第三章 角度測(cè)量

第三章角度測(cè)量

Measurements

DistancesAnglesHeightdifferenceChapter3AngleMeasurement

Anglemeasurementisoneoffundamentalmeasurementsinsurveying.Twotypesofangle:

——水平角（horizontalangle）——豎直角（verticalangle）水平角—用于確定點(diǎn)的平面位置（計(jì)算坐標(biāo)）

豎直角—用于兩點(diǎn)間高差計(jì)算、斜距改正成平距水平角（horizontalangle

）Inhorizontalplane豎直角（verticalangle）Inverticalplaneinstrument—經(jīng)緯儀(theodolite),全站儀(totalstation)theodolitetotalstation§3-1

PrincipleofHorizontalAngleMeasurement

1.Conceptofhorizontalangle2.Principleofhorizontalanglemeasurement

1.

Conceptofhorizontalangle

相交于一點(diǎn)的兩方向線在水平面上的垂直投影所形成的夾角，稱為水平角。

水平角一般用β表示，range:0?～360?

Horizontalangleisthedifferencebetweentwointersectinglineswhentheyareprojectedontothedatumplane.

2.Principleofhorizontalanglemeasurement

ABCC1B1A1(左)(右)O0°270°abβ水平面(H)鉛垂線水平度盤測(cè)量水平角的儀器，必須具備:水平度盤(horizontalcircle)水平度盤的中心應(yīng)位于水平角頂點(diǎn)的鉛垂線上。能瞄準(zhǔn)高低遠(yuǎn)近不同的目標(biāo)?！?-2

DJ6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀(DJ6

Opticaltheodolite)

DJ6經(jīng)緯儀§3-2DJ6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀(Opticaltheodolite)

一.經(jīng)緯儀概述(Theodoliteintroduction)2.Accordingtoprecision1.Typesoftheodolite——游標(biāo)經(jīng)緯儀（transit）——光學(xué)經(jīng)緯儀(opticaltheodolite)——電子經(jīng)緯儀(electronictheodolite)

DJ05、DJ1、DJ2、DJ6游標(biāo)經(jīng)緯儀早期的經(jīng)緯儀(transit)金屬度盤用游標(biāo)+放大鏡讀數(shù)

DJ6經(jīng)緯儀光學(xué)經(jīng)緯儀(opticaltheodolite)T2經(jīng)緯儀電子經(jīng)緯儀(electronictheodolite)二.DJ6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造

(Componentsofatheodolite)☆基座

(baseplate)☆水平度盤(horizontalcircleplate)☆照準(zhǔn)部

(alidade)基座水平度盤照準(zhǔn)部(一).基座(baseplate)Threescrewsareusedforleveling.基座水平度盤照準(zhǔn)部Supportingequipment,joining

theodoliteandtripod3.水平度盤(二).水平度盤(horizontalcircle)

madeofglass

graduatedfrom0

360

inclockwise090180270儀器整平，水平度盤水平水平度盤與照準(zhǔn)部相互脫離(三).照準(zhǔn)部(alidade)照準(zhǔn)部是經(jīng)緯儀基座上方能夠轉(zhuǎn)動(dòng)部分的總稱.望遠(yuǎn)鏡(telescope)豎直度盤(verticalcircle)水準(zhǔn)器(levelbubble)讀數(shù)設(shè)備(reading)水平制動(dòng)和微動(dòng)螺旋(HorizontalClampandTangentScrew)望遠(yuǎn)鏡的制動(dòng)和微動(dòng)螺旋(VerticalClampandTangentScrew)2.照準(zhǔn)部(三).照準(zhǔn)部照準(zhǔn)部(水平)制動(dòng)、微動(dòng)望遠(yuǎn)鏡(豎直)制動(dòng)、微動(dòng)圓水準(zhǔn)器管水準(zhǔn)器望遠(yuǎn)鏡，目鏡調(diào)焦，物鏡調(diào)焦粗瞄準(zhǔn)器，十字絲讀數(shù)顯微鏡豎盤部分光學(xué)對(duì)點(diǎn)器度盤變換器crosshairs三.J6經(jīng)緯儀的讀數(shù)方法圖3-5J6經(jīng)緯儀度盤讀數(shù)光路水平度盤垂直度盤讀數(shù)光路J6光學(xué)經(jīng)緯儀讀數(shù)J6光學(xué)經(jīng)緯儀讀數(shù)水平度盤讀數(shù)：730424″1.分微尺測(cè)微——利用度盤刻度線，在分微尺上讀數(shù)。0173micrometer電子經(jīng)緯儀簡(jiǎn)介Electronictheodoliteintroduction

Comparisonofopticalandelectronictheodolite:Difference:讀數(shù)系統(tǒng)Similarity：照準(zhǔn)、對(duì)中、整平Charactersofelectronictheodolite:讀數(shù)在屏幕上自動(dòng)顯示可與測(cè)距儀連接可構(gòu)成全站儀，與電子手簿連接，可將觀測(cè)結(jié)果自動(dòng)記錄，沒(méi)有讀數(shù)和記錄的人為錯(cuò)誤?！?-3

