豎直角觀測實用教案

1、第一節(jié)第一節(jié) 角度角度(jiod)(jiod)測量的基本概念測量的基本概念 測量的三項基本工作：角度、距離和高程測量 角度測量目的：確定地面點的位置。 角度測量包括水平角測量和豎直角測量。 水平角測量作用：確定地面點的平面位置 豎直角測量作用：間接(jin ji)測定地面點的高程。 常用儀器: 經(jīng)緯儀第1頁/共62頁第一頁，共62頁。ACBA1C1B1Onm水平面一、水平角的測量(cling)原理1、水平角：相交的兩條直線在同一水平面上(min shn)的 投影所夾的角度。2、原理：BA投影在水平(shupng)度盤上讀數(shù)為n，BC投影在水平(shupng)度盤上讀數(shù)為m。角值范圍：0-360

2、Oo=右目標(biāo)讀數(shù)m-左目標(biāo)讀數(shù)n第2頁/共62頁第二頁，共62頁。12二. .豎直角測量原理水平角 ：測站點到目標(biāo)點的視線(shxin)(shxin)與水平線間的夾角。用表示，角值范圍：0 09090角值從水平視線(shxin)(shxin)算起向上為正，稱仰角；視線(shxin)(shxin)向下為負(fù)，稱俯角。=90=90-Z-Z=目標(biāo)視線(shxin)(shxin)讀數(shù)- -水平視線(shxin)(shxin)讀數(shù)天頂距：視線(shxin)(shxin)與測站點天頂方向之間的夾角，以Z Z表示，角值范圍：0 0 180 180 第3頁/共62頁第三頁，共62頁。第二節(jié) DJ6 DJ6光學(xué)(

3、gungxu)(gungxu)經(jīng)緯儀按精度分為(fn wi)： DJ07、DJ1、DJ2、DJ6等。D大地測量 J經(jīng)緯儀數(shù)字測角精度（一測回方向觀測中誤差，單位為秒）分類：按測量方式分：方向經(jīng)緯儀和復(fù)測經(jīng)緯儀按度盤的性質(zhì)分：金屬度盤經(jīng)緯儀、光學(xué)度盤經(jīng)緯儀、編碼度盤經(jīng)緯儀和全站儀。光學(xué)經(jīng)緯儀DJ6使用較多。按讀數(shù)讀數(shù)裝置分測微尺讀數(shù)裝置和單平板玻璃測微器讀數(shù)裝置。第4頁/共62頁第四頁，共62頁。 DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀包括(boku)基座、度盤、照準(zhǔn)部三大部分。垂直(chuzh)制動水平(shupng)微動讀數(shù)目鏡水平度盤轉(zhuǎn)換輪垂直微動光學(xué)對點器補償器轉(zhuǎn)換鈕望遠鏡圓水準(zhǔn)器第5頁/共62頁第五頁，共6

4、2頁。(一）基本構(gòu)造1.照準(zhǔn)部主要由望遠鏡、照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管、豎直度盤（豎盤）、光學(xué)對中器、讀數(shù)顯微鏡及豎軸等組成。望遠鏡 用于瞄準(zhǔn)目標(biāo)照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管 用于精確(jngqu)整平儀器豎直度盤 測量豎直角光學(xué)對點器 使儀器中心中心過測站點的鉛垂線上讀數(shù)顯微鏡精確(jngqu)讀取水平度盤和豎直度盤讀數(shù)第6頁/共62頁第六頁，共62頁。2.2.水平水平(shupng)(shupng)度盤度盤由光學(xué)玻璃制成。 注記：0-360 分劃(fn hu)：20、30 、1 三種注：水平度盤順時針注記，與豎軸不固定，不隨 望遠鏡轉(zhuǎn)動； 水平度盤有度盤變換水輪，用于變換到需要的 讀數(shù)上； 豎直度盤順時針注記或逆時針注

