第三章角度測(cè)量原理萊蕪孫曙光23課件講解

第三章角度測(cè)量原理萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光第一節(jié)水平角測(cè)量原理第二節(jié)光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造第三節(jié)經(jīng)緯儀的使用第四節(jié)水平角的測(cè)量方法第五節(jié)垂直角的測(cè)量方法第六節(jié)經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)與校正第七節(jié)角度測(cè)量誤差及注意事項(xiàng)第一節(jié)水平角測(cè)量原理萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光一、水平角的概念相交于一點(diǎn)的兩方向線在水平面上的垂直投影所形成的夾角，稱為水平角。

水平角一般用β表示，角值范圍為0?～360?。萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光二、水平角測(cè)角原理（左）（右）鉛垂線水平面（H）萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光

經(jīng)緯儀就是根據(jù)上述基本要求設(shè)計(jì)制造的測(cè)角儀器。用于測(cè)量水平角的儀器須具備的條件：具備一個(gè)能置于水平位置的刻度盤（稱為水平度盤），且水平度盤的中心位于水平角頂點(diǎn)的鉛垂線上。為了能瞄準(zhǔn)高低遠(yuǎn)近不同的目標(biāo)，儀器上的望遠(yuǎn)鏡不僅可以在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，而且還能在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光第二節(jié)光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光

經(jīng)緯儀按讀數(shù)設(shè)備不同分為光學(xué)經(jīng)緯儀和電子經(jīng)緯儀。

光學(xué)經(jīng)緯儀按測(cè)角精度，分為DJ07、DJ1、DJ2、DJ6和DJ15等不同級(jí)別。下標(biāo)數(shù)字07、1、2、6、15表示儀器的精度等級(jí)，即“一測(cè)回方向觀測(cè)中誤差的秒數(shù)”。

在工程中最常用的是DJ6和DJ2型光學(xué)經(jīng)緯儀。本節(jié)主要介紹DJ6型光學(xué)經(jīng)緯儀。

萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光一、DJ6型光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造照準(zhǔn)部水平度盤基座萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光橫軸（水平軸）1.照準(zhǔn)部

照準(zhǔn)部是指經(jīng)緯儀水平度盤之上，能繞其旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)部分的總稱。豎軸望遠(yuǎn)鏡照準(zhǔn)部制動(dòng)和微動(dòng)螺旋望遠(yuǎn)鏡制動(dòng)和微動(dòng)螺旋豎直度盤讀數(shù)設(shè)備照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管光學(xué)對(duì)中器萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光*萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光2.水平度盤

它是由光學(xué)玻璃制成的圓環(huán)，環(huán)上刻有0o～360o的分劃線，在整度分劃線上標(biāo)有注記，并按順時(shí)針方向注記，兩相鄰分劃線間的弧長(zhǎng)所對(duì)圓心角，稱為度盤分劃值，通常為1o或30'。

水平度盤與照準(zhǔn)部是分離的。如果需要改變水平度盤的位置，可通過(guò)照準(zhǔn)部上的水平度盤變換手輪，將度盤變換到所需要的位置。萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光3.基座

基座用于支承整個(gè)儀器，并通過(guò)中心連接螺旋將經(jīng)緯儀固定在三腳架上。

基座上有三個(gè)腳螺旋，用于整平儀器。

在基座上還有一個(gè)軸座固定螺旋，用于控制照準(zhǔn)部和基座之間的銜接，使用儀器時(shí)，切勿松開軸座固定螺旋，以免照準(zhǔn)部與基座分離而墜落。萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光二、讀數(shù)設(shè)備及讀數(shù)方法

光學(xué)經(jīng)緯儀上的水平度盤和豎直度盤的最小度盤分劃值一般均為1o或30'，度盤上小于度盤分劃值的讀數(shù)要利用測(cè)微器讀出，DJ6型光學(xué)經(jīng)緯儀一般采用分微尺測(cè)微器。萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光*萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光三、DJ2型光學(xué)經(jīng)緯儀構(gòu)造簡(jiǎn)介

1.DJ2型光學(xué)經(jīng)緯儀的特點(diǎn)（1）望遠(yuǎn)鏡放大倍數(shù)較大，照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管靈敏度較高。（2）讀數(shù)時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)換像手輪，使讀數(shù)顯微鏡中出現(xiàn)需要讀數(shù)的度盤影像。（3）DJ2型光學(xué)經(jīng)緯儀采用對(duì)徑符合讀數(shù)裝置以可消除偏心誤差的影響，提高讀數(shù)精度。萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光2.DJ2型光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)方法

