角度測(cè)量原理及方法

第四章角度測(cè)量,一、水平角空間兩條相交直線在水平面上投影的夾角,mn,4.1角度測(cè)量的概念,二、垂直角空間直線與水平面之間的夾角,4.1角度測(cè)量的概念,a,p,水平面,鉛垂面,P,a,垂直角與天頂距的關(guān)系：90Z,仰角：0俯角：0,垂直指標(biāo)讀數(shù)與垂直角關(guān)系：90,A,P,4.2光學(xué)經(jīng)緯儀,一、J6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀1、基本結(jié)構(gòu)（1）腳架（2）基座,豎軸橫軸照準(zhǔn)軸水平度盤(pán)垂直度盤(pán)水準(zhǔn)器,（3）照準(zhǔn)部,三軸,J6經(jīng)緯儀,4.2光學(xué)經(jīng)緯儀,2、J6經(jīng)緯儀的照準(zhǔn)裝置（望遠(yuǎn)鏡）主要組成：物鏡、目鏡、十字絲板和調(diào)焦裝置,4.2光學(xué)經(jīng)緯儀,（1）成像原理：物鏡組和調(diào)焦透鏡構(gòu)成一個(gè)焦距可變的等效透鏡。調(diào)整兩者間距（調(diào)焦），使目標(biāo)成像于十字絲板。十字絲板安裝在目鏡的前焦點(diǎn)之內(nèi)，通過(guò)目鏡可觀測(cè)到目標(biāo)放大的虛像。,F1,F2,十字絲板,等效透鏡,目鏡,光學(xué)經(jīng)緯儀（十字絲的形狀）,縱絲：測(cè)定水平角,橫絲：測(cè)定垂直角,視距絲：與標(biāo)尺配合測(cè)定距離,（2）十字絲分劃板：用于精確照準(zhǔn)目標(biāo)和視距的裝置,4.2光學(xué)經(jīng)緯儀,3、J6經(jīng)緯儀的讀數(shù)系統(tǒng)（1）度盤(pán)：直徑6090mm，最小分劃1,視差：度盤(pán)影像和測(cè)微尺影像不能同時(shí)清晰。（調(diào)整透鏡7與12）,行差：度盤(pán)分劃格距與相應(yīng)測(cè)微尺分劃格距不一致。（調(diào)整透鏡6與11）,（2）光路：水平度盤(pán)光路、垂直度盤(pán)光路和對(duì)點(diǎn)器光路。,4.2光學(xué)經(jīng)緯儀,（3）測(cè)微裝置與使用度、分直接讀出秒、值估讀例：水平角讀數(shù)2130124,垂直角讀數(shù)955530,4.2光學(xué)經(jīng)緯儀,4、J6經(jīng)緯儀的安平裝置（1）水準(zhǔn)器有管水準(zhǔn)器和圓水準(zhǔn)器兩種。,光學(xué)經(jīng)緯儀（管水準(zhǔn)器的分劃值）,t值越小水準(zhǔn)器的靈敏度越高,相鄰分劃間弧長(zhǎng)一般為2mm：,光學(xué)經(jīng)緯儀（圓水準(zhǔn)器）,圓水準(zhǔn)器水準(zhǔn)軸：,過(guò)圓水準(zhǔn)器頂部中心并垂直于頂部的直線,圓水準(zhǔn)器用于概略整平，管水準(zhǔn)器用于精確整平,圓水準(zhǔn)器：t=860,4.2光學(xué)經(jīng)緯儀,（2）豎盤(pán)自動(dòng)歸零裝置有手動(dòng)和自動(dòng)兩種手動(dòng)：,4.2光學(xué)經(jīng)緯儀,自動(dòng)：,重錘,空氣阻尼,簧片,限幅器,光路,空氣阻尼,簧片,限幅器,4.2光學(xué)經(jīng)緯儀,三、J2經(jīng)緯儀的使用旋轉(zhuǎn)測(cè)微螺旋，使度盤(pán)對(duì)徑分劃影像重合，在讀數(shù)窗中讀出度和十分值，在測(cè)微窗中讀出不足十分值和秒值（秒值不足一格四舍五入）。如圖讀數(shù)：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水平角和垂直角觀測(cè)與記錄,一、經(jīng)緯儀的整置1、對(duì)中：使水平度盤(pán)中心與地面點(diǎn)標(biāo)志中心在同一鉛垂線上。（1）垂球法（2）光學(xué)對(duì)點(diǎn)器法,經(jīng)緯儀置平,4.3水平角和垂直角觀測(cè)與記錄,3、調(diào)焦：包括物鏡調(diào)焦和目鏡調(diào)焦。物鏡調(diào)焦：使目標(biāo)成像于十字絲分劃板上。目鏡調(diào)焦：使目標(biāo)影像連同十字絲分劃所成虛像一起成像于人眼明視距離處。,調(diào)焦的檢驗(yàn)：眼睛在目鏡處微微晃動(dòng)，若十字絲與目標(biāo)相對(duì)移動(dòng)，則調(diào)焦不正確，此現(xiàn)象稱(chēng)為十字絲視差。若存在十字絲視差，將對(duì)角度測(cè)量產(chǎn)生影響，應(yīng)重新調(diào)焦。