第3章角度測量9.25

1、第3章角度測量,廣東石油化工學(xué)院地理系陳修文 教授,第3章 角 度 測 量 3.1 水平角與豎直角 的測量原理 3.2 光學(xué)經(jīng)緯儀 3.3 水平角測量 3.4 豎直角測量 3.5 電子經(jīng)緯儀,第3章 角 度 測 量,主要內(nèi)容： 水平角和垂直角測量原理，DJ6型光學(xué)經(jīng)緯儀的使用，水平角和垂直角的觀測、計算方法，角度測量的誤差分析、DJ6的檢校。主要目的：

2、 了解經(jīng)緯儀測角原理，掌握測量水平角和垂直角的方法。了解經(jīng)緯儀各軸線間應(yīng)滿足的幾何條件。重點內(nèi)容： 測回法施測水平角、中絲法施測垂直角的觀測方法、經(jīng)緯儀各軸線間應(yīng)滿足的幾何條件。,第3章 角 度 測 量 3.1 水平角與豎直角的測量原理,角度測量(angle observation)包括： 水平角(horizontal angle)測量 豎直角(vertical angle)測量,,3

3、.1 水平角與豎直角的測量原理 1、水平角(horizontal angle) 從一點出發(fā)的兩條方向線所構(gòu)成的空間角水平面上的投影。 ?=b-a（0。???360。）。 也可看成是包含 OA、OB視線 的 兩個鉛垂面之間 的兩面角。,第3章 角度測量,1、水平角定義 特點：順時針00~3600,,,第3章 角度測量,3.1 水平角與豎直角的測量原理,計算公式,c,?=右

4、(終)邊c-左(始)邊a當(dāng)c≥a時 β= c – a 當(dāng)c<a 時 β= c+3600 – a,,第3章 角度測量,3.1 水平角與豎直角的測量原理 1、水平角定義,2、豎直角(vertical angle)定義 垂直角——在同一豎直面內(nèi)，瞄準(zhǔn)目標(biāo)的視線與水平視線的夾角。簡稱豎角，又稱垂直角。 ?=0。－?90。 仰角為正， 俯角為負?？臻g方向線的豎角和天頂距Z之間的關(guān)系為

5、：,,第3章 角度測量,3.1 水平角與豎直角的測量原理,3.2 光學(xué)經(jīng)緯儀(optical theodolite) 經(jīng)緯儀是測角的儀器 分類 按其精度等級劃分:DJ07、DJ1、DJ2（精密光學(xué)經(jīng)緯儀）； DJ6（普通光學(xué)經(jīng)緯儀)下標(biāo)數(shù)字該儀器一測回方向觀測中誤差的秒數(shù)。 一般工程測量最常用: DJ6級光學(xué)經(jīng)緯儀,第3章 角度測量,3.2光學(xué)經(jīng)緯儀(optical hteodolite) 經(jīng)緯儀的發(fā)展

6、已經(jīng)歷了游標(biāo)經(jīng)緯儀、光學(xué)經(jīng)緯儀直到目前的電子經(jīng)緯儀等階段。 光學(xué)經(jīng)緯儀按其精度分為DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ15等五個等級。D、J分別是“大地測量”和“經(jīng)緯儀”的漢語拼音第一個字母，07、1、2、6、15表示該儀器能達到的測量精度，例如：6表示該儀器測量一測回所得方向值的中誤差不大于6″。工程測量中常用DJ6和DJ2型經(jīng)緯儀。,,電子經(jīng)緯儀,電子全站儀,第3章 角度測量,3.2.1 DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀的基本結(jié)構(gòu)

7、,3.2.1 DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀的基本結(jié)構(gòu),第3章 角度測量,3.2 光學(xué)經(jīng)緯儀,第3章 角度測量,3.2.1 DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀的基本結(jié)構(gòu) 經(jīng)緯儀一般由基座、水平度盤、照準(zhǔn)部三部分組成。,第3章 角度測量,3.2 光學(xué)經(jīng)緯儀3.2.1 DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀的基本結(jié)構(gòu) 1.基座(tribrach) 基座是支承整個儀器的底座； 腳螺旋用于整平儀器。,3.2.1 DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀的

