經(jīng)緯儀和角度測量

1、第四章第四章 經(jīng)緯儀和角度測量經(jīng)緯儀和角度測量 n4.1 水平角和豎直角的概念 n4.2 經(jīng)緯儀簡介 n4.3 水平角觀測 n4.4 垂直角觀測 n4.5 經(jīng)緯儀測量的誤差分析 n4.6 其它經(jīng)緯儀簡介 4.1 4.1 水平角和豎直角的概念水平角和豎直角的概念 n地面上直線之間的 水平角為通過兩直 線所作鉛垂面的兩 面角。其范圍為 0360 4.1 4.1 水平角和豎直角的概念水平角和豎直角的概念 n豎直角 同一鉛垂面內(nèi)，某 方向的視線與水平 線的夾角稱為豎直 角，其范圍為 090。視 線與鉛垂線的夾角 稱為天頂距，范 圍為090。 4.2 4.2 經(jīng)緯儀簡介經(jīng)緯儀簡介 n經(jīng)緯儀分為光學(xué)經(jīng)緯儀

2、和電子經(jīng)緯儀兩大 類。 n經(jīng)緯儀按其精度分為DJ05,DJ1,DJ2,DJ6 4.2 4.2 經(jīng)緯儀簡介經(jīng)緯儀簡介 經(jīng)緯儀的構(gòu)造經(jīng)緯儀的構(gòu)造 n經(jīng)緯儀大致由基座、照準(zhǔn)部和度盤三部分 組成。 4.2 4.2 經(jīng)緯儀簡介經(jīng)緯儀簡介 DJ6DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀光學(xué)經(jīng)緯儀 4.2 4.2 經(jīng)緯儀簡介經(jīng)緯儀簡介 DJ6DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀光學(xué)經(jīng)緯儀 nA,基座部分： 基座部分有三個(gè)腳螺旋，用來整平儀器。 基座底板中心有連接螺旋孔，安置儀器時(shí)， 將三腳架上的連接螺旋旋入空中。 4.2 4.2 經(jīng)緯儀簡介經(jīng)緯儀簡介 DJ6DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀光學(xué)經(jīng)緯儀 nB,照準(zhǔn)部部分： 平盤水準(zhǔn)管 光學(xué)對中器 支架 橫軸 垂直度盤

3、望遠(yuǎn)鏡 度盤讀數(shù)鏡 4.2 4.2 經(jīng)緯儀簡介經(jīng)緯儀簡介 DJ6DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀光學(xué)經(jīng)緯儀 n度盤部分 包括水平度盤和垂直度盤，觀測時(shí)，水平 度盤不隨照準(zhǔn)部轉(zhuǎn)動，豎直度盤與橫軸固 連，隨望遠(yuǎn)鏡一起轉(zhuǎn)動。 4.2 4.2 經(jīng)緯儀簡介經(jīng)緯儀簡介 DJ6DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀光學(xué)經(jīng)緯儀 n經(jīng)緯儀的讀數(shù)裝置和讀數(shù)方法 光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)包括光路系統(tǒng)和測微器， 由于度盤的基本分劃是1,小于度的讀數(shù) 由測微器讀出，根據(jù)測微器的不同，可分 為測微尺和平行玻璃測微器。 4.2 4.2 經(jīng)緯儀簡介經(jīng)緯儀簡介 DJ6DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀光學(xué)經(jīng)緯儀 n測微尺讀數(shù)裝置： 4.2 4.2 經(jīng)緯儀簡介經(jīng)緯儀簡介 DJ6DJ6光學(xué)經(jīng)緯

