经纬仪角度测量课件.ppt

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1、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:

2、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

3、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

4、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

5、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

6、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

7、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 5754

8、36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，

9、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

10、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

11、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

12、；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

13、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

14、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,