8、 基本結(jié)構(gòu),1. 基座 包括軸座、腳螺旋和連接板。 軸座是將儀器豎軸與基座連接固定的部件，固定螺旋必須擰緊。腳螺旋用來整平儀器。連接板用來將儀器穩(wěn)固的連接在三腳架上。,,固定螺旋,腳螺旋,連接板,第3章 角度測量,3.2 光學(xué)經(jīng)緯儀3.2.1 DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀的基本結(jié)構(gòu)2.水平度盤 水平度盤是由光學(xué)玻璃制成的精密刻度盤，分劃從0°至360°，按順時針注記，每格1

9、6;或30′，用以測量水平角。水平度盤與照準(zhǔn)部相互脫離；改變度盤位置，要使用度盤變換手輪或復(fù)測扳手。,,,,,3.2.1 DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀 的基本結(jié)構(gòu),2.水平度盤     水平度盤是一個光學(xué)玻璃圓盤，邊緣順時針方向刻有0°~360°刻劃。水平度盤軸套又稱外軸，在外軸下方裝有一個金屬圓盤，稱為復(fù)測盤，用以帶動水平度盤的轉(zhuǎn)動。有些型號的儀器沒有

10、復(fù)測裝置，而裝有度盤變換手輪，測量時可利用度盤變換手輪將度盤轉(zhuǎn)到所需的位置上。,,第3章 角度測量,?照準(zhǔn)部(水平)制動、微動?望遠鏡(豎直)制動、微動?圓水準(zhǔn)器?水準(zhǔn)管（1）望遠鏡 目鏡調(diào)焦，物鏡調(diào)焦， 粗瞄準(zhǔn)器，十字絲（2）軸系（3）豎直度盤（4）讀數(shù)顯微鏡?光學(xué)對點器?復(fù)測扳手或度盤變換器,3.2 光學(xué)經(jīng)緯儀 3.2.1 DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀的基 本結(jié)構(gòu) 3．照準(zhǔn)部(a

11、lidade) 照準(zhǔn)部是基座上方能夠轉(zhuǎn)動的部分的總稱。主要由望遠鏡、豎直度盤、水準(zhǔn)器以及讀數(shù)設(shè)備等組成。,3.2.1 DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀 的基本結(jié)構(gòu),3.照準(zhǔn)部 ： 由望遠鏡、旋轉(zhuǎn)軸、支架、橫軸、豎盤裝置、讀數(shù)設(shè)備等組成。望遠鏡的構(gòu)造與水準(zhǔn)儀基本相同，主要用來照準(zhǔn)目標(biāo)，僅十字絲分劃板稍有不同，見下圖所示。照準(zhǔn)部的旋轉(zhuǎn)軸即為儀器的縱軸，縱軸插入基4座內(nèi)的縱軸軸套中旋轉(zhuǎn)。照準(zhǔn)部在,,第3章 角度

12、測量,（4）讀數(shù)顯微鏡DJ6級經(jīng)緯儀采用的測微裝置 ①.分微尺測微器及其讀數(shù)方法利用度盤刻度線，在分微尺上讀數(shù)。度盤上1度分劃的間隔經(jīng)放大后，與分微尺全長相等。分微尺全長分60格，因此其最小格值為1?=60秒。讀數(shù)估讀至0.1格，因此，估讀的秒數(shù)都應(yīng)是6秒的倍數(shù)。例：水平度盤整個讀數(shù)為： 261°05′24″ 豎直度盤讀數(shù)為：90°54′36″。,圖3-3 分微盡測微器讀數(shù)裝置,第3章 角

13、度測量,（4）讀數(shù)顯微鏡DJ6級經(jīng)緯儀采用的測微裝置 ②.單平板玻璃測微器及其讀數(shù)方法主要包括平板玻璃、測微尺、連接機構(gòu)和測微輪。讀數(shù)時，先轉(zhuǎn)動測微輪，使度盤某分劃線精確地移在雙指標(biāo)線的中央，讀出該分劃線的度盤讀數(shù)，再根據(jù)單指標(biāo)線在測微尺上讀取分、秒數(shù)，然后相加，即為全部讀數(shù)。如圖中水平度盤讀數(shù)為39°30′+22′30″=39°52′30″。,3.2 光學(xué)經(jīng)緯儀,3.2.2 DJ2光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)特點,

14、J2光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造,如圖與J6相比，增加了：1、測微輪——讀數(shù)時，對徑分劃線影像符合。2、換像手輪——水平讀數(shù)和豎直讀數(shù)間的互換。3、豎直讀盤反光鏡——豎直讀數(shù)時反光。,,,,測微輪,換像手輪,豎直讀盤反光鏡,第3章 角度測量,3.2 光學(xué)經(jīng)緯儀3.2.2 DJ2光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)特點 J2級光學(xué)經(jīng)緯儀與J6級的區(qū)別主要是讀數(shù)設(shè)備及讀數(shù)方法。J2級光學(xué)經(jīng)緯儀一般均采用對徑分劃線影像符合的讀數(shù)裝置。采用符合讀數(shù)裝

