哈工大測(cè)量學(xué)授課課件 第3章 角度測(cè)量

1、3-1 水角度測(cè)量原理,1.水平角定義 從一點(diǎn)到兩目標(biāo)的方向線垂直投影在水平面上的夾角稱水平角。如圖中?。 2.水平角測(cè)量原理 在過(guò)測(cè)站點(diǎn)中心的鉛垂線上任意高度水平地安置一個(gè)度盤(pán)，則空間視線在其上的投影線分別截取讀數(shù)a、c，則水平角 ? ＝ c - a,,儀器的必要條件： 1.儀器的中心必須位于角頂?shù)你U垂線上。 2.照準(zhǔn)部設(shè)備（望遠(yuǎn)鏡）要能上下、左 右轉(zhuǎn)動(dòng)，上下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所形成的是豎直面。 3.要

2、具有一個(gè)有刻劃的度盤(pán)，并能安置成 水平位置。 4.要有讀數(shù)設(shè)備，讀取投影方向的讀數(shù)。,,3-2 光學(xué)經(jīng)緯儀,一、經(jīng)緯儀的概述,經(jīng)緯儀的代號(hào)：DJ1、DJ2、DJ6、DJ10……,“D”和“J”——大地測(cè)量和經(jīng)緯儀的漢語(yǔ)拼音第一個(gè)字母 “6”和“2”——儀器的精密度。 一測(cè)回方向觀測(cè)中誤差不超過(guò)±6″和±2″ 在工程中常用DJ2、DJ6型經(jīng)緯儀，一般簡(jiǎn)稱J2、J6經(jīng)緯儀,經(jīng)緯

3、儀的發(fā)展: 游標(biāo)經(jīng)緯儀、光學(xué)經(jīng)緯儀、電子經(jīng)緯儀 金屬度盤(pán)、光學(xué)度盤(pán)、編碼度盤(pán)、光柵度盤(pán),,經(jīng)緯儀的技術(shù)參數(shù) DJ6經(jīng)緯儀的構(gòu)造,光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造及度盤(pán)讀數(shù),經(jīng)緯儀的技術(shù)參數(shù),二.DJ6經(jīng)緯儀的構(gòu)造,基座、照準(zhǔn)部、水平度盤(pán)、讀數(shù)裝置,1.基座,腳螺旋用于整平儀器,2.照準(zhǔn)部,照準(zhǔn)部(水平)制動(dòng)、微動(dòng)望遠(yuǎn)鏡(豎直)制動(dòng)、微動(dòng)圓水準(zhǔn)器 8?/2mm；管水準(zhǔn)器30? /2mm望遠(yuǎn)鏡：正、倒像，26?3

4、0倍， 目鏡調(diào)焦，物鏡調(diào)焦， 粗瞄準(zhǔn)器，十字絲讀數(shù)顯微鏡豎盤(pán)部分光學(xué)對(duì)點(diǎn)器復(fù)測(cè)扳手或度盤(pán)變換器,望遠(yuǎn)鏡十字絲,3.水平度盤(pán),水平度盤(pán)由光學(xué)玻璃制成 順時(shí)針0°?360°刻度； 儀器整平，水平度盤(pán)水平； 水平度盤(pán)與照準(zhǔn)部相互脫離； 改變度盤(pán)位置，要使用復(fù)測(cè) 扳手或度盤(pán)變換手輪。,4.J6經(jīng)緯儀的 讀數(shù)裝置,圖3-5 J6經(jīng)緯儀度盤(pán)讀數(shù)光路,讀數(shù)光路,J6光學(xué)經(jīng)緯儀讀數(shù),度盤(pán)上1度分劃的間隔

5、 經(jīng)放大后，與分微尺全 長(zhǎng)相等。分微尺全長(zhǎng)分60格，因 此其最小格值為1?=60″。讀數(shù)時(shí)，秒數(shù)必須估讀。 估讀至0.1格，因此， 估讀的秒數(shù)都應(yīng)是6?的 倍數(shù)。,水平度盤(pán)讀數(shù)： 73°04′24″,分微尺測(cè)微器——利用度盤(pán)刻度線，在分微尺上讀數(shù)。,3.3 水平角測(cè)量,一.經(jīng)緯儀的操作步驟 對(duì)中——整平——瞄準(zhǔn)——讀數(shù),掌握對(duì)中、整平的目的、方法與要求。 瞄準(zhǔn)方法：用豎絲對(duì)準(zhǔn)

