21角度测量和经纬仪的使用.ppt

1,数字测图原理与方法,杨 正 尧,武汉大学测绘学院,妊乃幻切匠孵宣诗虱泅翼肘讨备姥篷浆舱溜酬梦棚豹话昨统葬天蓬湾娇筹2-1角度测量和经纬仪的使用2-1角度测量和经纬仪的使用,第二章 基本测量方法和仪器,角度测量、高程测量、距离测量是测量的基本工作。在这一章里,你将学习有关距离测量、角度测量、高程测量的基本理论、基本知识。学习常用测量仪器的使用、外业观测和内业计算方法。,灸烽淫躺净撤续膝曼宜圈漱绩郡蓟汀翱汛寓供柬嚎叶蛛精赡像碳滩麻七川2-1角度测量和经纬仪的使用2-1角度测量和经纬仪的使用,1,2.1 角度测量原理和经纬仪,角度测量是确定地面点位的基本测量工作之一，包括水平角测量和竖直角测量，用于角度测量的仪器是经纬仪，采用光学法或电子法测角技术获取角值。,示沏荧暑膘僚画授惑盒卫诌拦摆趁炉库朵抛后棍但豪徘冬了藏擦爵卉处袜2-1角度测量和经纬仪的使用2-1角度测量和经纬仪的使用,1.水平角观测的概念,水平角：相交的两直线之间的夹角在水平面上的投影。,A,B,O,a,b,仪器安置的高低及瞄准目标的高低不同部位对水平角的观测有无影响？,2.1.1 水平角测量原理,屁刮匙凳丸店欣旦簇说陕腐扔娩仆呸瘫伍姿岁壮嗓眺媚裁庶尊链莹艺城雍2-1角度测量和经纬仪的使用2-1角度测量和经纬仪的使用,2.竖直角测量原理,竖直角 在同一竖直面内，目标方向线与一特定方向线之间的夹角，称为竖直角。它有两种表示形式：高度角 天顶距,胶渍著测扰吼佛困唾聋轧踌身具卉尾吠锡靳炼叉裔降兑枚有辱瘟冻织瞧利2-1角度测量和经纬仪的使用2-1角度测量和经纬仪的使用,A,B,天顶距：在同一竖直面内，目标方向与天顶方向所构成的角。,高度角：在同一竖直面内，目标方向和水平方向间的夹角。,天顶距和高度角统称为竖直角。高度角,习惯上又称为竖角，也称为垂直角。,+,-,z,水平方向,天顶方向,碱遁啄谊病耻廓烷坦宫传谅挠珊集添担察该妈粗违遗显爱碌贩撼款堤巫脉2-1角度测量和经纬仪的使用2-1角度测量和经纬仪的使用,1,高度角 目标方向与水平方向间的夹角称为高度角，习惯上又称为竖角。一般用表示，角值为090。目标方向线在水平方向线以上（上倾）所构成的仰角，符号为正；目标方向线在水平方向线以下（下倾）所构成的俯角，符号为负。,颧抒橙碗兜员登虑曙伐凸粕倘挟缀蛇剪补扑璃锚狡易搁淘苗该噶亩总蓉畜2-1角度测量和经纬仪的使用2-1角度测量和经纬仪的使用,1,天顶距 自天顶方向（即铅垂线方向的反方向）至目标方向间的夹角称为天顶距。一般用Z表示，角值为0180，没有负值。竖角与天顶距Z的关系为=90Z,品夜酱汛揩戚园飘弗郎硝龙叔慰玛脉煌衍贴裂嘶精凶晾蜀琳杜尺硝勤裂乌2-1角度测量和经纬仪的使用2-1角度测量和经纬仪的使用,1,由于生产厂家的不同，各种经纬仪的部件和结构又不尽一样。但是各种光学经纬仪主要部分的构造基本相同，现以 DJ6级光学经纬仪为例说明。它包括照准部、水平度盘和基座三部分。,2.1.2 经纬仪的基本构造及分类,1.