角度測量解析課件

1、第二章 角度測量水平角測量：用于求算地面點(diǎn)的平面位置；豎直角測量：用于求算高差或?qū)A斜距離換 算成水平距離。第二章 角度測量水平角測量：用于求算地面點(diǎn)的平面位置；第一節(jié) 角度測量原理一、水平角的測量原理 水平角是指地面上某點(diǎn)到兩目標(biāo)的方向線鉛垂投影在水平面上所形成的角度，角值為0360。圖2-1所示，A、O、B為地面上任意三個(gè)點(diǎn)，沿鉛垂線方向投影到水平面P上，得到相應(yīng)的A1、O1、B1點(diǎn)，則水平投影O1A1與O1B1構(gòu)成的夾角稱為地面方向線OA與OB間的水平角。第一節(jié) 角度測量原理一、水平角的測量原理第一節(jié) 角度測量原理第一節(jié) 角度測量原理第一節(jié) 角度測量原理測量角度的儀器在測量水平角時(shí)必須具

2、備兩個(gè)基本條件：（1）能給出一個(gè)水平放置的，且其中心能方便地與方向線交點(diǎn)置于同一鉛垂線上的刻度圓盤水平度盤；（2）要有一個(gè)能瞄準(zhǔn)遠(yuǎn)方目標(biāo)的望遠(yuǎn)鏡，且要能在水平面和豎直面內(nèi)作全圓旋轉(zhuǎn)，以便通過望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)高低不同的目標(biāo)A和B。圖中水平角為A和B兩個(gè)方向讀數(shù)之差：=b-a第一節(jié) 角度測量原理測量角度的儀器在測量水平角時(shí)必須具備兩個(gè)第一節(jié) 角度測量原理二、豎直角的測量原理豎直角是指在同一鉛垂面內(nèi)，某目標(biāo)方向的視線與水平線間的夾角，也稱垂直角或高度角；豎直角的角值為090。視線與鉛垂線的夾角稱為天頂距，天頂距z的角值范圍為0180。當(dāng)視線在水平線以上時(shí)豎直角稱為仰角，角值為正；視線在水平線以下時(shí)為俯角，

3、角值為負(fù)。第一節(jié) 角度測量原理二、豎直角的測量原理第一節(jié) 角度測量原理第一節(jié) 角度測量原理三、測量水平角與豎直角儀器應(yīng)該滿足的必要條件：（1）儀器的中心必須位于過地面點(diǎn)的鉛垂線上(對中)；（2）照準(zhǔn)部設(shè)備（望遠(yuǎn)鏡）要能上下左右轉(zhuǎn)動；（3）要具有能安置成水平位置和豎直位置并有刻劃的度盤；（4）要有能指示度盤上讀數(shù)的指標(biāo)。 經(jīng)緯儀就是能同時(shí)滿足這幾個(gè)必要條件的儀器。第一節(jié) 角度測量原理三、測量水平角與豎直角儀器應(yīng)該滿足的必要條件：第一節(jié) 角度測第二節(jié) 光學(xué)經(jīng)緯儀一、光學(xué)經(jīng)緯儀的分類1.按物理特性分：光學(xué)經(jīng)緯儀和電子經(jīng)緯儀。2.按測角精度分：DJ07 一測回水平方向中誤差0.7:一等三角;DJ1 一

4、測回水平方向中誤差1.0:一、二等三角;DJ2 一測回水平方向中誤差2.0:三、四等三角;DJ6 一測回水平方向中誤差6.0:用于地形測 圖、一般工程。D大地測量儀器漢語拼音的第一個(gè)字母J經(jīng)緯儀漢語拼音的第一個(gè)字母第二節(jié) 光學(xué)經(jīng)緯儀一、光學(xué)經(jīng)緯儀的分類第二節(jié) 光學(xué)經(jīng)緯儀二、DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造 DJ6經(jīng)緯儀是一種廣泛使用在地形測量、工程及礦山測量中的光學(xué)經(jīng)緯儀。主要由照準(zhǔn)部和基座兩大部分組成 1.基座部分 用于支撐基照準(zhǔn)部，上有三個(gè)腳螺旋，其作用是粗略整平儀器 2.度盤部分 DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀度盤有水平度盤和豎直度盤，均由光學(xué)玻璃制成。水平度盤沿著全圓從0360順時(shí)針刻畫，最小格值一般為1或3

