角度測量原理及方法

第四章角度測量,一、水平角空間兩條相交直線在水平面上投影的夾角,mn,4.1角度測量的概念,二、垂直角空間直線與水平面之間的夾角,4.1角度測量的概念,a,p,水平面,鉛垂面,P,a,垂直角與天頂距的關系：90Z,仰角：0俯角：0,垂直指標讀數與垂直角關系：90,A,P,4.2光學經緯儀,一、J6級光學經緯儀1、基本結構（1）腳架（2）基座,豎軸橫軸照準軸水平度盤垂直度盤水準器,（3）照準部,三軸,J6經緯儀,4.2光學經緯儀,2、J6經緯儀的照準裝置（望遠鏡）主要組成：物鏡、目鏡、十字絲板和調焦裝置,4.2光學經緯儀,（1）成像原理：物鏡組和調焦透鏡構成一個焦距可變的等效透鏡。調整兩者間距（調焦），使目標成像于十字絲板。十字絲板安裝在目鏡的前焦點之內，通過目鏡可觀測到目標放大的虛像。,F1,F2,十字絲板,等效透鏡,目鏡,光學經緯儀（十字絲的形狀）,縱絲：測定水平角,橫絲：測定垂直角,視距絲：與標尺配合測定距離,（2）十字絲分劃板：用于精確照準目標和視距的裝置,4.2光學經緯儀,3、J6經緯儀的讀數系統(tǒng)（1）度盤：直徑6090mm，最小分劃1,視差：度盤影像和測微尺影像不能同時清晰。（調整透鏡7與12）,行差：度盤分劃格距與相應測微尺分劃格距不一致。（調整透鏡6與11）,（2）光路：水平度盤光路、垂直度盤光路和對點器光路。,4.2光學經緯儀,（3）測微裝置與使用度、分直接讀出秒、值估讀例：水平角讀數2130124,垂直角讀數955530,4.2光學經緯儀,4、J6經緯儀的安平裝置（1）水準器有管水準器和圓水準器兩種。,光學經緯儀（管水準器的分劃值）,t值越小水準器的靈敏度越高,相鄰分劃間弧長一般為2mm：,光學經緯儀（圓水準器）,圓水準器水準軸：,過圓水準器頂部中心并垂直于頂部的直線,圓水準器用于概略整平，管水準器用于精確整平,圓水準器：t=860,4.2光學經緯儀,（2）豎盤自動歸零裝置有手動和自動兩種手動：,4.2光學經緯儀,自動：,重錘,空氣阻尼,簧片,限幅器,光路,空氣阻尼,簧片,限幅器,4.2光學經緯儀,三、J2經緯儀的使用旋轉測微螺旋，使度盤對徑分劃影像重合，在讀數窗中讀出度和十分值，在測微窗中讀出不足十分值和秒值（秒值不足一格四舍五入）。如圖讀數：52500,5,a,6,5,40,50,0,0,9,9,0,0,20,10,40,4,4,5,5,5,20,10,0,50,b,4.3水平角和垂直角觀測與記錄,一、經緯儀的整置1、對中：使水平度盤中心與地面點標志中心在同一鉛垂線上。（1）垂球法（2）光學對點器法,經緯儀置平,4.3水平角和垂直角觀測與記錄,3、調焦：包括物鏡調焦和目鏡調焦。物鏡調焦：使目標成像于十字絲分劃板上。目鏡調焦：使目標影像連同十字絲分劃所成虛像一起成像于人眼明視距離處。,調焦的檢驗：眼睛在目鏡處微微晃動，若十字絲與目標相對移動，則調焦不正確，此現象稱為十字絲視差。若存在十字絲視差，將對角度測量產生影響，應重新調焦。,調焦方法：望遠鏡對向背景明亮處，旋轉目鏡調焦螺絲，使十字絲最黑；照準目標后，旋轉物鏡調焦螺絲，使目標影像最為清晰。,4.3水平角和垂直角觀測與記錄,十字絲視差：目標影像與十字絲不重合，當觀察位置發(fā)生變化時，兩者之間產生的相對移動現象。,4.3水平角和垂直角觀測與記錄,觀測準備工作：（1）尋找目標（2）選定零方向（3）準備手簿，填寫相關項目（4）量取儀器高和覘標高，并記錄,二、水平角方向觀測法1、目標的照準方法,4.3水平角和垂直角觀測與記錄,水平角觀測時目標的照準方法,單絲照準,4.3水平角和垂直角觀測與記錄,2、安置度盤：消除或減弱度盤分劃誤差對角度觀測的影響。J6型：G180/m(k-1)+60/m(k-1)J2型：G180/m(k-1)+10(k-1)+600/m(k-1/2)其中：m為總測回數，k為測回序號,3、觀測步驟,4、記錄與計算,水平角的觀測和記錄,00236,702336,2281924,00230,2541754,1800236,2502342,481930,1800236,741754,33,36,00000,702103,2281651,2541521,06,54,18,00000,702104,2281652,2541520,00000,702055,2281648,2541517,水平角觀測與記錄,儀器號碼：020123654觀測日期：2003.09.10,測站：N1,觀測者：李平記錄者：馬志強,19,19,4.3水平角和垂直角觀測與記錄,5、觀測限差,儀器,項目,4.3水平角和垂直角觀測與記錄,6、作業(yè)中的若干問題（1）觀測數據不許轉抄，秒值不許改動，不許連環(huán)涂改；（2）字跡清楚，不許就字改字、不許一改再改；（3）項目填寫齊全，不許空頁、撕頁；（4）方向數小于4個時(2、3)，可不歸零；（5）個別方向超限時，應重新與原零方向進行聯測，重測方向數不許超過總方向數的1/3；（6）一測回中間，不許整平。,4.3水平角和垂直角觀測與記錄,三、垂直角中絲觀測法1、觀測與計算（1）觀測：盤左橫絲切準目標，指標水準器居中，讀數L；盤右橫絲切準目標，指標水準器居中，讀數R；以上即為垂直角一測回觀測。,2、公式的推證,指標差i：讀數指標偏離正確位置（鉛垂線）的角值,垂直角與指標差的關系,4.3水平角和垂直角觀測與記錄,特性：（1）指標差對垂直角觀測的影響，可在一測回觀測中消除；（2）短時間內指標差大小為常數，故可利用指標差互差檢驗垂直角觀測質量。J6級指標差互差限差小于24,垂直角觀測與記錄,測站,覘點,讀數,指標差,直垂角,儀器高,覘標高,盤左,盤右,N1旗頂,880524,2715454,15445,1.42,3.02,880530,2715442,15436,15440,南山,009,006,同一測站指標差互差i24,作業(yè),作業(yè)題：P251、2、3預習思考題：如何提高水平角測量精度和速度？,角度觀測實習安排,器材：經緯儀、腳架、手簿、鉛筆、課本、小凳,時間：下周三下午下周五上午,任務：熟悉儀器、練習觀測讀數水平角4個方向2測回，垂直角