第四章 經(jīng)緯儀測量

1、測量學測量學 山東科技大學 測繪學院 第四章 經(jīng)緯儀測量 ?4.1 水平角測量的原理 ?4.2 DJ6級光學經(jīng)緯儀 ?4.3 水平角觀測 ?4.4 豎直角觀測 ?4.5 三角高程測量 ?4.6 視距測量 ?4.7 全站儀簡介 第四章 經(jīng)緯儀測量 測角 量距 測高差 三項基本工作 鋼尺量距 水準測量 水平角測量： 垂直角測量： 角 度 測 量 用于求算點的平面坐標 用于測定點的高程或?qū)?斜距化平距 經(jīng)緯儀 全站儀 4.1 水平角測量的原理水平角測量的原理 ?水平角： 空間兩直線的夾角在 水平面上的垂直投影。 ?角值范圍：0? +360 。 ?實質(zhì)： 過兩方向線所作兩豎 直面間的二面角。 ?原理：

2、 ?C點鉛垂線上任意點放置一個有刻度的 水平度盤，中心位于過C點鉛垂線上。 ?過CA和CB各作一個鉛垂面，與水平度 盤交線讀數(shù)a、b，則： ?水平度盤 ?望遠鏡 4.1 水平角測量的原理 A B C A1 B1 C1 O a b 水平面 a b? ? 4.2 DJ6級光學經(jīng)緯儀級光學經(jīng)緯儀 ?三級精密度：1級、2 級、6級 ? 按精度分類： ?DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ15、DJ60 ?D大地測量 ?J經(jīng)緯儀 ?數(shù)字測角精度（一測回方向觀測中誤差，單位為秒） ? 依據(jù)度盤刻度和讀數(shù)方式分： ?游標經(jīng)緯儀 ?光學經(jīng)緯儀 ?電子經(jīng)緯儀 1、豎直制動； 2、豎直微動； 3、物鏡； 4、物

3、鏡調(diào)焦；5、目鏡； 6、目鏡調(diào)焦； 7、光學瞄準器； 8、讀數(shù)顯微鏡； 9、讀數(shù)調(diào)焦； 10、水準管； 11、光學對中器； 12、反光鏡； 13、豎盤水準管； 14、反射鏡； 15、豎盤水準管微動；16、水平制動； 17、水平微動； 18、水平度盤變換螺旋與保護卡； 19、基座圓水準器； 20、基座； 21、軸套固定螺旋； 22、腳螺旋 4.2 DJ6級光學經(jīng)緯儀級光學經(jīng)緯儀 一、光學經(jīng)緯儀的構(gòu)造 （一）照準部： ?水平制動、水平微動 （1）望遠鏡： ?望遠鏡的視準軸應(yīng)與橫軸正交， 橫軸應(yīng)通過豎盤的刻劃中心 ?豎直制動、豎直微動 （2）豎直度盤： ?豎盤水準和微動 （3）水準器： ?水準管、圓

4、水準器。 ?水準軸與豎軸正交，與橫軸平行 4.2 DJ6級光學經(jīng)緯儀級光學經(jīng)緯儀 一、光學經(jīng)緯儀的構(gòu)造 （二）水平度盤 ?水平度盤分劃和豎直度盤分劃經(jīng) 讀數(shù)光學系統(tǒng)，成像在讀數(shù)顯微鏡 中。 ?由光學玻璃制成，按0?360 刻度順時針注記； ?儀器整平，水平度盤水平； ? 按下復(fù)測扳鈕時，水平度盤與照 準部相互脫離； ? 改變度盤位置，要使用復(fù)測扳鈕 或。 4.2 DJ6級光學經(jīng)緯儀級光學經(jīng)緯儀 一、光學經(jīng)緯儀的構(gòu)造一、光學經(jīng)緯儀的構(gòu)造 （三）基座 ?腳螺旋：用以整平。 ?中心固定螺旋：連接儀器和三腳架。 ?軸座固定螺旋：連接照準部和基座。 二、光學經(jīng)緯儀的讀數(shù)裝置和讀數(shù)方法 ?分測微尺和測微器

