《普通測(cè)量學(xué)》第3章：角度測(cè)量

1第3章角度測(cè)量要求：一、掌握水平角和豎直角測(cè)量的原理二、了解經(jīng)緯儀的結(jié)構(gòu)并掌握經(jīng)緯儀的使用方法三、掌握水平角、豎直角的觀測(cè)、記錄和計(jì)算方法2教學(xué)內(nèi)容：一、水平角測(cè)量原理二、經(jīng)緯儀認(rèn)識(shí)和使用三、水平角觀測(cè)四、豎直角測(cè)量原理五、豎直角觀測(cè)3第3章角度測(cè)量§3-1水平角測(cè)量原理1、水平角2、水平角測(cè)量原理4

地面上一點(diǎn)到兩個(gè)目標(biāo)點(diǎn)的方向線，垂直投影到水平面上所形成的角，稱為水平角OAB5aOABoboa1b1刻度盤望遠(yuǎn)鏡（既能繞鉛垂軸水平旋轉(zhuǎn)，又能在鉛垂面內(nèi)上下仰俯）照準(zhǔn)目標(biāo)的望遠(yuǎn)鏡水平角β=刻度b1-刻度a1β6§3–2經(jīng)緯儀1、光學(xué)經(jīng)緯儀2、電子經(jīng)緯儀（南方ET-02/05）7物鏡望遠(yuǎn)鏡制動(dòng)螺旋望遠(yuǎn)鏡微動(dòng)螺旋水準(zhǔn)盒水平制動(dòng)螺旋水平微動(dòng)螺旋豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管反光鏡豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管微動(dòng)螺旋度盤反光鏡測(cè)微輪8軸座固定螺旋望遠(yuǎn)鏡制動(dòng)螺旋望遠(yuǎn)鏡微動(dòng)螺旋水平微動(dòng)螺旋物鏡對(duì)光螺旋目鏡目鏡對(duì)光螺旋讀數(shù)顯微鏡水準(zhǔn)管度盤離合器基座腳螺旋連接板架頭垂球鉤三角架連接螺旋9物鏡粗瞄準(zhǔn)器垂直制動(dòng)手柄堵蓋轉(zhuǎn)盤手輪腳螺旋基座鎖緊輪光學(xué)對(duì)點(diǎn)器目鏡補(bǔ)償器鎖緊輪DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀10DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦簡(jiǎn)望遠(yuǎn)鏡讀數(shù)鏡垂直微動(dòng)手輪水平微動(dòng)手輪水平制動(dòng)手把圓水泡調(diào)整釘圓水泡照準(zhǔn)部水準(zhǔn)器反光鏡指標(biāo)差蓋板111、光學(xué)經(jīng)緯儀1）基本構(gòu)造由照準(zhǔn)部、度盤、基座三部分組成（1）照準(zhǔn)部（2）度盤（3）基座12§3－3水平角觀測(cè)二、瞄準(zhǔn)目標(biāo)及照準(zhǔn)方法三、觀測(cè)方法一、經(jīng)緯儀的安置13一、經(jīng)緯儀的安置(一)對(duì)中使儀器的中心與測(cè)站點(diǎn)的標(biāo)志中心位于同一鉛垂線上。1、垂球?qū)χ?、光學(xué)對(duì)中器對(duì)中P69(二)整平使儀器的豎軸處于鉛垂位置，亦即使水平度盤水平。粗平:利用三角架升降，使圓水準(zhǔn)器泡居中精平：用腳螺旋使照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管居中。包括：對(duì)中和整平14二、照準(zhǔn)標(biāo)志及瞄準(zhǔn)方法1、照準(zhǔn)標(biāo)志有：標(biāo)桿、測(cè)釬或覘牌。2、瞄準(zhǔn)目標(biāo)的方法：

(1) 目鏡調(diào)焦：使十字絲清晰

(2)粗瞄目標(biāo)

(3)物鏡調(diào)焦：使目標(biāo)像清晰

(4)消除視差

(5)精確瞄準(zhǔn)瞄準(zhǔn)目標(biāo)15三、水平角觀測(cè)方法(一)測(cè)回法具體步驟：(1)盤左位置(豎盤在望遠(yuǎn)鏡左邊，正鏡)瞄準(zhǔn)目標(biāo)C，并盡量瞄準(zhǔn)底部，讀取讀數(shù)c左，記入手簿(2)松開(kāi)制動(dòng)，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，到A，讀數(shù)a左，則β左