DJ2級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀一、DJ2型光學(xué)經(jīng)緯儀構(gòu)造簡(jiǎn)介DJ2型光學(xué)經(jīng)緯儀的特點(diǎn)（1）望遠(yuǎn)鏡放大倍數(shù)較大，照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管靈敏度較高。（2）讀數(shù)時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)換像手輪，使讀數(shù)顯微鏡中出現(xiàn)需要讀數(shù)的度盤影像。（3）DJ2型光學(xué)經(jīng)緯儀采用對(duì)徑符合讀數(shù)裝置以可消除偏心誤差的影響，提高讀數(shù)精度?！?-3

DJ2級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀DJ2光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)主要特點(diǎn)（1）采用度盤對(duì)徑重合讀數(shù)法，以消除度盤偏心誤差影響。（2）通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微手輪，操縱測(cè)微裝置，使度盤上相差180度的刻度線一一對(duì)應(yīng)重合，而對(duì)應(yīng)刻度線相對(duì)移動(dòng)過(guò)的量，可在分微尺上讀取。（3）水平度盤讀數(shù)和豎直度盤讀數(shù)由換像手輪控制，分別單獨(dú)顯示。二、DJ2光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)水平度盤讀數(shù)：

42?52′02.0″水平度盤讀數(shù)：

174?02′02.0″DJ2型光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)方法465660012565664041§3-3

DJ2級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀度盤讀數(shù)：

65?50′+4′02.2″=65?54′02.2″§3-3

DJ2級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀142?47′13.8″§3-4水平角觀測(cè)

(HorizontalAngleObservation)一.

經(jīng)緯儀的對(duì)中(centering)、整平(leveling)和瞄準(zhǔn)(aiming)1.對(duì)中——將儀器中心安置在過(guò)測(cè)站點(diǎn)的鉛垂線上。centering垂球?qū)χ?centering)垂球?qū)χ校╬lumbbob）光學(xué)對(duì)中(opticalplummet)光學(xué)對(duì)中(centering)激光對(duì)中(laser

centering)一.

經(jīng)緯儀的對(duì)中、整平和瞄準(zhǔn)2.整平(leveling)——使儀器豎軸鉛垂，水平度盤水平。氣泡居中，1、2等高123123氣泡居中，3與1、2等高一.

經(jīng)緯儀的對(duì)中、整平和瞄準(zhǔn)2.整平(leveling)——使儀器豎軸鉛垂，水平度盤水平。一.

經(jīng)緯儀的對(duì)中、整平和瞄準(zhǔn)3.瞄準(zhǔn)——用望遠(yuǎn)鏡豎絲精確瞄準(zhǔn)目標(biāo)的標(biāo)志中心。瞄準(zhǔn)目標(biāo)瞄準(zhǔn)操作步驟：

粗瞄、制動(dòng)、調(diào)焦消除視差、水平微動(dòng)精確瞄準(zhǔn)。

盡量瞄準(zhǔn)目標(biāo)下部，減少由于目標(biāo)不垂直引起的方向誤差。瞄準(zhǔn)目標(biāo)TheodoliteSetUpExtendthetripodlegstoasuitableheight?AttachtheinstrumentCenteringLeveling——RoughLeveling——Precisely

LevelingRepeattheentireprocessuntilinstrumentislevelledandcentredSighting/Focusing二.水平角測(cè)量的方法

(Methodsofmeasuringhorizontalangles)測(cè)回法：測(cè)回法適用于觀測(cè)兩個(gè)方向之間的單角。方向觀測(cè)法：適用于觀測(cè)兩個(gè)以上的方向。OABCDABO1．測(cè)回法（repetition）的觀測(cè)方法ABO基本概念(Basicconcepts)：■盤左/正鏡(faceleft/direct)

豎盤在望遠(yuǎn)鏡的左邊Verticalcircleisontheleftoftheobserver■盤右/倒鏡(faceright/reversed)

豎盤在望遠(yuǎn)鏡的右邊Verticalcircleistotherightsideoftheobserver■測(cè)回(round)：

上半測(cè)回/下半測(cè)回

FaceLeft(F.L.)–normalobservingpositionwheretheverticalcircleisontheleftoftheobserver.