15、置，可以消除照準(zhǔn)部偏心的影響，提高讀數(shù)精度。,第3章 角度測量,3.2 光學(xué)經(jīng)緯儀3.2.2 DJ2光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)特點 讀數(shù)規(guī)則,第3章 角度測量,3.2.2 DJ2光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)特點J2經(jīng)緯儀數(shù)字化讀數(shù)窗,3.2.2 DJ2光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)特點,一般采用對徑重合讀數(shù)法——轉(zhuǎn)動測微輪，使上下分劃線精確重合后讀數(shù)。,3.3 水平角測量,常用的方法有：測回法(method of observation set

16、)方向觀測法(method of direction observation),第3章 角度測量,3.3 水平角測量3.3. 1 經(jīng)緯儀的基本操作,使用步驟：對中、整平、照準(zhǔn)和讀數(shù),對中的目的——使儀器中心（即度盤中心）與測站上的標(biāo)志點位于同一鉛垂線上。,整平的目的——使經(jīng)緯儀的縱軸鉛垂，水平度盤和橫軸處于水平位置，豎直度盤位于鉛垂面內(nèi),1）、垂球?qū)χ?plumb bob)法 （1）腳架頭上移動儀器進行對中。 （2

17、）旋轉(zhuǎn)腳螺旋進行整平。 （3）反復(fù)（1）、（2）兩步。,3.3 水平角測量3.3.1 經(jīng)緯儀的基本操作 內(nèi)容及要求： 1.對中 (centering) ??3mm,第3章 角度測量,第3章 角度測量,3.3.1 經(jīng)緯儀的基本操作 經(jīng)緯儀的安置包括對中和整平兩項工作。1.垂球?qū)χ泻驼剑?）對中:使儀器的中心（豎軸）與測站點位于同一鉛垂線上。粗略對中：移動三腳架，使垂球尖離測站中心1?2

18、cm內(nèi)；精確對中：稍微松開中心螺絲，在腳架頭 上移動(不能旋轉(zhuǎn))儀器，使垂球尖精確對 中測站標(biāo)志中心，旋緊中心螺絲。 （2）整平:使儀器的豎軸豎直，水平度盤處于水平位置。,3.3.1 經(jīng)緯儀的基本操作1）.垂球?qū)χ?和整平（1）對中（2）整平,用左手大拇指法則，轉(zhuǎn)動腳螺旋，調(diào)節(jié)水準(zhǔn)管氣泡居中(反復(fù))。 一測回觀測過程中，不得再調(diào)氣泡。,3.3.1 經(jīng)緯儀的基本操作 1、對中 1）.垂球?qū)χ?

19、(1) 打開三腳架,架頭大致水平,連接螺旋處于架頭中心位置;(2) 掛上垂球，移動腳架使垂球尖概略對準(zhǔn)測站點;(3) 連接使儀器。觀察垂球是否偏離標(biāo)志中心，如偏離可略放松連接螺旋，用手輕移儀器，使垂球尖準(zhǔn)確對準(zhǔn)測站點，再旋緊連接螺旋。,2）.整平     (1) 轉(zhuǎn)動儀器照準(zhǔn)部，使水準(zhǔn)管平行于任意兩個腳螺旋; (2) 按左手法則同時旋轉(zhuǎn)腳螺旋使氣泡居中; (3) 將儀器照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)90

20、°，旋轉(zhuǎn)第三個腳螺旋，使氣泡居中。 按上述方法反復(fù)進行幾次，直到儀器旋到任何位置時，氣泡都居中為止。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,2）、光學(xué)對中器法 (邊講邊現(xiàn)場示范),（1）大致水平大致對中 眼睛看著對中器，拖動三腳架兩個腳,使儀器大致對中,并保持“架頭”大致水平。（2）伸縮腳架粗平 根據(jù)氣泡位