=

a左－c左CABβ盤左半測(cè)回(3)倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，使盤左變?yōu)楸P右位置(豎盤在望遠(yuǎn)鏡右邊，倒鏡)，先瞄準(zhǔn)A，讀數(shù)a右(4)松開(kāi)制動(dòng)，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，到C，讀數(shù)c右，則β右=

a右－c右盤右半測(cè)回若：β左－β右≤40″則：β=(β左

+β右

)/216(二)方向觀測(cè)法1、在觀測(cè)2個(gè)及以上的角度時(shí)，就采用方向觀測(cè)法，一般應(yīng)用于三角測(cè)量或?qū)Ь€測(cè)量。2、觀測(cè)順序：(1)在C安置儀器，以盤左位置瞄準(zhǔn)起始方向A，并使水平度盤讀數(shù)在0°附近，記下讀數(shù)a1(2)順時(shí)針?lè)较蛞来握諟?zhǔn)B、D、E方向，并讀記各方向值(3)最后仍以順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到A方向，稱為歸零，并記讀數(shù)a2同一起始方向的兩次讀數(shù)之差(a1－a2)稱為半測(cè)回歸零差。ACEDB(1)(2)(3)合稱上半測(cè)回17(4)倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，盤右位置按逆時(shí)針?lè)较蛞来握諟?zhǔn)A、E、D、B、A，讀數(shù)并記錄，即完成下半測(cè)回的工作。

上下半測(cè)回合起來(lái)為一個(gè)測(cè)回。

測(cè)站測(cè)回?cái)?shù)目標(biāo)讀數(shù)盤左盤右°′°″′″°′°″′″°′″2C=左－(右±180°)″平均讀數(shù)=[左＋

(右±180°)]/2歸零方向值各測(cè)回歸零方向值之平均值A(chǔ)BDEA0511311820020615425412020224121802313112180021554020200300024060511311820021554020203360624090511311820013520000300018(00206)＋06＋12＋120＋0612CABDEA901412212729003301700554204030036270321419227003165503032454305436＋06＋06＋12＋060901412212729003271657553604035736(900332)0511311820013520000250425051131182001352000028022218注意：

1、當(dāng)水平角需要觀測(cè)幾個(gè)測(cè)回時(shí)，為減少度盤分劃誤差(刻劃不均勻)的影響，則每個(gè)測(cè)回的起始方向讀數(shù)應(yīng)改變180°/n如：2個(gè)測(cè)回，則每測(cè)回的起始方向?yàn)椋?/p>

0°、90°附近

3測(cè)回，0°、60°、120°附近

2、各項(xiàng)限差要求見(jiàn)P74表3-419§3－4垂直角觀測(cè)一、觀測(cè)原理1、概念：在同一個(gè)鉛垂面內(nèi)，某方向的視線與水平線的夾角α，又稱：豎直角或高度角2、范圍：0°∽±90°仰角為＋，俯角為－3、天頂距：視線與天頂方向的夾角0∽180°BAC水平線α

1(＋)α

2(－)鉛垂線天頂4、觀測(cè)原理：垂直度盤上兩個(gè)方向的讀數(shù)之差。只是其中有一個(gè)方向?yàn)樗椒较颉?0二、垂直度盤的構(gòu)造垂直度盤的刻劃也是在全圓周上刻為360°通常在望遠(yuǎn)鏡方向上注以0°及180°，在視線水平時(shí)，指標(biāo)所指的讀數(shù)為90°或270°。豎盤讀數(shù)也是通過(guò)一系列光學(xué)組件傳至讀數(shù)顯微鏡內(nèi)讀取。21三、垂直角的計(jì)算豎盤是順時(shí)針注記22一般計(jì)算公式：物鏡抬高時(shí)，讀數(shù)增加，則：a=(瞄準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)讀數(shù))-(視線水平時(shí)讀數(shù))物鏡抬高時(shí)，讀數(shù)減少，則：a=(視線水平時(shí)讀數(shù))-(瞄準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)讀數(shù))四、豎盤指標(biāo)差由于豎盤水準(zhǔn)管與豎盤讀數(shù)指標(biāo)的關(guān)系不正確，使得視線水平時(shí)的讀數(shù)與實(shí)際應(yīng)有讀數(shù)有一個(gè)角度差x，稱為豎盤指標(biāo)差。(x不超過(guò)±30″)計(jì)算：X=[360-(L+R)]/223五、垂直角觀測(cè)先要確定豎盤的注記形式。(1)安置經(jīng)緯儀于測(cè)站點(diǎn)，對(duì)中、整平(2)盤左時(shí)瞄準(zhǔn)目標(biāo)，轉(zhuǎn)動(dòng)豎盤水準(zhǔn)管微動(dòng)螺旋使豎盤水準(zhǔn)管氣泡居中，讀取讀數(shù)L。(3)盤右位置仍瞄準(zhǔn)該目標(biāo)，同(2)，讀取豎盤讀數(shù)R。通過(guò)公式計(jì)算出垂直角，同時(shí)計(jì)算出“兩倍的指標(biāo)差”。24§3－5電子經(jīng)緯儀25電子經(jīng)緯儀與光學(xué)經(jīng)緯儀相比較，主要差別在讀數(shù)系統(tǒng)，其他如照準(zhǔn)、對(duì)中、整平等裝置是相同的。一、電子經(jīng)緯儀的讀數(shù)系統(tǒng)目前最高精度的電子經(jīng)緯儀可顯示到0.1″，測(cè)角精度可達(dá)0.5″。采用編碼度盤讀數(shù)。二、電子經(jīng)緯儀的特點(diǎn)由于電子經(jīng)緯儀是電子計(jì)數(shù)，通過(guò)置于機(jī)內(nèi)的微型計(jì)算機(jī)，可以自動(dòng)控制工作程序和計(jì)算，并可自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)，因而它具有以下特點(diǎn)：