5、0。第二節(jié) 光學(xué)經(jīng)緯儀二、DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造 角度測量解析課件第二節(jié) 光學(xué)經(jīng)緯儀3.照準(zhǔn)部 照準(zhǔn)部部分的部件有水準(zhǔn)管、光學(xué)對點(diǎn)器、支架、橫軸、豎直度盤、望遠(yuǎn)鏡、度盤讀數(shù)系統(tǒng)等。(1)光學(xué)對點(diǎn)器 光學(xué)對點(diǎn)器是一個(gè)小型外對光式望遠(yuǎn)鏡，用于儀器對中。(2)望遠(yuǎn)鏡 組成：物鏡、目鏡、內(nèi)調(diào)焦透鏡及十字絲分劃板； 物鏡-將遠(yuǎn)處目標(biāo)成像于十字絲分劃板上； 目鏡-將物像放大，使十字絲分劃板清晰； 內(nèi)調(diào)焦透鏡-調(diào)節(jié)調(diào)焦透鏡可使目標(biāo)總是清晰地成像于十字絲分劃板上。它是一組凹透鏡。 第二節(jié) 光學(xué)經(jīng)緯儀3.照準(zhǔn)部第二節(jié) 光學(xué)經(jīng)緯儀十字絲分劃板-接收物像。第二節(jié) 光學(xué)經(jīng)緯儀十字絲分劃板-接收物像。第二節(jié) 光學(xué)經(jīng)緯儀

6、十字絲中心與物鏡中心的連線叫做望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸，以確保精確照準(zhǔn)目標(biāo) 。望遠(yuǎn)鏡的成像原理:第二節(jié) 光學(xué)經(jīng)緯儀十字絲中心與物鏡中心的連線叫做望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)第二節(jié) 光學(xué)經(jīng)緯儀望遠(yuǎn)鏡的使用方法 目鏡對光：使十字絲分劃板清晰； 物鏡對光：使目標(biāo)像落在十字絲分劃板上 消除視差：視差是因?yàn)槟繕?biāo)成像不在十字絲分劃板上。(3)照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管 用來精確整平儀器，使水平度盤處于水平位置，一般的經(jīng)緯儀還裝有圓水準(zhǔn)器，用來粗略整平儀器。第二節(jié) 光學(xué)經(jīng)緯儀望遠(yuǎn)鏡的使用方法第二節(jié) 光學(xué)經(jīng)緯儀三、度盤讀數(shù)裝置及讀數(shù)方法 度盤刻劃的最小格值一般為1或30，在讀取不足一個(gè)格值的角值時(shí)，必須借助測微裝置，DJ6級光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)測微器裝

7、置有測微尺和平行玻璃測微器兩種。1.測微尺讀數(shù)裝置 目前新產(chǎn)DJ6級光學(xué)經(jīng)緯儀均采用這種裝置在讀數(shù)顯微鏡的視場中設(shè)置一個(gè)帶分劃尺的分劃板，度盤上的分劃線經(jīng)顯微鏡放大后成像于該分劃板上，度盤最小格值（60)的成像寬度正好等于分劃板上分劃尺1分劃間的長度。第二節(jié) 光學(xué)經(jīng)緯儀三、度盤讀數(shù)裝置及讀數(shù)方法第二節(jié) 光學(xué)經(jīng)緯儀如圖所示：上面注有“水平”（或H）的窗口為水平度盤讀數(shù)窗，下面注有“豎直”（或V）的窗口為豎直度盤讀數(shù)窗，其中長線和大號數(shù)字為度盤上分劃線影像及其注記，短線和小號數(shù)字為測微尺上的分劃線及其注記。讀數(shù)窗內(nèi)的測微尺60小格，每小格代表1，每10小格注有小號數(shù)字，為10的倍數(shù)，因此測微尺可以

