三、水平角測量

3.1水平角測量的原理過空間不同高的三點(diǎn)如圖β叫水平角，即過OB做垂直面OB過OA做垂直面OA測量原理：角點(diǎn)鉛垂線適當(dāng)位置放一水平度盤，豎直平面與水平度盤交線的夾角為水平角，測定水平角的儀器叫經(jīng)緯儀.PO1B1A1OBAba90°180°0°270°O2βββ=b-a具有水平度盤；望遠(yuǎn)鏡繞豎軸在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)；望遠(yuǎn)鏡繞橫軸在豎直面內(nèi)旋轉(zhuǎn)；

水平角定義為：一點(diǎn)到兩目標(biāo)的方向線所夾的水平角就是過這兩方向線所做的兩豎直面間的兩面角。第三章角度測量3.2.1經(jīng)緯儀概述經(jīng)緯儀可分為光學(xué)經(jīng)緯儀和電子經(jīng)緯儀兩種類型。國產(chǎn)光學(xué)經(jīng)緯儀分為DJ1、DJ2、DJ6精度等級，國外光學(xué)經(jīng)緯儀如瑞士徠卡公司的T1、T2、T3、T4、T16等。工程測量常用DJ2、DJ6級光學(xué)經(jīng)緯儀。3.2光學(xué)經(jīng)緯儀3-2光學(xué)經(jīng)緯儀2、光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)方法分微尺讀數(shù)顯微鏡DJ6經(jīng)緯儀的構(gòu)造上部---望遠(yuǎn)鏡中部---水平度盤下部---基座3.2.2DJ6

級光學(xué)經(jīng)緯儀1、基本構(gòu)造DJ6級光學(xué)經(jīng)緯儀主要由照準(zhǔn)部、水平度盤、基座三部分組成?！?.2光學(xué)經(jīng)緯儀的結(jié)構(gòu)及其度盤讀數(shù)

國產(chǎn)光學(xué)經(jīng)緯儀型號(Da

di

ce

liang

Jing

wei

yi)DJ07，DJ1，DJ2，DJ6，DJ30，D，J代表“大地測量”和“經(jīng)緯儀”，07，1，2，6，30分別為一測回方向觀測中誤差秒數(shù)。工程測量常用DJ6級。徠卡光學(xué)經(jīng)緯儀型號(Theodolite)T4(0.5″)，T3(1″)，T2(2″)，T1(6″)(1)DJ6級光學(xué)經(jīng)緯儀的結(jié)構(gòu)方向經(jīng)緯儀和復(fù)測經(jīng)緯儀。方向經(jīng)緯儀——用于地表測量。復(fù)測經(jīng)緯儀——用于光線較暗的地下工程測量。1972年,南京1002廠研制的J07級光學(xué)經(jīng)緯儀1972年,南京1002廠研制的J05級光學(xué)經(jīng)緯儀毛主席參觀我國研制的05秒級光學(xué)經(jīng)緯儀三角測量觀測覘標(biāo)西藏高原三角測量西安光學(xué)儀器廠——DJ6級方向光學(xué)經(jīng)緯儀WildT1光學(xué)經(jīng)緯儀,1980年結(jié)構(gòu)——基座,水平度盤,照準(zhǔn)部1)基座

三個腳螺旋,一個圓水準(zhǔn)氣泡——粗平儀器。水平度盤旋轉(zhuǎn)軸套在豎軸套外圍，儀器固定在基座上；2)水平度盤

圓環(huán)形光學(xué)玻璃盤片，盤片邊緣刻劃順時針注記0°~360°角度值。3)照準(zhǔn)部水平度盤上，能繞豎軸旋轉(zhuǎn)的全部部件總稱，豎軸、U形支架、望遠(yuǎn)鏡、橫軸、豎盤指標(biāo)管水準(zhǔn)器、讀數(shù)裝置，豎軸VV——照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)軸，水平度盤變換螺旋。度盤，光路系統(tǒng)，測微器。水平度盤和豎盤上的分劃線，經(jīng)棱鏡和透鏡成像，顯示在望遠(yuǎn)鏡旁的讀數(shù)顯微鏡內(nèi)。有測微尺讀數(shù)裝置，單平板玻璃讀數(shù)裝置兩種。(2)DJ6級光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)裝置WildT1光學(xué)經(jīng)緯儀WildT1光學(xué)經(jīng)緯儀剖面圖WildT1正像望遠(yuǎn)鏡WildT1倒像望遠(yuǎn)鏡(3)DJ2級光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)裝置