FaceRight(F.R.)–verticalcircleisontherightoftheobserver.Theresultsbeaveragedtoeliminatemostoftheinstrumentalerror.AllanglesshouldbemeasuredoncewithF.L.andoncewithF.R.ABO

（1）盤左位置(Faceleft)SightingpointA，readingaL:SightingpointB，readingbL:上半測(cè)回。ABO

（2）盤右位置(Faceright)Sightingpoint

B,reading:

bRSightingpointA,reading:aR下半測(cè)回(3)Calculatethemeanangle:

測(cè)回法觀測(cè)手簿(Fieldbook)測(cè)站豎盤位置目標(biāo)水平度盤讀數(shù)半測(cè)回角值一測(cè)回角值各測(cè)回平均值°′″°′″°′″°′″O左A00130

B982048981918右B2782112A1800142

981930981924第一測(cè)回O第二測(cè)回左A900106B1882036右BA82036

2700054981930981942981936981930第2方向ACB第1方向Example1

（測(cè)回法）Note:

盤右C讀數(shù)小于A讀數(shù)，不夠減時(shí)應(yīng)加360后再減。B左AC

01030

2143342右AC214231221422542142303測(cè)站豎盤位置目標(biāo)水平度盤讀數(shù)半測(cè)回角一測(cè)回平均角1801118343412Notes!水平度盤是順時(shí)針刻劃注記的.

水平角=右目標(biāo)讀數(shù)-左目標(biāo)讀數(shù)。如果不夠減，應(yīng)在右目標(biāo)的讀數(shù)上加上360?，再減去左目標(biāo)的讀數(shù)，決不可以倒過(guò)來(lái)減。

InFigure1,thehorizontalanglewasmeasuredatBtoCandA.Followingisanextractfromthefieldbookshowingthedirectionsmeasured.ReducetheobservationsandcomputethevalueoftheangleCBA.

StationatStationto Faceleft FaceRight deg min sec degminsec B C 00 03 50 180 0430 BA 83 58 50 264 0000

Example

2βL=83°55′00″βR=83°55′30″β=83°55′15″Example

3§3-5

豎直角觀測(cè)

(VerticalAngleObservation)1.Principleofverticalanglemeasurement

(1)Conceptofverticalangle+α–αBAO

在同一豎直面內(nèi)，觀測(cè)視線與水平線之間的夾角，稱為豎直角，又稱傾角，用α表示。

Verticalangleistheangleofelevationordepressionbetweenthelineofcollimationandthehorizontalplanewhichpassesthroughthehorizontalaxisofthetheodolite.

(1)Conceptofverticalangle

(2)Principleofverticalanglemeasurement+α–αBAO

視線水平時(shí)的豎盤讀數(shù)都應(yīng)為90?的倍數(shù)。測(cè)量豎直角時(shí)，只要瞄準(zhǔn)目標(biāo)讀出豎盤讀數(shù)，即可計(jì)算出豎直角。

2.Componentofverticalplate豎直度盤(VerticalCircle)豎盤指標(biāo)(Vertical

Index)豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管(verticalindexbubbletube

)豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管微動(dòng)螺旋(TangentScrew)觀測(cè)豎直角時(shí)，豎盤指標(biāo)必須處于正確位置才能讀數(shù)。豎直度盤構(gòu)造的特點(diǎn)是：

望遠(yuǎn)鏡視線水平，豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中時(shí)，盤左位置的豎盤讀數(shù)為90?，盤右位置的豎盤讀數(shù)為270?。

盤左位置盤右位置3.Formulaofverticalanglecomputation0°90°180°270°0°90°180°270°270°90°180°0°0°90°180°270°LααRαα盤左位置盤右位置盤左位置：盤右位置：一測(cè)回豎直角：4.Observationofverticalangle

(opticaltheodolite)BAO（1）在測(cè)站點(diǎn)O安置經(jīng)緯儀，在目標(biāo)點(diǎn)A豎立觀測(cè)標(biāo)志。（2）盤左位置：瞄準(zhǔn)目標(biāo)A。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。（3）盤右位置：重復(fù)步驟2。

（4）計(jì)算豎直角4.Observationofverticalangle

(electronictheodolite)BAO（1）SetupatheodoliteoverstationO,andsetupobservationmonumentovertargetpointA.（2）Faceleft:SightingpointA，readingofverticalcircleisL.（3）Faceright:Repeatstep(2).（4）CalculationverticalangleFieldbookofverticalangleobservation測(cè)站目標(biāo)豎盤位置豎盤讀數(shù)°′″

半測(cè)回豎直角°′″

指標(biāo)差″

一測(cè)回豎直角°′″備注12345678OA左952200右2643648-52200-52312-36-52236OB左右8112362784554+84724+84554-45+846395.豎盤指標(biāo)差(Indexerrorofverticalcircle

)當(dāng)視準(zhǔn)軸水平、豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中時(shí)，豎盤讀數(shù)應(yīng)是90?的整數(shù)倍。

豎盤指標(biāo)常常偏離正確位置，這個(gè)偏離的差值x角，稱為豎盤指標(biāo)差(indexerrorofverticalcircle)。90°180°270°0°90°180°270°0°0°90°180°270°0°90°180°270°LααRαα盤左位置盤右位置xxxxαRαLFaceleft:Computationalformulaof

α

:*指標(biāo)差互差的限差，DJ2不得超過(guò)±15″；

DJ6不得超過(guò)±25″。

Faceright: