第三章-经纬仪及角度测量.pdf
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1、第三章 经纬仪及角度测量第三章 经纬仪及角度测量Theodolite and Angular Surveying第三章 经纬仪及角度测量第三章 经纬仪及角度测量3.1 角度测量的原理3.1 角度测量的原理3.2 DJ6光学经纬仪3.2 DJ6光学经纬仪3.3 DJ2光学经纬仪3.3 DJ2光学经纬仪3.5 水平角观测3.5 水平角观测3.6 竖直角测量3.6 竖直角测量3.7 角度测量的误差及消除方法3.7 角度测量的误差及消除方法小结小结3.8 电子经纬仪3.8 电子经纬仪3.4 经纬仪的安置3.4 经纬仪的安置3.1 角度测量的原理角度测量的原理?角度角度?水平角水平角?竖直角竖直角?水平
2、角水平角?空间两相交直线垂直投影到水平面上所形成的夹角,空间两相交直线垂直投影到水平面上所形成的夹角,也就是过这两方向线所作两竖直面间的二面角也就是过这两方向线所作两竖直面间的二面角(dihedral)。?取值范围:取值范围:0360?水平角主要用于确定点的平面位置。水平角主要用于确定点的平面位置。3.1.1水平角水平角OABoab水平面水平角3.1.1水平角测量原理水平角测量原理ab=b-aABO关键:关键:1、度盘水平放置。2、分划中心、望远镜旋转中心与角顶点位于同一铅垂线上,且望远镜能上下、水平旋转。1、度盘水平放置。2、分划中心、望远镜旋转中心与角顶点位于同一铅垂线上,且望远镜能上下、
3、水平旋转。3.1 角度测量的原理角度测量的原理3.1.2 竖直角竖直角vertical angle?竖直角竖直角?同一竖直面内视线与水平线间的夹角同一竖直面内视线与水平线间的夹角?角值范围为角值范围为-90+90?仰角仰角为为正正?ascending vertical angle,plus angle。?俯角俯角为为负负?depression angle,minus angle。?主要用于计算水平距离和确定点的高程。主要用于计算水平距离和确定点的高程。3.1.2 竖直角竖直角vertical angle顺时针注记,视线水平时,读数为顺时针注记,视线水平时,读数为90望远镜上仰时,读数望远镜上仰
4、时,读数L在在090之间。之间。=90读数读数L L竖直角测量原理图竖直角测量原理图90关键:关键:1、度盘竖直放置。、度盘竖直放置。2、竖盘与望远镜同轴转动。、竖盘与望远镜同轴转动。3、读数指标线与竖盘分离,位于铅垂位置。、读数指标线与竖盘分离,位于铅垂位置。L=90读数读数L3.1 角度测量的原理角度测量的原理3.2 DJ6光学经纬仪光学经纬仪3.2.1 经纬仪的种类3.2.1 经纬仪的种类?经纬仪可以用于观测经纬仪可以用于观测水平角、竖直角、距离、高差水平角、竖直角、距离、高差。?根据测角原理可分成三类:游标经纬仪、光学经纬仪、电子经纬仪。根据测角原理可分成三类:游标经纬仪、光学经纬仪、
5、电子经纬仪。?按测角精度分按测角精度分?精密(0.7、1 )精密(0.7、1 )?中精度(2、5、6 )中精度(2、5、6 )?低精度(15 、60 )低精度(15 、60 )?适用适用?0.7、1、2 经纬度适用于国家等级平面控制测量及精密工程和变形观测。0.7、1、2 经纬度适用于国家等级平面控制测量及精密工程和变形观测。?5 6 用于工程测量及地形测图.5 6 用于工程测量及地形测图.?低精度的已淘汰。低精度的已淘汰。光学经纬仪电子经纬仪全站仪光学经纬仪电子经纬仪全站仪3.2.2 DJ6光学经纬仪的构造光学经纬仪的构造?照准部望远镜、竖盘、水准管、读数设备、控制螺旋等照准部望远镜、竖盘、
6、水准管、读数设备、控制螺旋等?水平度盘水平度盘?放在竖轴轴套上,分划中心与仪器竖轴重合,与照准部可分可合。放在竖轴轴套上,分划中心与仪器竖轴重合,与照准部可分可合。?水平度盘是玻璃制成的圆环,在其上刻有分划,从0360,顺时针方向注记,用来测量水平角。水平度盘是玻璃制成的圆环,在其上刻有分划,从0360,顺时针方向注记,用来测量水平角。?基座轴座、脚螺旋、连接板等基座轴座、脚螺旋、连接板等3.2.3 和水准仪的比较和水准仪的比较1、相同的部分、相同的部分?脚螺旋,水平制、微动螺旋,调焦螺旋,圆水准器。脚螺旋,水平制、微动螺旋,调焦螺旋,圆水准器。2、相似的部分、相似的部分?望 远 镜望 远 镜