(一)

讀數(shù)在屏幕上自動(dòng)顯示；

(二)

豎盤指標(biāo)差及豎軸的傾斜誤差可自動(dòng)修正

(三)

有與測(cè)距儀和電子手簿連接的接口。與測(cè)距儀連接可構(gòu)成組合式全站儀，與電子手簿連接，可將觀測(cè)結(jié)果自動(dòng)記錄，沒(méi)有人為錯(cuò)誤。26

(四)

可根據(jù)指令對(duì)儀器的豎盤指標(biāo)差及軸系關(guān)系進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)。

(五)

如果電池用完或操作錯(cuò)誤，可自動(dòng)顯示錯(cuò)誤信息。

(六)

可單次測(cè)量，也可跟蹤動(dòng)態(tài)目標(biāo)連續(xù)測(cè)量。但跟蹤測(cè)量的精度較低。

(七)

有的儀器可預(yù)置工作時(shí)間，到規(guī)定時(shí)間，則自動(dòng)停機(jī)。

(八)

根據(jù)指令，可選擇不同的最小角度單位。

(九)

可自動(dòng)計(jì)算盤左、盤右的平均值及標(biāo)準(zhǔn)偏差。

(十)

有的儀器內(nèi)置驅(qū)動(dòng)馬達(dá)及CCD系統(tǒng)，可自動(dòng)搜尋目標(biāo)。根據(jù)儀器生產(chǎn)的時(shí)間及擋次的高低，某種儀器可能具備上述的全部或部分特點(diǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，其功能還在不斷擴(kuò)展。27§3-7經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)和校正一、經(jīng)緯儀應(yīng)滿足的主要條件

從測(cè)角原理已知：為了能正確地測(cè)出水平角和豎直角，儀器要能夠精確地安置在測(cè)站點(diǎn)上；儀器豎軸能安置在鉛垂位置；視線繞橫軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，能夠形成一個(gè)鉛垂面；當(dāng)視線水平時(shí)，豎盤讀數(shù)應(yīng)為90°或270°。為滿足上述要求，儀器應(yīng)具備下述的理想關(guān)系：

1.照準(zhǔn)部的水準(zhǔn)管軸應(yīng)垂直于豎軸

2.圓水準(zhǔn)器軸應(yīng)平行于豎軸

283.十字絲豎絲應(yīng)垂直于橫軸

4.視線應(yīng)垂直于橫軸

5.橫軸應(yīng)垂直于豎軸

6.光學(xué)對(duì)中器的視線應(yīng)與豎軸的旋轉(zhuǎn)中心線重合

7.視線水平時(shí)豎盤讀數(shù)應(yīng)為90°或270°8.豎盤指標(biāo)差要小于歸定的數(shù)值。29二、經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)和校正方法

經(jīng)緯儀檢驗(yàn)的目的，就是檢查上述的各種關(guān)系是否滿足。如果不能滿足，且偏差超過(guò)允許的范圍時(shí)。則需進(jìn)行校正。檢驗(yàn)和校正應(yīng)按一定的順序進(jìn)行，確定這些順序的原則是：

1.如果某一項(xiàng)不校正好，會(huì)影響其他項(xiàng)目的檢驗(yàn)時(shí)則這一項(xiàng)先做。

2.如果不同項(xiàng)目要校正同一部位，則會(huì)互相影響，在這種情況下，應(yīng)將重要項(xiàng)目在后邊檢驗(yàn)，以保證其它條件不被破壞。

3.有的項(xiàng)目與其他條件無(wú)關(guān)，則先后均可。30檢驗(yàn)和校正項(xiàng)目：(一)平盤水準(zhǔn)管的檢驗(yàn)和校正(二)圓水準(zhǔn)器的檢驗(yàn)和校正(三)十字絲的檢驗(yàn)和校正

1.十字絲位置的檢驗(yàn)和校正

2.視準(zhǔn)軸的檢驗(yàn)和校正(四)橫軸的檢驗(yàn)和校正(五)豎盤指標(biāo)差的檢驗(yàn)和校正31§3－8角度測(cè)量的誤差分析一、儀器誤差儀器雖經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)及校正，但總會(huì)有殘余的誤差存在。儀器誤差的影響，一般都是系統(tǒng)性的，可以在工作中通過(guò)一定的方法予以消除或減小。

32(一)照準(zhǔn)部偏心所謂照準(zhǔn)部偏心，即照準(zhǔn)部的旋轉(zhuǎn)中心與水平盤的刻劃中心不相重合。這項(xiàng)誤差只有在直徑一端有讀數(shù)的儀器才有影響，而采用對(duì)徑符合讀法的儀器，可將這項(xiàng)誤差自動(dòng)消除。33(二)視線不垂直橫軸34(三)橫軸不垂直豎軸(四)縱軸誤差的影響35二、觀測(cè)誤差(一)測(cè)站偏心(儀