普通测量学 第三章 角度测量.ppt

普通测量学,单位山东省农业管理干部学院农管系作者房元勋电话0531-8117779，13156110662EmailFangyuanxun,第三章角度测量,3.1水平角和竖直角测量原理3.2DJ6光学经纬仪3.3经纬仪的使用3.4水平角测量3.5竖直角测量3.6经纬仪的检验和校正3.7角度测量误差与注意事项,3.1水平角和竖直角测量原理1,水平角是指相交的两条直线在同一水平面上的投影所夹的角度,或者说分别过两条直线所作的竖直面所夹的二面角。一般用β表示。其值范围0～360。水平角值为两个方向值之差。βa-b竖直角是指在同一竖直面内，倾斜视线与水平方向线之间的夹角。一般用α表示。其值范围0～90。仰角时为正，俯角为负。竖直角值也为两个方向值之差，但其中水平方向是固定的，为常数。α目标读数-水平读书,3.1水平角和竖直角测量原理2,3.2DJ6光学经纬仪2,3.2DJ6光学经纬仪1,基座用于支撑仪器上部，连接三角架。照准部包括望远镜、水准器、照准部旋转轴、横轴、支架、光学读数装置及水平和竖直制动和微动螺旋等。1.望远镜、水准器同水准仪。2.光学读数显微镜从中可以看到水平和竖直度盘成像，读出读数。3.照准部旋转轴、横轴望远镜可以随照准部在水平方向360旋转、绕横轴在竖直方向360旋转。水平、竖直制动和微动螺旋可以控制其旋转。度盘有水平度盘和竖直度盘，皆由光学玻璃制成。水平度盘水平放置，照准部旋转时固定不动，可用度盘变换手轮配置其起始读数。竖直度盘竖直固定在横轴上，随望远镜一起转动。读数装置分微尺测微器，可直接由读数显微镜中看到水平和竖直度盘及分微尺的成像，并可直接读数，最小读数为0.1‘或6“。,3.2DJ6光学经纬仪3,3.2DJ6光学经纬仪4读数方法1,3.2DJ6光学经纬仪4读数方法2,1．分微尺测微器及其读数方法分微尺测微器的结构简单，读数方便，具有一定的读数精度，广泛应用于J6级光学经纬仪。国产J6级光学经纬仪，除北京红旗外，均采用这种装置。这类仪器的度盘分划度为1，按顺时针方向注记。其读数设备是由一系列光学零件组成的光学系统。读数的主要设备为读数窗上的分微尺，水平度盘与竖盘上1的分划间隔，成象后与分微尺的全长相等。上面的窗格里是水平度盘及其分微尺的影象，下面的窗格里是竖盘和其分微尺的影象。分微尺分成60等分，格值1′，可估读到0.1′。读数时，以分微尺上的零线为指标。度数由落在分微尺上的度盘分划的注记读出，小于1′的数值，即分微尺零线至该度盘刻度线间的角值，由分微尺上读出。,3.2DJ6光学经纬仪4读数方法3,2．单平板玻璃测微器及其读数方法采用单平板玻璃测微器读数的光学经纬仪有北京红旗Ⅱ型、瑞士WildT1型等。单平板玻玻测微器主要由平板玻璃、测微尺、连接机构和测微轮组成。转动测微轮，通过齿轮带动平板玻璃和与之固连在一起的测微尺一起转动；测微尺和平板玻璃同步转动，单平板玻璃测微器读数窗的影象下面的窗格为水平度盘影象；中间的窗格为竖直度盘影象；上面较小的窗格为测微尺影象。度盘分划值为30′，测微尺的量程也为30′，将其分为90格，即测微尺最小分划值为20″，当度盘分划影象移动一个分划值30′时，测微尺也正好转动30′,3.3经纬仪的使用1方法,对中使仪器竖轴与地面标志点在同一铅垂线上。利用光学对点器对中。方法是按观测者身高调好三角架的高度，张开，使架头中心对准测站点并大致水平。将经纬仪安置在架头上，从光学对点器中观察测站点以及对点器标志圈是否清晰，不清晰调节清晰。移动角架，使地面标志点进入对点器标志圈中心。整平使经纬仪的竖轴铅垂，水平度盘水平。1.先用伸缩脚架的方法调节圆水准气泡居中。2.再调节脚螺旋使水准管气泡居中。操作步骤如下先使水准管平行于任意两个脚螺旋，同时相对调节这两个脚螺旋使气泡居中；然后将照准部旋转90，调节第三个脚螺旋使气泡居中。