角度測量原理及方法

1、現(xiàn)代測量技術(shù)室現(xiàn)代測量技術(shù)室S u r v e y 現(xiàn)代測量學(xué)現(xiàn)代測量學(xué) 現(xiàn)代測量技術(shù)室現(xiàn)代測量技術(shù)室S u r v e y 現(xiàn)代測量學(xué)現(xiàn)代測量學(xué) 0 90 180 270 o 一、水平角一、水平角 空間空間兩條兩條相交直線在相交直線在 水平面上投影的夾角水平面上投影的夾角 mn P A B a b p b b 水平面水平面 n n m 現(xiàn)代測量技術(shù)室現(xiàn)代測量技術(shù)室S u r v e y 現(xiàn)代測量學(xué)現(xiàn)代測量學(xué) 二、垂直角二、垂直角 空間直線與水平面之間空間直線與水平面之間 的夾角的夾角 900 180 270 ap 水平面水平面 鉛垂面鉛垂面 P a a垂直角與天頂距的關(guān)系：垂直角與天頂距的關(guān)

2、系： 9090Z 仰角：仰角：a a 0 0 俯角：俯角：a a 0 0 垂直指標(biāo)讀數(shù)與垂直角關(guān)系：垂直指標(biāo)讀數(shù)與垂直角關(guān)系： 9090 Z A P 現(xiàn)代測量技術(shù)室現(xiàn)代測量技術(shù)室S u r v e y 現(xiàn)代測量學(xué)現(xiàn)代測量學(xué) 一、一、J6J6級光學(xué)經(jīng)緯儀級光學(xué)經(jīng)緯儀 1 1、基本結(jié)構(gòu)、基本結(jié)構(gòu) （1 1）腳架）腳架 （2 2）基座）基座 豎 軸 橫 軸 照準(zhǔn)軸 水平度盤 垂直度盤 水準(zhǔn)器 （3 3）照準(zhǔn)部）照準(zhǔn)部 三軸三軸 水平度盤 軸 豎 垂直度盤 軸 架 支 準(zhǔn) 照 架 腳 三 基 座 準(zhǔn) 部 照 架 支 橫 軸 讀數(shù)顯微鏡 現(xiàn)代測量技術(shù)室現(xiàn)代測量技術(shù)室S u r v e y 現(xiàn)代測量學(xué)現(xiàn)代

3、測量學(xué) 水平度盤 軸 豎 垂直度盤 軸 架 支 準(zhǔn) 照 架 腳 三 基 座 準(zhǔn) 部 照 架 支 橫 軸 讀數(shù)顯微鏡 現(xiàn)代測量技術(shù)室現(xiàn)代測量技術(shù)室S u r v e y 現(xiàn)代測量學(xué)現(xiàn)代測量學(xué) 物 鏡 L1 調(diào)焦 透鏡 L2十字絲板目鏡筒 物鏡調(diào)焦螺旋 2 2、J6J6經(jīng)緯儀的照準(zhǔn)裝置（望遠鏡）經(jīng)緯儀的照準(zhǔn)裝置（望遠鏡） 主要組成：主要組成：物鏡、目鏡、十字絲板和調(diào)焦裝置物鏡、目鏡、十字絲板和調(diào)焦裝置 現(xiàn)代測量技術(shù)室現(xiàn)代測量技術(shù)室S u r v e y 現(xiàn)代測量學(xué)現(xiàn)代測量學(xué) （1）成像原理：）成像原理：物鏡組和調(diào)焦透鏡構(gòu)成一個焦距可變的等效物鏡組和調(diào)焦透鏡構(gòu)成一個焦距可變的等效 透鏡。調(diào)整兩者間距

4、（調(diào)焦），使目標(biāo)成像于十字絲板。十透鏡。調(diào)整兩者間距（調(diào)焦），使目標(biāo)成像于十字絲板。十 字絲板安裝在目鏡的前焦點之內(nèi)，通過目鏡可觀測到目標(biāo)放字絲板安裝在目鏡的前焦點之內(nèi)，通過目鏡可觀測到目標(biāo)放 大的虛像。大的虛像。 F1F2 十字絲板十字絲板 等效透鏡等效透鏡 目鏡目鏡 現(xiàn)代測量技術(shù)室現(xiàn)代測量技術(shù)室S u r v e y 現(xiàn)代測量學(xué)現(xiàn)代測量學(xué) 縱絲：測定水平角縱絲：測定水平角 橫絲：測定垂直角橫絲：測定垂直角 視距絲：與標(biāo)尺配合測定距離視距絲：與標(biāo)尺配合測定距離 （2 2）十字絲分劃板：）十字絲分劃板：用于精確照準(zhǔn)目標(biāo)和視距的裝置用于精確照準(zhǔn)目標(biāo)和視距的裝置 現(xiàn)代測量技術(shù)室現(xiàn)代測量技術(shù)室S u

