经纬仪角度测量课件.ppt

第三章 经纬仪及角度测量,测量学 测量学 测量学 测量学 测量学 测量学 测量学,目录,1.水平角测量原理,2.DJ6型光学经纬仪,3.DJ2型光学经纬仪,4.水平角测量,5.竖直角测量,6.经纬仪的检验与校正,7.角度测量中产生误差的原因及其消极减方法,8.电子经纬仪,图3-1,水平角度为：=b-a,观测水平角的经纬仪必须具备下列几个条件： (1)能够安置成水平的刻度圆盘和能够精确读取度 盘读 数的读数装置； (2)能够在水平方向和竖直方向转动的瞄准设备，以精 确瞄准不同方向、不同高度和不同距离的目标； (3)有能够将度盘的中心安置在所测角顶点的铅垂线方 向上的设备。,按照读数方式可以分为:测微尺读数装置单平板玻璃测微器读数装置,按照读数方式可以分为:测微尺读数装置单平板玻璃测微器读数装置,照准部水平度盘基座读数方法,照准部水平度盘基座读数方法,望远镜 竖直度盘 照准部水准管光学读数系统读数显微镜内轴,望远镜:望远镜用来瞄准远方目标，与水准仪的望远镜构造相同，它固定在横轴上，可绕横轴做仰俯转动，并可用望远镜的制动螺旋和微动螺旋(图32)控制其转动。,竖直度盘:竖直度盘由光学玻璃制成，与望远镜的横轴连在一起可用来测量竖直角。,照准部水准管:照准部水准管用来检查仪器是否水平 。,光学读数系统:光学读数系统由一系列棱镜和透镜组成，光线通过棱镜的折射，可将水平度盘和竖直度盘的刻度及分微尺的刻划投影到读数显微镜内，以便进行读数。,望远镜 竖直度盘 照准部水准管光学读数系统读数显微镜内轴,望远镜 竖直度盘 照准部水准管光学读数系统读数显微镜内轴,内轴是仪器的竖轴，也是照准部的旋转轴，它插入水平度盘的外轴，整个照准部可以在水平度盘上转动，并可用水平制动螺旋和微动螺旋来控制它的转动。,照准部水平度盘基座读数方法,水平度盘部分 度盘变换手轮外轴,水平度盘部分 度盘变换手轮外轴,图3-3经纬仪的光学系统,水平度盘部分 度盘变换手轮外轴,水平度盘部分 度盘变换手轮外轴,图3-3经纬仪的光学系统,照准部水平度盘基座读数方法,照准部水平度盘基座读数方法,水平度盘和竖直度盘测微尺,如图3-4示水平度盘H读数为 180+06.4=1800624，竖直度盘V读数为 64+53.2=645312。,按照读数方式可以分为:测微尺读数装置单平板玻璃测微器读数装置,图3-5DJ6型光学经纬仪,图3-6单平板玻璃测微器,图3-7读数显微镜中的影像,图3-7水平度盘读数为 4930十2230=495230，竖直度盘读数为 91+1650911650。,DJ2型光学经纬仪的度数设备 DJ2型光学经纬仪读数方法,DJ2型光学经纬仪的度数设备 DJ2型光学经纬仪读数方法,DJ2型光学经纬仪的构造与DJ6型光学经纬仪比较，在读数设备方面具有下面两个特点：水平度盘与竖直度盘的像分别在读数显微镜中显现；DJ2型光学经纬仪采用对径重合读数法 。,DJ2型光学经纬仪的度数设备 DJ2型光学经纬仪读数方法,162+40+6201624620 图3-9 DJ2型光学经纬仪读数示例,113+50+8541135854。图3-10 新型DJ2型光学经纬仪读数示例,仪器的安置水平角观测,仪器的安置水平角观测,对中整平瞄准读数和角值计算,对中整平瞄准读数和角值计算,目的：是使仪器的中心（或水平度盘的中心） 与测站点o位于同一条铅垂线上。要求：对中误差应小于3毫米。,方法：对中时，首先打开三角架，将其安置测站点o上，目 估架头大致水平，高度适当。然后取出仪器，利用架头上的中心螺旋将仪器固定在三角架上,对中时，固定三角架一条腿，后拿另外两条腿前后、左右移动，使仪器中心与测站点o位于同一条铅垂线上。,对中整平瞄准读数和角值计算,目的：是使仪器竖轴竖直，水平度盘处于水平位置。方法：1、升降脚架使圆水准器气泡居中； 2、转动照准部，使长水准管轴平行于两个脚螺旋 的连线，如图312(a)两手同时向内或向外旋 转脚螺旋，气泡移动的方向与左手拇指旋转方 向一致。,气泡居中后，将照准部旋转90，如图312(b)所 示，使管水准器与前一位置相垂直，旋转第三个脚螺 旋，使气泡再次居中，一般此项工作要重复23 次。要求：直到照准部水准管转到任何位置时，气泡偏离中心 不超过水准管分划的一格。,图3-12,对中整平瞄准读数和角值计算,要求：,图3-13,对中整平瞄准读数和角值计算,AOB1184530201430983l00,图3-14,计算时，如OB方向(终边)读数小于OA方向(始边)水平度盘读数，则将终边读数加360进行修正,再减去始边读数，才为所测的水平角值。,仪器的安置水平角观测,测回法全圆测回法,测回法全圆测回法,适用范围：两个方向之间的单角观测。观测方法： （1）盘左位置：竖直度盘位于望远镜左侧，亦称正镜 左b左a左 882336302848 575448此过程称为上半测回（盘左半测回），所测角值为盘左角值。,（2）盘右位置： 竖直度盘在望远镜右侧，亦称倒镜 右b右a右26823122102836 575436此过程称下半测回（盘右半测回），盘右位置观测的角值称为盘右角值。