第三章 角度测量,3-1 水平角测量原理 3-2 DJ6级光学经纬仪 3-3 DJ2级光学经纬仪 3-4 水平角观测方法 3-5 竖直角观测方法 3-8 电子经纬仪简介 实验2：全圆方向法测水平角,3-4水平角观测,光学经纬仪基本操作 一、经纬仪的安置 二、瞄准 三、读数 水平角的观测方法 测回法（适用于观测两个方向之间的单角） 方向观测法（适用于观测两个以上的方向）,基本概念,盘左和盘右 盘左：竖盘在望远镜的左边 盘右：竖盘在望远镜右边 测回 上半测回/下半测回 一个测回/多个测回 配置度盘,一、测回法,一、测回法,1、操作步骤 安置仪器于O点，对中整平； 盘左瞄准A点，度盘归零； 顺时针转动仪器，瞄准B点读数； 盘右瞄准B点读数； 逆时针转动仪器，瞄准A点读数。,2、记录与计算（见表3.1) 盘左（正镜）观测 瞄A，记录a左= 01200 瞄B，记录 b左= 914500 上半测回的角值： 左=b左-a左= 913300 盘右（倒镜）观测 瞄B， 记录 b右= 2714500 瞄A， 记录 a右= 1801130 下半测回角值： 右= b右- a右= 913330,一测回角值,检核 对于DJ6经纬仪，上下半测回角度之差应满足： ，否则，应重测。, = (左+ 右)/2 =9133 15 ,为了提高测角精度，当需要作n个测回时，各测回的起始读数要在度盘的不同位置进行，变更数值为180/n。 目的：减小度盘刻画不均匀带来的测角误差。,怎样配置度盘起始读数？,测站, ,第一测回 O,第二测回 O,左,左,右,右,A B,A B,A B,A B,0 12 00,91 45 00,91 33 00,91 33 15,180 11 30,271 45 00,91 33 30,91 33 12,90 11 24,181 44 30,270 11 48,01 45 00,91 33 06,91 33 12,91 33 09,测回法观测手簿,表3.1,B,二、方向观测法,准备工作： 1)安置经纬仪和树立目标。 2)选定起始方向(或称零方向)，做好对光工作。 3) 水平度盘配置。,观测步骤,盘左观测： 1)按顺时针转动照准部，依次瞄准目标A、B、C、D、A； 2)在分别瞄准每一目标后立即读数和记录。,盘右观测： 1)纵转望远镜180，转动照准部使仪器处于盘右位置； 2)按逆时针转动照准部，依次瞄准目标A、D、C、B、A； 3)在分别瞄准每一目标后立即读数和记录。,归零后方向值的计算： 各方向平均读数分别减起始方向平均读数。,2、记录与计算(观测记录见表3.2) 归零差的计算: 分别计算盘左、盘右两次瞄准起始方向读数 之差；（若超限，应及时重测） 计算2c值（两倍照准误差）： 2c = 盘左读数-（盘右读数180） 若2c值互差超限，应及时重测。 各方向平均读数的计算：, 各测回归零后平均方向值的计算： 各测回归零后方向值的平均值。 水平角的计算： 相邻方向值之差，即为相邻方向所夹的水平角。,24,角值,1 2 3 4 5 6 7 8 9, ,方向观测法观测手簿,O,O,第1 测回,第2 测回,A,B,D,C,A,A,C,D,B,A,0 02 12,37 44 15,110 29 04,150 14 51,0 01 18,180 02 00,217 44 05,290 28 52,330 14 43,180 02 08,6,8,+12 +10 +12 +8 +10,+8 +6 +6 +8 +7,0 00 06 37 44 10 110 28 58 150 14 47 0 02 13,（0 02 10）,0 00 00 37 42 00 