5、 r v e y 現(xiàn)代測量學(xué)現(xiàn)代測量學(xué) 1919 2020 5 水平 度 盤 4 4 6 2121 7 9 9 3 3 1010 2 2 1212 8 8 1313 1414 15151616 1717 1818 2323 2222 1111 垂 直 度 盤 光源光源 3 3、J6J6經(jīng)緯儀的讀數(shù)系統(tǒng)經(jīng)緯儀的讀數(shù)系統(tǒng) （1 1）度盤度盤：直徑：直徑606090mm90mm， 最小分劃最小分劃 1 1 視差：視差：度盤影像和測微尺影像不能同度盤影像和測微尺影像不能同 時清晰。時清晰。 （調(diào)整透鏡（調(diào)整透鏡7 7與與1212） 行差行差：度盤分劃格距與相應(yīng)測微尺分：度盤分劃格距與相應(yīng)測微尺分 劃格

6、距不一致。（調(diào)整透鏡劃格距不一致。（調(diào)整透鏡6 6與與1111） （2 2）光路：水平度盤光路、垂）光路：水平度盤光路、垂 直度盤光路和對點器光路。直度盤光路和對點器光路。 現(xiàn)代測量技術(shù)室現(xiàn)代測量技術(shù)室S u r v e y 現(xiàn)代測量學(xué)現(xiàn)代測量學(xué) （3）測微裝置與使用）測微裝置與使用 度、分度、分直接讀出直接讀出 秒、值秒、值估讀估讀 例：例： 水平角讀數(shù)水平角讀數(shù) 2130124 垂直角讀數(shù)垂直角讀數(shù) 955530 HzHz V V 現(xiàn)代測量技術(shù)室現(xiàn)代測量技術(shù)室S u r v e y 現(xiàn)代測量學(xué)現(xiàn)代測量學(xué) 4、J6經(jīng)緯儀的安平裝置經(jīng)緯儀的安平裝置 （1）水準(zhǔn)器）水準(zhǔn)器 有管水準(zhǔn)器和圓水準(zhǔn)器兩

7、種。有管水準(zhǔn)器和圓水準(zhǔn)器兩種。 H O H 管水準(zhǔn)器：管水準(zhǔn)器： 過管水準(zhǔn)器內(nèi)壁過管水準(zhǔn)器內(nèi)壁 圓弧中點并與圓弧相圓弧中點并與圓弧相 切的直線。切的直線。 現(xiàn)代測量技術(shù)室現(xiàn)代測量技術(shù)室S u r v e y 現(xiàn)代測量學(xué)現(xiàn)代測量學(xué) H H R t H H a a t t值越小值越小水準(zhǔn)器的水準(zhǔn)器的靈敏度靈敏度越高越高 相鄰分劃間弧長一般為相鄰分劃間弧長一般為2mm2mm： )/2(Rmmt 水準(zhǔn)器的水準(zhǔn)器的分劃值分劃值 (t)： 水準(zhǔn)器相鄰兩分劃對應(yīng)的圓心角水準(zhǔn)器相鄰兩分劃對應(yīng)的圓心角 現(xiàn)代測量技術(shù)室現(xiàn)代測量技術(shù)室S u r v e y 現(xiàn)代測量學(xué)現(xiàn)代測量學(xué) O 圓水準(zhǔn)器水準(zhǔn)軸圓水準(zhǔn)器水準(zhǔn)軸：

8、過圓水準(zhǔn)器頂部中心并垂直于頂部的直線過圓水準(zhǔn)器頂部中心并垂直于頂部的直線 圓水準(zhǔn)器用于概略整平，管水準(zhǔn)器用于精確整平圓水準(zhǔn)器用于概略整平，管水準(zhǔn)器用于精確整平 圓水準(zhǔn)器：圓水準(zhǔn)器：t= 8 60 現(xiàn)代測量技術(shù)室現(xiàn)代測量技術(shù)室S u r v e y 現(xiàn)代測量學(xué)現(xiàn)代測量學(xué) （2 2）豎盤自動歸零裝置）豎盤自動歸零裝置 有手動和自動兩種有手動和自動兩種 手動手動： 現(xiàn)代測量技術(shù)室現(xiàn)代測量技術(shù)室S u r v e y 現(xiàn)代測量學(xué)現(xiàn)代測量學(xué) 自動：自動： 重錘重錘 空氣阻尼空氣阻尼 簧片簧片 限幅器限幅器 光路光路 現(xiàn)代測量技術(shù)室現(xiàn)代測量技術(shù)室S u r v e y 現(xiàn)代測量學(xué)現(xiàn)代測量學(xué) 空氣阻尼空氣阻