,調(diào)焦方法：望遠(yuǎn)鏡對(duì)向背景明亮處，旋轉(zhuǎn)目鏡調(diào)焦螺絲，使十字絲最黑；照準(zhǔn)目標(biāo)后，旋轉(zhuǎn)物鏡調(diào)焦螺絲，使目標(biāo)影像最為清晰。,4.3水平角和垂直角觀測(cè)與記錄,十字絲視差：目標(biāo)影像與十字絲不重合，當(dāng)觀察位置發(fā)生變化時(shí)，兩者之間產(chǎn)生的相對(duì)移動(dòng)現(xiàn)象。,4.3水平角和垂直角觀測(cè)與記錄,觀測(cè)準(zhǔn)備工作：（1）尋找目標(biāo)（2）選定零方向（3）準(zhǔn)備手簿，填寫(xiě)相關(guān)項(xiàng)目（4）量取儀器高和覘標(biāo)高，并記錄,二、水平角方向觀測(cè)法1、目標(biāo)的照準(zhǔn)方法,4.3水平角和垂直角觀測(cè)與記錄,水平角觀測(cè)時(shí)目標(biāo)的照準(zhǔn)方法,單絲照準(zhǔn),4.3水平角和垂直角觀測(cè)與記錄,2、安置度盤(pán)：消除或減弱度盤(pán)分劃誤差對(duì)角度觀測(cè)的影響。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為總測(cè)回?cái)?shù)，k為測(cè)回序號(hào),3、觀測(cè)步驟,4、記錄與計(jì)算,水平角的觀測(cè)和記錄,00236,702336,2281924,00230,2541754,1800236,2502342,481930,1800236,741754,33,36,00000,702103,2281651,2541521,06,54,18,00000,702104,2281652,2541520,00000,702055,2281648,2541517,水平角觀測(cè)與記錄,儀器號(hào)碼：020123654觀測(cè)日期：2003.09.10,測(cè)站：N1,觀測(cè)者：李平記錄者：馬志強(qiáng),19,19,4.3水平角和垂直角觀測(cè)與記錄,5、觀測(cè)限差,儀器,項(xiàng)目,4.3水平角和垂直角觀測(cè)與記錄,6、作業(yè)中的若干問(wèn)題（1）觀測(cè)數(shù)據(jù)不許轉(zhuǎn)抄，秒值不許改動(dòng)，不許連環(huán)涂改；（2）字跡清楚，不許就字改字、不許一改再改；（3）項(xiàng)目填寫(xiě)齊全，不許空頁(yè)、撕頁(yè)；（4）方向數(shù)小于4個(gè)時(shí)(2、3)，可不歸零；（5）個(gè)別方向超限時(shí)，應(yīng)重新與原零方向進(jìn)行聯(lián)測(cè)，重測(cè)方向數(shù)不許超過(guò)總方向數(shù)的1/3；（6）一測(cè)回中間，不許整平。,4.3水平角和垂直角觀測(cè)與記錄,三、垂直角中絲觀測(cè)法1、觀測(cè)與計(jì)算（1）觀測(cè)：盤(pán)左橫絲切準(zhǔn)目標(biāo)，指標(biāo)水準(zhǔn)器居中，讀數(shù)L；盤(pán)右橫絲切準(zhǔn)目標(biāo)，指標(biāo)水準(zhǔn)器居中，讀數(shù)R；以上即為垂直角一測(cè)回觀測(cè)。,2、公式的推證,指標(biāo)差i：讀數(shù)指標(biāo)偏離正確位置（鉛垂線）的角值,垂直角與指標(biāo)差的關(guān)系,4.3水平角和垂直角觀測(cè)與記錄,特性：（1）指標(biāo)差對(duì)垂直角觀測(cè)的影響，可在一測(cè)回觀測(cè)中消除；（2）短時(shí)間內(nèi)指標(biāo)差大小為常數(shù)，故可利用指標(biāo)差互差檢驗(yàn)垂直角觀測(cè)質(zhì)量。J6級(jí)指標(biāo)差互差限差小于24,垂直角觀測(cè)與記錄,測(cè)站,覘點(diǎn),讀數(shù),指標(biāo)差,直垂角,儀器高,覘標(biāo)高,盤(pán)左,盤(pán)右,N1旗頂,880524,2715454,15445,1.42,3.02,880530,2715442,15436,15440,南山,009,006,同一測(cè)站指標(biāo)差互差i24,作業(yè),作業(yè)題：P251、2、3預(yù)習(xí)思考題：如何提高水平角測(cè)量精度和速度？,角度觀測(cè)實(shí)習(xí)安排,器材：經(jīng)緯儀、腳架、手簿、鉛筆、課本、小凳,時(shí)間：下周三下午下周五上午,任務(wù)：熟悉儀器、練習(xí)觀測(cè)讀數(shù)水平角4個(gè)方向2測(cè)回，垂直角