110 26 48 150 12 37,0 00 00 37 42 04 110 26 52 150 12 33,90 03 30 127 45 34 20 30 24 240 15 17 90 03 25,270 03 22 307 45 28 20 30 18 60 15 49 270 03 18,90 03 26 127 45 31 200 30 21 240 15 53 90 03 22,0 00 00 37 42 07 110 26 57 150 12 29,（90 03 24）,-5,-4,表3.2,3-5 竖直角观测,一、竖直角测量原理 二、竖直度盘 三、竖直角的观测和计算 四、竖盘指标差 五、竖盘指标自动归零的补偿装置,一、竖直角测量原理,1.定义 ：同一竖直面内视线与水平线间的夹角。 角值范围：-90 +90 视线向上倾斜， 称仰角，为正值； 视线向下倾斜， 称俯角，为负值。,竖直度盘固定在望远镜的旋转轴（横轴）上。主要由竖直度盘、竖盘指标水准管、竖盘指标水准管微动螺旋组成， 目前很多仪器用自动补偿器代替了水准管。,二、竖直度盘构造,根据度盘的刻划顺序不同，分为顺时针注记和逆时针注记两种。,顺时针注记,逆时针注记,三、观测、计算,1、竖直角观测 安置仪器，对中、整平； 盘左瞄准目标某一位置， 读取竖盘读数L，记录； 盘右瞄准原目标位置， 读取竖盘读数R，记录。 切记：读取读数前，竖盘指标水准管气泡务必居中。 （以上盘左、盘右观测构成一个测回）,2、记录与计算(见表3.4) 分别计算盘左、盘右半测回竖直角， 计算盘左盘右的平均值作为一测回竖直角。,竖直角计算的通用公式： （1）当望远镜视线往上仰，竖盘读数增加时： =瞄准目标时的读数 视线水平时的常数 （）当望远镜视线往上仰，竖盘读数减小时： =视线水平时的常数瞄准目标时的读数 对不同注记形式的度盘 ，首先应正确判读 视线水平时的常数，且同一仪器盘左、盘右 的常数差为180。,3、竖直角计算公式 顺时针注记竖盘 刻划：目镜0，物镜180 盘左: L=90 L 盘右: R=R270 一测回竖直角： =（L+R）/2,逆时针注记竖盘 刻划：目镜180 ，物镜0 盘左: L= L 90 （上半测回） 盘右: R= 270R（下半测回） 一测回竖直角： =（L+R）/2 =（LR+180）/2 （L、R分别为盘左、盘右竖盘读数）,测站,目标,竖盘位置,竖盘读数,半测回竖直角,指标差 ,一测回 竖直角, ,备注,O,M,N,左 右,左 右, , ,81 18 42,278 41 30,124 03 30,235 56 54,+6,+12,+8 41 24,-34 03 18,+8 41 18,+8 41 30,-34 03 30,-34 03 06,竖直角观测手簿,表3.4,L=90 L R=R270 x =（ R L ）/2 =（L+R）/2,读数指标与正确位置之间的小夹角x，称为竖盘指标差。,四、竖盘读数指标差,如图： 盘左位置，望远镜上仰，读数减小，竖盘读数为L。则正确的竖直角为：,（ 90x） LLx （1）,指标差计算,如图： 盘右位置，望远镜上仰，读数增大，竖盘读数为R。则正确的竖直角为：, R（ 270+ x）=Rx （2）,（1）、（2）两式联立得：,通过盘左、盘右竖直角取平均值，可以消除 指标差； 对于DJ6经纬仪，同一测站上不同目标的指标差互差或同方向各测回指标差互差，不应超过25。,五、竖盘指标自动归零的补偿装置,有些经纬仪在盘光路中安装补偿器，用以取代水准管，使仪器在一定的倾斜范围内能读得相应于指标水准管气泡居中时的读数，也称竖盘指标自动归零。