第四章 角度测量,一、水平角 空间两条相交直线在水平面上投影的夹角,mn,4.1 角度测量的概念,二、垂直角 空间直线与水平面之间的夹角,4.1 角度测量的概念,a,p,水平面,铅垂面,P,a,垂直角与天顶距的关系： 90Z,仰角： 0 俯角： 0,垂直指标读数与垂直角关系： 90,A,P,4.2 光学经纬仪,一、J6级光学经纬仪 1、基本结构 （1）脚架 （2）基座,竖 轴 横 轴 照准轴 水平度盘 垂直度盘 水准器,（3）照准部,三轴,J6 经纬仪,4.2光学经纬仪,2、J6经纬仪的照准装置（望远镜） 主要组成：物镜、目镜、十字丝板和调焦装置,4.2光学经纬仪,（1）成像原理：物镜组和调焦透镜构成一个焦距可变的等效透镜。调整两者间距（调焦），使目标成像于十字丝板。十字丝板安装在目镜的前焦点之内，通过目镜可观测到目标放大的虚像。,F1,F2,十字丝板,等效透镜,目镜,光学经纬仪 （十字丝的形状）,纵丝：测定水平角,横丝：测定垂直角,视距丝：与标尺配合测定距离,（2）十字丝分划板：用于精确照准目标和视距的装置,4.2光学经纬仪,3、J6经纬仪的读数系统 （1）度盘：直径6090mm， 最小分划 1,视差：度盘影像和测微尺影像不能同时清晰。 （调整透镜7与12）,行差：度盘分划格距与相应测微尺分划格距不一致。（调整透镜6与11）,（2）光路：水平度盘光路、垂直度盘光路和对点器光路。,4.2光学经纬仪,（3）测微装置与使用 度、分直接读出 秒、值估读 例： 水平角读数 2130124,垂直角读数 955530 ,4.2光学经纬仪,4、J6经纬仪的安平装置 （1）水准器 有管水准器和圆水准器两种。,光学经纬仪（管水准器的分划值）,t值越小水准器的灵敏度越高,相邻分划间弧长一般为2mm：,光学经纬仪（圆水准器）,圆水准器水准轴：,过圆水准器顶部中心并垂直于顶部的直线,圆水准器用于概略整平，管水准器用于精确整平,圆水准器：t= 8 60 ,4.2光学经纬仪,（2）竖盘自动归零装置 有手动和自动两种 手动：,4.2光学经纬仪,自动：,重锤,空气阻尼,簧片,限幅器,光路,空气阻尼,簧片,限幅器,4.2光学经纬仪,三、J2经纬仪的使用 旋转测微螺旋，使度盘对径分划影像重合，在读数窗中读出度和十分值，在测微窗中读出不足十分值和秒值（秒值不足一格四舍五入）。如图读数：52500,5,a,6,5,40,50,0,0,9,9,0,0,20,10,40,4,4,5,5,5,20,10,0,50,b,4.3水平角和垂直角观测与记录,一、经纬仪的整置 1、对中：使水平度盘中心与地面点标志中心在同一铅垂线上。 （1）垂球法 （2）光学对点器法,经纬仪置平,4.3水平角和垂直角观测与记录,3、调焦：包括物镜调焦和目镜调焦。 物镜调焦：使目标成像于十字丝分划板上。 目镜调焦：使目标影像连同十字丝分划所成虚像一起成像于 人眼明视距离处。,调焦的检验：眼睛在目镜处微微晃动，若十字丝与目标相对 移动，则调焦不正确，此现象称为十字丝视差。 若存在十字丝视差，将对角度测量产生影响， 应重新调焦。,调焦方法：望远镜对向背景明亮处，旋转目镜调焦螺丝， 使十字丝最黑；照准目标后，旋转物镜调焦螺 丝，使目标影像最为清晰。,4.3水平角和垂直角观测与记录,十字丝视差：目标影像与十字丝不重合，当观察位置发生变化 时，两者之间产生的相对移动现象。,4.3水平角和垂直角观测与记录,观测准备工作： （1）寻找目标 （2）选定零方向 （3）准备手簿，填写相关项目 （4）量取仪器高和觇标高，并记录,二、水平角方向观测法 1、目标的照准方法,4.3水平角和垂直角观测与记录,水平角观测时目标的照准方法,单丝照准,4.3水平角和垂直角观测与记录,2、安置度盘：消除或减弱度盘分划误差对角度观测的影响。 J6型：G180/m(k-1)+60/m(k-1) J2型：G180/m(k-1)+10(k-1)+600/m(k-1/2) 其中：m为总测回数，k为测回序号,3、观测步骤,4、记录与计算,水平角的观测和记录,0 02 36,70 23 36,228 19 24,0 02 30,254 17 54,180 02 36,250 23 42,48 19 30,180 02 36,74 17 54,33,36,0 00 00,70 21 03,228 16 51,254 15 21,06,54,18,0 00 00,70 21 04,228 16 52,254 15 20,0 00 00,70 20 55,228 16 48,254 15 17,水平角观测与记录,仪器号码：020123654 观测日期：2003.09.10,测站：N1,观测者：李 平 记录者：马志强,19,19,4.3水平角和垂直角观测与记录,5、观测限差,仪器,项目,4.3水平角和垂直角观测与记录,6、作业中的若干问题 （1）观测数据不许转抄，秒值不许改动，不许连环涂改； （2）字迹清楚，不许就字改字、不许一改再改； （3）项目填写齐全，不许空页、撕页； （4）方向数小于4个时(2、3)，可不归零； （5）个别方向超限时，应重新与原零方向进行联测， 重测方向数不许超过总方向数的1/3； （6）一测回中间，不许整平。,4.3水平角和垂直角观测与记录,三、垂直角中丝观测法 1、观测与计算 （1）观测： 盘左横丝切准目标，指标水准器居中，读数L； 盘右横丝切准目标，指标水准器居中，读数R； 以上即为垂直角一测回观测。,2、公式的推证,指标差 i：读数指标偏离正确位置（铅垂线）的角值,垂直角与指标差的关系,4.3 水平角和垂直角观测与记录,特性： （1）指标差对垂直角观测的影响，可在一测回观测中消除； （2）短时间内指标差大小为常数，故可利用指标差互差检验垂直角观测质量。 J6级指标差互差限差小于 24,垂直角观测与记录,测站,觇 点,读数,指标差,直垂角,仪器高,觇标高,盘左,盘右,N1 旗 顶,88 05 24,271 54 54,1 54 45,1.42,3.02,88 05 30,27154 42,1 54 36,1 54 40,南 山,0 09,0 06,同一测站 指标差互差 i 24 ,作 业,作业题： P25 1、2、3 预习思考题： 如何提高水平角测量精度和速度？,角度观测实习安排,器材：经纬仪、脚架、手簿、铅笔、 课本、小凳,时间：下周三下午 下周五上午,任务：熟悉仪器、练习观测读数 水平角4个方向2测回， 垂直角2个方向各2测回,J6光学经纬仪,经纬仪三轴,横轴与竖轴正交 照准轴与横轴正交,望远镜赖以俯仰的轴 与水平度盘平行 通过垂直度盘中心并与其正交,照准部赖以水平旋转的轴 测角时与地面标志点在同一铅垂线上,望远镜物镜中心与十字丝交点的连线，照准方向线,三轴关系,J6经纬仪度盘,