4、儀光學(xué)經(jīng)緯儀 n平行玻璃板測微裝置： 4.34.3水平角觀測水平角觀測 n水平角觀測的過程包括以下幾個(gè)步驟： （1）經(jīng)緯儀的安置 （2）瞄準(zhǔn)目標(biāo) （3）讀數(shù) 4.34.3水平角觀測水平角觀測 n經(jīng)緯儀的安置： 經(jīng)緯儀的安置包括對中和整平，對中的方 法有錘球?qū)χ泻凸鈱W(xué)對中。 4.34.3水平角觀測水平角觀測 n1 錘球?qū)χ校?把錘球掛在連接螺旋中心的掛鉤上，調(diào)整 錘球線的長度，使錘球尖離地面點(diǎn)的距離 為12mm，然后調(diào)整腳架和連接螺旋， 直至錘球尖對準(zhǔn)地面點(diǎn)。錘球?qū)χ械木?為2mm。 4.34.3水平角觀測水平角觀測 n2 光學(xué)對中的步驟： （1）使三角架頭大致水平，目估大致對中； （2）旋轉(zhuǎn)

5、光學(xué)對中器目鏡，使十字絲清晰； （3）旋轉(zhuǎn)角螺旋，使地面點(diǎn)位于十字中心； （4）伸縮腳架，使圓水準(zhǔn)氣泡居中，再旋 轉(zhuǎn)角螺旋，使水準(zhǔn)管在兩個(gè)方向居中； （5）從光學(xué)對中器檢查與地面的對中情況， 可略松動連接螺旋，做微小的平移，使對中 誤差小于1mm。 4.34.3水平角觀測水平角觀測 n整平： 經(jīng)緯儀的圓水準(zhǔn)氣泡用于粗平，水準(zhǔn)管氣泡用于 精平，方法： （1）先松開水平制動螺旋，轉(zhuǎn)動照準(zhǔn)部，使水 準(zhǔn)管大致平行于任意兩個(gè)腳螺旋，并使水準(zhǔn)管居 中； （2）將照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)90,使水準(zhǔn)管居中； （3）在任意方向檢查,看水準(zhǔn)管是否居中，若不 居中，則按（1）、（2）重新操作，否則需要對 儀器進(jìn)行檢校。 4.3

6、4.3水平角觀測水平角觀測 n整平 4.34.3水平角觀測水平角觀測 n照準(zhǔn)目標(biāo)的類型： 4.34.3水平角觀測水平角觀測 n瞄準(zhǔn)目標(biāo)的方法和步驟： （1）目鏡調(diào)焦：使十字絲清晰 （2）粗略瞄準(zhǔn)目標(biāo)： （3）物鏡調(diào)焦：使目標(biāo)成像清晰 （4）消除視差： （5）精確瞄準(zhǔn)：調(diào)節(jié)水平微動螺旋，使目 標(biāo)和豎十字絲重合。 4.34.3水平角觀測水平角觀測 4.34.3水平角觀測水平角觀測 水平角觀測的方法水平角觀測的方法 n1測回法測回法（在B點(diǎn)安置儀器，測量ABC的夾角）： 4.34.3水平角觀測水平角觀測 水平角觀測的方法水平角觀測的方法 n測回法步驟： （1）在B點(diǎn)將儀器對中整平，盤左瞄準(zhǔn)C，讀取

7、讀數(shù)c左； （2）順時(shí)針旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部，瞄準(zhǔn)A，讀取讀數(shù)a左； 則得到半測回角度值： 左= a左- c左； （3）盤右瞄準(zhǔn)目標(biāo)A點(diǎn)，讀取讀數(shù)a右； （4）逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部，瞄準(zhǔn)A點(diǎn)，讀取讀數(shù) a左；則得到半測回角度值： 右= a右- c右； （5）若右 、 左之差在限差之內(nèi)，則取平均值 =（右 + 左）/2作為觀測角度值。 4.34.3水平角觀測水平角觀測 水平角觀測的方法水平角觀測的方法 n測回法的記錄表格：測回法的記錄表格： 4.34.3水平角觀測水平角觀測 水平角觀測的方法水平角觀測的方法 n2 方向觀測法（全圓方向法）方向觀測法（全圓方向法） 適用范圍：當(dāng)觀測的方向數(shù)在兩個(gè)以上時(shí)。 觀測的