21、置，伸縮三腳架兩個腳，使圓水準(zhǔn)氣泡居中。,（3）腳螺旋精平——左手大拇指法則,,氣泡居中，1、2等高,,氣泡居中，3與1、2等高,1）轉(zhuǎn)動儀器，使水準(zhǔn)管與腳螺旋1、2連線平行。2）根據(jù)氣泡位置運用法則，對向旋轉(zhuǎn)腳螺旋1、2 。3）轉(zhuǎn)動儀器900，運用法則，旋轉(zhuǎn)腳螺旋3 。,（4）架頭上移動儀器，精確對中 (5)腳螺旋精平 (6) 反復(fù)（4）、（5）兩步。,3.3.1 經(jīng)緯儀的基本操作,2）、光學(xué)對中器法,3.3.1 經(jīng)緯儀的

22、基本操作,1、對中2）光學(xué)對中     光學(xué)對中器(optical plumment):是裝在儀器縱軸中的小望遠鏡，中間裝有一個直角反射棱鏡，使鉛垂方向的光線折成水平方向，以便觀察。 1.通過垂球初步對中，并使三腳架架頭大致水平。 2.轉(zhuǎn)動和推拉對中器目鏡調(diào)焦，使地面標(biāo)志點成像清晰，且分劃板上中心圓圈也清晰可見。 3.轉(zhuǎn)動儀器腳螺旋，使圓水準(zhǔn)器泡居中。 4.觀察光學(xué)對中器,輕移

23、儀器達到對中。 5.按用垂球安置儀器的整平方法進行精確整平。 6.檢查光學(xué)對中器，此時若標(biāo)志點位于圓圈中心則對中、整平完成；若仍有偏差，可稍松動連接螺旋，在架頭上移動儀器，使其準(zhǔn)確對中，然后重新進行精確整平。直到對中和整平均達到要求為止。,3.3.1 經(jīng)緯儀的基本操作1、對中 2）.光學(xué)對中器對中和整平（1）將儀器置于測站點上，三個腳螺旋調(diào)至中間位置，架頭大致水平，光學(xué)對中器大致位于測站點的鉛垂線上，將三腳架踩實。（2

24、）旋轉(zhuǎn)光學(xué)對中器的目鏡，看清分劃板上圓圈，拉或推動目鏡使測站點影像清晰。（3）旋轉(zhuǎn)腳螺旋使光學(xué)對中器對準(zhǔn)測站點。（4）利用三腳架的伸縮螺旋調(diào)整架腿的長度，使圓水準(zhǔn)器氣泡居中。（5）用腳螺旋整平照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管。,3.3.1 經(jīng)緯儀的基本操作 2）.光學(xué)對中器對中和整平（6）用光學(xué)對中器觀察測站點是否偏離分劃板圓圈中心。如果偏離中心，稍微松開三腳架連接螺旋，在架頭上移動儀器，圓圈中心對準(zhǔn)測站點后旋緊連接螺旋。（7）重新整平

25、儀器，直至在整平儀器后，光學(xué)對中器對準(zhǔn)測站點為止。 2.整平(leveling) ?1格,3.經(jīng)緯儀的瞄準(zhǔn),步驟：粗瞄—制動—調(diào)焦—微動精瞄(示范) 注意：瞄準(zhǔn)時，盡量瞄準(zhǔn)目標(biāo)下部。,3.3.1 經(jīng)緯儀的基本操作,3.3.3 照準(zhǔn) 1.目鏡調(diào)焦：將望遠鏡對向明亮的背景，轉(zhuǎn)動目鏡調(diào)焦螺旋，使十字絲清晰。 2.粗略瞄目標(biāo)：松開望遠鏡水平、豎直制動螺旋，通過望遠鏡上的粗瞄器對準(zhǔn)目標(biāo)，然后擰緊制動螺旋。

26、3.物鏡調(diào)焦：轉(zhuǎn)動望遠鏡物鏡調(diào)焦螺旋，使目標(biāo)成像清晰。注意消除視差現(xiàn)象。 4.精確瞄準(zhǔn)目標(biāo)：轉(zhuǎn)動水平微動及豎直微動螺旋，使十字絲豎絲與目標(biāo)成單線平分或雙絲夾準(zhǔn)，并且使十字絲交點部分對準(zhǔn)目標(biāo)的底部。,4. 讀數(shù)    打開反光鏡，調(diào)整其位置，使讀數(shù)窗內(nèi)進光明亮均勻。然后進行讀數(shù)顯微鏡調(diào)焦，使讀數(shù)窗內(nèi)分劃清晰。讀數(shù)方法如3.2.2所述。,,3.3.1 經(jīng)緯儀的基本操作,3.3.2 測

