第四章经纬仪及角度测量
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1、主讲教师: 杨容浩联系电话: 13683470591电子邮件:第四章第四章 角度测量角度测量3.1 3.1 角度测量原理角度测量原理3.2 3.2 方位角与角度测量工具方位角与角度测量工具3.3 3.3 经纬仪的使用经纬仪的使用3.4 3.4 水平角观测水平角观测3.5 3.5 竖直角观测竖直角观测3.7 3.7 角度测量误差分析角度测量误差分析3.8 3.8 经纬仪系列简介经纬仪系列简介 $ 角度测量原理 角度测量包括 水平角测量和竖直角测量。 水平角测量用于确定点的平面位置。 竖直角测量用于测定高差或将 倾斜距离改化成水平距离。 常用仪器 经纬仪1 水平角测量原理 1 竖直角测量原理ABO
2、A1B1O1O2ab水平面一、水平角测量原理1、水平角：相交的两条直线在同一水平面上的 投影所夹的角度。2、原理： OA投影在水平度盘上读数为a，OB投影在水平度盘上读数为b。则：ab角值范围：0360同一水平面二.竖直角测量原理1、定义 ：在同一竖直面内，仪器中心至目标的倾斜视线与水平视线所夹的锐角。 角值范围：-90 +90 视线向上倾斜，称仰角，为正值； 视线向下倾斜，称俯角,为负值。2、原理： =目标视线读数水平视线读数. Z 天顶距21$ 方位角与角度测量工具& 方位角& 罗盘仪& 普通光学经纬仪 方位角v 标准方向v 方位角和象限角v 方位角之间的关系一. 标准方向 真子午线方向
3、通过地面某点的真子午线的切线方向。 磁子午线方向 在地面上某点磁针静止时其针端所指的方向。 坐标纵向方向 在每一高斯投影带中，采用该带的中央子午线方向即坐标纵轴方向作为标准方向。若采用假定坐标系，则用假定的坐标纵轴作为标准方向。v方位角 从标准方向的北端起，顺时针转至某一直线的水平夹角，称为该直线的方位角。 常用A下标或下标 表示，角值为0360。二. 方位角和象限角oN(北)ABCD60150240300v象限角 从标准方向的北端（或南端）起，顺时针（或逆时针）转至某一直线的水平锐角，称为该直线的象限角。 常用A或 表示，角值为090。oN(北)ABCD30北东北西60南西南东6055S(南
4、)W(西)E(东)v真方位角与磁方位角之间的关系 磁偏角（）：由于地磁南北极与地球的南北极不重合而造成的过地面某点的真子午线方向与磁子午线方向之间的夹角。 磁子午线北端偏于真子午线以东称为东偏， 为正； 偏于真子午线以西称为西偏， 为负。三. 方位角之间的关系磁偏角o+ 真子午线磁子午线v真方位角与坐标方位角之间的关系 子午线收敛角（）：高斯平面直角坐标系中，过地面某点的真子午线方向与坐标纵线方向之间的夹角。 坐标纵线偏于真子午线以东称为东偏， 为正； 偏于真子午线以西称为西偏， 为负。+ x中央子午线(坐标纵轴)y坐标纵轴方向- 大地坐标与收敛角BLLsin)(0L0为相应投影带的中央子午线
5、经度。 纬度愈高，离中央子午线愈远， 收敛角愈大； 一直线的真方位角与坐标方位角之间相差一子午线收敛角。结论：v正、反方位角之间的关系 180180ABBAABBAAA)方位角。为直线BA的真()方位角;)为直线AB的真(AB坐标）（坐标BABAABAA 测量工作中均采用坐标方位角进行直线定向，正、反方位角关系的通式可写成：180ABBA 罗盘仪v 罗盘仪的构造v 罗盘仪的使用一. 罗盘仪的构造标线短觇板透明孔长觇板标尖觇孔磁针刻度刻度: 一般分划为1或30一格,10作一注记,按逆时针由0360注记的为方位罗盘;按象限由090注记的为象限罗盘。瞄准构件瞄准构件: 长觇板、短觇板、觇孔、标尖、标