经纬仪的基本构造,赊臼进篮撒托趴胆蝗寿仅王勘杨巾脖喷掳羹板帘展首刺窝迹爷绘蕴卑簇侦2-1角度测量和经纬仪的使用2-1角度测量和经纬仪的使用,根据水平角观测的原理，经纬仪的结构：,豫俘钎衷述替构荐瞎喂饮典液砌耍在俐赣裙籽疟桅瞥佣袍丰虾满酝稻忙演2-1角度测量和经纬仪的使用2-1角度测量和经纬仪的使用,1,1）照准部 照准部的主要部件有：照准部水准管、光学对中器、支架、横轴、望远镜、竖盘、读数装置等。,言阻尹壹励动治鬼裁差盲寄洛鸿震绅弓廓瓤汝剩萨撰稳阜村奴检官江泰阶2-1角度测量和经纬仪的使用2-1角度测量和经纬仪的使用,1,2）水平度盘用于测量水平角。水平度盘是用光学玻璃制成的圆环，整个圆周分为360，并按顺时针方向对每度分划线加以注记。,豢责伯稿魏短僚苛诛其王棘汹隐姿沧耍蛇各涧澳止逐攫庚遏跑哑办疤旱突2-1角度测量和经纬仪的使用2-1角度测量和经纬仪的使用,1,3）基座 仪器的最下部是基座,用于支承仪器上部结构，基座通过三脚架上的中心连接螺旋固定在三脚架上。水平度盘和照准部由竖轴系与基座连接，并由基座上的轴座固定螺旋固定。基座上有三个脚螺旋，用于整平仪器。,缸纹湾丹猛寺栅饵梗稀急宝犯善贼许舍材雏澄熏喀胀曼丧父伶祝配感虫蒂2-1角度测量和经纬仪的使用2-1角度测量和经纬仪的使用,2.经纬仪的分类,游标经纬仪：金属度盘，游标读数法。光学经纬仪：光学玻璃度盘，采用光学法读数。电子经纬仪：电子度盘，电子法测角技术获取角值。,我国大地测量仪器的总代号为汉语拼音字母“D”，经纬仪代号为“J”。经纬仪的类型很多，我国经纬仪系列是按野外“一测回水平方向中误差”这一精度指标划分为DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ15五个等级。例如“DJ6”表示经纬仪野外“一测回水平方向中误差”不超过6，简写为“J6”。,愤蠢奖页积侦伦跺潮荷摄艳援轮猪辅掷育赢咎冀髓洼返窗越在次阉莱碳雇2-1角度测量和经纬仪的使用2-1角度测量和经纬仪的使用,2.1.3光学经纬仪,1.光学经纬仪的主要部件,1）望远镜十字丝分划板用于准确瞄准测量目标和读数。使用望远镜，应注意消除视差。,2）水准器 分两种：管水准器（通常称水准管）和圆水准器。(1)管水准器 水准管零点水准管水准轴（水准管轴）。水准管灵敏度,梭头祖踊越侗宵翠线务收眶蹋崖钨揩诅喀投嘴跌棘庆怪认蜕只宅灭披沼趴2-1角度测量和经纬仪的使用2-1角度测量和经纬仪的使用,1,水准管分划值 水准管上相邻两分划线间弧长（2mm）所对的圆心角值，称为水准管分划值，常用表示。它表示当气泡移动1格（2mm）时,水准管轴倾斜的角值。,式中 206265；R水准管圆弧半径，单位：毫米。,可见，水准管的分划值与圆弧的半径R 成反比；半径愈大分划值愈小，则用以导致仪器某部分成水平位置或竖直位置及测定倾斜角的精度也就愈高。,蔼椒查谎淮外辅颠坷晶训协殴犬颠蔡将蓖肄疯竭雷盆惋教债碎嘘怀穗动抠2-1角度测量和经纬仪的使用2-1角度测量和经纬仪的使用,(2)圆水准器,圆水准器的水准轴。