9、尼 簧片簧片 限幅器限幅器 現(xiàn)代測量技術(shù)室現(xiàn)代測量技術(shù)室S u r v e y 現(xiàn)代測量學(xué)現(xiàn)代測量學(xué) 三、三、J2J2經(jīng)緯儀的使用經(jīng)緯儀的使用 旋轉(zhuǎn)測微螺旋，使度盤對徑分劃影像旋轉(zhuǎn)測微螺旋，使度盤對徑分劃影像重合重合，在讀數(shù)窗中讀出，在讀數(shù)窗中讀出 度和十分值度和十分值，在測微窗中讀出，在測微窗中讀出不足十分值和秒值不足十分值和秒值（秒值不足（秒值不足 一格四舍五入）。如圖讀數(shù)：一格四舍五入）。如圖讀數(shù)：5 525002500 5 5 a a 6 65 5 4040 50500 0 0 09 99 90 00 0 20201010 4040 4 44 45 55 55 5 2020 1010

10、0 05050 b b 現(xiàn)代測量技術(shù)室現(xiàn)代測量技術(shù)室S u r v e y 現(xiàn)代測量學(xué)現(xiàn)代測量學(xué) 一、經(jīng)緯儀的整置一、經(jīng)緯儀的整置 1 1、對中、對中：使水平度盤中心與地面點標(biāo)志中心在同一鉛垂線上。使水平度盤中心與地面點標(biāo)志中心在同一鉛垂線上。 （1 1）垂球法）垂球法 （2 2）光學(xué)對點器法）光學(xué)對點器法 2 2、整平、整平：使經(jīng)緯儀豎軸處于鉛垂線方向。使經(jīng)緯儀豎軸處于鉛垂線方向。 現(xiàn)代測量技術(shù)室現(xiàn)代測量技術(shù)室S u r v e y 現(xiàn)代測量學(xué)現(xiàn)代測量學(xué) 12 現(xiàn)代測量技術(shù)室現(xiàn)代測量技術(shù)室S u r v e y 現(xiàn)代測量學(xué)現(xiàn)代測量學(xué) 3 3、調(diào)焦、調(diào)焦：包括物鏡調(diào)焦和目鏡調(diào)焦。：包括物鏡調(diào)焦

11、和目鏡調(diào)焦。 物鏡調(diào)焦物鏡調(diào)焦：使目標(biāo)成像于十字絲分劃板上。：使目標(biāo)成像于十字絲分劃板上。 目鏡調(diào)焦：目鏡調(diào)焦：使目標(biāo)影像連同十字絲分劃所成虛像一起成像于使目標(biāo)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。人眼明視距離處。 調(diào)焦的檢驗調(diào)焦的檢驗：眼睛在目鏡處微微晃動，若十字絲與目標(biāo)相對：眼睛在目鏡處微微晃動，若十字絲與目標(biāo)相對 移動，則調(diào)焦不正確，此現(xiàn)象稱為移動，則調(diào)焦不正確，此現(xiàn)象稱為十字絲視差。十字絲視差。 若存在十字絲視差，將對角度測量產(chǎn)生影響，若存在十字絲視差，將對角度測量產(chǎn)生影響， 應(yīng)重新調(diào)焦。應(yīng)重新調(diào)焦。 調(diào)焦方法調(diào)焦方法：望遠鏡對向背景明亮處，旋轉(zhuǎn)目鏡調(diào)焦螺絲，：望遠鏡對

12、向背景明亮處，旋轉(zhuǎn)目鏡調(diào)焦螺絲， 使十字絲最黑；照準(zhǔn)目標(biāo)后，旋轉(zhuǎn)物鏡調(diào)焦螺使十字絲最黑；照準(zhǔn)目標(biāo)后，旋轉(zhuǎn)物鏡調(diào)焦螺 絲，使目標(biāo)影像最為清晰。絲，使目標(biāo)影像最為清晰。 現(xiàn)代測量技術(shù)室現(xiàn)代測量技術(shù)室S u r v e y 現(xiàn)代測量學(xué)現(xiàn)代測量學(xué) 十字絲視差十字絲視差：目標(biāo)影像與十字絲不重合，當(dāng)觀察位置發(fā)生變化：目標(biāo)影像與十字絲不重合，當(dāng)觀察位置發(fā)生變化 時，兩者之間產(chǎn)生的相對移動現(xiàn)象。時，兩者之間產(chǎn)生的相對移動現(xiàn)象。 像平面 十字絲平面 像平面 十字絲平面 像平面 十字絲平面 a c a b b a c 現(xiàn)代測量技術(shù)室現(xiàn)代測量技術(shù)室S u r v e y 現(xiàn)代測量學(xué)現(xiàn)代測量學(xué) 觀測準(zhǔn)備工作：觀測準(zhǔn)備

