經(jīng)緯儀 方向與角度測量

1、經(jīng)緯儀 方向與角度測量第1頁，共40頁，2022年，5月20日，11點34分，星期三2-1 方向測量第2頁，共40頁，2022年，5月20日，11點34分，星期三一、地面點標(biāo)志 第3頁，共40頁，2022年，5月20日，11點34分，星期三第4頁，共40頁，2022年，5月20日，11點34分，星期三第5頁，共40頁，2022年，5月20日，11點34分，星期三第6頁，共40頁，2022年，5月20日，11點34分，星期三因此，可將其寫成通用公式為：當(dāng)然，在上述計算過程中，應(yīng)保證計算得到的方位角為正值。 左ABCNNBABC左BA=360BC左AB180=360BC1. 正、反坐標(biāo)方位角在平面

2、直角坐標(biāo)系或高斯平面直角坐標(biāo)系中，表示直線的方位角通常是用坐標(biāo)方位角表示。如直線AB的坐標(biāo)方位角可用AB或BA表示。則稱AB為正坐標(biāo)方位角， BA為反坐標(biāo)方位角，如圖所示，其關(guān)系為2.方位角的推算第7頁，共40頁，2022年，5月20日，11點34分，星期三由標(biāo)準(zhǔn)方向線的北端或南端，順時針或逆時針量到某直線的水平夾角，用R表示，其值在0 90。如圖所示，直線O1、O2、O3、O4的象限角分別為R1、R2、R3和R4。象限角不但要表示角度的大小，而且還要注記該直線位于第幾象限。象限分為象限，分別用北東、南東、南西和北西表示。如O4在第四象限，象限角角值為45，則該象限角表示為北西45。象限角一般

3、只在坐標(biāo)計算時用，這時所說的象限角是指坐標(biāo)象限角。坐標(biāo)象限角與坐標(biāo)方位角之間的關(guān)系如下：3.象限角第8頁，共40頁，2022年，5月20日，11點34分，星期三一.角度的概念1. 水平角水平角是指一點至兩目標(biāo)的方向線經(jīng)垂直投影在水平面上所形成的夾角。也可看成是包含BA、BC視線的兩個鉛垂面之間的兩面角。水平角的取值范圍為0360 .2-2角度測量PABoa讀數(shù)b讀數(shù)0O第9頁，共40頁，2022年，5月20日，11點34分，星期三2. 豎 角（垂直角） 在同一豎面內(nèi)，傾斜視線與水平線之間的夾角。用表示。 仰角：0 + 90 俯角：0 90用于測角的儀器稱為經(jīng)緯儀。天頂距：自天頂?shù)侥繕?biāo)視線的垂直

4、角，用Z表示，且 Z90天頂水平線AO270090180A視線天頂距ZA第10頁，共40頁，2022年，5月20日，11點34分，星期三二、水平角測角原理（一）測量水平角的儀器須滿足的要求：（1）儀器應(yīng)有水平度盤，且其中心O必須位于欲測角之頂點B點的鉛垂線上； （2）水平度盤必須處于水平位置； （3）照準(zhǔn)目標(biāo)用的望遠(yuǎn)鏡上下移動時，視線應(yīng)劃出一個垂直面。亦即在同一垂直面內(nèi)的方向線其投影在水平度盤上的讀數(shù)不變。第11頁，共40頁，2022年，5月20日，11點34分，星期三（二）經(jīng)緯儀的主要軸線及應(yīng)滿足的條件視準(zhǔn)軸ZZ1：物鏡中心與十字絲中心的連線，亦稱視線；水準(zhǔn)管軸hh1 ：過水準(zhǔn)管頂點的切線；

