎直角的值域：-90°到+90°水平視線仰角俯角＋α-α下頁退出上頁返回二、經(jīng)緯儀的豎盤構(gòu)造下頁退出上頁返回退出下頁上頁退出下頁上頁三、豎直角的計(jì)算公式盤左觀測：α左=L始-L讀=90°-L讀盤右觀測：α右=R讀-R始=R讀-270°下頁退出上頁返回四、豎直角的觀測盤左觀測：α左=L始-L讀=90°-L讀盤右觀測：α右=R讀-R始=R讀-270°

1、豎直角測量的操作步驟：（1）將經(jīng)緯儀安置在測站點(diǎn)O上方，對(duì)中和整平；（2）經(jīng)緯儀盤左位置（正鏡）照準(zhǔn)目標(biāo)（用十字絲的橫絲）；（3）調(diào)豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管微動(dòng)螺旋，使豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中，讀取豎盤度盤讀數(shù)，記入表格；（4）松開制動(dòng)螺旋，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部，經(jīng)緯儀盤右位置（倒鏡）照準(zhǔn)目標(biāo)；（5）調(diào)豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管微動(dòng)螺旋，使豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中，讀取豎盤讀數(shù)，記入表格；（6）計(jì)算豎直角。下頁退出上頁返回盤左：α左=L始-L讀=90°-L讀盤右：α右=R讀-R始=R讀-270°

2、豎直角測量的記錄計(jì)算表格測站目標(biāo)豎盤位置豎盤讀數(shù)半測回角指標(biāo)差X一測回角備注°′″°′″″°′″AB盤左823712+72248+3+72251盤右2772254+72254AC盤左994112-94112-24-94136盤右2601800-94200水平視線ABC仰角俯角指標(biāo)差：X=(α右－α左)/2=(L+R－360°)/2下頁退出上頁返回§3-5經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)與校正一、經(jīng)緯儀的軸線及其間應(yīng)滿足的幾何條件（一）經(jīng)緯儀的軸線●視準(zhǔn)軸(CC）——十字絲交點(diǎn)與物鏡光心的連線●儀器橫軸（HH）——望遠(yuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)軸的幾何中心線●儀器豎軸(VV）——照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)軸的幾何中心線●照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管軸（LL）——過管水準(zhǔn)器零點(diǎn)的縱向切線●豎盤指標(biāo)線●豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管軸下頁退出上頁返回（二）各軸線間應(yīng)滿足的條件（幾何關(guān)系）1.儀器豎軸應(yīng)垂直于照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管軸2.十字絲豎絲應(yīng)垂直于橫軸3.望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸應(yīng)垂直于橫軸4.橫軸應(yīng)垂直于豎軸5.豎盤指標(biāo)線應(yīng)垂直于豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管軸退出下頁上頁退出下頁上頁二、各項(xiàng)幾何條件的檢驗(yàn)與校正（一）照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管⊥豎軸的檢驗(yàn)與校正

——照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管的檢驗(yàn)與校正1.檢驗(yàn)與校正的方法轉(zhuǎn)動(dòng)腳螺旋使水準(zhǔn)管的氣泡居中，然后將照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)180o，如果水準(zhǔn)管氣泡仍然居中，說明滿足此條件。如果氣泡偏離中央位置，說明此條件不滿足，則需校正。用改正針校正氣泡偏離的一半既滿足此條件。下頁退出上頁返回2.檢驗(yàn)與校正的原理下頁退出上頁返回（二）十字絲豎絲⊥橫軸的檢驗(yàn)與校正——對(duì)十字絲分劃板位置的檢驗(yàn)與校正1.檢驗(yàn)整平儀器，用十字絲豎絲照準(zhǔn)一清晰小點(diǎn)，固定照準(zhǔn)部，轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡微動(dòng)螺旋使望遠(yuǎn)鏡上下微動(dòng)，若小點(diǎn)始終在豎絲上移動(dòng)，表明條件滿足，否則需要校正。．．2.校正卸下目鏡處分劃板護(hù)蓋，用螺絲刀十子絲分劃板固定螺絲，轉(zhuǎn)動(dòng)十子絲分劃板座使十子絲位置正確，固緊十子絲分劃板的螺絲。下頁退出上頁返回

盤左、盤右照準(zhǔn)同一目標(biāo)讀取水平度盤讀數(shù)為M1和M2，則視準(zhǔn)差檢驗(yàn)：視準(zhǔn)軸不垂直于橫軸所偏離的角度稱為視準(zhǔn)差，是由于十字絲交點(diǎn)的位置不正確而產(chǎn)生的。此時(shí)，視準(zhǔn)軸饒橫軸旋轉(zhuǎn)掃出的是錐面。（三）視準(zhǔn)軸⊥橫軸的檢驗(yàn)與校正——對(duì)十字絲分劃板位置的檢校下頁退出上頁返回C=（M1-M2+180）/2M1=M+CM2=M/-C=M+180-CM=（M1+M2-180）/2C=（M1-M2+180）/2下頁上頁退出2、校正：盤左（或盤右）轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，使度盤讀數(shù)為正確值M（或M/）左右移動(dòng)十字絲分劃板位置，使交點(diǎn)瞄準(zhǔn)目標(biāo)，則視準(zhǔn)軸就垂直于橫軸，十字絲交點(diǎn)的位置就是正確的。M1=M+CM2=M/-C=M+180-CM=（M1+M2-180）/2C=（M1-M2+180）/2返回退出下頁上頁（四）橫軸⊥豎軸的檢驗(yàn)與校正——對(duì)橫軸偏心軸承環(huán)的檢校1.原理此項(xiàng)目是保證當(dāng)豎軸（VV）鉛直時(shí)橫軸（HH）應(yīng)水平，否則視準(zhǔn)軸饒橫軸旋轉(zhuǎn)軌跡不是鉛垂面二是傾斜面。2.校正校正須打開支架護(hù)蓋，調(diào)整偏心軸承環(huán)。此項(xiàng)校正一般由專業(yè)維修人員處理。下頁退出