反复调节。照准目标调节十字丝清晰，然后再照准目标固定照准部，调节目标清晰并注意消除视差。观测水平角时用十字丝交点部分竖丝瞄准目标；观测竖直角时用十字丝横丝切准目标顶部。读数打开反光镜，由读数显微镜中看到水平和竖直度盘及分微尺的成像，若不清晰，可调节清晰后，读出水平度盘或竖直度盘以及测微尺上的读数。,3.3经纬仪的使用2整平,3.3经纬仪的使用3瞄准,3.4水平角测量,3.4.1测回法用于测量两个目标所构成的水平角3.4.2方向法用于测量三个及其以上目标所构成的水平角,3.4.1测回法1方法,在角顶O上安置经纬仪，对中整平盘左测回先用盘左位置照准起始目标A，配度盘转动度盘变换手轮配置读数为004′左右，然后读出读数aL；顺时针转动照准部瞄准目标B，读数bL；盘右测回倒镜逆时针盘右照准目标B，读数bR；逆时针转动照准部瞄准目标A读数aL；以上读数记入手簿中。数据计算βLbL－aLβRbR－aR若βL-βR40,则ββL﹢βR/2以上为一个测回观测，为提高精度，可按上述方法观测n个测回，但每测回盘左起始方向应按180/n配置度盘起始读数。,3.4.1测回法2记录1,3420506,B,1620524,B,715636,2700830,右,A,2520830,B,720848,B,715630,1801200,右,A,,715639,715642,900842,左,A,2O,,715636,715633,715636,01212,左,A,1O,备注,各测回平均角值′″,一测回角值′″,半测回角值′″,水平度盘读数′″,竖盘位置,目标,测站,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,βL-βR40,3.4.1测回法2记录2,3.4.2方向法-方法,若观测目标ABCD，先用盘左顺时针转动依次照准A→B→C→D→A；再盘右逆时针转动照准部依次瞄准目标A→D→C→B→A。以上读数也依次记入手簿中。以上也为一个测回观测，每测回盘左起始方向也应按180/n配置度盘起始读数。,3.4.2方向法-记录计算,,,900115,-10,2700120,900110,A,,911925,1812045,-10,12050,1812040,C,,1384045,2284205,-10,484210,2284200,D,,523140,1423300,0,3223300,1423300,B,,,00206,-12,1800212,00200,A,911922,911919,912125,-10,2712130,912120,C,1384040,1384034,1384240,-20,3184250,1384230,D,523137,523134,523340,0,2323340,523340,B,2700130,1800210,盘右′″,盘左′″,,,00000,900120900125,-10,900120,A,2O,,00000,00000,0020600205,-10,00200,A,1O,备注,各测回平均方向值′″,归零方向值′″,平均方向值′″,2C″,水平度盘读数,目标,测站,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,3.5竖直角测量1,一、竖盘结构因为组成竖直角的水平视线方向固定，所以当视线水平时，竖盘读数是常数。竖盘安置在横轴上望远镜一侧，当望远镜转动时，竖盘转动但指示读数的指标固定。指标与竖盘指标水准管连在一起，当视线水平、气泡居中时，竖盘读数为90或270。二、竖直角观测与计算①在角顶O上安置经纬仪，对中整平后，盘左位置照准目标顶端，调竖盘指标水准管气泡居中，读数L；②盘右照准目标，调竖盘指标水准管气泡居中，读数R；以上读数记入手簿中。