8、直接讀到1，估讀到0.1或6。第二節(jié) 光學(xué)經(jīng)緯儀如圖所示：上面注有“水平”（或H）的窗口為第二節(jié) 光學(xué)經(jīng)緯儀水平角：1780500豎直角：850618第二節(jié) 光學(xué)經(jīng)緯儀水平角：1780500豎直角：85第二節(jié) 光學(xué)經(jīng)緯儀HzVHz 2121224V？第二節(jié) 光學(xué)經(jīng)緯儀HzVHz 2121224V？第二節(jié) 光學(xué)經(jīng)緯儀2.單平行玻璃板測微器讀數(shù)裝置單平行玻璃板測微器的主要部件有：單平行板玻璃、測微尺、扇形分劃尺和測微輪等。這種儀器度盤最小分劃為30，測微尺上共有30個(gè)大格，一大格分劃為1，一大格又分為3個(gè)小格，格值為20。第二節(jié) 光學(xué)經(jīng)緯儀2.單平行玻璃板測微器讀數(shù)裝置第二節(jié) 光學(xué)經(jīng)緯儀水平度盤讀

9、數(shù)為84208垂直度盤讀數(shù)為884724 第二節(jié) 光學(xué)經(jīng)緯儀水平度盤讀數(shù)為84208四、平角觀測的工作環(huán)節(jié)包括:安置經(jīng)緯儀、照準(zhǔn)目標(biāo)、讀數(shù)、記錄。1.經(jīng)緯儀安置 將經(jīng)緯儀正確安置在測站點(diǎn)上,包括對中和整平二個(gè)步驟 （1）對中 指將儀器的縱軸安置到與過測站的鉛垂線重合的位置。首先據(jù)觀測者的身高調(diào)整好三腳架腿的長度,張開腳架并踩實(shí),并使三腳架頭大致水平。將經(jīng)緯儀從儀器箱中取出,用三腳架上的中心螺旋旋入經(jīng)緯儀基座底板的螺旋孔。對中可利用垂球或光學(xué)對中器進(jìn)行。 第二節(jié) 光學(xué)經(jīng)緯儀四、平角觀測的工作環(huán)節(jié)包括:安置經(jīng)緯儀、照準(zhǔn)目標(biāo)、讀數(shù)、記錄垂球?qū)χ?掛垂球于中心螺旋下部的掛鉤上,調(diào)垂球線長度至垂球尖與地

10、面點(diǎn)間的鉛垂距2毫米,垂球尖與地面點(diǎn)的中心偏差不大時(shí)通過移動儀器,偏差較大時(shí)通過平移三腳架,使垂球尖大致對準(zhǔn)地面點(diǎn)中心,偏差大于2mm時(shí),微松連接螺旋,在三腳架頭微量移動儀器,使垂球尖準(zhǔn)確對準(zhǔn)測站點(diǎn),旋緊連接螺旋緊。第二節(jié) 光學(xué)經(jīng)緯儀垂球?qū)χ械诙?jié) 光學(xué)經(jīng)緯儀光學(xué)對點(diǎn)器對中 調(diào)節(jié)光學(xué)對點(diǎn)器目鏡、物鏡調(diào)焦螺旋，使視場中的標(biāo)志圓(或十字絲)和地面目標(biāo)同時(shí)清晰;旋轉(zhuǎn)腳螺旋,令地面點(diǎn)成像于對點(diǎn)器的標(biāo)志中心,此時(shí),因基座不水平而圓水準(zhǔn)器氣泡不居中;調(diào)節(jié)三腳架腿長度,使圓水準(zhǔn)器氣泡居中,進(jìn)一步調(diào)節(jié)腳螺旋,使水平度盤水準(zhǔn)管在任何方向氣泡都居中；光學(xué)對點(diǎn)器對中誤差應(yīng)小于1mm。 第二節(jié) 光學(xué)經(jīng)緯儀光學(xué)對點(diǎn)器對