5、記，與望遠鏡固定，隨望遠鏡一起轉(zhuǎn)動。 第7頁/共62頁第七頁，共62頁。3.基座組成：軸座、腳螺旋(luxun)、底板、三角壓板等。作用：用于連接和整平。第8頁/共62頁第八頁，共62頁。( (二) )光路系統(tǒng)及讀數(shù)方法1.1.光路系統(tǒng) 分：水平(shupng)(shupng)度盤光路和豎直度盤光路作用：用于讀取度盤讀數(shù)第9頁/共62頁第九頁，共62頁。2.2.測微裝置測微裝置(zhungzh)(zhungzh)水平(shupng)讀數(shù)：215 0718 豎直讀數(shù)：78 4812第10頁/共62頁第十頁，共62頁。0 1 2 3 4 5 6第11頁/共62頁第十一頁，共62頁。二、單平板玻璃測

6、微裝置二、單平板玻璃測微裝置(zhungzh)的光學(xué)經(jīng)緯儀的光學(xué)經(jīng)緯儀測回間度盤變換(binhun)使用：離合器（復(fù)測扳手）裝置。使用方法:關(guān)上開離合器（復(fù)測扳手下扳）第12頁/共62頁第十二頁，共62頁。DJ6型單平板玻璃測微裝置的讀數(shù)型單平板玻璃測微裝置的讀數(shù)(dsh)方法方法水平(shupng)(shupng)度盤讀數(shù)10710700+0230=10700+0230=10701400140豎直(sh zh)(sh zh)度盤讀數(shù)494930+2220=4930+2220=4952522020第13頁/共62頁第十三頁，共62頁?；竟ぷ?安置經(jīng)緯儀照準(zhǔn)(zho zhn)目標(biāo)調(diào)焦水平度盤配

7、置讀數(shù)第三節(jié) 經(jīng)緯儀的使用(shyng)第14頁/共62頁第十四頁，共62頁。一、安置一、安置(nzh)(nzh)經(jīng)緯儀經(jīng)緯儀對中和整平對中的目的:使儀器中心（或水平(shupng)度盤中心）與測站點的標(biāo)志中心位于同一鉛垂線上；整平的目的:則是為了使水平(shupng)度盤處于水平(shupng)位置。方法: 用垂球?qū)χ?用光學(xué)對中器對中第15頁/共62頁第十五頁，共62頁。（一）用垂球?qū)χ械陌仓茫ㄒ唬┯么骨驅(qū)χ械陌仓?nzh)(nzh)方法方法1.對中(1)架三角架張開(zhn ki)三腳架高度適中架頭大致水平并目估使架頂中心大致對準(zhǔn)測站點標(biāo)志中心。第16頁/共62頁第十六頁，共62頁。（2

8、 2）整平(zhn pn)(zhn pn) 1.儀器放在架頭上，并隨手?jǐn)Q緊連接儀器和三腳架的中心連接螺旋， 2.掛上垂球，調(diào)整垂球線長度。 3.垂球尖端對準(zhǔn)測站點: 平移三腳架 放松中心連接螺旋，在三腳架頭上緩緩移動(ydng)儀器 4.擰緊中心連接螺旋。 5.如果偏離量過大，重新整置三腳架，第17頁/共62頁第十七頁，共62頁。 2.整平(zhn pn)氣泡氣泡(qpo)居中，居中，1、2等高等高123氣泡氣泡(qpo)居中，居中，3與與1、2等高等高123第18頁/共62頁第十八頁，共62頁。（二）用光學(xué)對中器對中的安置方法 安置儀器：高度(god)適中，使測點在視場內(nèi)； 強制對中：調(diào)節(jié)腳