以上为一个测回观测，为提高精度，可按上述方法观测n个测回。③计算竖直角αL90－LαRR－270ααL﹢αR/2三、竖直度盘指标差当视线水平、竖盘指标水准管气泡居中时，竖盘指标不指向正确位置，而是有一差值x，其为指标差。其计算公式为,3.5竖直角测量2,3.5竖直角观测记录手簿,,3.6经纬仪的检验和校正,一、经纬仪应满足的轴线条件二、经纬仪的检验与校正,3.6.1经纬仪应满足的轴线条件,1.水准管轴垂直于竖轴；2.十字丝竖丝垂直于横轴；3.横轴垂直于竖轴；4.视准轴垂直于横轴,3.6.2经纬仪的检验与校正1,照准部水准管的检验与校正1.检验将仪器整平后，将照准部旋转180，气泡仍居中，说明条件满足。若气泡偏离量超过一格，应进行校正。2.校正先用脚螺旋校正偏离量的一半，再用校正针拨动水准管校正螺丝使气泡居中。反复检验校正。十字丝竖丝垂直于横轴的检验与校正1.检验用十字丝中点精确瞄准一点状目标，固定竖直制动螺旋后，用微动螺旋使望远镜上、下移动。若点沿竖丝移动，则满足条件，否则需校正。2.校正打开目镜护盖，松开十字丝分划板固定螺丝，旋转十字丝分划板到正确位置后，再旋紧固定螺丝，盖上护盖。反复检验校正。,3.6.2经纬仪的检验与校正2,视准轴垂直于横轴的检验与校正1.检验选择高差不大相距约60米的A、B两点，在其中点安置仪器，A点设标志，B点横放一根直尺，并使A点、B尺和仪器的高度大致相同。盘左瞄准A点，固定照准部，纵转望远镜，在B尺读数为B1。盘右操作读数为B2。若B1与B2重合，则满足条件，否则计算视准误差cρB1B2/4D，若c＞60″时应进行校正。2.校正盘右位置保持B尺不动，在B尺上定出B3点，使B2B3B1B2/4，用校正针拨十字丝校正螺丝，一松一紧，平移十字丝分划板，直到十字丝交点与B3点重合，最后旋紧螺丝。反复检验校正。横轴垂直于竖轴的检验与校正1.检验在距墙30米处安置仪器，盘左瞄准墙上一个明显高点P，仰角应大于30。固定照准部，将望远镜大致放平。在墙上标出十字丝中点所对位置P1；盘右同法标出P2。若P1与P2重合则满足条件，否则当横轴误差为i＞20″时需校正。2.校正找出P1与P2的中点PZ，打开支架护盖，旋转支架内的校正螺丝，使横轴一端抬高或降低，使十字丝交点与PZ重合。此项校正应由专门机构进行。,3.6.2经纬仪的检验与校正3,竖轴指标差的检验和校正光学对中器的检验校正,3.6.2经纬仪的检验与校正4,3.6.2经纬仪的检验与校正5,3.7角度测量误差与注意事项,一、角度测量误差分析1.仪器误差水平角测量时有照准部偏心误差、视准误差、横轴误差，它们可盘左盘右观测取平均值消除；还有度盘刻划不均匀误差，可采用配置度盘读数的方法减弱其影响；竖轴倾斜误差无法采用观测方法减弱或消除，应严格检校水准管和仔细整平。竖直角测量时有竖盘指标差，盘左盘右观测取平均值可消除。2.观测误差有对中误差，其可采取强制归心或加改正数的方法消除；目标偏心误差，尽量瞄准目标底部，计算改正数；照准误差，是偶然误差；读数误差，取决于仪器读数设备。3.外界条件的影响应选择微风多云、空气清晰度好、大气湍流不严重的条件下观测。二、角度观测注意事项安置仪器高度适中，转动照准部及使用各种螺旋时，用力要轻；若观测目标高度相差较大，特别要注意整平仪器；消除视差，瞄准目标底部；按观测顺序记录读数，注意检查限差，超限应重测；一测回内不能重新整平，如需重新整平，可在测回之间进行。,主要参考资料,书籍测量学，合肥工业大学等合编，1993建筑工程测量，李生平，2003工程测绘技术，梁勇等，2000山东大学，测量学课件福州大学，测量学教学网站集美大学，测量学与地图学课件Internet资源国土资源部,