圆水准器分划值。使用圆水准器的主要目的是用它粗略置平仪器。,（3）水平度盘用于测量水平角（4）竖盘装置用于竖角测量。在横轴的一端装有一个竖直度盘(简称竖盘)。当望远镜在竖面内上下转动时，竖盘跟着一起转动,岛惊编襄顿捅蟹顷年羞枉握脊愤峙炔混梁枯修蚀专避证洒耗藉业撵祥矛祥2-1角度测量和经纬仪的使用2-1角度测量和经纬仪的使用,2.光学经纬仪读数设备,1）分微尺读数装置,0,1,2,3,4,5,6,60,J6光学经纬仪,水平,竖直,H,V,水平度盘,竖直度盘,6,6013.5（601330）,雇耻泼齿吁股贪菱勃蚀姓薯椭喻犬酥侥懈疡嗅骸畅省娩砂凝袜逻虾誉貌辩2-1角度测量和经纬仪的使用2-1角度测量和经纬仪的使用,2）单平板玻璃测微器,0,5,测微分划尺的像最小分划20,J6光学经纬仪,93,92,91,度盘像，最小分划30,单平板玻璃,度盘分划30，测微分划尺90小格,务循吮养徐悼皑曰址蚂遇堵钙妒桶廷捕罪笑霹浸毛藐妈怒刮焉乞宋约芭奋2-1角度测量和经纬仪的使用2-1角度测量和经纬仪的使用,2）单平板玻璃测微器,15,10,测微分划尺的像,J6光学经纬仪,93,92,91,度盘像,旋转测微手轮，转动单平板玻璃，使度盘分划线影象平移。,搏弘常悯桃闽捆邮张迂展份尸房捣曾像猜裴恃世谓诌鳞峭聚觅天遮迭询瓮2-1角度测量和经纬仪的使用2-1角度测量和经纬仪的使用,3）双平板玻璃光学测微器,转动测微手轮时，一对平板玻璃作等量相反方向转动可使度盘分划线影像作相向移动而彼此接合，这个移动量可在秒盘相应的转动量上显示出来。,7,8,9,187,188,50,1,0,2,度盘最小分划20转动测微手轮使度盘对径分划影像重合。在度盘上读取整10。,10对应600小格最小分划1不足10在秒盘上读取,采用对径符合读数法,仍凑耙苑团肇皿她手锑蛹敛蹈流赔诵墙饲鹏权片元尸讥辕缓俩蔷带犁楚耍2-1角度测量和经纬仪的使用2-1角度测量和经纬仪的使用,2.1.4电子经纬仪,1.什么是电子经纬仪 采用光电扫描度盘将角度值变为电信号，利用电子技术测角，最后再将电信号转换为角度值，使测角能自动显示、自动记录和自动传输数据，从而完成自动化测角的全过程，这种经纬仪称为电子经纬仪。,躺安坊陵蛰磋坷蘑张啄狼参膛价抿滓馏糠喘臆萄茧纂蚤琅秀谆山疽秒组花2-1角度测量和经纬仪的使用2-1角度测量和经纬仪的使用,1,电子经纬仪和光学经纬仪的主要不同点在于电子经纬仪采用了由微处理器控制的光电扫描度盘和自动显示系统。,电子经纬仪与光学经纬仪相比较：仍具有照准部、度盘、基座及相应轴系的结构形式。望远镜、水准器、光学对中器及制、微动机构类似。无读数显微镜，增设电子显示窗和操作按键。,滓印峡框庄紫锗倪化菠捶颜斩呜窑对恋澄望辜徘勘土活滑美叉疏汤痴抨谤2-1角度测量和经纬仪的使用2-1角度测量和经纬仪的使用,1,根据光电扫描度盘取得电信号的方式不同，目前电子测角系统有：,绝对式编码度盘测角系统 增量式光栅度盘测角系统 动态测角系统,兹炽扦钥蚤勉堰凶怔煎祁免评锨俞顽刻芳鹤垢腐良国预男少没堪峙倒盒恋2-1角度测量和经纬仪的使用2-1角度测量和经纬仪的使用,1,2.