北京博飛儀器公司——TDJ2E正像光學(xué)經(jīng)緯儀。水平盤與豎盤換像手輪測微螺旋豎盤指標(biāo)補(bǔ)償器鎖止開關(guān)WildT2光學(xué)經(jīng)緯儀光路KernDKM-2A光學(xué)經(jīng)緯儀雙平板玻璃(或雙光楔)測微器，對徑180°分劃線為讀數(shù)指標(biāo)，同時讀取度盤對徑180°兩端分劃線處讀數(shù)的平均值，消除度盤偏心誤差的影響，提高讀數(shù)精度。一次只能讀取一個度盤讀數(shù)。Zeiss(蔡司)010光學(xué)經(jīng)緯儀(2″)改進(jìn)后的讀數(shù)窗口WildT2光學(xué)經(jīng)緯儀,1927年T2光學(xué)經(jīng)緯儀,1921年T2光學(xué)經(jīng)緯儀,1923年T3光學(xué)經(jīng)緯儀,1929年NT2光學(xué)經(jīng)緯儀,1927年T2光學(xué)經(jīng)緯儀,1945年T2光學(xué)經(jīng)緯儀,1956年T2光學(xué)經(jīng)緯儀,1973年T3光學(xué)經(jīng)緯儀,1927年T4天文光學(xué)經(jīng)緯儀,1941年3-3水平角測量

（一）、經(jīng)緯儀的基本操作

1．對中：對中的目的是使經(jīng)緯儀水平度盤的中心與測站點(diǎn)位于同一鉛垂線上。對中的方法分為垂球?qū)χ泻凸鈱W(xué)對中兩種方法。2．整平：整平的目的是使水平度盤水平，包括粗平和精平。3．瞄準(zhǔn)

（1）目鏡對光調(diào)節(jié)目鏡對光螺旋，使十字絲清晰。PO1B1A1OBAba0°90°180°270°O2ββ（2）概略瞄準(zhǔn)松開水平制動螺旋、豎直制動螺旋，轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡，并用望遠(yuǎn)鏡上的準(zhǔn)星和照門（或概略瞄準(zhǔn)器）瞄準(zhǔn)目標(biāo)。（3）物鏡對光（調(diào)焦）轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡的物鏡對光螺旋（調(diào)焦螺旋），看清目標(biāo)。（4）消除視差當(dāng)眼睛上下移動時，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)與十字絲交點(diǎn)之間有相對運(yùn)動現(xiàn)象，稱為視差現(xiàn)象。視差產(chǎn)生的原因是由于物象與十字絲不重合。消除方法：仔細(xì)調(diào)節(jié)物鏡對光螺旋（調(diào)焦螺旋），直到目標(biāo)與十字絲交點(diǎn)重合。

4．讀數(shù)水平角瞄準(zhǔn)光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)方法——分微尺

分微尺的水平度盤為0~360度刻劃，360個格，每格為1度；分微尺的最大讀數(shù)=度盤的最小讀數(shù)分微尺共有0-6個大格，每一打格10分（共1度），每個大格下分10個小格，每小格為1′。讀數(shù)時估讀小格的十分之一，6″最終讀數(shù)一定為6的倍數(shù)。讀數(shù)：以度盤的度數(shù)為度+分微尺的指標(biāo)線所指的零數(shù)（首先接觸到的刻劃線指的數(shù)，方向按照從小到大的方向）

