第七章經(jīng)緯儀與角度測量13

1、第七章第七章 經(jīng)緯儀與角度測量經(jīng)緯儀與角度測量第一節(jié)第一節(jié) 水平角和豎直角測量原理水平角和豎直角測量原理第二節(jié)第二節(jié) DJ6DJ6光學經(jīng)緯儀和角度測量工具光學經(jīng)緯儀和角度測量工具第三節(jié)第三節(jié) 經(jīng)緯儀的使用經(jīng)緯儀的使用第四節(jié)第四節(jié) 水平角測量水平角測量第五節(jié)第五節(jié) 豎直角測量豎直角測量第六節(jié)第六節(jié) 經(jīng)緯儀的檢驗與校正經(jīng)緯儀的檢驗與校正第七節(jié)第七節(jié) 角度測量誤差與注意事項角度測量誤差與注意事項第八節(jié)第八節(jié) 其他經(jīng)緯儀簡介其他經(jīng)緯儀簡介 角度測量包括 水平角測量和豎直角測量。 水平角測量用于確定點的平面位置。 豎直角測量用于測定高差或?qū)?傾斜距離改化成水平距離。 常用儀器 經(jīng)緯儀第一節(jié)水平角和豎直角

2、測量原理第一節(jié)水平角和豎直角測量原理一、水平角測量原理一、水平角測量原理水平角：水平角： 地面上一點到地面上一點到兩目標的方向線投影到兩目標的方向線投影到水平面上的夾角，也就水平面上的夾角，也就是過這兩方向線所作兩是過這兩方向線所作兩豎直面間的二面角。豎直面間的二面角。 ABOA1B1O1O2ab水平面原理：原理： OAOA投影在水平度盤上讀數(shù)為投影在水平度盤上讀數(shù)為a a，OBOB投影在水平度盤投影在水平度盤上讀數(shù)為上讀數(shù)為b b。則：則：角值范圍：角值范圍：0360ab二二. .豎直角測量原理豎直角測量原理1 1、定義、定義 ：在同一豎直面內(nèi)，：在同一豎直面內(nèi)，儀器中心至目標的傾斜視線儀器

3、中心至目標的傾斜視線與水平視線所夾的銳角。與水平視線所夾的銳角。 角值范圍：角值范圍：-90 -90 +90+90視線向上傾斜，稱仰角，視線向上傾斜，稱仰角，為正值；視線向下傾斜，為正值；視線向下傾斜，稱俯角，稱俯角，為負值。為負值。2 2、原理：、原理： = =目標視線讀數(shù)目標視線讀數(shù)水平視線讀數(shù)水平視線讀數(shù) Z Z 天頂距天頂距12第二節(jié)第二節(jié) DJ6DJ6光學經(jīng)緯儀光學經(jīng)緯儀 按精度分為按精度分為 DJDJ0707、 DJDJ1 1、DJDJ2 2、DJDJ6 6、DJDJ1515等。等。 D D大地測量儀器大地測量儀器 J J經(jīng)緯儀經(jīng)緯儀 數(shù)字數(shù)字測角精度（一測回方向觀測中誤差，測角精

4、度（一測回方向觀測中誤差， 單位為秒）單位為秒） 按讀數(shù)系統(tǒng)分為按讀數(shù)系統(tǒng)分為 光學經(jīng)緯儀、電子經(jīng)緯儀。光學經(jīng)緯儀、電子經(jīng)緯儀。 按性能分為按性能分為 方向經(jīng)緯儀、復測經(jīng)緯儀方向經(jīng)緯儀、復測經(jīng)緯儀 目前建筑測量中使用較多的是光學經(jīng)緯儀，目前建筑測量中使用較多的是光學經(jīng)緯儀， 一般用一般用DJDJ6 6，精度要求較高時用，精度要求較高時用DJDJ2 2。 1 粗瞄器 2 望遠鏡制動螺旋 3 豎盤 4 基座 5 腳螺旋 6 固定螺旋 7 度盤變換手輪 8 光學對中器 9 自動歸零旋紐 10 望遠鏡物鏡一、一、DJ6光學經(jīng)緯儀的構(gòu)造光學經(jīng)緯儀的構(gòu)造 DJ6光學經(jīng)緯儀包括光學經(jīng)緯儀包括基座基座、度盤、