27、回法測量水平角,盤左盤右,盤左觀測,盤右觀測,豎直度盤,豎直度盤,3.3.2 測回法測量水平角,適用：2個方向的單角（∠AOB）,,,?1,a1,b1,3.3 水平角測量,3.3 水平角測量,3.3.2 測回法測量水平角1、步驟：(1) 安置儀器于測站O點，對中、整平(2)上半測回：盤左，LA ,LB (3)下半測回：盤右，RB , RA 上半測回和下半測回構(gòu)成一測回。(4) 若β左- β右≤40″，

28、認(rèn)為觀測合格。此時可取,,,3.3.2 測回法測量水平角,0 02 48,81 34 24,81 31 36,180 02 30,261 33 54,81 31 24,81 31 30,盤左、盤右兩個位置觀測水平角，可以抵消儀器誤差對測角的影響，同時也可以檢核觀測中有無錯誤存在。對于DJ6級光學(xué)經(jīng)緯儀，如果β左與β右之差不超過±40″，則可取上、下半測回平均值作為最后結(jié)果。,在計算水平角值時，由于水平度盤刻劃是順時針方向注

29、記，所以應(yīng)總是以右邊方向（觀測者面向角度張開方向）的讀數(shù)減去左邊方向讀數(shù)。如發(fā)生不夠減情況時，可在右邊方向讀數(shù)上加360°再減去左邊方向讀數(shù),,3.3 水平角測量,水平角觀測方法方向觀測法(1)操作步驟：盤左位置：瞄準(zhǔn)零方向A ，按順時針旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部，依次照準(zhǔn)B、C、D各目標(biāo)方向，分別讀取水平度盤讀數(shù)，最后再觀測零方向A ，稱為上半測回歸零,以上稱為上半測回。,3.3 水平角測量,水平角觀測方法方向觀測法

30、(1)操作步驟：盤右位置：先照準(zhǔn)零方向A ，按逆時針方向依次照準(zhǔn)D 、C 、B 各目標(biāo)方向，分別讀取水平度 盤讀數(shù)，最后再照準(zhǔn)零方向A ，稱為下半測回歸零，此為下半測回。,3.3 水平角測量,3.3.3 水平角的測量誤差,水平角測量的誤差亦來自儀器誤差、觀測誤差和外界條件的影響三個方面。 1、儀器誤差 1）. 視準(zhǔn)軸誤差盤左、盤右觀測取其平均值，可以消除視準(zhǔn)軸誤差的影響。,3.3.3 水平角的測量誤差,

31、1、儀器誤差 2）. 橫軸誤差盤左、盤右觀測取其平均值，可以消除視準(zhǔn)軸誤差的影響。,3.3.3 水平角的測量誤差,1、儀器誤差 3）. 豎軸誤差 由于用盤左、盤右觀測同一方向，豎軸誤差所引起的水平度盤讀數(shù)誤差大小相等但符號相同，因此不能用盤左和盤右觀測消除其影響。此外這一影響亦與豎直角的大小成正比，所以在山區(qū)或坡度較大的地區(qū)進行測量時，應(yīng)對儀器進行嚴(yán)格的檢驗和校正，并在測量中仔細整平。,3.3.3 水平角

32、的測量誤差,1、儀器誤差 4）. 照準(zhǔn)部偏心差 對于單指標(biāo)讀數(shù)的J6級光學(xué)經(jīng)緯儀，取同一方向盤左、盤右觀測的平均值，即可消除此項影響。,3.3.3 水平角的測量誤差,1、儀器誤差 5）. 豎盤指標(biāo)差 采用盤左、盤右觀測一測回，取其平均值作為豎角成果可消除豎盤指標(biāo)差的影響。 6）. 度盤分劃誤差 在水平角精密測量時，為提高測角精度，可利用度盤位置變換手輪或復(fù)測板手，在各測回之間變換度盤起始

33、位置的方法減小其影響。,3.3.3 水平角的測量誤差,2、觀測誤差 1）. 對中誤差對中誤差對測角的影響與偏心距成正比，與邊長成反比。 在水平角測量時，應(yīng)認(rèn)真精確地進行對中，在邊長較短的情況下尤應(yīng)如此。,3.3.3 水平角的測量誤差,2、觀測誤差 2）. 目標(biāo)偏心差目標(biāo)傾斜越大，瞄準(zhǔn)部位越高，則目標(biāo)偏心越大，對測角的影響就越大。目標(biāo)偏心對測角的影響與邊長成反比。,3.3.3 水平角的測量誤差2、觀測誤差