绝对式编码度盘测角系统,采用编码度盘及编码测微器的测角系统。,纯二进制编码度盘,四码道度盘,每个方向都单值对应一个编码输出，得到绝对方向值，故称为绝对式编码度盘测角,辩寄靡悸苔那砍纶梨阅伯邯尝津咙走痰合捎毗泛尤吸午找岩圈鄂玫纪匪早2-1角度测量和经纬仪的使用2-1角度测量和经纬仪的使用,1,不可能达到较高的测角精度,四码道度盘的角分辨率为22.5,差滩整最扶冯吼将关睁赐齿猜叭恭墟经均贺悬劈解夷绍页棺摹荣庭底种涩2-1角度测量和经纬仪的使用2-1角度测量和经纬仪的使用,3.增量式光栅度盘测角,在光学玻璃度盘的径向上均匀地刻制明暗相间的等角距细线条就构成光栅度盘。,将密度相同的两块光栅重叠，并使它们的刻线相互倾斜一个很小的角度，这时就会产生明暗相间的条纹（莫尔条纹）。夹角越小，条纹越粗。条纹的亮度按正弦周期性变化。,收窖蘸造拿唆澈捏掠珐被骗供淤失甚阜等闷询芒奋孺俯百剿却蹦壮吼拷端2-1角度测量和经纬仪的使用2-1角度测量和经纬仪的使用,光电管,发光管,光栅度盘,指示光栅,度盘每转动一条光栅，莫尔条纹移动一周期。莫尔条纹的光信号强度变化一周期，光电管输出的电流也变化一周期。,在照准目标的过程中，仪器的接收元件可累计出条纹的移动量，从而测出光栅的移动量，经转换得到角度值。,若发光管、指示光栅、光电管的位置固定，当度盘随照准部转动时，发光管发出的光信号，通过莫尔条纹落到光电管上。,光栅度盘无绝对刻度数，靠累计移动光栅的条数计数，故称为增量式光栅度盘。,剃蜀胆咖胎趣厨男雨钎统弧疯良袋尾益灶猜著垢椭叁害碎仲太桃倪拭嫂真2-1角度测量和经纬仪的使用2-1角度测量和经纬仪的使用,2.2.1经纬仪的安置,1、对中使仪器水平度盘中心和测站点标志中心在同一铅垂线上。2、整平使仪器的竖轴竖直。即水平度盘水平。,用光学对中器进行对中和整平步骤：1、粗对中 固定三脚架一条腿，移动两条腿；2、精对中 调脚螺旋；3、粗平 升降三脚架使圆水准器气泡居中；4、精平 调脚螺旋（首先，水准管平行两个脚螺旋方向，调该两个脚螺旋，使水准管气泡居中，旋转90度使水准管垂直该两个脚螺旋方向，调第三个脚螺旋，使水准管气泡居中。检查任何方向气泡居中。）5、检查对中,2.2 角度观测,磺访搬裂艳邢裸莱媚攘隘络迸饺特划肌怀婿炳剿惜坏搽核雍觅彤帐捷劲蟹2-1角度测量和经纬仪的使用2-1角度测量和经纬仪的使用,1.测回法,盘左：先瞄准左边的目标A读数 再瞄准右边的目标读数,盘右：先瞄准目标B读数 再瞄准目标A读数,盘右半测回或下半测回,盘左半测回或上半测回,一测回,在不同的测回间，为了减小度盘刻划的误差，须配度盘,限差：1.两个半测回角值之差；2.各测回角值之差,盘左正镜，竖盘在望远镜的左边；盘右倒镜，竖盘在望远镜的右边。,距匪链孔节罢酒马加陡獭抒涵鼓瞧衫捎僳辟茎步镇潜卧紫碱抑琶拔方帧谤2-1角度测量和经纬仪的使用2-1角度测量和经纬仪的使用,2、方向观测法,O,A,B,盘左：先瞄准零方向A读数，顺时针依次瞄准B、C、D读数，再瞄准零方向归零读数。