7、竖直制微动螺旋竖直制微动螺旋?视窗视窗用来读数用来读数?管水准器管水准器 使竖轴竖直使竖轴竖直?三脚架的架头三脚架的架头仪器可移动仪器可移动3、不同的部分、不同的部分?水平、竖直度盘、反光镜,度盘变换手轮水平、竖直度盘、反光镜,度盘变换手轮?光学对中器光学对中器检查度盘的中心是否在待测角顶点的铅垂线上检查度盘的中心是否在待测角顶点的铅垂线上3.2.3 和水准仪的比较和水准仪的比较3.2.4 DJ6光学经纬仪的读数方法光学经纬仪的读数方法1、分微尺测微器及其读数方法、分微尺测微器及其读数方法读数的主要设备为读数窗上的分微尺,度盘的像和分微尺的像的重合,读数精确到读数的主要设备为读数窗上的分微尺,
8、度盘的像和分微尺的像的重合,读数精确到0.1。3.2.4 DJ6光学经纬仪的读数方法光学经纬仪的读数方法85348585363636363.2.4 DJ6光学经纬仪的读数方法光学经纬仪的读数方法5060359359359 59 24359 59 240120520520520501 01 30303.2.4 DJ6光学经纬仪的读数方法光学经纬仪的读数方法2、单平板玻璃测微器及其读数方法、单平板玻璃测微器及其读数方法3.3 DJ2光学经纬仪光学经纬仪3.3 DJ2光学经纬仪光学经纬仪3.3.1 DJ2光学经纬仪的读数设备光学经纬仪的读数设备?水平度盘和竖直度盘的像分别在读数显微镜中显现。水平度盘
9、和竖直度盘的像分别在读数显微镜中显现。?采用对径重合读数法。采用对径重合读数法。3.3.2 DJ2光学经纬仪的读数方法光学经纬仪的读数方法水平度盘读数:1740202.0水平度盘读数:425202.03.4 经纬仪的安置经纬仪的安置?对中对中?目的:使仪器的中心与测站点位于同一铅垂线上。目的:使仪器的中心与测站点位于同一铅垂线上。?整平整平?目的:使竖轴铅垂,水平度盘水平。目的:使竖轴铅垂,水平度盘水平。?粗平:伸缩三脚架使圆水准器气泡居中。粗平:伸缩三脚架使圆水准器气泡居中。?精平:用基座上三个脚螺旋使水准管气泡居中,从而使得竖轴竖直和水平度盘水平。精平:用基座上三个脚螺旋使水准管气泡居中,
10、从而使得竖轴竖直和水平度盘水平。?微调微调?微对中微对中?微整平微整平3.4 经纬仪的安置经纬仪的安置?对中对中?目的:使仪器的中心与测站点位于同一铅垂线上。目的:使仪器的中心与测站点位于同一铅垂线上。?整平整平?目的:使竖轴铅垂,水平度盘水平。目的:使竖轴铅垂,水平度盘水平。?粗平:伸缩三脚架使圆水准器气泡居中。粗平:伸缩三脚架使圆水准器气泡居中。?精平:用基座上三个脚螺旋使水准管气泡居中,从而使得竖轴竖直和水平度盘水平。精平:用基座上三个脚螺旋使水准管气泡居中,从而使得竖轴竖直和水平度盘水平。?微调微调?微对中微对中?微整平微整平3.4 经纬仪的安置经纬仪的安置?精平精平?对中对中?目的:
11、使仪器的中心与测站点位于同一铅垂线上。目的:使仪器的中心与测站点位于同一铅垂线上。?整平整平?目的:使竖轴铅垂,水平度盘水平。目的:使竖轴铅垂,水平度盘水平。?粗平:伸缩三脚架使圆水准器气泡居中。粗平:伸缩三脚架使圆水准器气泡居中。?精平:用基座上三个脚螺旋使水准管气泡居中,从而使得竖轴竖直和水平度盘水平。精平:用基座上三个脚螺旋使水准管气泡居中,从而使得竖轴竖直和水平度盘水平。?微调微调?微对中微对中?微整平微整平3.4 经纬仪的安置经纬仪的安置3.4 经纬仪的安置经纬仪的安置三、瞄准三、瞄准?瞄准时用单丝平分目标或用双丝夹目标。瞄准时用单丝平分目标或用双丝夹目标。?并尽量瞄准目标的基部。并
12、尽量瞄准目标的基部。四、读数和角值计算四、读数和角值计算AB2014 30 11845 30 2014 30 11845 30 3.5 水平角的观测水平角的观测3.5.1测回法测回法3.5.2方向法(全圆法)方向法(全圆法)3.5.1 测回法观测水平角测回法观测水平角?用于观测两个方向之间的用于观测两个方向之间的单角单角。?几个概念几个概念?盘左:盘左:也叫正镜,竖盘在望远镜的左侧。也叫正镜,竖盘在望远镜的左侧。?盘右:盘右:也叫倒镜,竖盘在望远镜的右侧。也叫倒镜,竖盘在望远镜的右侧。?瞄准同一目标时,水平方向读数差为瞄准同一目标时,水平方向读数差为?测回:测回:在盘左的观测称为上半测回在盘右
13、的观测称为下半测回两者合称一测回。在盘左的观测称为上半测回在盘右的观测称为下半测回两者合称一测回。1801、上半测回:、上半测回:顺时针转动照准部,瞄准右方目标,读取水平度盘读数顺时针转动照准部,瞄准右方目标,读取水平度盘读数B左左,上上=B左左-A左左AOB二、观测顺序二、观测顺序盘左位置精确瞄准左目标盘左位置精确瞄准左目标A,调整水平度盘读数稍大于零,读取水平度盘读数,调整水平度盘读数稍大于零,读取水平度盘读数A左。左。3.5.1 测回法观测水平角测回法观测水平角二、观测顺序二、观测顺序2、下半测回:、下半测回:逆时针转动照准部,再瞄准左方目标读数得逆时针转动照准部,再瞄准左方目标读数得A