9、螺旋，使光學(xué)對點器 中心與測點重合； 粗略整平：調(diào)節(jié)三腳架，使圓水準(zhǔn)氣泡居中； 精確整平：調(diào)節(jié)腳螺旋，使長水準(zhǔn)氣泡居中； 精確對中：移動基座，精確對中（只能前后、 左右移動，不能旋轉(zhuǎn)）； 重復(fù) 、兩步，直到完全對中、整平。第19頁/共62頁第十九頁，共62頁。二、照準(zhǔn)(zho zhn)目標(biāo)步驟: 松開水平和望遠鏡制動螺旋 使十字絲清晰 粗略照準(zhǔn)目標(biāo)并擰緊制動螺旋 調(diào)焦使目標(biāo)清晰并消除視差 精確照準(zhǔn)目標(biāo)注意事項： 水平角觀測時要照準(zhǔn)目標(biāo)底部 目標(biāo)離儀器較近時，成像較大，可用單絲平分目標(biāo) 目標(biāo)離儀器較遠時，可用雙絲夾住目標(biāo)或用單絲和目標(biāo)重合 豎直角(zhjio)觀測時應(yīng)照準(zhǔn)目標(biāo)頂部或某一預(yù)定部位第

10、20頁/共62頁第二十頁，共62頁。三、讀數(shù)(dsh)或置數(shù)（1）讀數(shù)注意：一是應(yīng)打開度盤照明反光鏡，并調(diào)節(jié)反光鏡方向使讀數(shù)窗內(nèi)亮度最大。二是應(yīng)調(diào)節(jié)讀數(shù)顯微鏡目鏡使度盤影像清晰。（2）置數(shù)：照準(zhǔn)某一方向時，使度盤讀數(shù)為某一預(yù)定值的工作。度盤變換器置數(shù)方法(fngf)：先照準(zhǔn)后置數(shù)第21頁/共62頁第二十一頁，共62頁。測水平角用雙絲夾粗目標(biāo)(mbio)測豎直角(zhjio)用橫絲切目標(biāo)頂部第22頁/共62頁第二十二頁，共62頁。第四節(jié)水平角觀測(gunc)水平角觀測方法：測回法：適用于觀測兩個照準(zhǔn)目標(biāo)的單角。方向觀測法：當(dāng)一個測站上有三個或三個以上方向，需要觀測多個(du )角度時。第23頁/

11、共62頁第二十三頁，共62頁。一、測回法（只有(zhyu)兩個方向）OAB1、操作步驟安置儀器于O點，對中整平(zhn pn)；正鏡（盤左）瞄準(zhǔn)A點， 配度盤；順時針轉(zhuǎn)動儀器，瞄準(zhǔn)B點讀數(shù)；倒鏡（盤右），瞄準(zhǔn)B點讀數(shù)；逆時針轉(zhuǎn)動儀器，瞄準(zhǔn)A點讀數(shù)。第24頁/共62頁第二十四頁，共62頁。2、記錄與計算(j sun) 盤左（正鏡）觀測 瞄A，記錄 a左= 00218 瞄B，記錄 b左= 792442 上半測回的角值： 左= b左- a左= 792224 盤右（倒鏡）觀測 瞄B， 記錄 b右= 2592436 瞄A， 記錄 a右= 1800224 下半測回角值： 右= b右- a右= 792227

12、第25頁/共62頁第二十五頁，共62頁。 4、 一測回角值 2222792右左3、 檢核(jin h)對于DJ6經(jīng)緯儀，上下半測回角度之差應(yīng)滿足： ，否則，應(yīng)重測。注：當(dāng)測角精度要求較高時，需觀測多個測回 第一測回度盤歸零； 其他各測回間按180/n（n為測回數(shù)）的差值，變換度盤； 各測回角值之差不得超過(chogu)36； 取各測回平均值作為最后結(jié)果。04 右左第26頁/共62頁第二十六頁，共62頁。 水平角觀測水平角觀測(gunc)(gunc)手?。y回法）手?。y回法） 第27頁/共62頁第二十七頁，共62頁。二、方向觀測(gunc)(gunc)法（三個或三個以上方向） 零方向：選定起始