11、中第二節(jié) 光學(xué)經(jīng)緯儀（2）整平 整平指使儀器的縱軸鉛垂，垂直度盤位于鉛垂平面，水平度盤和橫軸水平的過程。粗略整平：伸縮腳架使氣泡居中，但要注意腳架尖位置不能移動。精確整平：調(diào)節(jié)基座上的三個(gè)腳螺旋,使照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管在任何方向上氣泡都居中;方法如下:“左手螺旋法則”。 （3）再次精確對中，精確整平第二節(jié) 光學(xué)經(jīng)緯儀（2）整平第二節(jié) 光學(xué)經(jīng)緯儀2.瞄準(zhǔn)目標(biāo) (1)照準(zhǔn)標(biāo)志: 測量角度時(shí),儀器所在點(diǎn)稱為測站點(diǎn),遠(yuǎn)方目標(biāo)點(diǎn)稱為照準(zhǔn)點(diǎn),在照準(zhǔn)點(diǎn)上必須設(shè)立照準(zhǔn)標(biāo)志便于瞄準(zhǔn)。盡量瞄準(zhǔn)目標(biāo)標(biāo)志的底部，測角時(shí)用的照準(zhǔn)標(biāo)志有覘牌、或測釬、垂球線等。 第二節(jié) 光學(xué)經(jīng)緯儀2.瞄準(zhǔn)目標(biāo)第二節(jié) 光學(xué)經(jīng)緯儀第三節(jié) 角度測量方法

12、(2)瞄準(zhǔn)目標(biāo)方法和步驟：將望遠(yuǎn)鏡對向明亮的背景(如天空),調(diào)目鏡調(diào)焦螺旋,使十字絲最清晰。旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部,通過望遠(yuǎn)鏡上的外瞄準(zhǔn)器,對準(zhǔn)目標(biāo),旋緊水平及垂直制動螺旋。轉(zhuǎn)動物鏡調(diào)焦螺旋至目標(biāo)的成像最清晰,旋豎直微動螺旋和水平微動螺旋，使目標(biāo)成像的幾何中心與十字絲的幾何中心(豎絲)重合,目標(biāo)被精確瞄準(zhǔn)。 注意：應(yīng)注意消除視差。第三節(jié) 角度測量方法(2)瞄準(zhǔn)目標(biāo)方法和步驟：第三節(jié) 角度測量方法一、水平角觀測方法水平角觀測方法有測回法和方向觀測法。1、測回法 適用于觀測兩個(gè)方向形成的單角盤左位置(豎盤在望遠(yuǎn)鏡左邊又稱正鏡)： (1)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部瞄準(zhǔn)起始目標(biāo)A(又稱觀測的零方向),讀水平度盤讀數(shù)A左；

13、(2)松開水平制動螺旋,順時(shí)針轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部瞄準(zhǔn)目標(biāo)B,讀水平度盤讀數(shù)B左;得盤左位置時(shí)上半測回角值: 左=B左A左 以上稱上半測回； 第三節(jié) 角度測量方法一、水平角觀測方法第三節(jié) 角度測量方法 盤右位置(豎盤在望遠(yuǎn)鏡右邊又稱倒鏡): (3)倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡,順時(shí)針旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)點(diǎn)瞄目標(biāo),讀水平度盤讀數(shù)B右。 (4)逆時(shí)地針轉(zhuǎn)動照準(zhǔn)部瞄準(zhǔn)目標(biāo)A，讀水平度盤讀數(shù)A右;得盤右位置下半測回觀測得角值: 右= B右A右 這個(gè)過程稱為下半測回。第三節(jié) 角度測量方法 盤右位置(豎盤在望遠(yuǎn)鏡右邊又稱倒鏡第三節(jié) 角度測量方法 上、下半測回稱一測回,對DJ6級光學(xué)經(jīng)緯儀,如果上、下半測回角值差的限差不大于40時(shí),則取盤左盤右水平

