第三章-經(jīng)緯儀及角度測量

第三章經(jīng)緯儀及

角度測量

TheodoliteandAngularSurveying

第三章經(jīng)緯儀及角度測量3.1

角度測量的原理3.2

DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀3.3

DJ2光學(xué)經(jīng)緯儀3.5

水平角觀測3.6

豎直角測量3.7

角度測量的誤差及消除方法小結(jié)3.8

電子經(jīng)緯儀3.4

經(jīng)緯儀的安置3.1

角度測量的原理角度水平角豎直角

水平角空間兩相交直線垂直投影到水平面上所形成的夾角，也就是過這兩方向線所作兩豎直面間的二面角(dihedral)

。取值范圍：0~360°水平角主要用于確定點(diǎn)的平面位置。3.1.1水平角OABoab水平面水平角

3.1.1水平角測量原理ab=b-aABO

關(guān)鍵：1、度盤水平放置。2、分劃中心、望遠(yuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)中心與角頂點(diǎn)位于同一鉛垂線上，且望遠(yuǎn)鏡能上下、水平旋轉(zhuǎn)。3.1

角度測量的原理3.1.2豎直角verticalangle豎直角同一豎直面內(nèi)視線與水平線間的夾角角值范圍為-

90°～

+

90°仰角為正ascendingverticalangle，plusangle。

俯角為負(fù)depressionangle，

minusangle。主要用于計算水平距離和確定點(diǎn)的高程。3.1.2豎直角verticalangle902701800順時針注記，視線水平時，讀數(shù)為90°望遠(yuǎn)鏡上仰時，讀數(shù)L在0~90之間。

=90－讀數(shù)L

90270180L0豎直角測量原理圖

180090270關(guān)鍵：1、度盤豎直放置。2、豎盤與望遠(yuǎn)鏡同軸轉(zhuǎn)動。3、讀數(shù)指標(biāo)線與豎盤分離，位于鉛垂位置。

L=90－讀數(shù)L

3.1

角度測量的原理3.2

DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀3.2.1經(jīng)緯儀的種類經(jīng)緯儀可以用于觀測水平角、豎直角、距離、高差。根據(jù)測角原理可分成三類：游標(biāo)經(jīng)緯儀、光學(xué)經(jīng)緯儀、電子經(jīng)緯儀。按測角精度分精密（0.7″、1″）中精度（2″、5″、6″）低精度（15″、60″）適用0.7″、1″、2″經(jīng)緯度適用于國家等級平面控制測量及精密工程和變形觀測。5″6″用于工程測量及地形測圖.低精度的已淘汰。電子經(jīng)緯儀光學(xué)經(jīng)緯儀游標(biāo)經(jīng)緯儀3.2.2DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造照準(zhǔn)部 望遠(yuǎn)鏡、豎盤、水準(zhǔn)管、 讀數(shù)設(shè)備、控制螺旋等水平度盤放在豎軸軸套上，分劃中心與儀器豎軸重合，與照準(zhǔn)部可分可合。水平度盤是玻璃制成的圓環(huán)，在其上刻有分劃，從0°~360°，順時針方向注記，用來測量水平角?；? 軸座、腳螺旋、連接板等3.2.3和水準(zhǔn)儀的比較1、相同的部分腳螺旋，水平制、微動螺旋，調(diào)焦螺旋，圓水準(zhǔn)器。2、相似的部分望遠(yuǎn)鏡—豎直制微動螺旋視窗—用來讀數(shù)管水準(zhǔn)器—使豎軸豎直三腳架的架頭—儀器可移動3、不同的部分水平、豎直度盤、反光鏡，度盤變換手輪光學(xué)對中器——檢查度盤的中心是否在待測角頂點(diǎn)的鉛垂線上3.2.3和水準(zhǔn)儀的比較3.2.4DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)方法1、分微尺測微器及其讀數(shù)方法

讀數(shù)的主要設(shè)備為讀數(shù)窗上的分微尺，度盤的像和分微尺的像的重合，讀數(shù)精確到0.1′。

3.2.4DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)方法853485°36′36″3.2.4DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)方法5060359359592401205205°01′30″3.2.4DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)方法2、單平板玻璃測微器及其讀數(shù)方法3.3

DJ2光學(xué)經(jīng)緯儀3.3

DJ2光學(xué)經(jīng)緯儀3.3.1DJ2光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)設(shè)備水平度盤和豎直度盤的像分別在讀數(shù)顯微鏡中顯現(xiàn)。采用對徑重合讀數(shù)法。3.3.2DJ2光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)方法水平度盤讀數(shù)：