13、方向 觀測其余各個方向相對于起始方向的方向值 兩方向線之間的水平角=任意(rny)兩個方向的方向值之差 歸零：若方向數(shù)超過三個，則須在每個半測回末尾再觀測一次零方向 歸零差：兩次觀測零方向的讀數(shù) 全圓方向法或全圓測回法第28頁/共62頁第二十八頁，共62頁。（一）觀測(gunc)(gunc)程序 安置(nzh)儀器于測站點O，對中、整平； 正鏡（盤左），選擇零方向A，順時針依次照準(zhǔn)目標(biāo)B、C、D、A（歸零），讀數(shù)；倒鏡（盤右），瞄準(zhǔn)零方向A，逆時針依次照準(zhǔn)目標(biāo)D、C、B、 A（歸零），讀數(shù)；CBDAO第29頁/共62頁第二十九頁，共62頁。第30頁/共62頁第三十頁，共62頁。2180 ）（盤

14、右讀數(shù)盤左讀數(shù)平均讀數(shù)（二）外業(yè)手薄計算1.半測回歸零差的計算:半測回零方向(fngxing)兩個讀數(shù)差值稱歸零差 第一測回上半測回歸零差為上2418= +06 下半測回歸零差為：下= 1206= +062.平均讀數(shù)的計算平均讀數(shù)的計算： 注：零方向有兩個平均值，取這兩個平均值的中數(shù)記在平均讀數(shù)欄上方(shn fn)，并加上括號。 第31頁/共62頁第三十一頁，共62頁。3.歸零方向值的計算 各方向平均讀數(shù)(dsh)分別減起始方向平均讀數(shù)(dsh)各測回歸零后平均方向值的計算： 各測回歸零后方向值的平均值。4.水平角的計算： 相鄰方向值之差，即為相鄰方向所夾的水平角。5.5.水平角觀測(gun

15、c)(gunc)限差第32頁/共62頁第三十二頁，共62頁。 一、 豎直度盤結(jié)構(gòu)豎直度盤固定在望遠鏡的旋轉(zhuǎn)軸（橫軸）上。主要(zhyo)由豎直度盤、豎盤指標(biāo)、（豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管、豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管微動螺旋）， 目前很多儀器用自動補償器代替了水準(zhǔn)管。第五節(jié) 豎直角(zhjio)(zhjio)測量第33頁/共62頁第三十三頁，共62頁。 二、豎直角(zhjio)的計算 豎直角定義：測站點到目標(biāo)點的傾斜視線和水平視線之間的夾角。 豎直角是兩個方向線的豎盤讀數(shù)(dsh)之差 豎直角測量：讀取目標(biāo)方向的豎盤讀數(shù)(dsh)第34頁/共62頁第三十四頁，共62頁。根據(jù)度盤的刻劃順序不同(b tn)，分為順時針注記

16、和逆時針注記兩種。順時針注記逆時針注記第35頁/共62頁第三十五頁，共62頁。豎盤讀數(shù)(dsh)盤左為L ，盤右為R視線水平豎盤讀數(shù)(dsh)L0 =90 （1）當(dāng)望遠鏡視線往上仰，豎盤讀數(shù)(dsh)增加時： =瞄準(zhǔn)目標(biāo)時的讀數(shù)(dsh) 視線水平時的常數(shù) （2）當(dāng)望遠鏡視線往上仰，豎盤讀數(shù)(dsh)減小時： =視線水平時的常數(shù)瞄準(zhǔn)目標(biāo)時的讀數(shù)(dsh)對不同注記形式的度盤 ，首先應(yīng)正確判讀視線水平時的常數(shù)，且同一儀器盤左、盤右的常數(shù)差為180。第36頁/共62頁第三十六頁，共62頁。順時針注記豎盤盤左:L=90L（上半測回） 盤右: R=R270（下半測回）一測回豎直角： =（L+R）/2