34、3）. 瞄準(zhǔn)誤差 瞄準(zhǔn)誤差是指望遠鏡瞄準(zhǔn)目標(biāo)的精確程度。 4）. 讀數(shù)誤差3、外界條件的影響 外界條件的影響主要是指各種外界條件的變化對角度觀測值精度的影響。 如溫度變化、大風(fēng)、地面輻射熱和空氣透明度等。,水平角觀測注意事項1.儀器高度要與觀測者的身高相適應(yīng)，三腳架要踩實，中心連接螺旋要擰緊，操作時不要用手扶三腳架，使用各螺旋時用力要輕。 2.要精確對中，邊長越短，對中誤差影響越大。 3

35、.照準(zhǔn)標(biāo)志要豎直，盡可能用十字絲交點附近去瞄準(zhǔn)標(biāo)志底部。4.應(yīng)該邊觀測、邊記錄、邊計算。發(fā)現(xiàn)錯誤，立即重測。 5.水平角觀測過程中，不得再調(diào)整照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管。如氣泡偏離中央超過一格時，須重新整平儀器，重新觀測。,3.4 豎直角(vertical angle)測量,,,豎直角——在同一鉛垂面內(nèi)，瞄準(zhǔn)目標(biāo)的傾斜視線與水平視線的夾角(也叫垂直角) ?=0???90? ，仰角為正，俯角為負。,3.4 豎直角(vertical ang

36、le)測量,3.4.1 豎直度盤(vertical circle)的構(gòu)造 豎直度盤部分包括豎盤、豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管和豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管微動螺旋. 豎盤的注記形式有順時針與逆時針兩種。當(dāng)望遠鏡視線水平，豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中時，盤左豎盤讀數(shù)應(yīng)為90°，盤右豎盤讀數(shù)則為270°。,光學(xué)經(jīng)緯儀的豎盤裝置包括： 豎盤、豎盤讀數(shù)指標(biāo)及豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管。豎盤固定安裝在橫軸的一端，其中心與橫軸中心一致，

37、望遠鏡在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動時，豎盤跟隨望遠鏡一起轉(zhuǎn)動，而讀數(shù)指標(biāo)則是不動的。豎盤讀數(shù)指標(biāo)與豎盤水準(zhǔn)管連接在一起，當(dāng)指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中時，指標(biāo)便處于正確的位置。,3.4.1 豎直度盤的構(gòu)造,3.4 豎直角測量,3.4.1 豎直度盤的構(gòu)造,1．包括:豎盤(vertical circle) 、豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管(vertical index bubble tube)、及其微動螺旋。,,,,后兩部分，多采用豎盤指標(biāo)自動歸零補償器(vertical ind

38、ex compensator)來替代。,2．特點：讀數(shù)指標(biāo)線固定不動，而整個豎盤隨望遠鏡一起轉(zhuǎn)動。,,3、豎盤的注記形式：有順時針與逆時針兩種。,（1）順時針注記,（2）逆時針注記,豎直角測量原理：豎直度盤（豎盤）用來測量豎直角。 豎直角與水平角一樣，其角值是度盤上兩個方向的讀數(shù)之差。所不同的是，豎直角兩個方向中的一個是水平方向，而對于某一種儀器來說，水平視線方向的豎盤讀數(shù)是一個固定值，所以測量豎直角時，只要瞄準(zhǔn)觀測目標(biāo)

39、，讀出豎盤讀數(shù)，就可計算出豎直角。,3.4 豎直角測量,3.4 豎直角測量,3.4.2 豎直角的觀測與計算觀測步驟： （1）在盤左位置用水平中絲照準(zhǔn)目標(biāo)，調(diào)整豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中后，讀取豎盤讀數(shù)，記入記錄手薄。（2）在盤右位置用水平中絲照準(zhǔn)目標(biāo)，調(diào)整豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中后，讀取豎盤讀數(shù)，記入記錄手薄，測回觀測結(jié)束。（3）根據(jù)儀器豎盤注記形式確定豎直角計算公式，計算豎直角和指標(biāo)差。,,在測站安置經(jīng)緯儀，盤左瞄準(zhǔn)目標(biāo)頂部,?轉(zhuǎn)動

40、豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管微動螺旋，指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中,?豎盤讀數(shù),?計算?L,?倒鏡,?指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居,?計算?R,?計算豎直角,盤右仍瞄準(zhǔn)同目標(biāo)頂部,中豎盤讀數(shù),觀測步驟：,3.4.2 豎直角的觀測,85 43 24,＋4 16 36,274 16 06,＋4 16 06,＋4 16 21,－15,265 38 36,－4 21 24,94 21 12,－4 21 12,－4 21 18,－6,3.4 豎直角測量,3.4.2 豎直角的