,目前的光学经纬仪都附设了一个指标自动归零装置（自动补偿器），代替了原来的指标水准管和指标水准管微动螺旋。当仪器整平后，可读得指标处于正确位置的竖盘读数，使用方便。,经纬仪的主要轴线: 1）竖轴 VV(vertical axis) 2）水准管轴 LL(bubble tube axis) 3）横轴 HH(horizontal axis) 4）视准轴 CC(collimation axis) 5）圆水准器轴 LL(circle bubble axis),36 水平角测量的误差,1）LLVV 2）HHCC 2）HHVV 4）HH十字丝竖丝,经纬仪轴线应满足的条件,主要包括仪器检校后的残余误差和仪器制造、 加工不完善所引起的误差。 1、视准轴误差（2c值，盘左、盘右取平均可消除） 2、横轴倾斜误差（i角，盘左、盘右取平均可消除） 3、竖轴倾斜误差（盘左、盘右取平均不可消除， 精确整平可减弱） 4、度盘偏心差（照准部旋转中心与水平度盘分划中 心不重合，盘左、盘右取平均可消除） 5、度盘刻划误差（度盘刻划不均匀，测回间变换 度盘可减弱）,一.仪器误差,二、观测误差,1、仪器对中误差（与偏心距成正比，与视线边长 成反比，当水平角接近180时 影响最大；精确对中可减弱） 2、目标偏心差（与偏心距成正比，与视线边长 成反比；瞄准目标底部可减弱） 3、仪器整平误差（精确整平，一测回内气泡偏离不 能超过2格，否则，测回间重新整平 ） 4、照准误差（观测时尽量瞄准目标底部，消除视差） 5、读数误差（消除视差，认真读数）,三、外界条件的影响 外界条件的影响比较复杂，应选择有利的观 测条件，尽量避免不利因素对测量的影响。 1、温度的影响（打伞遮阳） 2、大气折光的影响（选择良好的天气观测）,尽量缩短一测回的观测时间，采取观测方法减弱与 时间成正比的误差。,四 角度观测的注意事项,仪器安置的高度要合适，脚架要踩实； 对中、整平要准确；如观测的目标之间高低相差较大时，更应注意仪器整平； 如同一测回内发现照准部水准管气泡偏离居中位置，不允许重新调整水准管使气泡居中；若气泡偏离中央超过一格时，则需重新整平仪器，重新观测； 标杆要立直于测点上，尽可能用十字丝交点瞄准标杆或测钎的基部；观测竖直角时，宜用十字丝中丝切于目标的指定部位； 记录要清楚，并当场计算校核，若误差超限应查明原因并重新观测； 同一个测回里不能转动度盘变换手轮或按水平度盘复测扳钮 。,38 电子经纬仪,电子经纬仪 电子经纬仪是一种采用光电元件实现测角自动化、数字化的电子测角仪器。,特点： 1、采用电子测角系统， 自动显示测量结果； 2、可与测距仪组成全站仪； 3、测量数据处理自动化。,电子经纬仪与光学经纬仪相比较，主要差别在读数系统，其他如照准、对中、整平等装置是相同的。,特点：自动读数、记录、计算。,电子经纬仪显示屏及操作键盘,经纬仪的使用与测回法测水平角,目的与要求 了解J6光学经纬仪的基本构造及主要部件的名称和作用。 掌握经纬仪的操作方法及水平度盘读数的配置方法。 掌握测量回法观测水平角的观测顺序、记录和计算方法。,注意事项,瞄准目标时，尽可能瞄准其底部，以减少目标倾斜引起的误差。 同一测回观测时，切勿误动复测扳手或度盘变换手轮，以免发生错误。 观测过程中若发生气泡偏移超过一格时，应重新整平重测该测回。,计算半测回值时，当左目标读数a大于右目标b时，应加360。 限差要求：对中误差小于3mm，上下半测回角值互差不超过，超限重测该测回；各测回角值互差不超过，超限重测该测站。,实验:全圆方向法观测水平角,目的： 掌握经纬仪的操作方法及水平度盘读数的配置方法。 掌握全圆方向法观测观测水平角的观测