174°02′02.0″水平度盤讀數(shù)：42°52′02.0″3.4經(jīng)緯儀的安置對中目的：使儀器的中心與測站點(diǎn)位于同一鉛垂線上。整平目的：使豎軸鉛垂，水平度盤水平。粗平：伸縮三腳架使圓水準(zhǔn)器氣泡居中。精平：用基座上三個腳螺旋使水準(zhǔn)管氣泡居中，從而使得豎軸豎直和水平度盤水平。微調(diào)微對中微整平3.4經(jīng)緯儀的安置對中目的：使儀器的中心與測站點(diǎn)位于同一鉛垂線上。整平目的：使豎軸鉛垂，水平度盤水平。粗平：伸縮三腳架使圓水準(zhǔn)器氣泡居中。精平：用基座上三個腳螺旋使水準(zhǔn)管氣泡居中，從而使得豎軸豎直和水平度盤水平。微調(diào)微對中微整平3.4經(jīng)緯儀的安置精平對中目的：使儀器的中心與測站點(diǎn)位于同一鉛垂線上。整平目的：使豎軸鉛垂，水平度盤水平。粗平：伸縮三腳架使圓水準(zhǔn)器氣泡居中。精平：用基座上三個腳螺旋使水準(zhǔn)管氣泡居中，從而使得豎軸豎直和水平度盤水平。微調(diào)微對中微整平3.4經(jīng)緯儀的安置3.4經(jīng)緯儀的安置三、瞄準(zhǔn)瞄準(zhǔn)時用單絲平分目標(biāo)或用雙絲夾目標(biāo)。并盡量瞄準(zhǔn)目標(biāo)的基部。四、讀數(shù)和角值計算AB20°14′30″118°45′30″3.5水平角的觀測3.5.1測回法3.5.2方向法（全圓法）3.5.1測回法觀測水平角用于觀測兩個方向之間的單角。幾個概念盤左：也叫正鏡，豎盤在望遠(yuǎn)鏡的左側(cè)。盤右：也叫倒鏡，豎盤在望遠(yuǎn)鏡的右側(cè)。瞄準(zhǔn)同一目標(biāo)時，水平方向讀數(shù)差為測回： 在盤左的觀測稱為上半測回

在盤右的觀測稱為下半測回 兩者合稱一測回。180°1、上半測回：

順時針轉(zhuǎn)動照準(zhǔn)部，瞄準(zhǔn)右方目標(biāo)，讀取水平度盤讀數(shù)B左，β上=B左-A左AOB二、觀測順序

盤左位置精確瞄準(zhǔn)左目標(biāo)A，調(diào)整水平度盤讀數(shù)稍大于零，讀取水平度盤讀數(shù)A左。

3.5.1測回法觀測水平角二、觀測順序2、下半測回：

逆時針轉(zhuǎn)動照準(zhǔn)部，再瞄準(zhǔn)左方目標(biāo)讀數(shù)得A右，β下=B右-A右。AOB

轉(zhuǎn)盤右，先瞄準(zhǔn)右方目標(biāo)，讀取水平度盤讀數(shù)B右。

兩個半測回角值差要求≦36″，如在允許范圍內(nèi)取平均值β=β上＋β下。3.5.1測回法觀測水平角

第i測回起始角度=180°*（i-1）／n

當(dāng)測角精度要求較高時，往往要測幾個測回，為了減少度盤分劃誤差的影響，各測回間應(yīng)根據(jù)測回數(shù)n變換起始水平度盤位置。

各測回間觀測角值之差稱為測回差rounderror，一般要求≦24″。水平角觀測（測回法）測站目標(biāo)豎盤位置水平度盤位置半測回角值一測回角值平均值°′″°′″°′″°′″0A左00012691818691818691814B691830B右2491836691818A18000180A左900024691812691809B1591836B右3391818691806A27000123.5.2方向法觀測水平角這種方法用于觀測多個方向之間的角。一、觀測順序

ADCBO1、上半測回：

盤左位置,以A為起始方向，調(diào)整水平度盤讀數(shù)稍大于零，依次順時針瞄準(zhǔn)B、C、D方向讀數(shù)，最后仍然回到A點(diǎn)，稱為歸零。一、觀測順序ADCBO2、下半測回：