8、特點(diǎn)：依次對各觀測目標(biāo)進(jìn)行觀測后，還 要回到起始方向，稱為“歸零”。 4.34.3水平角觀測水平角觀測 水平角觀測的方法水平角觀測的方法 n全圓方向法觀測步驟： （1）經(jīng)緯儀在盤左位置觀測： a.大致瞄準(zhǔn)目標(biāo)A，旋轉(zhuǎn)水平度盤位置變換手輪， 使水平度盤讀數(shù)位于0附近，精確瞄準(zhǔn)目標(biāo)A， 讀取讀數(shù)a1; b.順時(shí)針旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部，依次瞄準(zhǔn)B,D,E，讀取相 應(yīng)的讀數(shù)b,d,e; c.繼續(xù)順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部，再次瞄準(zhǔn)目標(biāo)A, 讀取水平度盤的讀數(shù)a2，讀數(shù)a1與a2之間的差值 稱為“半測回歸零差”。 4.34.3水平角觀測水平角觀測 水平角觀測的方法水平角觀測的方法 n（2）經(jīng)緯儀在盤右位置觀測： a.逆

9、時(shí)針方向轉(zhuǎn)動照準(zhǔn)部，精確瞄準(zhǔn)目標(biāo)A， 讀取讀數(shù)a1; b.繼續(xù)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部，依次瞄準(zhǔn)目標(biāo) E,D,B，讀取相應(yīng)的讀數(shù)e,d,b; c.繼續(xù)逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部，再次瞄準(zhǔn) 目標(biāo)A,讀取水平度盤的讀數(shù)a2 ，讀數(shù)a1與 a2的差值稱為盤右“半測回歸零差”。 4.34.3水平角觀測水平角觀測 水平角觀測的方法水平角觀測的方法 n2C的概念： 2C=盤左讀數(shù)-（盤右讀數(shù)180） 2C是儀器系統(tǒng)誤差的反映，2C互差是方 向觀測中偶然誤差的反映。 2C互差不能超過一定的限度。 4.34.3水平角觀測水平角觀測 水平角觀測的方法水平角觀測的方法 n全圓方向法觀測記錄： 4.34.3水平角觀測水平角觀測

10、水平角觀測的方法水平角觀測的方法 n水平角測量的一些基本概念： 方向值與角度值； 一測回與半測回； 方向值方向值 角度值角度值 4.34.3水平角觀測水平角觀測 水平角觀測的方法水平角觀測的方法 n DJ6 經(jīng)緯儀各限差的討論： DJ6經(jīng)緯儀是指一測回方向值的觀測中誤 差為：m=6”; 從而可以推導(dǎo)出: 一測回角度值的中誤差為： m=62”; 半測回角度值的中誤差為： m=12”; 盤左、盤右水平角之差的中誤差為：m= 62” 4.34.3水平角觀測水平角觀測 水平角觀測的方法水平角觀測的方法 n例：用DJ6儀器觀測某角度，若要求測角 精度達(dá)到2，需要觀測幾測回？ 18 2 26 26 66

11、n n n DJ 則有： 測回觀測設(shè)要保證觀測要求需要 差為：則一測回角度值的中誤 的中誤差為儀器是指一測回方向值 4.34.3水平角觀測水平角觀測 水平角觀測的方法水平角觀測的方法 經(jīng)緯儀水平角觀測的限差： 經(jīng)緯儀 級別 半測回歸 零差（） 2C 變化范圍 （） 同一方向各測 回互差（） DJ61824 DJ28139 4.44.4垂直角觀測垂直角觀測 垂直角觀測的用途垂直角觀測的用途 n1 斜距化平距： n2 三角高程測量： 4.44.4垂直角觀測垂直角觀測 垂直角的觀測與計(jì)算垂直角的觀測與計(jì)算 n豎直度盤的構(gòu)造： 4.44.4垂直角觀測垂直角觀測 垂直角的觀測與計(jì)算垂直角的觀測與計(jì)算 n