采用對(duì)徑符合讀數(shù)裝置。465660012565664041萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光第三節(jié)經(jīng)緯儀的使用萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光經(jīng)緯儀的使用安置儀器瞄準(zhǔn)目標(biāo)讀數(shù)萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光

安置儀器可按初步對(duì)中整平和精確對(duì)中整平兩步進(jìn)行。1.安置儀器

對(duì)中的目的是使儀器中心與測(cè)站點(diǎn)標(biāo)志中心位于同一鉛垂線上。

整平的目的是使儀器豎軸處于鉛垂位置，水平度盤處于水平位置。

1.初步對(duì)中整平

用光學(xué)對(duì)中器對(duì)中

2.精確對(duì)中和整平萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光

對(duì)中和整平，一般都需要經(jīng)過(guò)幾次“整平→對(duì)中→整平”的循環(huán)過(guò)程，直至整平和對(duì)中均符合要求。萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光二、瞄準(zhǔn)目標(biāo)萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光三、讀數(shù)（1）打開反光鏡，調(diào)節(jié)反光鏡鏡面位置，使讀數(shù)窗亮度適中。（2）轉(zhuǎn)動(dòng)讀數(shù)顯微鏡目鏡對(duì)光螺旋，使度盤、測(cè)微尺及指標(biāo)線的影像清晰。（3）根據(jù)儀器的讀數(shù)設(shè)備進(jìn)行讀數(shù)。萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光第四節(jié)水平角的測(cè)量方法萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光水平角測(cè)量的方法萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光測(cè)回法方向觀測(cè)法一、測(cè)回法

萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光

測(cè)回法適用于觀測(cè)兩個(gè)方向之間的單角，是水平角觀測(cè)的基本方法。1.測(cè)回法的觀測(cè)方法設(shè)O為測(cè)站點(diǎn)，A、B為觀測(cè)目標(biāo)，用測(cè)回法觀測(cè)OA與OB兩方向之間的水平角β。ABO（1）在測(cè)站點(diǎn)O安置經(jīng)緯儀，在A、B兩點(diǎn)豎立測(cè)桿或測(cè)釬等，作為目標(biāo)標(biāo)志。萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光ABO

（2）盤左位置（豎盤在左）瞄準(zhǔn)左目標(biāo)A，讀取水平度盤讀數(shù)aL。瞄準(zhǔn)右目標(biāo)B，讀取水平度盤讀數(shù)bL。盤左位置的水平角角值（也稱上半測(cè)回角值）βL

為：上半測(cè)回萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光測(cè)回法觀測(cè)手簿測(cè)站豎盤位置

目標(biāo)

水平度盤讀數(shù)半測(cè)回角值一測(cè)回角值各測(cè)回平均值°′″°′″°′″°′″O左A00130

B982048。981918右B2782112A1800142

981930981924第一測(cè)回O第二測(cè)回左A900106B1882036右BA82036

2700054981930981942981936981930萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光ABO（3）盤右位置瞄準(zhǔn)右目標(biāo)B，讀取水平度盤讀數(shù)bR。瞄準(zhǔn)左目標(biāo)A，讀取水平度盤讀數(shù)aR。下半測(cè)回盤右位置的水平角角值（也稱下半測(cè)回角值）βR為：*萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光

（4）對(duì)于DJ6型光學(xué)經(jīng)緯儀，如果上、下兩半測(cè)回角值之差不大于±40"，即|βL—βR|≤40"，認(rèn)為觀測(cè)合格。上半測(cè)回和下半測(cè)回構(gòu)成一測(cè)回。取上、下兩半測(cè)回角值的平均值作為一測(cè)回角值β。即在本例中：注意!