轉(zhuǎn)盤右位置,依然以A為起始方向，依次逆時針瞄準(zhǔn)D、C、B方向讀數(shù)，最后還是回到A點(diǎn)，第二次歸零。一、觀測順序

在半測回中兩次瞄準(zhǔn)起始方向A的讀數(shù)差，稱為半測回歸零差，不得大于18″。3、計算和校核

2）計算2C值。5）計算各測回歸零后的平均方向值。1）計算半測回歸零差3）計算各方向平均讀數(shù)。4）計算歸零后的方向值。

目標(biāo)水平度盤讀數(shù)2CL+R±1802歸零后方向值各測回歸零平均方向值水平角盤左(L)盤右(R)+6-12A002061800218B6048302404830C13120243112030A002121800206+12+6A9003002700306B15049303304924C2212130412118A9003122700312

目標(biāo)水平度盤讀數(shù)2CL+R±1802歸零后方向值各測回歸零平均方向值水平角盤左(L)盤右(R)+6-12A002061800218-12B60483024048300C13120243112030-6A002121800206+6+12+6A9003002700306-6B15049303304924+6C2212130412118+12A90031227003120

目標(biāo)水平度盤讀數(shù)2CL+R±1802歸零后方向值各測回歸零平均方向值水平角盤左(L)盤右(R)+6-12

A002061800218-1200212

B60483024048300604830C13120243112030-61312027A002121800206+600209+12+6

A9003002700306-6900303B15049303304924+61504927C2212130412118+122212124A90031227003120900312

目標(biāo)水平度盤讀數(shù)2CL+R±1802歸零后方向值各測回歸零平均方向值水平角盤左(L)盤右(R)+6-12

00210A002061800218-1200212

B60483024048300604830C13120243112030-61312027A002121800206+600209+12+6

900308A9003002700306-6900303B15049303304924+61504927C2212130412118+122212124A90031227003120900312

目標(biāo)水平度盤讀數(shù)2CL+R±1802歸零后方向值各測回歸零平均方向值水平角盤左(L)盤右(R)+6-12

00210A002061800218-120021200000B60483024048300604830604620C13120243112030-613120271311817A002121800206+600209+12+6

900308A9003002700306-690030300000B15049303304924+61504927604619C2212130412118+1222121241311816A90031227003120900312

目標(biāo)水平度盤讀數(shù)2CL+R±1802歸零后方向值各測回歸零平均方向值水平角盤左(L)盤右(R)+6-1200210A002061800218-12002120000000000B60483024048300604830604620604620

C13120243112030-6131202713118171311816

A002121800206+600209+12+6900308A9003002700306-690030300000B15049303304924+61504927604619C2212130412118+1222121241311816A90031227003120900312

目標(biāo)水平度盤讀數(shù)2CL+R±1802歸零后方向值各測回歸零平均方向值水平角盤左(L)盤右(R)+6-1200210A002061800218-12002120000000000B60483024048300604830604620604620604620C13120243112030-6131202713118171311816703156A002121800206+6002092284144+12+6900308A9003002700306-690030300000B15049303304924+61504927604619C2212130412118+1222121241311816A900312270031209003123.6

豎直角測量verticalangle3.6.1豎直度盤與讀數(shù)系統(tǒng)3.6.1豎直度盤與讀數(shù)系統(tǒng)一、確定豎盤的讀數(shù)公式1、在盤左使望遠(yuǎn)鏡水平，觀察其大致讀數(shù)，獲得起始數(shù)。2、將望遠(yuǎn)鏡上下俯仰，觀察其讀數(shù)變化：如果仰增則α=讀數(shù)-起始數(shù)如果仰減則α=起始數(shù)-讀數(shù)3、在盤右重復(fù)1，2步驟，確定讀數(shù)公式。

αL

=90°-LαR

=R-270°3.6.2豎直角觀測1、儀器安置于測站點(diǎn)上，盤左瞄準(zhǔn)目標(biāo)點(diǎn)。2、（調(diào)節(jié)豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管補(bǔ)償裝置，）讀數(shù)L。3、盤右再瞄準(zhǔn)同一目標(biāo)點(diǎn)（并調(diào)節(jié)豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管補(bǔ)償裝置，）讀數(shù)R。4、計算豎直角α

αL=90°-L，αR=R-270°，

α=（αL+αR）/2調(diào)指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中氣泡居中螺旋氣泡居中觀察鏡指標(biāo)水準(zhǔn)管3.6.2豎直角觀測3.6.3豎盤指標(biāo)差

當(dāng)視線水平，豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管居中時，豎盤指標(biāo)應(yīng)在豎直方向，但指標(biāo)與正確位置相差一個小角度x，x稱為豎盤指標(biāo)差，應(yīng)小于24″。

x=（α

R-α

L）/2或x=（R+L-360°）/2,（X≤24″）3.7

角度測量的誤差及消除方法3.7.1經(jīng)緯儀軸線間應(yīng)滿足的條件◆水準(zhǔn)管軸垂直于豎軸