5、兩種方法。 測微尺 測微器 4.2 DJ6級光學經(jīng)緯儀級光學經(jīng)緯儀 ?測微尺分劃間長度等于 度盤一格，即1寬度。 ?水平度盤讀數(shù)窗注有 “水平”(或H)，豎盤讀 數(shù)窗注有 “豎直” (或V)。 ?測微尺分60小格，每小 格代表1，每10小格注 有數(shù)字 ，表示10的倍 數(shù)，從測微尺上可直接 讀到1，估讀到0.1， 即6。 4.2 DJ6級光學經(jīng)緯儀級光學經(jīng)緯儀 二、光學經(jīng)緯儀讀數(shù)裝置和讀數(shù)方法 （2）測微尺測微尺讀數(shù)裝置及其讀數(shù)方法 ?2145442 ?790530 4.2 DJ6級光學經(jīng)緯儀級光學經(jīng)緯儀 ?讀數(shù)練習 4.2 DJ6級光學經(jīng)緯儀級光學經(jīng)緯儀 ?讀數(shù)練習 ?讀數(shù)練習 4.2 DJ6

6、級光學經(jīng)緯儀級光學經(jīng)緯儀 4.2 DJ6級光學經(jīng)緯儀級光學經(jīng)緯儀 ?讀數(shù)練習 ?讀數(shù)練習 4.2 DJ6級光學經(jīng)緯儀級光學經(jīng)緯儀 ?讀數(shù)練習 4.2 DJ6級光學經(jīng)緯儀級光學經(jīng)緯儀 4.2 DJ6級光學經(jīng)緯儀級光學經(jīng)緯儀 三、光學經(jīng)緯儀應(yīng)滿足的幾何條件 ?水準管軸應(yīng)垂直于豎軸(LLVV)； ?視準軸應(yīng)垂直于橫軸(CCHH) ； ?橫軸應(yīng)垂直于豎軸(HHVV)； ?豎絲應(yīng)垂直于橫軸(豎絲HH)； ?豎角觀測時，必須滿足豎盤指標差 在限差范圍內(nèi)。 一 、 經(jīng)緯儀的安置 1、對中 ?目的：把儀器中心安置在測站點O的鉛垂線上。 ?方法： 1）垂球?qū)χ校?2）光學對中器對中： 4.3 水平角觀測 一 、

7、 經(jīng)緯儀的安置 1、對中 ?光學對中器對中： ?固定一只架腿于適當位置； ?兩手分別握住另兩條架腿前、后、左、右移動； ?從光學對中器中觀察，使對中器 分劃板中心對中 地面標志中心； ?調(diào)節(jié)三腳架的高度，使照準部大致水平，為整平 做準備。 ?也可用腳螺旋調(diào)整，但要與整平反復(fù)進行。 4.3 水平角觀測 一 、 經(jīng)緯儀的安置 2、整平 ? 目的： ? 使儀器豎軸豎直、 水平度盤水平。 ? 分以下幾步： ?先粗平：通過升降、伸縮三腳架腿使圓水準氣泡居中。 ?后精平：將水準管平行于任意兩個腳螺旋連線，轉(zhuǎn)動 兩腳螺旋使氣泡居中；再轉(zhuǎn)至垂直方向，轉(zhuǎn)動第三個腳 螺旋使氣泡居中。 ?再平移：對中偏了，可稍微松

8、動中心螺旋，在架頭上平 移儀器，使儀器對中。 4.3 水平角觀測 一 、 經(jīng)緯儀的安置 ?總結(jié)：對中整平步驟： 1. 對中：固定三腳架一腳，雙手持另兩腳架不斷調(diào)整 其位置，同時觀察光學對點器十字分劃，使其對準 地面點標志中心； 2.2. 粗平：伸縮三腳架(二腳)，使圓氣泡居中，粗略整平 儀器； 3. 精平：調(diào)節(jié)三個腳螺旋（左手拇指法則），精確整 平儀器； 4. 再對中：檢查光學對點器，若偏離測站標志，平移 儀器，精確對中。 ? 上述操作反復(fù)進行，至對中整平都達最佳狀態(tài)。 4.3 水平角觀測 一 、 經(jīng)緯儀的安置 3、瞄準 ?目鏡對光： ?先將望遠鏡對向明亮背景(如白墻、天空等，注意不要 對向太