14、右右,下下=B右右-A右右。AOB转盘右,先瞄准右方目标,读取水平度盘读数转盘右,先瞄准右方目标,读取水平度盘读数B右右。两个半测回角值差要求。两个半测回角值差要求 36,如在允许范围内取平均值,如在允许范围内取平均值 =上 上 下。下。3.5.1 测回法观测水平角测回法观测水平角第第i测回起始角度测回起始角度=180*(i-1)n当测角精度要求较高时,往往要测几个测回,为了减少度盘分划误差的影响,各测回间应根据测回数当测角精度要求较高时,往往要测几个测回,为了减少度盘分划误差的影响,各测回间应根据测回数n变换起始水平度盘位置。各测回间观测角值之差称为测回差变换起始水平度盘位置。各测回间观测角
15、值之差称为测回差round error,一般要求,一般要求 24。水平角观测(测回法)水平角观测(测回法)测站 目标竖盘位置水平度盘位置半测回角值一测回角值平均值 0A左0 00 1269 18 1869 18 1869 18 14B69 18 30B右180 00 1869 18 18A249 18 360A左90 00 2469 18 1269 18 09B159 18 36B右270 00 1269 18 06A339 18 18测站 目标竖盘位置水平度盘位置半测回角值一测回角值平均值 0A左0 00 1269 18 1869 18 1869 18 14B69 18 30B右180 00
16、 1869 18 18A249 18 360A左90 00 2469 18 1269 18 09B159 18 36B右270 00 1269 18 06A339 18 183.5.2 方向法观测水平角方向法观测水平角这种方法用于观测多个方向之间的角。这种方法用于观测多个方向之间的角。一、观测顺序一、观测顺序ADCBO1、上半测回:、上半测回:盘左位置盘左位置,以以A为起始方向,为起始方向,调整水平度盘读数稍大于零,调整水平度盘读数稍大于零,依次顺时针瞄准依次顺时针瞄准B、C、D方向读数方向读数,最后仍然回到最后仍然回到A点,称为点,称为归零归零。一、观测顺序一、观测顺序ADCBO2、下半测回
17、:、下半测回:转盘右位置转盘右位置,依然以依然以A为起始方向,依次逆时针瞄准为起始方向,依次逆时针瞄准D、C、B方向读数,最后还是回到方向读数,最后还是回到A点,第二次归零。点,第二次归零。一、观测顺序一、观测顺序在半测回中两次瞄准起始方向在半测回中两次瞄准起始方向A的读数差,称为的读数差,称为半测回归零差半测回归零差,不得大于,不得大于18。3、计算和校核、计算和校核2)计算)计算2C值。值。5)计算各测回归零后的平均方向值。)计算各测回归零后的平均方向值。1)计算半测回归零差)计算半测回归零差3)计算各方向平均读数。)计算各方向平均读数。4)计算归零后的方向值。)计算归零后的方向值。目标目
18、标水平度盘读数水平度盘读数2CL+R1802CL+R1802归零后方向值各测回归零平均方向值水平角盘左(L)盘右(R)+6-12A0 02 06180 02 18B60 48 30240 48 30C131 20 24311 20 30A0 02 12180 02 06+12+6A90 03 00270 03 06B150 49 30330 49 24C211 21 30 41 21 18 A90 03 12270 03 122归零后方向值各测回归零平均方向值水平角盘左(L)盘右(R)+6-12A0 02 06180 02 18B60 48 30240 48 30C131 20 24311 2
19、0 30A0 02 12180 02 06+12+6A90 03 00270 03 06B150 49 30330 49 24C211 21 30 41 21 18 A90 03 12270 03 12目标水平度盘读数2C目标水平度盘读数2CL+R180L+R1802归零后方向值各测回归零平均方向值水平角盘左(L)盘右(R)+6-12A0 02 06180 02 182归零后方向值各测回归零平均方向值水平角盘左(L)盘右(R)+6-12A0 02 06180 02 18-12-12B60 48 30240 48 30B60 48 30240 48 300 0C131 20 24311 20 3
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