由于水平度盤是順時(shí)針刻劃注記的，所以計(jì)算水平角時(shí):

萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光總是用右目標(biāo)的讀數(shù)減去左目標(biāo)的讀數(shù)。如果不夠減，則應(yīng)在右目標(biāo)的讀數(shù)上加上360?，再減去左目標(biāo)的讀數(shù)，決不可以倒過(guò)來(lái)減。

根據(jù)測(cè)回?cái)?shù)n，以180?/n的差值，進(jìn)行水平度盤讀數(shù)的安置。對(duì)一個(gè)角度觀測(cè)多個(gè)測(cè)回時(shí)：

為了減弱度盤分劃誤差的影響，各測(cè)回在盤左位置觀測(cè)起始方向時(shí)，需要起始方向安置水平度盤讀數(shù)。

對(duì)DJ6經(jīng)緯儀，各測(cè)回角值互差如果不超過(guò)±40"，取各測(cè)回角值的平均值作為最后角值。萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光安置起始方向水平度盤讀數(shù)的辦法：第五節(jié)垂直角的測(cè)量方法萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光一、垂直角測(cè)量原理

1.垂直角的概念在同一鉛垂面內(nèi)，觀測(cè)視線與水平線之間的夾角，稱為垂直角，又稱傾角，用α表示。角值范圍為0?～±90?。視線在水平線的上方，垂直角為仰角，符號(hào)為正（+α）；視線在水平線的下方，為俯角，符號(hào)為負(fù)（－α）。萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光

萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光2.垂直角測(cè)量原理

由于視線水平時(shí)的豎盤讀數(shù)都應(yīng)為90?的倍數(shù)。所以，測(cè)量垂直角時(shí)，只要瞄準(zhǔn)目標(biāo)讀出豎盤讀數(shù)，即可計(jì)算出垂直角。

萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光二、豎直度盤構(gòu)造光學(xué)經(jīng)緯儀豎直度盤的構(gòu)造包括: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(dòng)螺旋

當(dāng)豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中時(shí)，豎盤指標(biāo)所處的位置稱為正確位置。

觀測(cè)垂直角時(shí)，豎盤指標(biāo)必須處于正確位置才能讀數(shù)。萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光豎直度盤豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管豎盤指標(biāo)豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管微動(dòng)螺旋萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光光學(xué)經(jīng)緯儀的豎直度盤得注記形式有兩種：順時(shí)針方向注記逆時(shí)針方向注記0?90?180?270?0?180?90?270?萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光豎直度盤構(gòu)造的特點(diǎn)是：

當(dāng)望遠(yuǎn)鏡視線水平，豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中時(shí)，盤左位置的豎盤讀數(shù)為90?，盤右位置的豎盤讀數(shù)為270?。

萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光三、垂直角計(jì)算公式順時(shí)針注記的豎盤垂直角計(jì)算的公式:0°90°180°270°0°90°180°270°270°90°180°0°0°90°180°270°LααRαα盤左位置盤右位置盤左位置：盤右位置：一測(cè)回垂直角：1萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光逆時(shí)針注記的豎盤垂直角的計(jì)算公式為：萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光

在觀測(cè)垂直角之前，將望遠(yuǎn)鏡大致放置水平，觀察豎盤讀數(shù)，首先確定視線水平時(shí)的讀數(shù)；然后上仰望遠(yuǎn)鏡：若讀數(shù)增加，則垂直角的計(jì)算公式為：若讀數(shù)減少，則垂直角的計(jì)算公式為：

這個(gè)規(guī)定，適合任何豎直度盤注記形式和盤左盤右觀測(cè)。萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光四、豎盤指標(biāo)差

在垂直角計(jì)算公式中，認(rèn)為當(dāng)視準(zhǔn)軸水平、豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中時(shí)，豎盤讀數(shù)應(yīng)是90?的整數(shù)倍。

豎盤指標(biāo)差x本身有正負(fù)號(hào)，一般規(guī)定當(dāng)豎盤指標(biāo)偏移方向與豎盤注記方向一致時(shí)，x取正號(hào)，反之x取負(fù)號(hào)。

豎盤指標(biāo)常常偏離正確位置，這個(gè)偏離的差值x角，稱為豎盤指標(biāo)差。萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光90°180°270°0°90°180°270°0°0°90°180°270°0°90°180°270°LααRαα盤左位置盤右位置xxxxαRαL盤左位置，其正確的垂直角計(jì)算公式為：盤右位置，其正確的垂直角計(jì)算公式為：垂直角的計(jì)算公式：用盤左、盤右觀測(cè)，取平均值作為垂直角的觀測(cè)結(jié)果，可以消除豎盤指標(biāo)差的影響。豎盤指標(biāo)差的計(jì)算公式：1萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光