6、线。二. 罗盘仪的使用步骤一：放置将罗盘水平置于直线起点处；步骤二：瞄准转动罗盘，利用瞄准构件瞄准直线终点；在刻度盘磁针处读数。步骤三：读数读数规则：若0分划为瞄准时的近物端，则读北针处读数； 若180分划为瞄准时的近物端，则读南针处读数。磁方位角测定步骤一：放置将罗盘竖立放置，使其中线与斜线平行；步骤二：整平转动罗盘背面扳手，使小水准管气泡居中；在指标线处读数。步骤三：读数竖直角测定 普通光学经纬仪& 按精度分：DJ1、DJ2、DJ6、DJ15等。 D大地测量仪器 J经纬仪 数字测角精度（一测回方向观测中误差， 单位为秒）& 按读数系统分：光学经纬仪、电子经纬仪。& 按性能分：方向经纬仪、复
7、测经纬仪& 目前工程测量中使用较多的是光学经纬仪， 一般用DJ6，精度要求较高时用DJ2。DJ6光学经纬仪P DJ6光学经纬仪的构造P 读数装置及读数方法P 照准工具一、DJ6光学经纬仪的构造 DJ6光学经纬仪包括基座、度盘、照准部三大部分。垂直制动水平微动读数目镜水平度盘转换轮垂直微动光学对点器补偿器转换钮望远镜圆水准器DJ6光学经纬仪1、基座 由轴座、脚螺旋、底板、三角压板等组成。 作用：用于连接和整平。2、度盘 包括水平度盘和竖直度盘，由光学玻璃制成。 注记：0 360 分划：20、30 、1 三种注：水平度盘顺时针注记，与竖轴不固定，不随 望远镜转动； 水平度盘有复测钮或变换钮，用作改
8、变观测观测 方向的角度值； 竖直度盘顺时针注记或逆时针注记，与望远 镜固定，随望远镜一起转动。 3、照准部 主要由望远镜、支架、竖直轴、水平轴、竖直制动微动螺旋、水平制动微动螺旋、读数设备、水准器和光学对点器等组成。 望远镜 用于瞄准目标 圆水准器 用于粗略整平仪器 管水准器 用于精确整平仪器 光学对点器 用于使度盘中心和测点 在同一铅垂线上 读数装置用于读数二、读数装置及读数方法 读数装置由棱镜、 透镜、读数显微 镜组成； 用于读取度盘 读数。 读数方法分测微尺和测微器两种方法。测微尺测微器水平读数：215 0648 竖直读数：78 5200竖直读数：92 17 30水平读数：转动测微轮重合
9、读数三、测钎、标杆和觇牌 测钎、标杆和觇牌均为经纬仪瞄准目标时所使用的照准工具。 测钎：适用于距测站较近的目标。 标杆：适用于距测站较远的目标。 觇牌：固定在三脚架上使用，远近皆可适用； 一般为红白或黑白相间且常与棱镜结 合，用于电子经纬仪或全站仪。 有时也可悬挂垂球用垂球线作为瞄准标志。$ 经纬仪的使用对中整平瞄准读数交替一、对中、整平 目的： 使测点中心与仪器竖轴中心在同一铅垂线上； 使水平度盘处于水平位置。 方法：有垂球对中和光学对点器对中两种，由于 垂球对中精度较低，且使用不便，工程测量 中一般采用光学对点器对中。 光学对点器对中及整平的步骤： 安置仪器：高度适中，使测点在视场内； 强
10、制对中：调节脚螺旋，使光学对点器中心 与测点重合； 粗略整平：调节三脚架，使圆水准气泡居中； 精确整平：调节脚螺旋，使长水准气泡居中； 精确对中：移动基座，精确对中（只能前后、 左右移动，不能旋转）； 重复 、两步，直到完全对中、整平。仪器整平 二、调焦与瞄准 目的：视准轴对准观测目标的中心。 方法： 调节目镜调焦螺旋，使十字丝清晰； 利用粗瞄器，粗略瞄准目标，固定制动螺旋； 调节物镜调焦螺旋使目标成像清晰，注意消 除视差； 调节制动、微动螺旋，精确瞄准。测水平角用双丝夹粗目标测竖直角用横丝切目标顶部三、读数 方法： 打开反光镜，使读数 窗光线均匀； 调焦使读数窗分划清晰 （注意消除视差）；
11、按不同的测微器直接 读取水平、竖直度盘 读数（度、分、秒，秒为估读且为6的倍数）。 水平角：21506 48 竖直角： 7852 00 $ 水平角观测& 测回法& 方向观测法一、测回法（只有两个方向）OMN1、操作步骤 安置仪器于O点，对中整平； 正镜（盘左）瞄准MM点,度盘归零； 顺时针转动仪器，瞄准N点读数； 倒镜（盘右），瞄准N点读数； 逆时针转动仪器，瞄准M点读数。2、记录与计算（见表3.1) 盘左（正镜）观测 瞄M，记录 m左= 00036 瞄N，记录 n左= 684248 上半测回的角值： 左= n左- m左= 684212 盘右（倒镜）观测 瞄N， 记录 n右= 2484230