17、=（RL180）/2計算結(jié)果為+時，為仰角(yngjio)；為-時，為俯角。第37頁/共62頁第三十七頁，共62頁。豎直角計算公式的通用(tngyng)判別法（1）儀器在盤左位置，使望遠鏡大致水平，確定視線水平時的讀數(shù)L 。（2）將望遠鏡緩慢上仰，觀察讀數(shù)變化情況 若讀數(shù)減小，則 若讀數(shù)增大(zn d)，則 。（3）同法確定盤右讀數(shù)和豎直角的關(guān)系。（4）取盤左、盤右的平均值即可得出豎直角計算公式 。0LL左0LL左第38頁/共62頁第三十八頁，共62頁。 三、豎盤指標(biāo)(zhbio)差 讀數(shù)指標(biāo)與正確(zhngqu)位置之間的小夾角x，稱為豎盤指標(biāo)差。XX第39頁/共62頁第三十九頁，共62頁。

18、盤左位置望遠鏡上仰，讀數(shù)減小，豎盤讀數(shù)為L。則正確(zhngqu)的豎直角為： 90LxLx （1） 指標(biāo)(zhbio)差計算第40頁/共62頁第四十頁，共62頁。盤右位置望遠鏡上仰，讀數(shù)增大，豎盤讀數(shù)為R。則正確(zhngqu)的豎直角為： R 270 x=Rx（2）第41頁/共62頁第四十一頁，共62頁。（1）、（2）兩式聯(lián)立得：）（）（1802121LRRL）（）（3602121LRLR（1）用盤左、盤右觀測取平均值可消除指標(biāo)差的影響。（2）當(dāng)只用盤左或盤右觀測時，應(yīng)在計算豎直角時加入指標(biāo)差改正(gizhng)。求得x后，計算豎直角。計算時x應(yīng)帶號。（3）指標(biāo)差x的值有+有，當(dāng)指標(biāo)線沿度

19、盤注記方向偏移時，造成讀數(shù)偏大，則x為+，反之x為。第42頁/共62頁第四十二頁，共62頁。 安置儀器，對中、整平； 盤左瞄準(zhǔn)(mio zhn)目標(biāo)某一位置， 讀取豎盤讀數(shù)L； 盤右瞄準(zhǔn)(mio zhn)原目標(biāo)位置， 讀取豎盤讀數(shù)R。 （以上盤左、盤右觀測構(gòu)成一個測回）記錄與計算 分別計算盤左、盤右半測回豎直角， 計算盤左盤右的平均值作為一測回豎直角。第43頁/共62頁第四十三頁，共62頁。例1例如觀測一高處目標(biāo)(mbio)，盤左時讀數(shù)為814736，盤右時讀數(shù)為278113011()(180 )22RL左右1(27811 308147 36180 )21(360 )2xLR1(81 47 3

20、627811 30360 )2 =81157 =00027其指標(biāo)(zhbio)差 計算(j sun)(j sun)第44頁/共62頁第四十四頁，共62頁。例2例如觀測(gunc)一低處目標(biāo)，盤左時讀數(shù)為962642，盤右時讀數(shù)為263340611()(180 )22RL左右1(360 )2xLR =62618 =00024其指標(biāo)(zhbio)差 計算(j sun)1(263 34 0696 26 42180 )21(96 26 42263 34 06360 )2第45頁/共62頁第四十五頁，共62頁。豎直角(zhjio)觀測手薄第46頁/共62頁第四十六頁，共62頁。DJ6型經(jīng)緯儀限差 同一測

21、回中，各方向指標(biāo)(zhbio)差互差不超過24。 同一方向各測回豎直角互差不超過24。 若指標(biāo)(zhbio)差互差和豎直角互差符合要求 各方向豎直角=各測回同一方向豎直角的平均值。第47頁/共62頁第四十七頁，共62頁。五、豎盤指標(biāo)(zhbio)自動歸零補償器 1-豎直度盤；2-彈簧片；3-垂直(chuzh)吊架；4-轉(zhuǎn)像棱鏡5-透鏡組；6-豎直度盤棱鏡；7-阻尼盒；8-阻尼器第48頁/共62頁第四十八頁，共62頁。第六節(jié) 經(jīng)緯儀的檢驗(jinyn)(jinyn)與校正 一、經(jīng)緯儀應(yīng)滿足的幾何(j h)條件 二、經(jīng)緯儀的檢驗與校正（一）照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管軸應(yīng)垂直于儀器豎軸（二）十字絲的豎絲應(yīng)垂直于橫