6、豎立于測(cè)點(diǎn)的標(biāo)志中心。 操 作：粗瞄，制動(dòng)，然后用微動(dòng)螺旋完成 精確瞄準(zhǔn)。,二.水平角觀測(cè)掌握測(cè)回法觀測(cè)水平角的儀器操作方法、觀測(cè)程序和記錄。了解“方向觀測(cè)法”的使用場(chǎng)合、作業(yè)程序與記錄。,?.光學(xué)對(duì)中步驟：對(duì)準(zhǔn)、調(diào)平、整平、對(duì)中,打開(kāi)三腳架，裝上經(jīng)緯儀；固定三腳架一腳，雙手持腳架另 二腳并不斷調(diào)整其位置，同時(shí)觀 測(cè)光學(xué)對(duì)點(diǎn)器十字分劃，使其基 本對(duì)準(zhǔn)測(cè)站標(biāo)志，踩實(shí)腳架；調(diào)

7、 節(jié)腳螺旋，使光學(xué)對(duì)點(diǎn)器精確對(duì) 準(zhǔn)測(cè)站標(biāo)志；伸縮三腳架(二腳)，調(diào)平儀器， 使圓氣泡居中； 調(diào)腳螺旋，精確整平儀器，并通 過(guò)在腳架頭上移動(dòng)儀器，精確對(duì) 中。 有時(shí)必須反復(fù)上述三步的操作。,整平——使儀器縱軸鉛垂，水平度盤(pán)與橫軸水平， 豎盤(pán)位于鉛垂面內(nèi)。整平誤差不超過(guò)1格。,瞄準(zhǔn),瞄準(zhǔn)—用望遠(yuǎn)鏡豎絲精確瞄準(zhǔn)目標(biāo)的標(biāo)志中心。,操作步驟： 粗瞄、制動(dòng)、調(diào)焦消除視差、水平微動(dòng)精確瞄準(zhǔn)。

8、 用水平微動(dòng)完成瞄準(zhǔn)。 盡量瞄準(zhǔn)目標(biāo)下部，減少由于目標(biāo)不垂直引起的方向誤差。,,測(cè)回法觀測(cè)水平角 觀測(cè)程序： 盤(pán)左 瞄準(zhǔn)J，讀數(shù)j左 瞄準(zhǔn)K，讀數(shù)k左 盤(pán)右 瞄準(zhǔn)K，讀數(shù)k右 瞄準(zhǔn)J，讀數(shù)j右,?角是從起始方向(即第1方向)順時(shí)針轉(zhuǎn)到第2 方向所成的角度，觀測(cè)時(shí)，必須首先確定起始 方向，然后按照“測(cè)回法”的次序觀測(cè)。水平角總是第2方向讀數(shù)減去第1方向讀數(shù)而得。盤(pán)左（

9、正鏡）: 豎盤(pán)在望遠(yuǎn)鏡的左邊盤(pán)右（倒鏡）：豎盤(pán)在望遠(yuǎn)鏡的左邊,起始方向第一個(gè)讀數(shù)應(yīng)調(diào)成0°（或180°/N，N為測(cè)回?cái)?shù)）；分、秒數(shù)寫(xiě)足二位；改數(shù)時(shí)按有關(guān)規(guī)則。一測(cè)回過(guò)程中，不得再調(diào)整水準(zhǔn)管氣泡或改變度盤(pán) 位置。,水平角觀測(cè)記錄（測(cè)回法）,74?19?06?,74?19?24?,74?19?15?,水平角觀測(cè)記錄（測(cè)回法）,表中盤(pán)右C讀數(shù)小于A讀數(shù)，不夠減時(shí)，應(yīng) 加360?后再減。,214?23?12?,2

10、14?22?54?,214?23?03?,34?34?12?,180?11?18?,方向觀測(cè)法 一個(gè)測(cè)站觀測(cè)4個(gè)或4個(gè)以上方向時(shí)，采用方向觀測(cè)法，也稱“全圓測(cè)回法”。,3-4 豎直角測(cè)量,豎直角觀測(cè)原理,,,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(fù)。,豎直角的主要用途,hAB=D·

