第三章 角 度 测 量 第三章 角 度 测 量 3.1 角度测量原理 3.1 角度测量原理 教学目标：使学生掌握 DJ6 光学经纬仪各部件的作用及读数的方法。 重点难点： DJ6 光学经纬仪读数的方法。 教学内容 水平角是一点到两目标方向线垂直投影在水平面上的角（记为 ） 。如图，要测 ，须在 O 点铅垂线上水平放置一个顺时针刻划的圆形度盘（水平度盘） ，则：=b-a Pb180oB/270oO/0oaBOO/A/A根据上述原理，用于测水平角的仪器，必须具备一个水平度盘（中心在测点的铅垂线上）一个可以上下，左右转动的望远镜，经纬仪就是根据上述原理制成的。按精度分：DJ2、DJ6、DJ15。 3.2 光学经纬仪（optical theodolite）的使用 3.2 光学经纬仪（optical theodolite）的使用 一、DJ6 光学经纬仪的构造 （一）照准部：主要包括望远镜，读数设备，竖直度盘，水准管和竖轴等。 望远镜是用来照准目标，与水平轴固连一体，组装在支架上。设有水平制动螺旋或扳手和微动螺旋，望远镜制动螺旋和微动螺旋，照门、准星、目镜和物镜调焦螺旋等。 竖直度盘固定在水平轴一端，与水平轴竖直，且二者中心重合并随望远镜一起旋转，并设有竖盘指标水准管及其微动螺旋。 读数设备较复杂，光线由反光镜进入仪器，最终把水平度盘和竖直度盘及测微器的分划，反映在望远镜的读数显微镜内。 照准部上装有水准管，借以整平仪器。 1照准部的螺旋轴，即竖轴，插入轴座。 （二）水平度盘 0360顺时针刻划，复测扳手可控制照准部与水平度盘的离合（板上分，板下合） ，水平度盘的位置见课本图。 有的仪器装置有度盘变换手轮来取代复测扳手。 （三）基座 包括轴座，脚螺旋和连续板，与水准仪相似，有的仪器装有光学对点器代替垂球对中。 二、J6 的读数方法 分微尺测微器读数法： 分微尺的分划值为 1，估读到获 0.1(即：6)。 “H”水平度盘读数， “V”竖直度盘读数。 三、经纬仪的使用 经纬仪的使用包括对中、整平、调焦和照准、读数四项基本操作。 （一）对中 对中的目的是使仪器中心与测站点标志中心在同一条铅垂线上。具体做法：置三脚架，目估对中，然后光学对点器对中，对中可前后左右摇动三脚架腿，仪器可在架头上下范围平移（3mm） 。 （二）整平 整平的目的使仪器竖轴竖直和水平度盘处于水平位置， 整平方法与水准仪相同，居中误差不大于一格。 对中、整平相互影响，应本着粗略对中，整平，再精确对中，整平，反复进行，对中后整平时可伸缩脚架腿，可不破坏对中。 （三）调焦与照准 先调目镜，再用照门和准星粗瞄目标，物镜调焦，消除视差，精确照准。 （四）读数 调节反光镜及读数显微镜目镜，使影像清晰，亮度适中，然后读数。 23.3 水平角测量(horizontal angle observation) 3.3 水平角测量(horizontal angle observation) 教学目标：使学生掌握水平角观测的两种常用方法测回法、方向观测法。 重点难点： 重点：经纬仪安置及水平角测回法观测方法。 难点： 方向观测法的观测方法及各项限差的规定。 一、测回法 适用：两个方向的单角（AOB） 。 观测步骤： 1、在角的顶点 O 上安置仪器，进行对中、整平，在 A、B 两点竖立标杆或测钎或吊垂球，作为照准标志。 2、盘左位置（正镜） 1）瞄准左边目标 A，读取水平度盘读数 a左，记入手薄； 2）顺时针旋转照准部照准右边目标 B，读取水平度盘读数 b左，记入手薄。计算盘左位置的水平角：左=b左-a左 以上称为上半测回。 3、盘右位置（倒镜） 1）倒转望远镜，先照准右边目标 B,读数 b右，记入手薄； 2）逆时针旋转照准部，照准左边目标 A，读取水平度盘读数 a右，记入手薄，并计算盘右位置的水平角：右=b右-a右 以上称为下半测回。 4、盘左和盘右两个半测回合称为一个测回，若=左-右40（J6） ，取其平均值作为一测回角值，即 =1/2（左+右） 为了提高测角精度，对角度需要观测几个测回，各测回应根据测回数 n,按180/n 改变起始方向水平度盘位置（配度盘） ，各测回值互差若不超过 40（J6） ，取各测回平均值的最后结果。 二、方向观测法 1适用：在一个测站上需要观测两个以上方向。 32观测步骤： （1）上半测回 选择一明显目标 A 作为起始方向（零方向） ，用盘左瞄准 A，配置度盘，顺时针依次观测 A、B，C，D，A。 （2）下半测回 倒镜成盘右，逆时针依次观测 A，D，C，B，A。 