22、軸（三）視準(zhǔn)軸應(yīng)垂直于橫軸（四）橫軸應(yīng)垂直于豎軸（五）豎盤指標(biāo)差的檢驗校正（六）光學(xué)對中器的檢驗校正第49頁/共62頁第四十九頁，共62頁。一、經(jīng)緯儀應(yīng)滿足的幾何(j h)條件 主要軸線： （1）豎軸應(yīng)垂直于水平度盤且過其中心。（2）照準(zhǔn)(zho zhn)部管水準(zhǔn)管軸應(yīng)垂直于儀器豎軸（LLVV）。（3）視準(zhǔn)軸應(yīng)垂直于橫軸（CCHH）。（4）橫軸應(yīng)垂直于豎軸（HHVV）。（5）橫軸應(yīng)垂直于豎盤且過其中心。第50頁/共62頁第五十頁，共62頁。二、檢驗與校正（一）照準(zhǔn)(zho zhn)部水準(zhǔn)管軸應(yīng)垂直于儀器豎軸1、檢驗 儀器粗平：圓水準(zhǔn)器氣泡居中。水準(zhǔn)管平行某兩個腳螺旋，使水準(zhǔn)管氣泡居中。 照準(zhǔn)(

23、zho zhn)部旋轉(zhuǎn)180，若氣泡仍居中，則滿足要求，若氣泡偏離，則需校正。 第51頁/共62頁第五十一頁，共62頁。2、校正 用腳螺旋調(diào)一半(ybn)； 用水準(zhǔn)管校正螺旋調(diào)一半(ybn)。 此項檢校需反復(fù)進行，直至儀器旋轉(zhuǎn)到任意(rny)方向氣泡都居中。校正(jiozhng)螺絲第52頁/共62頁第五十二頁，共62頁。3、檢校原理(yunl)第53頁/共62頁第五十三頁，共62頁。（二）十字絲豎絲的檢驗校正 1、檢驗方法 儀器整平(zhn pn)用十字絲豎絲照準(zhǔn)適當(dāng)距離處懸掛的穩(wěn)定不動的垂球線，如果豎絲與垂球線完全重合，則條件滿足，否則應(yīng)進行校正。 豎絲瞄準(zhǔn)大致水平方向的P點，豎直方向移動

24、望遠鏡，看P點是否在豎絲上移動 。 2、校正 用十字絲的交點瞄準(zhǔn)P點 。 用十字絲的校正螺旋調(diào)整 。P十字絲校正螺絲十字絲固定螺絲第54頁/共62頁第五十四頁，共62頁。1、檢驗 平地選DAB=20m左右,安置儀器于中點O；A點設(shè)瞄準(zhǔn)標(biāo)志，B點橫一毫米刻劃標(biāo)尺（注意標(biāo)志、標(biāo)尺與儀器同高）。 盤左：瞄A，倒鏡，讀數(shù)(dsh)為B1 盤右：瞄A，倒鏡，讀數(shù)(dsh)為B2 若B1= B2，則滿足要求 若B1 B2，則存在c角， 當(dāng)c超過1時，需校正。 DBBC421第55頁/共62頁第五十五頁，共62頁。2、校正 在標(biāo)尺上定出B1、B2兩點連線的中點(zhn din)B； 定出B 、B2兩點連線的中點(zhn din)B ； 調(diào)節(jié)十字絲校正螺絲，使十字絲交點對準(zhǔn)B ；AB1BH1H22cc90-c90-c(a)AB1BH1H290-c90-cOB2(b)第56頁/共62頁第五十六頁，共62頁。第57頁/共62頁第五十七頁，共62頁。（四） 橫軸垂直于豎軸的檢驗與校正1、檢驗距墻壁D=30