,在不同的测回间，为了减小度盘刻划的误差，须配度盘,限差：1.归零差；2.各测回同一方向值之差,C,D,盘右：先瞄准零方向A读数，逆时针依次瞄准D、C、B读数，再瞄准零方向归零读数。,总燥填箱藩非搽椽锯喀踌莽拙仍昆厂弧喻壶询唾社凯嫉鲸展腮冶佛涯阜画2-1角度测量和经纬仪的使用2-1角度测量和经纬仪的使用,八、水平角观测的误差,1、仪器的误差水平度盘偏心误差度盘刻划误差 三轴误差：视准轴不垂直于横轴的误差 横轴不水平的误差 竖轴不竖直的误差2、观测作业误差测站偏心、目标偏心、照准误差、读数误差3、外界的影响气象条件：温度、湿度、能见度、大气折光,盘左盘右观测取平均,作业认真（三联脚架法）,配度盘,选择合适的气象条件,矮处映咽曳嘉跺蓑迸防搭侣典糖惩障佳突胺奖瓜烂饶巴饵绢产俺社员律九2-1角度测量和经纬仪的使用2-1角度测量和经纬仪的使用,九、竖盘构造及竖角测定,竖盘是和望远镜固连在一起的。注记的形式多为盘左顺时针。,0,0,90,180,270,盘左,盘右,0,90,270,180,竖盘指标水准管竖盘指标自动归零,蓟媚兵评衔霸狡矛桐贡讼甚悟滥耿仔瘩妥悠抹黔零逛引舰锑交轨少劝牟撮2-1角度测量和经纬仪的使用2-1角度测量和经纬仪的使用,九、竖盘构造及竖角测定,竖角的计算公式：,0,0,90,180,270,盘左,盘右,0,90,270,180,猛料述沽前钦缠圣笆钡豢奉声占狭婆鞭搁郝缴厦潮诉弯罩掸刁掳痕毅柱品2-1角度测量和经纬仪的使用2-1角度测量和经纬仪的使用,九、竖盘构造及竖角测定,竖盘指标差的计算公式：,0,0,90,180,270,盘左,盘右,0,90,270,180,的符号：所偏的方向和注记的方向一致，则为正。反之为负。,谴徘挑线蹿柳梗蝶返酱感巩乏密蜜吗旭峭道唉衔忠劣崭闽溺橇暴峙罐慨断2-1角度测量和经纬仪的使用2-1角度测量和经纬仪的使用,九、竖盘构造及竖角测定,1、在测站上安置好仪器，对中、整平、量取仪器高。,2、盘左位置瞄准目标，使十字丝切于目标某一位置，读出或量取目标高。,3、转动竖盘指标水准管微动螺旋，使竖盘水准管气泡居中，读取竖盘盘左读数。,4、盘右的位置照准原目标位置，读取盘右竖盘读数。（竖盘指标水准管气泡居中）,敦的赁疡讣冷配溯蹈地炽核邢逆疵瘦继狂涝酗尺偶站鸥俗漠自渴洁弃胆惋2-1角度测量和经纬仪的使用2-1角度测量和经纬仪的使用,九、竖盘指标差的检验与校正,1、在测站上安置好仪器，对中、整平，盘左、盘右瞄准一清晰目标读数。计算出指标差。,2、若指标差超限，应校正。计算出盘右的正确读数。,3、盘右的位置照准原目标位置不动，转动竖盘指标水准管微动螺旋，使竖盘读数为盘右正确读数。,4、竖盘指标水准管气泡不居中，用校正螺钉使气泡居中。偏多少校回多少。反复检验校正，直到指标差很小。,砷扩金棺辆氖尔南止惨岩涉铲逆醉塔糟石运择均提产荒锭罪钡转催逼较亲2-1角度测量和经纬仪的使用2-1角度测量和经纬仪的使用,