9、陽)，轉(zhuǎn)動目鏡使十字絲清晰，消除視差。 ?粗瞄： ?用粗瞄器粗略瞄準目標，通過 水平和豎直制動螺旋 將 望遠鏡大致瞄準目標，使目標固定在望遠鏡視窗內(nèi)； ?精瞄： ?轉(zhuǎn)動物鏡調(diào)焦螺旋使目標清晰，旋轉(zhuǎn) 水平和豎直微動 螺旋，精確瞄準目標。 ?注意：用十字絲縱絲的單線平分目標，或用雙線夾住目標。 4.3 水平角觀測 測水平角 用雙絲夾 住目標 測豎直角 用橫絲切 目標頂部 4.3 水平角觀測 一一 、 經(jīng)緯儀的安置經(jīng)緯儀的安置 3、瞄準、瞄準 一 、 經(jīng)緯儀的安置 ? 照準工具：測釬、標桿和覘牌 4.3 水平角觀測 一 、 經(jīng)緯儀的安置 4、讀數(shù)： ?先打開度盤照明 反光鏡 ，調(diào)整反 光鏡開度和方向

10、， 使讀數(shù)窗 亮度適 中； ?旋轉(zhuǎn)讀數(shù)顯微鏡 目鏡 使刻劃線清 晰，然后讀數(shù)。 4.3 水平角觀測 二 、 測回法測水平角 ? 四種方法： ?測回法、復(fù)測法、全圓測回法、方向觀測法 ? 盤左、盤右（正倒鏡）觀測目的： ?為了校核測量成果，消除儀器誤差，以便得到更 精確的角值 。 ? 盤左（正鏡）： ?觀測者對著望遠鏡目鏡時，豎盤在望遠鏡左邊。 ? 盤右（倒鏡）： ?觀測者對著望遠鏡目鏡時，豎盤在望遠鏡右邊。 4.3 水平角觀測 ?下半測回 1. 倒轉(zhuǎn)望遠鏡，盤右，逆時針旋轉(zhuǎn)， 瞄準B點，讀數(shù)b2。 2. 逆時針轉(zhuǎn)動，瞄準A點，讀數(shù)a2： ? 上、下兩個半測回合稱一個測回。 二 、 測回法測水平

11、角 ?上半測回 1. 盤左，順時針旋轉(zhuǎn)，粗略瞄準 A點上標桿。 2. 水平、豎直制動，水平、豎直 微動，精確瞄準，讀數(shù)a1。 3. 順時針旋轉(zhuǎn)，同法瞄準B點讀 數(shù)b1 ： 11 ba? 左 4.3 水平角觀測 22 ba? 右 O A B ? 1 2 ? 右左 二 、 測回法測水平角 ?對J6，上下半測回間角值互差不大于40； ?多個測回觀測時 ?各測回間角度互差不大于24； ?各測回度盤起始讀數(shù)要變更180/n。 ?如，3個測回時，度盤起始讀數(shù)分別為0、 60、120。 4.3 水平角觀測 ? 2 i ? ? ? ? 右左 1 n i i n ? ? ? ? ? 4.3 水平角觀測 測站 ?

12、 豎盤 目 標 水平度盤讀數(shù) 半測回角值 一測回角值 各測回角值 備 注 ? ? ? 第一 測回 O 第二 測回 O 左 左 右 右 A B A B A B A B 0 00 36 68 42 48 68 42 12 68 42 09 180 00 24 248 42 30 68 42 06 68 42 15 90 10 12 158 52 30 270 10 18 338 52 42 68 42 18 68 42 24 68 42 21 測回法觀測手簿 O A B 小結(jié)小結(jié)習題習題 一、水平角測量原理 二、經(jīng)緯儀應(yīng)滿足的條件 三、對中、整平的目的 四、測回法水平角觀測 五、角度測量為何要用正

13、、倒鏡觀測？ 實習三：認識經(jīng)緯儀實習三：認識經(jīng)緯儀 一、認識水準儀： 1、每人都學會操作經(jīng)緯儀。 2、每人都會讀一組數(shù)據(jù)。 3、每人都能測出一個角度。 二、 儀器 J6經(jīng)緯儀一臺，三腳架腿一個； 夾子兩個、鉛筆兩支、紙若干（自備） 三、記錄表格：表4-1 一 、 豎直角測量原理 ?豎直角：同一豎直面內(nèi)視線與水平線間的夾角。其角值為 0? ?90 ? 視線上仰形成的仰角為正，視線下俯所成的俯角為負。 4.4 豎直角觀測 ?天頂距：目標方向與天 頂方向所構(gòu)成的角，角 值0? 180 ，無負值。 ? 豎直角兩方向中必須有 一個水平方向。 ? 只讀取視線指向目標點 的豎盤讀數(shù)，即算得豎 直角。 4.4