（二）、水平角測量方法

水平角測量常用的方法是測回法和方向觀測法。1、測回法：測回法適用于測量兩個方向之間的角度，觀測步驟如下：

1）、盤左（瞄準(zhǔn)目標(biāo)時，豎盤位于望遠(yuǎn)鏡的左側(cè)）β左=b左-a左

2）、盤右（瞄準(zhǔn)目標(biāo)時，豎盤位于望遠(yuǎn)鏡的右側(cè)）β右=b右-a右取上、下半測回水平角的平均值，稱為一測回水平角：

β=(β左+β右)/2對于DJ6級光學(xué)經(jīng)緯儀,(β左-β右)=Δβ≤40″,否則應(yīng)重新觀測。盤左、盤右觀測的目的，一是為了檢核觀測結(jié)果，二是為了消除儀器誤差對角度的影響，以提高觀測精度。

觀測測回數(shù)大于一測回稱為多測回觀測。對于多測回觀測，為了減小度盤分劃誤差的影響，各測回觀測需改變水平度盤位置。第一測回，盤左起始方向水平度盤讀數(shù)設(shè)置為或略大于，第n測回設(shè)置為180×（n－1）/N

（N為總測回數(shù)）。水平角測量手簿測回數(shù)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

°′″各測回平均角值°′″備注1O左A

00254121441212144211214430

B1214706右A18002181214430B30146482O左A

90010612144361214439B2114542右A27000481214442B

314530

2、方向觀測法

對于方向觀測法，有下列幾項限差規(guī)定（見下表）。由于DJ6級光學(xué)經(jīng)緯儀存在照準(zhǔn)部偏心差的影響，所以沒有互差的要求。方向觀測法的限差異要求:儀器半測回歸零差一測回內(nèi)2C互差同一方向值各測回互差DJ212″18″12″DJ618″

24″方向觀測法記錄手簿測站測回數(shù)目標(biāo)讀數(shù)2C平均值歸零后方向值各測回歸零方向值的平均值

盤左盤右

°′″

°′″

″

°′″

°′″

°′″O1

A

B

C

D

A

002123744151102904200145100218

1800200217440529028522014431800208

+12+10+12+8+10(00210)002063744101102858200144700213

0000037420011026482001237

00000374204110265220012332

A

B

C

D

A

900330127453420030242901557900325

2700322307452820301811015492700318

+8+6+6+8+7(900324)

900326127453120030212901553900322

0000037420711026572001229

計算方法如下：

1．兩倍照準(zhǔn)差

2C=盤左讀數(shù)－(盤右讀數(shù)±180°)2．方向值的平均值平均讀數(shù)=1/2｛盤左讀數(shù)－(盤右讀數(shù)±180°)｝

3．歸零方向值歸零方向值＝平均值－起始方向平均值（括號內(nèi)）將相鄰兩歸零方向值的平均值相減，得到水平角值。（三）、水平角測量誤差

1、儀器誤差儀器誤差是由于儀器制造及檢校的不完善而產(chǎn)生的，主要包括如下幾項：

1）照準(zhǔn)部偏心誤差它是由于水平度盤分劃線中心與照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)中心不重合造成的。

2）視準(zhǔn)軸誤差視準(zhǔn)軸與橫軸不垂直而產(chǎn)生的偏差。

3）橫軸誤差橫軸與豎軸不垂直而產(chǎn)生的偏差。

4）豎軸誤差水準(zhǔn)管軸與豎軸不垂直而產(chǎn)生的偏差。

5）水平度盤分劃誤差由水平度盤分劃線刻劃不均勻而產(chǎn)生的誤差。

前三項誤差對水平角測量的影響，通過盤左、盤右觀測取平均值的方法可以完全消除。豎軸誤差的影響是不能用盤左、盤右觀測取平均值的方法消除的，這一影響與視線豎直角的大小成正比，要特別注意此項誤差的檢驗與校正，并注意儀器的整平。水平度盤分劃誤差對水平角測量的影響較小，在多測回觀測中，通過變換度盤位置，進(jìn)行各測回觀測并取其平均值，可以減弱該項誤差的影響。