14、角的均值作一測回的角值: =（左+右）/2 用盤左、盤右觀測水平角取其中值,可以抵消大部分儀器誤差對測角的影響。 水平角觀測記錄、計(jì)算(表2-1)。 第三節(jié) 角度測量方法 上、下半測回稱一測回,對DJ第三節(jié) 角度測量方法第三節(jié) 角度測量方法第三節(jié) 角度測量方法2、度盤變換 當(dāng)測回較多時(shí)，測回之間要改變度盤位置,以減弱度盤分劃不均勻?qū)y角的影響。設(shè)觀測n個(gè)測回,則每個(gè)測回的改變值為180/n。如需觀測3個(gè)測回,則各測回度盤(零方向)應(yīng)分別置于0、60、120。 第三節(jié) 角度測量方法2、度盤變換第三節(jié) 角度測量方法3、方向觀測法 一個(gè)測站上需要觀測的方向數(shù)在2個(gè)以上時(shí),要用方向觀測法。(1)觀測程

15、序 盤左位置: A-B-C-D-A 盤右位置: A-D-C-B-A第三節(jié) 角度測量方法3、方向觀測法 第三節(jié) 角度測量方法 再次瞄準(zhǔn)目標(biāo)A稱為歸零,進(jìn)行歸零觀測的目的是:檢查度盤在觀測過程中是否發(fā)生變動。 半測回歸零差=零方向歸零方向值-零方向起始方向值,對于DJ6經(jīng)緯儀其允許值(限差)為18。 全圓方向觀測法記錄、計(jì)算如下表：第三節(jié) 角度測量方法 再次瞄準(zhǔn)目標(biāo)A稱為歸零,進(jìn)行第三節(jié) 角度測量方法第三節(jié) 角度測量方法第三節(jié) 角度測量方法表格記錄說明: (1)記錄順序:盤左自上而下,盤右自下而上; (2)計(jì)算2C值:2C值即視準(zhǔn)誤差的兩倍值,2C=盤左讀數(shù)(盤右讀數(shù)180),2C本身為一常數(shù),故

16、2C的變化可作為觀測質(zhì)量檢查的一個(gè)指標(biāo)(18)。 (3)計(jì)算半測回歸零差=零方向歸零方向值-零方向起始方向值,對于DJ6經(jīng)緯儀其允許值(限差)為18。 左=00118-00106=+12 右=1800112-1800100=+12 第三節(jié) 角度測量方法表格記錄說明:第三節(jié) 角度測量方法(4)一測回盤左、盤右方向平均值:當(dāng)2C變化不大時(shí),取盤左、盤右讀數(shù)的均值作該方向一測回的最終方向值(只計(jì)算秒值)。(5)歸零方向值的計(jì)算:先取零方向A的平均值(4個(gè)值的平均值),并令其為00000,其它各方向的方向值均減去第一個(gè)方向的方向值,計(jì)算結(jié)果稱為歸零方向值。(6)對于DJ6經(jīng)緯儀,在各測回同一方向的方向

17、值互差不超限(24)的情況下,對各觀測方向取平均值作最終值。第三節(jié) 角度測量方法(4)一測回盤左、盤右方向平均值:當(dāng)?shù)谌?jié) 角度測量方法4、水平角觀測的注意事項(xiàng)（1）腳架踩牢，儀器中心螺旋擰緊，轉(zhuǎn)動螺旋要輕，手不扶腳架；（2）觀察氣泡，如果氣泡偏離中央2格時(shí)，需重新整平和觀測；（3）陽光強(qiáng)烈時(shí)用傘遮儀器；（4）儀器安置要求精確對中，特別是短邊測角時(shí)，對中要求更加嚴(yán)格。（4）各點(diǎn)高差過大時(shí)，更需嚴(yán)格整平；（5）覘標(biāo)豎立盡力鉛垂，用十字絲交點(diǎn)照準(zhǔn)目標(biāo)底部；（6）每個(gè)讀數(shù)記錄員都要復(fù)報(bào)，直接記錄，不得轉(zhuǎn)抄；（7）記錄數(shù)據(jù)要真實(shí)，不得涂改，當(dāng)場計(jì)算，不合立即重測。 第三節(jié) 角度測量方法4、水平角觀測的