上、下两个半测回组成一个测回。（3）最后结果：可取平均值作为最后结果，即： =1/2 （左右）575442,表31 水平角观测手簿（测回法） 测区 观测者 观测者 年 月 日 天气 仪器型号 ,多个测回观测：原因：为了减小度盘分划不均匀所带来的误差，为 了提高观测精度，往往需要观测多个测回。方法：各测回应根据测回数n，按变换水平度盘的位 置，n为测回数。,事例：例如n3时，各测回瞄准起始方向时水平度盘的 读数应依次配置在等于或略大于0、60、120。结果：各测回的角值之差称为“测回差”，应不超过36。 当测回差满足限差要求时，取各测回的平均值作为本 测站的水平角观测结果。,测回法全圆测回法,适用范围： 当观测方向为三个或多于三个时，通常采用全圆测回法 。观测方法： （1）盘左位置：用盘左位置瞄准起始点A，然后顺时针转 动照准部，依次瞄准B、C、D各点，读出相应的水平度盘 读数，最后，顺时针转动照准部再次瞄准A，读取水平度 盘读数，称为归零。两次OA方向的读数差，称为归零差， 此过程称为上半测回（盘左半测回），所测角值为盘左角值。,（2）盘右位置： 首先瞄准A，然后按逆时针方向转动照准部依次瞄准D、C、B各方向，分别读出各方向水平度盘读数，最后，逆时针转动照准部归零回到A点，归零差应小于允许值。 此过程称下半测回（盘右半测回），所测角值称为盘右角值。上、下两个半测回组成一个测回。,（3）角值计算：取各测回归零后方向值的平均值，相邻各测回归零后平均 值之差即为各相邻方向之间的水平角。,最后结果： 进行校核计算，计算时应满足以下要求： 半测回归零差不得超过表33中的规定。 2C值互差应满足要求。 计算归零后方向值，各测回中同一方向归零后方向值互差，同样不应超过表33中规定。,表33 水平角观测技术要求（按五等三角测量要求）,竖直角：在同一竖直面内，倾斜视线与水平视线的夹角。 如316所示，当倾斜视线位于水平视线的上方 时，称为仰角，为“”。当倾斜视线位于水 平视线的下方时，称为俯角，为“”。,图3-16,竖直度盘与读数系统竖直角观测,竖直度盘与读数系统竖直角观测,1-竖盘指标水准管轴；2-竖盘指标水准管校正螺纹；3-望远镜；4-光具组光轴；5-竖盘指标水准管微动螺旋；7-竖盘指标水准管；8-竖直度盘；9-目镜；10-光具组的透镜、棱镜,1-竖直度盘竖2-弹簧片；3-垂直吊架；4-转像棱镜；5-透镜组；6-棱镜；7-阻尼盒；8-阻尼器,图317,DJ6型光学经纬仪竖直度盘与读数系统,竖盘指标线自动归零装置,始读数:当望远镜视线水平，竖盘指标水准管气泡居中时，指 标线所指读数称为始读数。,图3-18,竖直度盘与读数系统竖直角观测,竖直角：倾斜视线与水平视线的读数之差值。确定竖直角计算公式 （以L始90；R始270为例说明确定竖直角计算公式的方法）：,因此，盘左时，竖直角计算公式为左L始L读 (32)盘右时竖直角的计算公式为：右R读R始 (33)综上所述，可得确定计算竖直角的公式原则如下： (1)抬高物镜，如果读数逐渐增加，则 =读数始读数 (2)抬高物镜，如果读数逐渐减小，则 =始读数读数计算的结果为“”值时，为仰角；“”时，为俯角。,在进行竖直角观测时，应按下列步骤进行。(1)观测前，使望远镜视线大致水平，以确定始读数。(2)将望远镜视准轴逐渐向上倾斜，观察竖直度盘读数是增加还是减小，以确定竖直角计算公式。(3)瞄准目标，调节竖盘指标水准管气泡居中，读出竖直度盘读数，计算竖直角。(4)为了校核并提高测量精度，可用盘左、盘右两个位置进行观测，取其平均值作为最后结果。,表34盘左、盘右两个位置在测站A观测目标B、C两点的记录手簿 表34 竖直角观测手簿 测区 观测者 观测者 年 月 日 天气 仪器型号 ,仪器误差 观测误差 外界条件的影响,仪器误差 观测误差 外界条件的影响,仪器加工制造不完善所产生的误差 仪器校正不完善所引起的误差,仪器误差 观测误差 外界条件的影响,对中误差对测角的影响,整平误差对测角的影响,目标倾斜误差对测角的影响,照准误差的影响,读数的影响,对中误差对测角的影响,整平误差对测角的影响,目标倾斜误差对测角的影响,照准误差的影响,读数的影响,仪器加工制造不完善所产生的误差仪器校正不完善所引起的误差,例如：如图329，对中偏于O点，偏心距e1OOl厘米，160，OA100米，OB120米。AOB130时，测角误差为：,1 206265182 20626516由于仪器对中产生误差，对水平角影响为：12181634,对中误差对测角的影响,整平误差对测角的影响,目标倾斜误差对测角的影响,照准误差的影响,读数的影响,由此引起的测角误差：1d/D* ,例如，如图330中，花杆长L2米，照准花杆顶端，倾斜角030，距离D150米，则测角误差为： 20626524因此，目标倾斜误差对测量水平角的影响很大，特别是短边测角影响更大。,仪器误差 观测误差 外界条件的影响,