5、照準部度盤、照準部三大部分。三大部分。 11 指標差調(diào)位蓋板 12 反光鏡 13 圓水準器 14 水平制動螺旋 15 水平微動螺旋 16 照準部水準管 17 望遠鏡微動螺旋 18 望遠鏡目鏡 19 讀數(shù)顯微鏡 20 對光螺旋1 1、基座、基座 由軸座、腳螺旋、底板、三角壓板等組成。由軸座、腳螺旋、底板、三角壓板等組成。 作用：用于連接和整平。作用：用于連接和整平。2 2、度盤、度盤 包括水平度盤和豎直度盤，由光學玻璃制成。包括水平度盤和豎直度盤，由光學玻璃制成。 注記：注記：0 0360360 分劃：分劃：2020、30 30 、1 1 三種三種注：水平度盤順時針注記，與豎軸不固定，不隨望遠鏡

6、注：水平度盤順時針注記，與豎軸不固定，不隨望遠鏡轉(zhuǎn)動；水平度盤有復測鈕或變換鈕，用作改變觀測方向的轉(zhuǎn)動；水平度盤有復測鈕或變換鈕，用作改變觀測方向的角度值；豎直度盤順時針注記或逆時針注記，與望遠鏡角度值；豎直度盤順時針注記或逆時針注記，與望遠鏡固定，隨望遠鏡一起轉(zhuǎn)動。固定，隨望遠鏡一起轉(zhuǎn)動。 望遠鏡望遠鏡 用于瞄準目標用于瞄準目標圓水準器圓水準器 用于粗略整平儀器用于粗略整平儀器管水準器管水準器 用于精確整平儀器用于精確整平儀器光學對點器光學對點器 用于使度盤中心和測點在同一鉛垂線上用于使度盤中心和測點在同一鉛垂線上讀數(shù)裝置讀數(shù)裝置用于讀數(shù)用于讀數(shù)垂直制動水平微動讀數(shù)目鏡水平度盤轉(zhuǎn)換輪垂直微動

7、光學對點器補償器轉(zhuǎn)換鈕望遠鏡圓水準器3 3、照準部、照準部 主要由望遠鏡、支架、豎直軸、水平軸、豎直制動微動螺主要由望遠鏡、支架、豎直軸、水平軸、豎直制動微動螺旋、水平制動微動螺旋、讀數(shù)設備、水準器和光學對點器等組成。旋、水平制動微動螺旋、讀數(shù)設備、水準器和光學對點器等組成。二、讀數(shù)裝置及讀數(shù)方法 讀數(shù)裝置由棱鏡、 透鏡、讀數(shù)顯微 鏡組成； 用于讀取度盤 讀數(shù)。 測微尺讀數(shù)裝置 第三節(jié)第三節(jié) 水平角測量水平角測量經(jīng)緯儀的使用包括經(jīng)緯儀的使用包括對中對中、整平整平、瞄準瞄準和和讀數(shù)讀數(shù)四項基本操作。四項基本操作。一、經(jīng)緯儀安置一、經(jīng)緯儀安置（一）對中、整平（一）對中、整平目的：使測點中心與儀器豎