5、豎軸VV1 ：儀器照準(zhǔn)部的旋轉(zhuǎn)中心；水平軸HH1 ：望遠(yuǎn)鏡的旋轉(zhuǎn)中心；水平度盤面LL1 （1 ）水準(zhǔn)管軸 豎軸 即 hh1 VV1（2）視準(zhǔn)軸 水平軸 ZZ1 HH1（ 3）水平軸 豎軸 HH1 VV1（4）水平度盤面LL1 VV1， hh1 / LL1zL1LH1hh1第12頁，共40頁，2022年，5月20日，11點34分，星期三三、豎角測角原理如圖2-12，為了觀測豎直角，經(jīng)緯儀上安裝有一個豎直度盤，其度盤中心在A點的水平線上，當(dāng)照準(zhǔn)視線對準(zhǔn)觀測目標(biāo)點P時，即可根據(jù)豎盤讀數(shù)及視線水平時的讀數(shù)求取所測豎直角。第13頁，共40頁，2022年，5月20日，11點34分，星期三1分微尺光學(xué)經(jīng)緯儀

6、及組成由照準(zhǔn)部、水平度盤和基座三大部分構(gòu)成。（1）照準(zhǔn)部由望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器和豎盤所組成。（2）水平度盤 水平度盤按順時針方向自0至360每隔一度作一刻劃并注記數(shù)字。度以下的讀數(shù)則需要在分微尺上讀出。（3）基座（附三腳架）四、經(jīng)緯儀及其組成望遠(yuǎn)鏡十字絲視差現(xiàn)象照準(zhǔn)部水平度盤基座三腳架090180270豎直度盤第14頁，共40頁，2022年，5月20日，11點34分，星期三望遠(yuǎn)鏡豎直度盤水平度盤制動螺旋管水準(zhǔn)器圓水準(zhǔn)器水平度盤微動螺旋望遠(yuǎn)鏡微動螺旋望遠(yuǎn)鏡制動螺旋水平度盤變換按鈕讀數(shù)窗目鏡望遠(yuǎn)鏡目鏡反光鏡光學(xué)對中器目鏡豎盤指標(biāo)補償裝置按鈕基座基座腳螺旋豎直度盤第15頁，共40頁，2022年，5月20日

7、，11點34分，星期三（4）經(jīng)緯儀的讀數(shù)水平度盤讀數(shù)為2344412豎盤讀數(shù)為902730090180270090180270水平度盤用HZ表示豎盤用V表示第16頁，共40頁，2022年，5月20日，11點34分，星期三全站儀：由電子經(jīng)緯儀和測距儀組成。電子經(jīng)緯儀的測角原理及主要結(jié)構(gòu)與光學(xué)經(jīng)緯儀大致相同，但測角系統(tǒng)采用的是微處理器控制的電子測角系統(tǒng)，能夠自動實時顯示觀測數(shù)據(jù)。使用的度盤有光柵度盤、編碼度盤等。全站儀測角、測距不需人工讀數(shù)，故沒有讀數(shù)誤差存在。2.全站儀第17頁，共40頁，2022年，5月20日，11點34分，星期三軟件系統(tǒng)機械系統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)測距技術(shù)+測角技術(shù)+全站儀=第18頁，共

8、40頁，2022年，5月20日，11點34分，星期三方法：垂球?qū)χ泻凸鈱W(xué)對中。（1）垂球?qū)χ胁襟E： 粗略對中：移動三腳架，使垂球尖離測 站中心12cm內(nèi)； 精確對中：稍微松開中心螺絲，在腳架頭上移動(不能旋轉(zhuǎn))儀器，使垂球尖精確對中測站標(biāo)志中心，旋緊中心螺絲。對中誤差3mm。友情提示腳架頭首先要放平，三個腳螺旋基本等高；腳架適當(dāng)踩實；垂球尖盡量接近標(biāo)志，便于判斷。五、水平角觀測1.經(jīng)緯儀對中與整平由水平角的定義可知，用經(jīng)緯儀觀測水平角時，必須保證使經(jīng)緯儀水平度盤中心安置在欲測角之頂點上，這一過程即為對中；同時，也必須保證儀器的豎軸垂直，即使儀器的水平度盤處于水平位置，這一過程即為整平 第19頁