41、觀測與計算1.順時針注記形式,盤左,盤右,,順時針注記:,盤左,?L＝90°－L,,?R＝R－270°,盤右,最終豎直角為：,,,3.4 豎直角測量,3.4.2 豎直角的觀測與計算 2.逆時針注記形式,,,,3.4.3 豎盤指標(biāo)差(index error of vertical circle)與自動歸零補償器,1、豎盤指標(biāo)差豎盤指標(biāo)差x——豎盤水準(zhǔn)管氣泡居中時，讀數(shù)指標(biāo)線與鉛垂線

42、的夾角。由于指標(biāo)線偏移，當(dāng)視線水平時，豎盤讀數(shù)不是恰好等于90°或270°上，而是與90°或270°相差一個x角，稱為豎盤指標(biāo)差。豎盤指標(biāo)的便移方向與豎盤注記增加方向一致時，x為正值，反之為負。,x=L?L0,L－實際讀數(shù)L0－正確讀數(shù),產(chǎn)生原因：儀器振動、磨損等使指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡偏離了正確位置,由于指標(biāo)差存在，此時盤左、盤右半測回豎直角計算公式變?yōu)椋?,,,結(jié)論：無論指標(biāo)差x是否存在，計算

43、 豎直角的公式仍然為式（3-15）,3.4.3 豎盤指標(biāo)差(index error of vertical circle)與自動歸零補償器,消除指標(biāo)差影響的方法：盤左盤右觀測值，取平均值。,指標(biāo)差計算公式：,指標(biāo)差反映豎直角觀測成果的質(zhì)量，規(guī)范規(guī)定，豎直角觀測時的指標(biāo)差互差，DJ2級經(jīng)緯儀不得超過±15//；DJ6級經(jīng)緯儀不得超過±25//。,3.4.3 豎盤指標(biāo)差(

44、index error of vertical circle)與自動歸零補償器,（2）結(jié)論：取盤左盤右平均值，可消除指標(biāo)差的影響。一般規(guī)范規(guī)定，指標(biāo)差變動范圍，J6≤25"、J2≤15 "。,計算公式,（1）指標(biāo)差:,對于順時針注記的：正確的豎直角α=(90°+x) -L=α左+x α=R-(270°+x)=α右-x,3.4.3 豎盤指標(biāo)

45、差(index error of vertical circle)與自動歸零補償器,1、豎盤指標(biāo)差,,,,2、指標(biāo)差自動歸零補償器,電子經(jīng)緯儀目前一般與測距儀、微順一起構(gòu)成全站式電子速測儀。它采用光電測角，以光電信號的形式表達角度測量結(jié)果。即采用新型的度盤刻劃形式，以光電技術(shù)和電子測微技術(shù)確定與其相適應(yīng)的光電測角原理。目前光電測角有三種度盤形式，，即格區(qū)式度盤，光棚度盤和編碼度盤，下面僅簡介格區(qū)式度盤動態(tài)測角原理。,3.5 電子經(jīng)緯

46、儀,第3章 角度測量,第3章 角度測量,電子經(jīng)緯儀在結(jié)構(gòu)及外觀上和光學(xué)經(jīng)緯儀相類似。主要不同點在于讀數(shù)系統(tǒng)，它采用光電掃描和電子元件進行自動讀數(shù)和液晶顯示。,3.5 電子經(jīng)緯儀,電子經(jīng)緯儀ET-02/05,,部 件 名 稱,,,第3章 角度測量,3.5.1 電子經(jīng)緯儀的測角原理 1、編碼度盤測角原理,第3章 角度測量,3.5.1 電子經(jīng)緯儀的測角原理 2、光柵度盤測角原理 （1）光柵與

47、莫爾條紋,第3章 角度測量,3.5.1 電子經(jīng)緯儀的測角原理 （2）. 莫爾條紋的特性 莫爾條紋運動與光柵移動具有對應(yīng)關(guān)系，光柵的位移量可用莫爾條紋移過的數(shù)目來度量。 （3）. 光柵度盤測角,第3章 角度測量,3.5.1 電子經(jīng)緯儀的測角原理 3、動態(tài)測角原理,3.5.2 電子經(jīng)緯儀的雙軸補償,如圖3—12是一種格區(qū)式玻璃度盤。度盤上刻有明暗的間隔，間隔的寬度和數(shù)目視設(shè)計要求而定。度盤上還設(shè)有光闌LR