8、軸中心在同一鉛垂線上；目的：使測點中心與儀器豎軸中心在同一鉛垂線上；使水平度盤處于水平位置。使水平度盤處于水平位置。方法：有方法：有垂球?qū)χ写骨驅(qū)χ泻秃凸鈱W對點器對中光學對點器對中兩種，由于垂球?qū)χ袃煞N，由于垂球?qū)χ芯容^低，且使用不便，工程測量中一般采用光學對點器精度較低，且使用不便，工程測量中一般采用光學對點器對中。對中。光學對點器對中及整平的步驟：光學對點器對中及整平的步驟：安置儀器安置儀器：高度適中，使測點在視場內(nèi)；：高度適中，使測點在視場內(nèi)；強制對中強制對中：調(diào)節(jié)腳螺旋，使光學對點器中心與測點重合；：調(diào)節(jié)腳螺旋，使光學對點器中心與測點重合；粗略整平粗略整平：調(diào)節(jié)三腳架，使圓水準氣泡居

9、中；：調(diào)節(jié)三腳架，使圓水準氣泡居中；精確整平精確整平：調(diào)節(jié)腳螺旋，使長水準氣泡居中；：調(diào)節(jié)腳螺旋，使長水準氣泡居中；精確對中精確對中：移動基座，精確對中（只能前后、左右移動，不：移動基座，精確對中（只能前后、左右移動，不能旋轉(zhuǎn)）；能旋轉(zhuǎn)）；重復重復 、兩步，、兩步，直到完全對中、整平直到完全對中、整平。（二）瞄準（二）瞄準目的：目的：視準軸對準觀測目標的中心。視準軸對準觀測目標的中心。方法：方法： 調(diào)節(jié)目鏡調(diào)焦螺旋，使十字絲清晰；調(diào)節(jié)目鏡調(diào)焦螺旋，使十字絲清晰； 利用粗瞄器，粗略瞄準目標，固定制動螺旋；利用粗瞄器，粗略瞄準目標，固定制動螺旋； 調(diào)節(jié)物鏡調(diào)焦螺旋使目標成像清晰，注意消調(diào)節(jié)物鏡調(diào)焦

10、螺旋使目標成像清晰，注意消 除視差；除視差； 調(diào)節(jié)制動、微動螺旋，精確瞄準。調(diào)節(jié)制動、微動螺旋，精確瞄準。（三）讀數(shù)（三）讀數(shù)方法：方法： 打開反光鏡，使讀數(shù)窗光線均勻；打開反光鏡，使讀數(shù)窗光線均勻；調(diào)焦使讀數(shù)窗分劃清晰（注意消除調(diào)焦使讀數(shù)窗分劃清晰（注意消除視差）；視差）；按不同的測微器直接讀取水平、豎按不同的測微器直接讀取水平、豎直度盤讀數(shù)（度、分、秒，秒為估讀直度盤讀數(shù)（度、分、秒，秒為估讀且為且為6 6的倍數(shù)）。的倍數(shù)）。水平角：水平角：2152150606 48 48 豎直角：豎直角： 78785252 00 00 OMN二、水平角測量方法二、水平角測量方法( (一一) )測回法測回

11、法（只有兩個方向）（只有兩個方向） 1 1、操作步驟、操作步驟安置儀器于安置儀器于O O點，對中整平；點，對中整平；正鏡（盤左）瞄準正鏡（盤左）瞄準M M點，度盤歸零；點，度盤歸零；順時針轉(zhuǎn)動儀器，瞄準順時針轉(zhuǎn)動儀器，瞄準N N點讀數(shù)；點讀數(shù)；倒鏡（盤右），瞄準倒鏡（盤右），瞄準N N點讀數(shù)；點讀數(shù)；逆時針轉(zhuǎn)動儀器，瞄準逆時針轉(zhuǎn)動儀器，瞄準M M點讀數(shù)。點讀數(shù)。2 2、記錄與計算（、記錄與計算（見表見表3.13.1) )盤左（正鏡）觀測盤左（正鏡）觀測 瞄瞄M M，記錄，記錄 m m左左= 0= 000360036 瞄瞄N N，記錄，記錄 n n左左= 68= 6842484248 上半測回的