9、，共40頁，2022年，5月20日，11點34分，星期三（2）光學(xué)對中操作過程：對準(zhǔn)、調(diào)平、整平、對中A.大致水平大致對中 眼睛看著光學(xué)對中器，兩手抓住兩個腳架進行拖動，使儀器大致對中，并保持腳架頭大致水平。B.伸縮腳架粗平 根據(jù)氣泡位置，升高或降低腳架。（注：氣泡總位于高處。）光學(xué)對中器 目 鏡第20頁，共40頁，2022年，5月20日，11點34分，星期三（2）儀器整平 ：使儀器的水平度盤處于水平位置，儀器的豎軸垂直，整平誤差1格。擰松水平制動鈕。 旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部，直到管水準(zhǔn)氣泡與任意二個整平腳螺旋（B和 C）平行為止。用整平腳螺旋 B 和 C調(diào)節(jié)氣泡位置，使它移到中心。旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部 90 左右

10、。用整平腳螺旋 A 移動氣泡，使它移到中心。重復(fù)第1步到第 5步，使氣泡總位于中心。旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部 180。如果管水準(zhǔn)氣泡仍然處在正中，說明儀器已經(jīng)整平。如果氣泡移到中心位置以外則應(yīng)調(diào)整管水準(zhǔn)氣泡。友情提示：管水準(zhǔn)器氣泡移動的方向與左手大拇指運動方向一致。 使管氣泡居中，需反復(fù)進行。第21頁，共40頁，2022年，5月20日，11點34分，星期三2.光學(xué)經(jīng)緯儀水平角觀測ABO第22頁，共40頁，2022年，5月20日，11點34分，星期三瞄準(zhǔn)目標(biāo)的操作過程：粗瞄、制動、調(diào)焦消除視差、水平微動精確瞄準(zhǔn)。用水平微動完成瞄準(zhǔn)。盡量瞄準(zhǔn)目標(biāo)下部，減少由于目標(biāo)不垂直引起的方向誤差。（1）測回法觀測步驟：OA

11、B盤左：豎直度盤在左手邊花桿倒像經(jīng)緯儀正像經(jīng)緯儀第23頁，共40頁，2022年，5月20日，11點34分，星期三盤左位置 第24頁，共40頁，2022年，5月20日，11點34分，星期三第25頁，共40頁，2022年，5月20日，11點34分，星期三第26頁，共40頁，2022年，5月20日，11點34分，星期三（2)方向觀測法 一個測站觀測4個或4個以上方向時，采用方向觀測法，也稱“全圓測回法”。12C34方向觀測法零方向盤左盤右第27頁，共40頁，2022年，5月20日，11點34分，星期三表2-2 方向法觀測手簿 第28頁，共40頁，2022年，5月20日，11點34分，星期三（3）電子

12、經(jīng)緯儀水平角觀測電子經(jīng)緯儀與光學(xué)經(jīng)緯儀的觀測過程大致相同。為了滿足水平角觀測需要，一般電子經(jīng)緯儀（如中國南方測繪儀器）均設(shè)有HR、HL、0SET和HSET等水平度盤配置功能。HR功能是將水平度盤的讀數(shù)設(shè)置為順時針，即在0360范圍內(nèi)進行觀測時，水平方向值增大。HL功能是將水平度盤的讀數(shù)設(shè)置為逆時針，即在0360范圍內(nèi)進行觀測時，水平方向值變小。0SET功能是將水平度盤的讀數(shù)設(shè)置為0。測量時，照準(zhǔn)起始方向后按下0SET功能并回車，即會在電子經(jīng)緯儀屏幕上顯示起始方向值00000。HSET功能是將水平度盤的讀數(shù)設(shè)置為0360范圍內(nèi)你所需要的任意值。測量時，照準(zhǔn)起始方向后按下HSET功能，輸入9001