48、、LS，光闌上裝配有發(fā)光二級發(fā)電二極管。當(dāng)度盤轉(zhuǎn)動時，不動的光闌中的光電二級管將接收在發(fā)光二級管送來的格區(qū)明暗信號，明暗信號多少將是度盤轉(zhuǎn)動大小的標(biāo)志。,圖3—12 區(qū)格式度盤圖                3—13 標(biāo)志刻劃,圖3—12 區(qū)格式度盤圖   

49、             3—13 標(biāo)志刻劃,3—13 標(biāo)志刻劃,3—13 標(biāo)志刻劃,圖3—12 區(qū)格式度盤圖,度盤明暗格區(qū)刻劃有兩種：標(biāo)志刻和一般刻劃。圖3—13有A、B、C、D四組標(biāo)志刻劃。各標(biāo)志以寬窄不同的刻劃線和不同的排列設(shè)置在起算位置依次為90°的區(qū)間上，一般刻劃類似圖3—12所示，分布在標(biāo)志刻劃分

50、割的四個區(qū)間。一般刻劃的暗條紋為明條紋寬度的2倍。    度盤總刻劃數(shù)1024，如圖3—17所示， Φ。=360×60×60／1024=1265．625秒。    動態(tài)掃描是通過光電信號掃描獲得角度信息的。在圖3—12中，固定光闌IS設(shè)在度盤內(nèi)側(cè)，可動光闌IR設(shè)在度盤外側(cè)與照準(zhǔn)部相連。  

51、0; 角度測量時，由于LR隨照部旋轉(zhuǎn)，這樣Ls，LR之間構(gòu)成一定的角度。度盤在馬達的帶動下，始終以一定的速度旋轉(zhuǎn)，從而使接收二級管斷續(xù)地接收由發(fā)光二級管發(fā)來的紅外光，在接收到光信號時，它送出高電平電信號，在未收到光信號時， 則送出低電子電信號，從而完成對度盤的掃描。,由圖3—13可知，Φ。代表一個刻劃寬所代表的角度。即Φ。=2π／N為已知值。對于任一角度Φ，則可表示成：    Φ=

52、n·Φ。+△Φ（n為正整數(shù)，0≤△Φ<Φ。） (3—2)    △Φ的測定：從圖3—15中由信號R和信號S送出的波形可以看出，由于△Φ的存在變化范圍為0~T。由于馬達轉(zhuǎn)速一定，故有：    △Φ=Φ。／T。·△ti(i=1，2，．．．．．N)    式中：N為度盤總刻劃數(shù)，△ti可用脈沖

53、填充精確測定。微處理器算出△Φi后，再依式：    △Φ=[△Φi]／N    算出最后結(jié)果，由此實現(xiàn)了度盤全刻劃測角。,圖3—14 信號測定              圖3—1 5n的測定,n的測

54、定：度盤上的四組標(biāo)志刻劃是為測定n值而專門設(shè)置的。其作用如圖3—15所示，假定被觀測的角度為Φ，在測角時，度盤旋轉(zhuǎn)一周，A、B、C、DF均經(jīng)過R、S一次，R、S發(fā)出信號為RA、SA、RB、SD、RC、SC、RD和SD。A由R轉(zhuǎn)到S時所對應(yīng)的時間為TA，則Φ中所含Φ。的個數(shù)nA可由式nA=TA／T。(取整)(3—5)算出。對于B、C、D組刻劃，同樣有ni=Ti／T。(i=B、C、D)(3—6)這就是說，在旋轉(zhuǎn)一周時可測出四個n值，微處理器

55、將它們加以比較，如發(fā)現(xiàn)差異，則自動重復(fù)測定n值，從而保證n值的正確性。WidTC2000型全站儀就是采用動態(tài)掃描的絕對角度測量原理。能大大地消除度盤分劃誤差的影響，消除了度盤偏心差的影響，觀測值最小讀數(shù)為0．1″。一測回觀測中誤差±0．5″，水平方向，天頂距同時測量的時間為0．9秒。有關(guān)具體操作使用請見說明書。此處不繁述。,第3章 教學(xué)內(nèi)容回顧,1.角度測量原理2.光學(xué)經(jīng)緯儀3.水平角測量4.豎直角測量5. 經(jīng)緯