12、角值：上半測回的角值： 左左= n= n左左- m- m左左= 68= 6842124212盤右（倒鏡）觀測盤右（倒鏡）觀測 瞄瞄N N， 記錄記錄 n n右右= 248= 2484230 4230 瞄瞄M M， 記錄記錄 m m右右= 180= 1800024 0024 下半測回角值：下半測回角值： 右右= n= n右右- m- m右右= 68= 6842064206 一測回角值一測回角值 9024682 右左檢核檢核 對于對于DJ6經(jīng)緯儀，上下半測回角度之差應滿足：經(jīng)緯儀，上下半測回角度之差應滿足： ，否則，應重測。，否則，應重測。 當測角精度要求較高時，需觀測多個測回：當測角精度要求較高

13、時，需觀測多個測回： 第一測回度盤歸零；第一測回度盤歸零； 其他各測回間按其他各測回間按180/n（n為測回數(shù)）為測回數(shù)）的差的差 值，變換度盤；值，變換度盤； 各測回角值之差不得超過各測回角值之差不得超過24； 取各測回平均值作為最后結(jié)果。取各測回平均值作為最后結(jié)果。04 右左測站測站 豎盤豎盤目目標標水平度盤讀數(shù)水平度盤讀數(shù) 半測回角值半測回角值一測回角值一測回角值各測回角值各測回角值備備注注 第一第一測回測回 O第二第二測回測回 O左左左左右右右右MNMNMNMN0 00 3668 42 48 68 42 1268 42 09180 00 24 248 42 3068 42 0668 4

14、2 1590 10 12158 52 30270 10 18338 52 4268 42 1868 42 2468 42 21測回法觀測測回法觀測手簿手簿表表3.1（二）方向觀測法（二）方向觀測法（目標多于兩個）（目標多于兩個）1、 操作步驟操作步驟安置儀器于測站點安置儀器于測站點O，對中、整平；，對中、整平； 正鏡（正鏡（盤左盤左），選擇零方向），選擇零方向 C，順時，順時針依次照準目標針依次照準目標 D、A、B、C（歸零），（歸零）， 讀數(shù)；讀數(shù)；倒鏡（倒鏡（盤右盤右），瞄準零方向），瞄準零方向C，逆時針，逆時針依依 次照準目標次照準目標B、A、D、 C（歸零），（歸零），讀數(shù)；讀數(shù)； 2

15、180 ）（盤右讀數(shù)盤左讀數(shù)平均讀數(shù)歸零后方向值歸零后方向值的計算：的計算： 各方向平均讀數(shù)分別減起始方向平均讀數(shù)。各方向平均讀數(shù)分別減起始方向平均讀數(shù)。2、記錄與計算、記錄與計算(觀測記錄見表觀測記錄見表3.2) 歸零差歸零差的計算的計算: 分別計算盤左、盤右兩次瞄準起始方向讀數(shù)分別計算盤左、盤右兩次瞄準起始方向讀數(shù) 之差之差；（若；（若超限，應及時重測）超限，應及時重測） 計算計算2c值值（兩倍視準誤差）：（兩倍視準誤差）： 2c = 盤左讀數(shù)盤左讀數(shù)-（盤右讀數(shù)（盤右讀數(shù)180180） 若若2c超限，應及時重測。超限，應及時重測。 各方向各方向平均讀數(shù)平均讀數(shù)的計算：的計算： 各測回歸零

16、后平均方向值各測回歸零后平均方向值的計算：的計算： 各測回歸零后方向值的平均值各測回歸零后方向值的平均值。 水平角水平角的計算：的計算： 相鄰方向值之差相鄰方向值之差，即為相鄰方向所夾的水平角。，即為相鄰方向所夾的水平角。同一方向各測回互差同一方向各測回互差 經(jīng)緯儀經(jīng)緯儀 型號型號半測回歸零差半測回歸零差一測回內(nèi)一測回內(nèi)2c互差互差DJ2DJ6818139方向觀測法限差的要求方向觀測法限差的要求水平角值水平角值1 2 3 4 5 6 7 8 9 方方向觀測法觀測向觀測法觀測手簿手簿測測站站覘覘點點水平度盤讀數(shù)水平度盤讀數(shù)盤左盤左盤右盤右2c平均讀數(shù)平均讀數(shù)一測回歸一測回歸零方向值零方向值各測回