12、豎直度盤的刻度： 4.44.4垂直角觀測垂直角觀測 垂直角的觀測與計(jì)算垂直角的觀測與計(jì)算 n豎直角的計(jì)算： 4.44.4垂直角觀測垂直角觀測 垂直角的觀測與計(jì)算垂直角的觀測與計(jì)算 0 0 0 0 270 90 270 90 , R L R L 右 左 右 左 時(shí)，豎直角計(jì)算式：當(dāng)豎盤逆時(shí)針方向注記 豎直角計(jì)算式：時(shí)當(dāng)豎盤逆時(shí)針方向注記 說明：豎直角仰角為正，俯角為負(fù)。范圍為：說明：豎直角仰角為正，俯角為負(fù)。范圍為：-90 90 4.44.4垂直角觀測垂直角觀測 垂直角的觀測與計(jì)算垂直角的觀測與計(jì)算 n豎盤指標(biāo)差： 產(chǎn)生原因：當(dāng)視線水平時(shí)，豎盤的讀數(shù)不為0 或90的整數(shù)倍，而存在一個(gè)系統(tǒng)差。 4

13、.44.4垂直角觀測垂直角觀測 垂直角的觀測與計(jì)算垂直角的觀測與計(jì)算 n豎盤指標(biāo)差的計(jì)算： )360()( 2 1 ( 2 1 270 90 0 0 0 RLx xxR xxL 右左 右左 右 左 ） 盤右： 盤左： 4.44.4垂直角觀測垂直角觀測 垂直角的觀測與計(jì)算垂直角的觀測與計(jì)算 n一測回垂直角觀測的步驟： （1）將經(jīng)緯儀安置在測站上，對中、整 平，并量取儀器高i; （2）盤左瞄準(zhǔn)目標(biāo)，并讀數(shù)L; （3）盤右瞄準(zhǔn)目標(biāo)，并讀數(shù)R。 4.44.4垂直角觀測垂直角觀測 垂直角的觀測與計(jì)算垂直角的觀測與計(jì)算 n豎直角的觀測記錄如下： 測測 站站 目目 標(biāo)標(biāo) 豎盤豎盤 位置位置 豎盤讀數(shù)豎盤讀數(shù)

14、 半測回角度值半測回角度值 指差標(biāo)指差標(biāo) 一測回角度值一測回角度值 I 1 左 96 36 30+6 36 30 +30+6 36 00 右 263 24 30+6 35 30 2 左 84 06 12-5 53 48 -9-5 53 39 右 275 53 30-5 53 30 4.54.5經(jīng)緯儀觀測的誤差分析經(jīng)緯儀觀測的誤差分析 經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)和校正經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)和校正 n經(jīng)緯儀的軸系應(yīng)滿足的條件：經(jīng)緯儀的軸系應(yīng)滿足的條件： （1）平盤水準(zhǔn)管軸應(yīng)垂直于縱軸 （LV） （2）圓水準(zhǔn)軸應(yīng)平行于縱軸（L V） （3）視準(zhǔn)軸應(yīng)垂直于橫軸（ CH ） （4）橫軸應(yīng)垂直于縱軸（H V） （5）十字絲縱絲應(yīng)