11、tan?+i-l,1、豎盤(pán)構(gòu)造特點(diǎn),構(gòu)造特點(diǎn) 豎盤(pán)隨望遠(yuǎn)鏡一起轉(zhuǎn)動(dòng)。 豎盤(pán)與讀數(shù)指標(biāo)相互脫離。 豎盤(pán)氣泡居中，指標(biāo)鉛垂。 視線水平、指標(biāo)鉛垂時(shí)，豎盤(pán)讀數(shù)為常數(shù)： 盤(pán)左時(shí)一般 L0=90° ，盤(pán)右時(shí)一般 R0=270° 。,1.豎直角計(jì)算公式：,例：L = 81?18?42? R = 278?41?54? ?L = 8?41?18? ?R = 8?41?54?

12、 ? = 8?41?36?,三、豎直角的計(jì)算,? =（?L+?R）/2,,?L = 90?-L ?R = R-270?,望遠(yuǎn)鏡視線水平，豎盤(pán)指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中時(shí)，豎盤(pán)指標(biāo)偏離了正確位置x角值稱為豎盤(pán)指標(biāo)差。當(dāng)偏離方向與豎盤(pán)注記方向一致時(shí)，記“＋”號(hào)，反之記“－”號(hào)。,2.豎盤(pán)指標(biāo)差,? =（R-x）-270?,? = 90?-（L-x),由于x的影響，使讀數(shù)中包含有指標(biāo)差的影響，故正確的計(jì)算公式應(yīng)為： ? 

13、＝ 90? - ( L - x ) = 90? - L + x = ?L + x (1),? = ( R - x ) - 270? = R -

14、0;270? - x = ?R -x (2),結(jié)論：盤(pán)左盤(pán)右觀測(cè)取平均值可以消除豎盤(pán)指標(biāo)差的影響,測(cè)站上安置儀器，量取儀高。 盤(pán)左瞄準(zhǔn)目標(biāo)，轉(zhuǎn)動(dòng)豎盤(pán)水準(zhǔn)管微動(dòng)螺旋，使豎盤(pán)指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中，讀取豎盤(pán)讀數(shù)L； 倒鏡，盤(pán)右瞄準(zhǔn)目標(biāo)，使氣泡居中，讀數(shù)R； 計(jì)算豎直角及豎盤(pán)指標(biāo)差。 若n次觀測(cè)，重復(fù)2～4步，取平均值。 檢核：

15、指標(biāo)差互差<25?,四、豎直角觀測(cè),五、豎盤(pán)指標(biāo)自動(dòng)歸零裝置 利用自動(dòng)安平補(bǔ)償裝置取代豎盤(pán)水準(zhǔn)管，即使儀器稍有傾斜(?10′)也能讀到指標(biāo)在正確位置時(shí)的讀數(shù)。 注意檢查補(bǔ)償器是否失靈。,DJ2 光學(xué)經(jīng)緯儀,一、用途 :三、四等三角測(cè)量 、精密導(dǎo)線測(cè)量、工程測(cè)量等,,,,二、構(gòu)造特點(diǎn)  采用對(duì)徑符合讀數(shù)系統(tǒng)，一次讀取對(duì)徑180o兩個(gè)方向的平均值，可消除照準(zhǔn)部偏心差的影響,三、讀數(shù)方法,轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)

16、微輪，使正、倒像分劃線重合，找出滿足 以下三個(gè)條件的一對(duì)正、倒像分劃線： (1)相差180o (2)正像在左，倒像在右； (3)相距最近。 讀取該對(duì)分劃線正像的度數(shù)；該對(duì)分劃線所夾的 格數(shù)×10′為整十分?jǐn)?shù)；在測(cè)微窗上讀取分、 秒，估讀至0.1秒。例：,雙平板玻璃測(cè)微器(J2),雙光楔測(cè)微器（J2）,3-5 經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)與校正,一、經(jīng)緯儀應(yīng)滿