13、工作： （1 1）尋找目標(biāo)）尋找目標(biāo) （2 2）選定零方向）選定零方向 （3 3）準(zhǔn)備手簿，填寫相關(guān)項目）準(zhǔn)備手簿，填寫相關(guān)項目 （4 4）量取儀器高和覘標(biāo)高，并記錄）量取儀器高和覘標(biāo)高，并記錄 C C B B A AD D O O 二、水平角方向觀測法二、水平角方向觀測法 1 1、目標(biāo)的照準(zhǔn)方法、目標(biāo)的照準(zhǔn)方法 現(xiàn)代測量技術(shù)室現(xiàn)代測量技術(shù)室S u r v e y 現(xiàn)代測量學(xué)現(xiàn)代測量學(xué) 雙絲照準(zhǔn)雙絲照準(zhǔn) 水平角觀測時目標(biāo)的照準(zhǔn)方法水平角觀測時目標(biāo)的照準(zhǔn)方法 單絲照準(zhǔn)單絲照準(zhǔn) 現(xiàn)代測量技術(shù)室現(xiàn)代測量技術(shù)室S u r v e y 現(xiàn)代測量學(xué)現(xiàn)代測量學(xué) 2 2、安置度盤、安置度盤：消除或減弱度盤分劃

14、誤差對角度觀測的影響。：消除或減弱度盤分劃誤差對角度觀測的影響。 J6J6型型：G G180180/m/m(k-1)+60/m(k-1)+60/m(k-1)(k-1) J2 J2型型：G G180180/m/m(k-1)+10(k-1)+10(k-1)+600/m(k-1)+600/m(k-1/2)(k-1/2) 其中：其中：m m為總測回數(shù)，為總測回數(shù)，k k為測回序號為測回序號 3 3、觀測步驟、觀測步驟 （1）上半測回）上半測回(盤左盤左)：1、2、3、4、1 （2）下半測回）下半測回(盤右盤右)：1、4、3、2、1 一測回一測回 4 4、記錄與計算、記錄與計算 現(xiàn)代測量技術(shù)室現(xiàn)代測量技

15、術(shù)室S u r v e y 現(xiàn)代測量學(xué)現(xiàn)代測量學(xué) 觀測方向 盤左讀數(shù) 盤右讀數(shù) 半測回 方向值 一測回 方向值 方向中數(shù) 第一測回第一測回 馬頭山馬頭山 N7 N5 黃山黃山 馬頭山馬頭山 0 02 36 70 23 36 228 19 24 0 02 30 254 17 54 180 02 36 250 23 42 48 19 30 180 02 36 74 17 54 33 36 0 00 00 70 21 03 228 16 51 254 15 21 06 54 18 0 00 00 70 21 04 228 16 52 254 15 20 20 46 44 14 0 00 00 70

16、20 55 228 16 48 254 15 17 現(xiàn)代測量技術(shù)室現(xiàn)代測量技術(shù)室S u r v e y 現(xiàn)代測量學(xué)現(xiàn)代測量學(xué) 觀測方向觀測方向盤左讀數(shù)盤左讀數(shù)盤右讀數(shù)盤右讀數(shù)半測回值半測回值一測回值一測回值方向中數(shù)方向中數(shù)附附 注注 第一測回第一測回 33 36 1 馬頭山馬頭山 0 02 36180 02 36 0 00 000 00 00 0 00 00 2 N5 70 23 36250 23 42 70 21 03 06 70 21 04 20 4670 20 55 3 N8 228 19 24 48 17 30 228 16 51 54 228 16 52 44228 16 48記錯記

17、錯 4 黃山黃山 254 17 5474 17 54 254 15 21 18 254 15 20 14254 15 17 1 0 02 30180 02 36 儀器號碼：儀器號碼：020123654 觀測日期：觀測日期：2003.09.10 測站：測站：N1 觀測者：李觀測者：李 平平 記錄者：馬志強記錄者：馬志強 19 19 現(xiàn)代測量技術(shù)室現(xiàn)代測量技術(shù)室S u r v e y 現(xiàn)代測量學(xué)現(xiàn)代測量學(xué) 5 5、觀測限差、觀測限差 J2J6 兩次重合讀數(shù)兩次重合讀數(shù)3 半測回歸零差半測回歸零差824 一測回各方向一測回各方向 2C互差互差 13 各測回方向值各測回方向值 互差互差 924 儀器儀