18、注意事項(xiàng)第三節(jié) 角度測量方法二、豎直角測量方法1.豎直角的用途 在測量作業(yè)中豎直角的作用有兩個(gè):一是將測得的傾斜距離化算為水平距離;SS h SS cos 第三節(jié) 角度測量方法二、豎直角測量方法SS h S 在測量作業(yè)中垂直角的作用有兩個(gè): 二是在三角高程測量中,進(jìn)行三角高差的計(jì)算。第三節(jié) 角度測量方法 在測量作業(yè)中垂直角的作用有兩個(gè):第三節(jié) 角度測量方法第三節(jié) 角度測量方法2.豎直度盤的構(gòu)造 豎直度盤又稱豎盤,其形狀、制成材料同水平度盤,外周刻有格值一般為1的分劃,一般為全圓式從0360,注記方式有順時(shí)針和逆時(shí)針注記兩種形式。第三節(jié) 角度測量方法2.豎直度盤的構(gòu)造第三節(jié) 角度測量方法 豎盤固

19、定于望遠(yuǎn)鏡橫軸的一端,盤面與橫軸垂直。隨望遠(yuǎn)鏡在豎直面內(nèi)一起轉(zhuǎn)動。豎盤讀數(shù)指標(biāo)不隨望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)動。在指標(biāo)線位置正常時(shí),望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸水平,指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中時(shí),則豎盤的指標(biāo)線處的豎盤讀數(shù)應(yīng)為90或270。 第三節(jié) 角度測量方法 豎盤固定于望遠(yuǎn)鏡橫軸的一端第三節(jié) 角度測量方法3.豎直角計(jì)算 目前的經(jīng)緯儀一般為全圓式注記從0360,有順時(shí)針和逆時(shí)針注記兩種形式。 設(shè)豎盤盤左讀數(shù)用L表示,盤右讀數(shù)用R表示時(shí),由上述垂直度盤不同注記形式讀數(shù)的變化規(guī)律,可得豎直角的計(jì)算公式: 第三節(jié) 角度測量方法3.豎直角計(jì)算第三節(jié) 角度測量方法豎直度盤逆時(shí)針注記時(shí)豎直角的計(jì)算公式: 左=L90 右=270R豎直度盤順時(shí)針注

20、記時(shí)豎直角的計(jì)算公式: 左=90L 右= R270取盤左和盤右垂直角的平均值作為豎直角的最終值: =（左+右）/2 上列公式應(yīng)用的前提是豎盤指標(biāo)位置正確,沒有指標(biāo)差時(shí)。第三節(jié) 角度測量方法豎直度盤逆時(shí)針注記時(shí)豎直角的計(jì)算公式角度測量解析課件第三節(jié) 角度測量方法豎直角計(jì)算一般公式:當(dāng)視線慢慢上升,豎盤讀數(shù)逐漸增大,則 =照準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)的讀數(shù)視線水平時(shí)的讀數(shù)當(dāng)視線慢慢上升,豎盤讀數(shù)逐漸減小,則 =視線水平時(shí)的讀數(shù)照準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)的讀數(shù)第三節(jié) 角度測量方法豎直角計(jì)算一般公式:第三節(jié) 角度測量方法4.豎盤指標(biāo)差 當(dāng)豎盤水準(zhǔn)管與豎盤讀數(shù)指標(biāo)的關(guān)系不正確,豎盤指標(biāo)就會偏離正確位置,此時(shí)平視線情況下的豎盤讀數(shù)與指標(biāo)正常時(shí)的讀數(shù)有一個(gè)小的角度差x,稱該讀數(shù)差為豎盤指標(biāo)差。如下圖所示，虛線為指標(biāo)的正確位置,箭頭線為指標(biāo)的實(shí)際位置,其間的夾角i為指標(biāo)差,當(dāng)指標(biāo)線的偏移方向同豎盤的注記方向時(shí),指標(biāo)差使豎盤讀數(shù)增大i值,反之使讀數(shù)減少x值。第三節(jié) 角度測量方法4.豎盤指標(biāo)差第三節(jié) 角度測量方法第三節(jié) 角度測量方法第三節(jié) 角度測量