同理各测回间按 180/n 的差值，来配置水平度盘。 3记录、计算 3.4 竖直角测量 3.4 竖直角测量 教学目标：使学生掌握竖直角观测的方法。 重点难点： 重点：竖直角观测、计算的方法。 教学内容： 一、竖直角测量原理 1、竖直角定义：在同一个竖直面内一点到图表的方向线与水平线之间的夹角称为竖直角（又称倾角）用表示。 竖直角有两种：方向线在水平线上方，竖直角称为仰角，用“+”表示；方向线在水平线下方，竖直角称为俯角，用“-”表示（角度范围 090） 2、测角原理：竖直角是用经纬仪的竖盘来度量的。竖直角测量是利用望远镜照准目标的方向线与水平线分别在竖直度盘上的读数，计算出竖直角的。两读数之差即为竖直角的角值。 二、竖直度盘的构造 1、竖直度盘（在仪器的位置） ； 2、竖盘指标； 3、竖盘指标水准管（气泡居中，指标指向正确位置） ； 4、竖盘指标水准管微动螺旋。 4构造特点：视线水平时，指标读数为 90的整倍数。 三、竖直角计算公式 1、原理：设盘左、盘右读数分别为 L、R， 则：盘左：L=L-90 盘右：R=270-R =（L+R）/2 规律：左和右相“对应” 。 2、仪器上推导（竖直角测量之前） 盘左视线大致水平读数（在 90的某个整数倍附近）仰起望远镜。两种情况： 读数增加：L=瞄准目标时读数-视线水平时读数，如 L-90 读数减小：L=视线水平时读数-瞄准目标时读数，如 90-L 根据规律，相应的有R=270-R R=R-270 四、竖直角观测 （一）步骤： 1、安置仪器于测站点 O 上，确定竖直角计算公式。 2、盘左位置，转动望远镜照准目标 B（精确） 3、转动竖盘指标水准管微动螺旋，使气泡居中，读取盘左读数 L，记入手薄。 4、 倒转望远镜成盘右位置在照准目标同一位置， 并使竖盘指标水准管气泡居中，读取盘右读数 R，并记入手薄。 5、根据计算公式计算L，R及。 （二）注意事项 1、必须用盘左，盘右的方法观测； 2、千万不要忘记：每次读数前都必须转动竖盘指标水准管微动螺旋，使水准管气泡居中，指标处于正确位置才能读数。 （三）竖盘指标差 竖盘构造要求，视线水平时，读数为 90的整数倍。但实际上这个条件往往不能满足，实际读数与 90的整数倍之差值称为竖盘指标差，用 X 表示。 5即：X=1/2（L+R）-360 （X25，DJ6） 说明：盘左盘右法可消除 X 的影响。 3.5 光学经纬仪的检验与校正 3.5 光学经纬仪的检验与校正 教学目标： 熟悉经纬仪的几项基本检校项目。 重点难点： 难点：经纬仪的几项基本检校项目。 教学内容： 一、经纬仪的主要轴线及应该满足的条件 水准管轴垂直于竖轴（LLVV） 十字丝竖丝应垂直于水平轴 视准轴垂直于水平轴（CCHH） 水平轴应垂直于竖轴（HHVV） X=O 二、经纬仪的检验与校正 1照准部水准管轴的检校 2十字丝竖丝的检校 3视准轴的检校 4横轴的检验与校正 5指标差的检校 6光学对中器的检校 7圆水准器的检校 3.6 水平角观测的误差分析 3.6 水平角观测的误差分析 水平角测量误差主要来源：仪器误差，安置仪器的误差，目标偏心的误差和外界条件的影响等。 6 7一、仪器误差 主要有仪器制造和加工不完善所引起的误差，如度盘划分不均匀，水平度盘偏心误差等；仪器检校不完善引起的误差，如视准轴不垂直于水平轴，水平轴不垂直于竖轴，照准部水准管轴不垂直于竖轴等。这些误差可以利用适当的现测方法来消除或减弱其影响。 盘左、盘右两个位置进行观测取平均值的方法可以消除等误差影响；常用变换度盘位置观测取平均值法可减弱误差的影响；误差用观测方法消除，只有仔细检校、整平，特别是在视线倾斜过大的地区。 二、安置仪器误差 对中的误差： 与偏心距成正比， 与测站点目标的距离成反比， 所以距离越短，更应注意对中。 整平误差：一般要求不超过一格。注意一起的检校，视线倾角越大，影响越小，所以更应注意仪器的整平。 目标偏心误差： 水平角观测时，常用标杆立于目标点上做为标志，当标杆倾斜或没有在目标点的中心时，将产生目标偏心差。 三、观测误差 照准误差：与望远镜放大率 V（J6一般为 5-30 倍）人眼（最小分辨率角60）目标亮度与视差的消除程度。 读数估读误差，一般不应超过 6（最小划分的十分之一） 。要注意反光镜的调节与读数显微镜的调焦及观测者操作熟练程度。 四、外界条件的影响 如大风影响仪器稳定，辐射热引起物象跳动，光线不足影响调焦，温度影响仪器的正常，土松影响义仪器的稳定等。实际工作中，注意选择有利的观测时间,避开不利的观测条件。