13、18并回車，即會在電子經(jīng)緯儀屏幕上顯示該起始方向值900118。觀測數(shù)據(jù)的記錄可以在電子經(jīng)緯儀讀數(shù)窗上抄錄，也可以在觀測前對儀器進行設(shè)置，觀測時通過儀器按鍵實現(xiàn)自動記錄。第29頁，共40頁，2022年，5月20日，11點34分，星期三六、豎角的觀測構(gòu)造特點 豎盤隨望遠(yuǎn)鏡一起轉(zhuǎn)動。 豎盤與讀數(shù)指標(biāo)相互脫離。 豎盤氣泡居中，指標(biāo)鉛垂。 視線水平、指標(biāo)鉛垂時，豎盤讀數(shù)為常數(shù)： 盤左時一般 L0=90，盤右時一般 R0=270。270900180盤右180270090盤左1.垂直度盤第30頁，共40頁，2022年，5月20日，11點34分，星期三豎角計算公式豎盤盤左觀測 豎盤盤右觀測第31頁，共40頁

14、，2022年，5月20日，11點34分，星期三2.豎盤指標(biāo)差豎盤指標(biāo)差視線水平，豎盤水準(zhǔn)管氣泡居中時，讀數(shù)指標(biāo)線偏離鉛垂線的夾角，用x表示。 180270090盤左 x盤右270900180 x第32頁，共40頁，2022年，5月20日，11點34分，星期三有指標(biāo)差時的豎角計算公式：第33頁，共40頁，2022年，5月20日，11點34分，星期三取盤左、盤右豎角的平均值，可消除指標(biāo)差的影響。指標(biāo)差計算公式：第34頁，共40頁，2022年，5月20日，11點34分，星期三第35頁，共40頁，2022年，5月20日，11點34分，星期三用自動補償裝置來代替豎盤水準(zhǔn)管 由圖可知，在指標(biāo)A和豎盤之間懸

15、吊一個透鏡O。當(dāng)視線水平時，指標(biāo)A處于鉛垂位置，通過透鏡O讀出正確的讀數(shù)90。當(dāng)儀器稍有傾斜時（一般10），指標(biāo)A便移到A的位置，但懸吊透鏡O借助于重力的作用，由O移到O（圖2-31（b）中的實線透鏡）位置。此時，雖然指標(biāo)A不在A處，但指標(biāo)A通過透鏡O邊緣的折射，仍能讀出90的讀數(shù)，從而達(dá)到豎盤指標(biāo)自動補償?shù)哪康?。所以在觀測豎角時必須將自動補償旋鈕置于“ON”的位置）。但當(dāng)不用時，需將它關(guān)上以免損壞。3.豎盤指標(biāo)自動補償裝置 第36頁，共40頁，2022年，5月20日，11點34分，星期三 自動補償器是利用重力, 即利用在鋼絲上懸掛重物能保持鉛直方向的原理, 而達(dá)到自動歸零目的的。 圖所示中,

16、 Z0Z0 為視準(zhǔn)軸, 它與豎盤一起轉(zhuǎn)動, 指標(biāo)線A 通過透鏡O成像于豎直度盤上。圖a表示望遠(yuǎn)鏡呈水平, 豎軸鉛垂, 指標(biāo)線成像于90處; 圖b表示儀器傾斜一小角, 由于儀器整個傾斜, 指標(biāo)線由A 移至A, 但A、O、90 分劃線之間相對位置不變; 圖c表示將望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸重新調(diào)到水平位置, 如指標(biāo)線A仍在A處, 讀數(shù)為K , 當(dāng)我們用一線懸掛一重球,使指標(biāo)線總是處于鉛垂位置, 即A復(fù)位于A ,就達(dá)到指標(biāo)自動補償?shù)哪康? 這就是補償原。自動補償原理自動補償器原理第37頁，共40頁，2022年，5月20日，11點34分，星期三4.豎角的觀測方法第38頁，共40頁，2022年，5月20日，11點34分，星期三第39頁，共40頁，2022年，5月20日，11點34分，星期三思 考 題1. 測量工作常用的標(biāo)準(zhǔn)方向是什么？何謂真方位角、磁方位角、坐標(biāo)方位角？何謂子午收斂角、磁偏角？2. 已知某直線CD的磁方位角為1