18、器 項目項目 現(xiàn)代測量技術(shù)室現(xiàn)代測量技術(shù)室S u r v e y 現(xiàn)代測量學(xué)現(xiàn)代測量學(xué) 6 6、作業(yè)中的若干問題、作業(yè)中的若干問題 （1 1）觀測數(shù)據(jù)不許轉(zhuǎn)抄，秒值不許改動，不許連環(huán)涂改；）觀測數(shù)據(jù)不許轉(zhuǎn)抄，秒值不許改動，不許連環(huán)涂改； （2 2）字跡清楚，不許就字改字、不許一改再改；）字跡清楚，不許就字改字、不許一改再改； （3 3）項目填寫齊全，不許空頁、撕頁；）項目填寫齊全，不許空頁、撕頁； （4 4）方向數(shù)小于）方向數(shù)小于4 4個時個時(2(2、3)3)，可不歸零；，可不歸零； （5 5）個別方向超限時，應(yīng)重新與原零方向進行聯(lián)測，）個別方向超限時，應(yīng)重新與原零方向進行聯(lián)測， 重測方向數(shù)

19、不許超過總方向數(shù)的重測方向數(shù)不許超過總方向數(shù)的1/31/3； （6 6）一測回中間，不許整平。）一測回中間，不許整平。 現(xiàn)代測量技術(shù)室現(xiàn)代測量技術(shù)室S u r v e y 現(xiàn)代測量學(xué)現(xiàn)代測量學(xué) 三、垂直角中絲觀測法三、垂直角中絲觀測法 1 1、觀測與計算、觀測與計算 （1 1）觀測：）觀測： 盤左橫絲盤左橫絲切準(zhǔn)切準(zhǔn)目標(biāo)，指標(biāo)水準(zhǔn)器目標(biāo)，指標(biāo)水準(zhǔn)器居中居中，讀數(shù)讀數(shù)L L； 盤右橫絲盤右橫絲切準(zhǔn)切準(zhǔn)目標(biāo)，指標(biāo)水準(zhǔn)器目標(biāo)，指標(biāo)水準(zhǔn)器居中居中，讀數(shù)讀數(shù)R R； 以上即為垂直角一測回觀測。以上即為垂直角一測回觀測。 （2 2）計算）計算 )360( 2 1 RLi iL 90a a iR 270a

20、a )180( 2 1 LRa a 現(xiàn)代測量技術(shù)室現(xiàn)代測量技術(shù)室S u r v e y 現(xiàn)代測量學(xué)現(xiàn)代測量學(xué) 2 2、公式的推證、公式的推證 指標(biāo) 指標(biāo) 目標(biāo) 指標(biāo) 目標(biāo) 270 180 0 90 270 180 90 0 180 270 90 0 i ii aa a a 右 左 指標(biāo)差 i：讀數(shù)指標(biāo)偏離正確位置（鉛垂線）的角值 iL90a iR270a 2/ )360(RLi 2/ )180(LRa 現(xiàn)代測量技術(shù)室現(xiàn)代測量技術(shù)室S u r v e y 現(xiàn)代測量學(xué)現(xiàn)代測量學(xué) 特性：特性： （1 1）指標(biāo)差對垂直角觀測的影響，可在一測回觀）指標(biāo)差對垂直角觀測的影響，可在一測回觀 測中消除；測中消

21、除； （2 2）短時間內(nèi)指標(biāo)差大小為常數(shù)，故可利用指標(biāo)）短時間內(nèi)指標(biāo)差大小為常數(shù)，故可利用指標(biāo) 差互差檢驗垂直角觀測質(zhì)量。差互差檢驗垂直角觀測質(zhì)量。 J6J6級指標(biāo)差互差限差小于級指標(biāo)差互差限差小于 2424 現(xiàn)代測量技術(shù)室現(xiàn)代測量技術(shù)室S u r v e y 現(xiàn)代測量學(xué)現(xiàn)代測量學(xué) 測站測站覘覘 點點 讀數(shù)讀數(shù) 指標(biāo)差指標(biāo)差直垂角直垂角儀器高儀器高 覘標(biāo)覘標(biāo) 高高 盤左盤左盤右盤右 N1 旗旗 頂頂 88 05 24 271 54 54 1 54 45 1.423.02 88 05 30 271 54 421 54 36 1 54 40 南南 山山 九華山九華山 標(biāo)標(biāo) 頂頂 89 40 06270 19 54 0 000 19 54 5.