17、平各測回平均方向值均方向值 OO第1測回第2測回CDBACCABDC0 00 5479 27 48142 31 18288 46 30 0 00 42180 00 24259 27 30322 31 00108 46 06180 00 18-12-6+30+18+18+24+24+18+18+30+12+24 0 00 39 79 27 39142 31 09288 46 18 0 00 30 （0 00 34） 0 00 00 79 27 05142 30 35288 45 44 0 00 00 79 26 59142 30 29288 45 47 90 01 06 169 27 54 23

18、2 31 30 18 46 48 90 01 00 270 00 48 349 27 36 42 31 00 198 46 36 270 00 36 90 00 57 169 27 45 232 31 15 18 46 42 90 00 48 0 00 00 79 26 53142 30 23288 45 50 （90 00 52）79 26 59 63 03 30146 15 18 71 14 13-6-12表3.2第四節(jié)第四節(jié) 豎直角測量豎直角測量一一. .豎直角測量原理豎直角測量原理1 1、定義、定義 ：在同一豎直面內(nèi)，：在同一豎直面內(nèi)，儀器中心至目標的傾斜視線儀器中心至目標的傾斜視線與

19、水平視線所加的銳角。與水平視線所加的銳角。 角值范圍：角值范圍：-90 -90 +90+90視線向上傾斜，稱仰角，視線向上傾斜，稱仰角，為正值；視線向下傾斜，為正值；視線向下傾斜，稱俯角，稱俯角，為負值。為負值。2 2、原理：、原理： = =目標視線讀數(shù)目標視線讀數(shù)水平視線讀數(shù)水平視線讀數(shù)12二、豎直度盤構(gòu)造二、豎直度盤構(gòu)造豎直度盤固定在望遠鏡的豎直度盤固定在望遠鏡的旋轉(zhuǎn)軸（橫軸）上。主要旋轉(zhuǎn)軸（橫軸）上。主要由由豎直度盤豎直度盤、豎盤指標豎盤指標、（豎盤指標水準管、豎盤（豎盤指標水準管、豎盤指標水準管微動螺旋），指標水準管微動螺旋）， 目前很多儀器用目前很多儀器用自動自動補償器補償器代替了水

20、準管。代替了水準管。 根據(jù)度盤的刻劃順序不同，分為根據(jù)度盤的刻劃順序不同，分為順時針順時針 注記和注記和逆時針逆時針注記兩種。注記兩種。順時針注記順時針注記逆時針注記逆時針注記三、豎直角觀測與計算三、豎直角觀測與計算、豎直角計算公式、豎直角計算公式順時針注記順時針注記順時針順時針注記豎盤注記豎盤 刻劃：目鏡刻劃：目鏡0 0，物鏡，物鏡180180 盤左盤左: : 左左=90=90 L L（上半測回）（上半測回） 盤右盤右: : 右右=R=R270270（下半測回）（下半測回） 一測回豎直角：一測回豎直角： = =（左左+右右）/2/2 = =（R RL L180180）/2/2逆時針注記逆時針

21、注記逆時針逆時針注記豎盤注記豎盤 刻劃：目鏡刻劃：目鏡180180 ，物鏡，物鏡0 0 盤左盤左: : 左左= L= L 9090 （上半測回）（上半測回） 盤右盤右: : 右右= 270= 270R R（下半測回）（下半測回） 一測回豎直角：一測回豎直角： = =（左左+右右）/2/2 = =（L LR+180R+180）/2/2 （L L、R R分別為盤左、盤右豎盤讀數(shù)）分別為盤左、盤右豎盤讀數(shù)） 豎直角計算的通用公式：豎直角計算的通用公式： （1 1）當望遠鏡視線往）當望遠鏡視線往上仰上仰，豎盤，豎盤讀數(shù)增加讀數(shù)增加時：時： = =瞄準目標時的讀數(shù)瞄準目標時的讀數(shù) 視線水平時的常數(shù)視線水