14、 豎直角觀測豎直角觀測 二 、 豎盤裝置的構(gòu)造 ?豎盤注記順序： 盤左 盤右 ? 順時針注記： ? 逆時針注記： 4.4 豎直角觀測 三 、 豎直角的觀測和計算 ?計算： ? 視線大致水平讀數(shù)，望遠鏡上仰： ? 若讀數(shù)減小，則視線水平讀數(shù)減去目標讀數(shù)（順）。 ? 若讀數(shù)增大，則目標讀數(shù)減去視線水平讀數(shù)（逆）。 ?順時針注記： ? 盤左： ? L=90 L 4.4 豎直角觀測 三 、 豎直角的觀測和計算 ?計算： ? 視線大致水平讀數(shù)，望遠鏡上仰： ? 若讀數(shù)減小，則視線水平讀數(shù)減去目標讀數(shù)（順）。 ? 若讀數(shù)增大，則目標讀數(shù)減去視線水平讀數(shù)（逆）。 ?順時針注記： ? 盤右： ? R=R270

15、 4.4 豎直角觀測 三 、 豎直角的觀測和計算 ?觀測： 安置儀器，對中、整平； 盤左瞄準目標，使十字絲橫絲切于目標頂端，豎盤微 動使氣泡居中，讀取豎盤讀數(shù)L； 倒轉(zhuǎn)望遠鏡，同法盤右瞄準，讀取豎盤讀數(shù)R。 ?記錄與計算： 分別計算盤左、盤右半測回豎直角： L=90-L R=R-270 取其均值作為一測回豎直角。 =（L+ R ）/2 4.4 豎直角觀測 四、 豎盤指標差 ?定義：豎盤指標水準管氣泡居中時，指標并不恰好指向90 或270 ，而是與正確位置相差一個小角度x。 4.4 豎直角觀測 四、 豎盤指標差 ?計算： ? 盤左、盤右時正確的豎直角： =（90 +x) -L=L+ x =R-（

16、 270 +x) -L=R-x ? 兩式相加除以2得：=（L+ R ）/2 ? 兩式相減并整理得： x =（R+L - 360 ）/2 =（R-L)/2 ? 同理，盤右： x =（L+R - 360 ）/2 =（L-R)/2 ? 對J6，同一測站上觀測不同目標時，指標差變動范圍不應(yīng) 超過25。 4.4 豎直角觀測 測 站 目標 豎盤 位置 豎盤讀數(shù) 半測回豎直角 指標差 一測回 豎直角 ? 備 注 O P P 左 右 左 右 ? ? 71 12 36 288 47 00 96 18 42 263 41 00 -12 -9 +18 47 12 -6 18 51 +18 47 24 +18 47

17、00 -6 18 42 -6 19 00 豎直角觀測手簿 L=90L =（ L + R ）/2 R=R270 x =（ R L ）/2 4.4 豎直角觀測 四、 豎盤指標差 4.5 三角高程測量 ?水準測量水準測量： ? 精度較高，在山區(qū)、煤礦井下主要斜巷中等地面高低 起伏較大或不便地區(qū)進行較困難，多用于建立國家高 程控制點、測定高級地形控制點高程。 ?三角高程測量三角高程測量： ? 根據(jù)兩點間的水平或傾斜距離和豎直角計算兩點間高 差。簡便迅速，保證生產(chǎn)所需精度。 水準測量：水準測量： 三角高程測量： 氣壓水準測量： 高 程 測 量 利用經(jīng)緯儀測量傾角，再按三 角函數(shù)解算測點高程。 l tan

18、l? L ? h 4.5 三角高程測量 ? 對向觀測：由A向B觀測稱為直覘； 反之，由B向A觀測稱為反覘。 ? A、B間距大于300m時，應(yīng)考慮 地球曲率和大氣折光的影響： tanhliv? ? tan BAA HHhHliv? ? 2 0.43 l f R ? tanhlivf? ? sinhLiv? ? 4.6 視距測量 ?視距測量： ?利用望遠鏡內(nèi)的視距絲和視距尺，同時測 定兩點間水平距離和高差。 ?工具：經(jīng)緯儀、視距尺或水準尺。 ?精度：1/300 光電測距 視距測量 距離測量 鋼尺量距 望遠鏡十字絲環(huán) 視距絲 4.6 視距測量 一、視距測量原理一、視距測量原理 1、視線水平時的視距公式 ? mFnM