17、足的條件,（一）LL⊥VV,（二）CC⊥HH,（三）HH⊥VV,LL——水準(zhǔn)管軸 VV——豎軸 HH——橫軸,二、經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)校正,1、照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管的檢校,2、十字絲的檢校,整平儀器，用十字絲交點(diǎn)瞄準(zhǔn)清晰目標(biāo)點(diǎn)，將照準(zhǔn)部、望遠(yuǎn)鏡制動(dòng)，微調(diào)望遠(yuǎn)鏡上下移動(dòng)，若目標(biāo)始終在豎絲上移動(dòng)，表明條件已滿足，否則須檢校,校正時(shí)，旋下目鏡護(hù)蓋，松開(kāi)壓環(huán)螺絲，轉(zhuǎn)動(dòng)十字絲絲，直至望遠(yuǎn)鏡上下移動(dòng)時(shí)，目標(biāo)始終沿豎絲移動(dòng)為止。最后擰緊壓環(huán)螺絲，蓋上護(hù)蓋。,

18、如圖，在一平坦場(chǎng)地上，選擇一直線AB，約100m。置儀于O，A點(diǎn)豎一標(biāo)志，B點(diǎn)橫放一毫米分劃的小尺，并使其垂直于AB。盤(pán)左瞄準(zhǔn)A，倒鏡于B尺上讀數(shù)B1；盤(pán)右再瞄準(zhǔn)A，倒鏡于B尺上讀數(shù)B2，如果B2與B1重合，表明視準(zhǔn)軸垂直于橫軸，否則要檢校,,3、視準(zhǔn)軸的檢校,為了消除視準(zhǔn)軸誤差C，只需在尺上定出一點(diǎn)B3，該點(diǎn)與盤(pán)右讀數(shù)B2的距離為四分之一B1B2的長(zhǎng)度。用校正針撥動(dòng)十字絲左右兩個(gè)校正螺絲，先松開(kāi)一個(gè)，再緊一個(gè)，使讀數(shù)由B2移至B3，然

19、后固緊兩個(gè)螺絲。 此校正需反復(fù)進(jìn)行，直至C值不大于10″為止。,4、橫軸的檢校,如圖，在距一較高墻20～30m處置儀， 在墻上選擇一仰角大于30度的目標(biāo)點(diǎn)P， 盤(pán)左瞄準(zhǔn)P，將望遠(yuǎn)鏡放平，在墻上定一 點(diǎn)P1。倒鏡盤(pán)右瞄準(zhǔn)P點(diǎn)，再將望遠(yuǎn)鏡放平， 在墻上定出另一點(diǎn)P2。如果P1P2重合， 表明儀器橫軸垂直于豎軸，否則應(yīng)校正。,由于儀器橫軸不垂直于豎軸，儀器整平 后，豎軸牌鉛垂位置，橫軸就不水平，傾斜一個(gè)i角。 當(dāng)以盤(pán)左

20、、盤(pán)右瞄準(zhǔn)P點(diǎn)而將望遠(yuǎn)鏡放平時(shí)，其視準(zhǔn)面不是豎直面，而是分別向兩側(cè)各傾斜一個(gè)i角的斜平面。因此，在同一水平線上的P1、P2偏離豎直面的距離相等而方向相反，直線P1P2的中點(diǎn)M必然與P點(diǎn)位于同一鉛垂線上。 校正時(shí)，用水平微動(dòng)螺旋使十字絲交點(diǎn)瞄準(zhǔn)M點(diǎn)，然后抬高望遠(yuǎn)鏡，此時(shí)十字絲交點(diǎn)必然偏離P點(diǎn)。打開(kāi)支架處橫軸一端的護(hù)蓋，調(diào)整支承橫軸的偏心軸，抬高或降低橫軸一端，直至十字絲交點(diǎn)瞄準(zhǔn)P點(diǎn)。,5、豎盤(pán)指標(biāo)差的檢校,儀器整平后，以盤(pán)左、盤(pán)