指標(biāo)差互差的限差，DJ2型儀器不得超過(guò)±15″；

DJ6型儀器不得超過(guò)±25″。

萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光五、垂直角觀測(cè)BAO

（1）在測(cè)站點(diǎn)O安置經(jīng)緯儀，在目標(biāo)點(diǎn)A豎立觀測(cè)標(biāo)志，確定該儀器垂直角計(jì)算公式。（2）盤左位置：瞄準(zhǔn)目標(biāo)A。轉(zhuǎn)動(dòng)豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管微動(dòng)螺旋，使水準(zhǔn)管氣泡嚴(yán)格居中，然后讀取豎盤讀數(shù)L。（3）盤右位置：重復(fù)步驟2。*萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光*萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光垂直角觀測(cè)手簿測(cè)站目標(biāo)豎盤位置豎盤讀數(shù)°′″半測(cè)回垂直角°′″

指標(biāo)差″一測(cè)回垂直角°′″備注12345678OA左952200右2643648-52200-52312-36-52236OB左右8112362784554+84724+84554-45+84639萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光

（4）根據(jù)垂直角計(jì)算公式計(jì)算，得豎盤指標(biāo)差為：那么一測(cè)回垂直角為：萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光注意：

每次讀數(shù)前必須使豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中。

采用了豎盤指標(biāo)自動(dòng)歸零裝置的經(jīng)緯儀，整平，瞄準(zhǔn)目標(biāo)后，打開自動(dòng)補(bǔ)償器。萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光第六節(jié)經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)與校正萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光一、經(jīng)緯儀的軸線及各軸線間應(yīng)滿足的幾何條件經(jīng)緯儀的主要軸線有:豎軸VV、橫軸HH、視準(zhǔn)軸CC、水準(zhǔn)管軸LL。經(jīng)緯儀各軸線之間應(yīng)滿足以下幾何條件：（1）水準(zhǔn)管軸LL應(yīng)垂直于豎軸VV；（2）十字絲縱絲應(yīng)垂直于橫軸HH；（3）視準(zhǔn)軸CC應(yīng)垂直于橫軸HH；（4）橫軸HH應(yīng)垂直于豎軸VV；萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光二、經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)與校正

1.水準(zhǔn)管軸LL垂直于豎軸VV的檢驗(yàn)與校正（1）檢驗(yàn)方法（2）校正方法萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光2.十字絲豎絲的檢驗(yàn)與校正

（1）十字絲豎絲的檢驗(yàn)

PP萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光

（2）十字絲縱絲的校正十字絲固定螺釘十字絲校正螺釘萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光3.視準(zhǔn)軸CC垂直于橫軸HH的檢驗(yàn)與校正

視準(zhǔn)軸不垂直于水平軸所偏離的角值c稱為視準(zhǔn)軸誤差。（1）檢驗(yàn)方法萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光對(duì)于DJ6經(jīng)緯儀，如果c＞60"，則需要校正。（2）校正方法在直尺上定出一點(diǎn)B3。ABB1DHHH1H190?–c90?–c180?–2c2cAHHH1H1DB1BB2B390?–c90?–c180?–2c2c2c直尺直尺盤左瞄準(zhǔn)A點(diǎn)盤右瞄準(zhǔn)A點(diǎn)倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡定出B1點(diǎn)倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡定出B2點(diǎn)cc萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光4.橫軸HH垂直于豎軸VV的檢驗(yàn)與校正萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光5.豎盤水準(zhǔn)管的檢驗(yàn)與校正

豎盤指標(biāo)差x若超過(guò)1'時(shí)，需要校正。萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光第七節(jié)角度測(cè)量誤差與注意事項(xiàng)萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光水平角測(cè)量誤差的主要來(lái)源有儀器誤差觀測(cè)誤差外界條件的影響萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光一、儀器誤差

1.視準(zhǔn)軸不垂直于水平軸

采用盤左、盤右觀測(cè)取平均值的方法，可以消除此項(xiàng)誤差的影響。

2.水平軸不垂直于豎軸

采用盤左、盤右觀測(cè)取平均值的方法，可以消除此項(xiàng)誤差的影響。

3.水平度盤的偏心差

采用盤左、盤右觀測(cè)取平均值的方法，可以消除此項(xiàng)誤差的影響。萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫曙光

4.水