2、觀測誤差

1）對中誤差的影響對中誤差對水平角的影響與測站偏心距成正比，與觀測距離成反比。因此，短距離觀測時，要精確對中。2）目標(biāo)偏心誤差的影響該項誤差的影響往往是水平角測量誤差的最主要來源。瞄準(zhǔn)標(biāo)桿時，應(yīng)盡量瞄準(zhǔn)標(biāo)桿底部，反之，應(yīng)嚴(yán)格豎直標(biāo)桿。

3、瞄準(zhǔn)誤差瞄準(zhǔn)誤差主要來源于望遠(yuǎn)鏡的放大率、人眼的分辯率、目標(biāo)的形狀、視場的亮度和視差的影響。對于DJ6級光學(xué)經(jīng)緯儀，十字絲的雙絲角距一般約為30″

，在較好消除視差的前提下，經(jīng)驗上瞄準(zhǔn)誤差約為雙絲角距的，1/10，即大約為3′。4）讀數(shù)誤差讀數(shù)誤差主要取決于儀器讀數(shù)系統(tǒng)的精度。人為因素主要有讀數(shù)顯微鏡視差的影響、讀數(shù)窗的亮度、湊整（讀至的整倍數(shù)）和估讀誤差。經(jīng)驗上讀數(shù)誤差約為分微尺格值的1/60，即6″

。3）外界條件的影響

3-4豎直角測量一、豎直角測量原理豎直角是同一豎直面內(nèi)視線與水平線間的夾角。其角值為0°～90°

圖3.14豎直角觀測原理水平線

仰角+16°48'36″

俯角-7°05'12″

豎直角與水平角比較，相同的其角值也是度盤上兩個方向讀數(shù)之差。不同的是豎直角的兩個方向中必有一個是水平方向。望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸水平，即處在水平方向時，豎盤讀數(shù)是一個固定值90°（或）270°。因此，在觀測豎直角時，只要觀測一個目標(biāo)點(diǎn)并讀取豎盤讀數(shù)，就可以計算出該目標(biāo)點(diǎn)的豎直角，而不必觀測水平方向。270°90°180°0°90°180°270°0°當(dāng)望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)動時，豎盤隨之轉(zhuǎn)動而指標(biāo)不動，從而讀得望遠(yuǎn)鏡不同位置的豎盤讀數(shù)，以計算豎直角。二、豎直角的觀測與計算

如圖所示，豎直角觀測與計算方法如下：在測站點(diǎn)O上安置經(jīng)緯儀，使豎盤指標(biāo)自動歸零的補(bǔ)償裝置處于工作狀態(tài)。盤左瞄準(zhǔn)目標(biāo)點(diǎn)M（用十字絲橫絲精確瞄準(zhǔn)標(biāo)桿頂端，讀取豎盤讀數(shù)。

盤右瞄準(zhǔn)目標(biāo)點(diǎn)M，讀取豎盤讀數(shù)。以上觀測為一測回觀測，記錄與計算見下表豎直角觀測記錄手簿測站目標(biāo)豎盤位置豎盤讀數(shù)°′″半測回豎直角°′″一測回豎直角°′″指標(biāo)差″備注OM左734112161848161836-12

右2861824161824N左970518-70518-70512＋06

右2625454-70506三、豎盤指標(biāo)差

上述豎直角的計算，是認(rèn)為指標(biāo)處于正確位置上，此時盤左水平方向讀數(shù)為900，盤右水平方向讀數(shù)為2700。實際上由于儀器制造方面的原因，指標(biāo)不恰好指向900或2700

，而是與正確位置相差一個小角度x，x稱為豎盤指標(biāo)差。0°X180°90°270°X0°180°270°90°3-5經(jīng)緯儀的檢驗與校正

一、經(jīng)緯儀的主要軸線及其應(yīng)滿足的幾何條件1．LL⊥VV2．CC⊥HH3．HH⊥VV4．十字絲豎絲⊥H