21、右先后瞄準(zhǔn)同一明顯目標(biāo)，在豎盤(pán)指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中的情況下讀取豎盤(pán)讀數(shù)L和R，并計(jì)算指標(biāo)差。 校正時(shí)先計(jì)算盤(pán)右的正確讀數(shù)R0＝R-x，保持望遠(yuǎn)鏡在盤(pán)右位置瞄準(zhǔn)原目標(biāo)不變，旋轉(zhuǎn)豎盤(pán)指標(biāo)水準(zhǔn)管微動(dòng)螺旋使豎盤(pán)讀數(shù)為R0，這時(shí)豎盤(pán)指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡不再居中，用校正針撥動(dòng)豎盤(pán)指標(biāo)水準(zhǔn)管的校正螺絲使氣泡居中。此項(xiàng)檢校需反復(fù)進(jìn)行，直至指標(biāo)差x不超過(guò)限差為止。J6級(jí)儀器限差為30″ 。,角度測(cè)量誤差及注意事項(xiàng),一、儀器誤差,1.視準(zhǔn)軸誤差的影響,盤(pán)左盤(pán)

22、右觀測(cè)同一目標(biāo)，其視準(zhǔn)軸誤差的影響大小相等，方向相反。即 L’＝ L - c ; R’＝R + c。 結(jié)論：盤(pán)左盤(pán)右觀測(cè)取平均值可以消除視準(zhǔn)軸誤差的影響。,盤(pán)左盤(pán)右觀測(cè)同一目標(biāo)，其橫軸誤差的影響，大小相等，方向相反。 結(jié)論：取盤(pán)左盤(pán)右觀測(cè)的平均值可以消除橫軸誤差的影響。,2.橫軸誤差的影響,3.豎軸誤差的影響,盤(pán)左盤(pán)右觀測(cè)同一目標(biāo)，豎軸傾斜的方向一致。 結(jié)論：豎軸誤差的影響不能靠盤(pán)左盤(pán)右觀測(cè)取平均值的觀測(cè)方法予以消除。一般規(guī)定，在

23、觀測(cè)過(guò)程中照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管氣泡偏離中央不大于1/2格，在山區(qū)觀測(cè)時(shí)尤要注意整平精度。,4.照準(zhǔn)部偏心差的影響,如圖，o為度盤(pán)分劃中心，o’ 為照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)中心，則正確的讀數(shù)應(yīng)為 L’＝ L - x R’＝ R + x,結(jié)論：取盤(pán)左盤(pán)右讀數(shù)的平均值可以消除照準(zhǔn)部偏心差的影響。,度盤(pán)分劃不均誤差,措施：各測(cè)回按,改變度盤(pán)位置。,二、觀測(cè)誤差：測(cè)站偏心差、目標(biāo)偏心差、瞄準(zhǔn)誤差、讀數(shù)誤差,測(cè)站偏心差,目標(biāo)偏心差,三、外界條件

24、的影響: 風(fēng)、溫度、大氣折光、大氣密度、地面堅(jiān)實(shí)度,3-6 電子經(jīng)緯儀簡(jiǎn)介,一、特點(diǎn)： 1、采用電子測(cè)角系統(tǒng)，能自動(dòng)顯示、存儲(chǔ)測(cè)量結(jié)果， 從而實(shí)現(xiàn)讀數(shù)自動(dòng)化和數(shù)字化。 方向觀測(cè)的度盤(pán)讀數(shù)——電訊號(hào)——存儲(chǔ)器 電訊號(hào)——角度值——顯示 優(yōu)點(diǎn)：不用記錄且消除了讀數(shù)誤差 2、可與測(cè)距儀構(gòu)成全站儀，再與計(jì)算機(jī)、繪圖系統(tǒng)聯(lián)機(jī)，構(gòu)成電子速測(cè)儀，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，成果處理、制圖一體化。

25、 電子經(jīng)緯儀的外型與光學(xué)經(jīng)緯儀相似，因此使用方法也相似。,電子經(jīng)緯儀,一、目前，電子經(jīng)緯儀的測(cè)角系 統(tǒng)大致有以下三種： 編碼度盤(pán)測(cè)角系統(tǒng) 光柵度盤(pán)測(cè)角系統(tǒng) 光柵動(dòng)態(tài)測(cè)角系統(tǒng) 二、編碼度盤(pán)測(cè)角原理 編碼度盤(pán)為絕對(duì)式度盤(pán)。,光柵增量式測(cè)角,精品課件！,精品課件！,1,光電識(shí)別系統(tǒng),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,