15、垂直于橫軸 （6）豎盤指標(biāo)差應(yīng)小于規(guī)定的數(shù)值 4.54.5經(jīng)緯儀觀測的誤差分析經(jīng)緯儀觀測的誤差分析 經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)和校正經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)和校正 n經(jīng)緯儀需要檢驗(yàn)和校正的內(nèi)容： （1）平盤水準(zhǔn)管 （2）圓水準(zhǔn)管 （3）十字絲 （4）橫軸 （5）豎盤指標(biāo)差 （6）光學(xué)對中器 4.54.5經(jīng)緯儀觀測的誤差分析經(jīng)緯儀觀測的誤差分析 水平角觀測的誤差分析水平角觀測的誤差分析 n（1）照準(zhǔn)部偏心差 產(chǎn)生原因：度盤的刻劃中心與照準(zhǔn)部的旋轉(zhuǎn)中心不重合； 消除方法：盤左盤右觀測取平均值的方法。 4.54.5經(jīng)緯儀觀測的誤差分析經(jīng)緯儀觀測的誤差分析 水平角觀測的誤差分析水平角觀測的誤差分析 n（2）視準(zhǔn)軸誤差的影響：

16、產(chǎn)生原因：視準(zhǔn)軸不垂直于橫軸 消除方法：盤左盤右觀測 為豎直角，為視準(zhǔn)軸誤差，其中： 量的影響：視準(zhǔn)軸誤差對水平角測 21 21 21 ) cos 1 cos 1 ( c cCC 4.54.5經(jīng)緯儀觀測的誤差分析經(jīng)緯儀觀測的誤差分析 水平角觀測的誤差分析水平角觀測的誤差分析 n（3）橫軸傾斜誤差的影響 產(chǎn)生原因：縱軸鉛垂時(shí)，橫軸傾斜 消除方法：盤左和盤右觀測 為兩觀測目標(biāo)的豎直角， 為橫軸傾斜量其中： 21 2121 )tan(tan i iii 4.54.5經(jīng)緯儀觀測的誤差分析經(jīng)緯儀觀測的誤差分析 水平角觀測的誤差分析水平角觀測的誤差分析 n（4）縱軸誤差的影響： 產(chǎn)生原因：縱軸不鉛垂 誤差

17、特點(diǎn)： a.不僅隨觀測目標(biāo)的垂直角的增大而增 大，而且與橫軸所處的方向有關(guān)； b.不能用盤左、盤右觀測來消除。 豎直角 的方向之間的夾角觀測方向與橫軸為水平 縱軸傾斜量； tansini 誤差的大?。?4.54.5經(jīng)緯儀觀測的誤差分析經(jīng)緯儀觀測的誤差分析 對中誤差和目標(biāo)偏心的影響對中誤差和目標(biāo)偏心的影響 n（1）儀器對中誤差的影響： )sin(sin )sin( sin 21 21 2 2 1 1 21 DD e D e D e 知：而由圖中的幾何關(guān)系可 ）（ 之間的關(guān)系為：與正確角觀測角 4.54.5經(jīng)緯儀觀測的誤差分析經(jīng)緯儀觀測的誤差分析 對中誤差和目標(biāo)偏心的影響對中誤差和目標(biāo)偏心的影響 n儀器對中誤差的特點(diǎn)： 角的大小有關(guān)。和與一定時(shí)和）當(dāng)（ 要注意儀器的對中；所以短邊測量時(shí)，特別 成反比，與所測邊長一定時(shí)，和當(dāng) 成正比；與偏心距，一定時(shí)，和當(dāng) ,3 ,)2( ) 1 ( )sin(sin 21 21 21 21 De DDe e DD e 4.54.5經(jīng)緯儀觀測的誤差分析經(jīng)緯儀觀測的誤差分析 對中誤差和目標(biāo)偏心的影響對中誤差和目標(biāo)偏心的影響 n目標(biāo)偏心誤差的影響： sin D e 4.64.6其它經(jīng)緯儀簡介其它經(jīng)緯儀簡介 DJ2DJ2經(jīng)緯儀經(jīng)緯儀 n（1）DJ2經(jīng)緯儀的構(gòu)造： 4.64.6其它經(jīng)緯儀簡介其它經(jīng)緯儀簡介 DJ2DJ2經(jīng)緯儀經(jīng)緯儀 n（