22、平時的常數(shù) （）當望遠鏡視線往（）當望遠鏡視線往上仰上仰，豎盤，豎盤讀數(shù)減小讀數(shù)減小時：時： = =視線水平時的常數(shù)瞄準目標時的讀數(shù)視線水平時的常數(shù)瞄準目標時的讀數(shù)對不同注記形式的度盤對不同注記形式的度盤 ，首先應正確判讀，首先應正確判讀 視線水平時的常數(shù)，且同一儀器盤左、盤右視線水平時的常數(shù)，且同一儀器盤左、盤右 的常數(shù)差為的常數(shù)差為180180。2 2、觀測、記錄與計算、觀測、記錄與計算 豎直角觀測豎直角觀測 安置儀器，對中、整平；安置儀器，對中、整平； 盤左瞄準目標某一位置，盤左瞄準目標某一位置， 讀取豎盤讀取豎盤讀數(shù)讀數(shù)L L； 盤右瞄準原目標位置，盤右瞄準原目標位置， 讀取豎盤讀取豎

23、盤讀數(shù)讀數(shù)R R。 （以上盤左、盤右觀測構(gòu)成一個測回）（以上盤左、盤右觀測構(gòu)成一個測回） 記錄與計算記錄與計算( (見表見表3.3)3.3) 分別計算盤左、盤右分別計算盤左、盤右半測回豎直角半測回豎直角， 計算計算盤左盤右的平均值盤左盤右的平均值作為作為一測回豎直角一測回豎直角。測測站站目標目標豎盤豎盤位置位置豎盤讀數(shù)豎盤讀數(shù)半測回豎直角半測回豎直角指標差指標差 一測回一測回豎直角豎直角 備備注注OPP 左左右右左左右右 71 12 36288 47 00 96 18 42 263 41 00-12-9+18 47 12-6 18 51+18 47 24+18 47 00-6 18 42-6

24、19 00豎直角觀測手簿豎直角觀測手簿表表3.3左左=90=90 L L 右右=R=R270270 x =x =（ 右右 左左 ）/2 =/2 =（左左+右右）/2/2三、豎盤讀數(shù)指標差三、豎盤讀數(shù)指標差讀數(shù)指標與正確位置之間的讀數(shù)指標與正確位置之間的小夾角小夾角x x，稱為豎盤，稱為豎盤指標差指標差。XX指標差計算指標差計算如圖：如圖：盤左位置，望遠盤左位置，望遠鏡上仰，讀數(shù)減鏡上仰，讀數(shù)減小，豎盤讀數(shù)為小，豎盤讀數(shù)為L L。則正確的豎直角則正確的豎直角為為： 90Lx左左x （1） 如圖：如圖：盤右位置，望遠鏡上盤右位置，望遠鏡上仰，讀數(shù)增大，豎盤仰，讀數(shù)增大，豎盤讀數(shù)為讀數(shù)為R R。則正確的豎。則正確的豎直角為：直角為： R 270 x=右右x（2）（1）、（）、（2）兩式聯(lián)立得：）兩式聯(lián)立得：）（）（1802121LRRL）（）（3602121LRLR通過盤左、盤右豎直角取平均值，可以消除指標差；通過盤左、盤右豎直角取平均值，可以消除指標差；對于對于DJ6DJ6經(jīng)緯儀，同一測站上不同目標的指標差互差或同經(jīng)緯儀，同一測站上不同目標的指標差互差或同方向各測回指標差互差，小于方向各測回指標差互差，小于2424。第六節(jié)第六節(jié) 角度測量誤差來源及注意事項角度測量誤差來源及注意事項一一. .儀器誤差儀器誤差 主要包括儀器檢校后的殘余誤差和儀器制造、加工不完善所引主要包括