水平角測(cè)量原理PPT課件

1、基座水平度盤照準(zhǔn)部1望遠(yuǎn)鏡物鏡；2望遠(yuǎn)鏡目鏡；3望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦螺旋；4準(zhǔn)星；5照門；6望遠(yuǎn)鏡固定扳手；7望遠(yuǎn)鏡微動(dòng)螺旋；8豎直度盤；9豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管；10豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管反光鏡；11讀數(shù)顯微鏡目鏡；12支架；13水平軸；14豎軸；15照準(zhǔn)部制動(dòng)扳手；16 照準(zhǔn)部微動(dòng)螺旋；17水準(zhǔn)管；18圓水準(zhǔn)器；19水平度盤；20軸套固定螺旋；21腳螺旋；22基座；23三角形底版；24羅盤插座；25度盤軸套；26外軸；27度盤旋轉(zhuǎn)軸套 28豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管微動(dòng)螺旋; 29水平度盤變換器；30豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管；31反光鏡 圖32第1頁/共24頁三、DJ2型光學(xué)經(jīng)緯儀簡(jiǎn)介（一）特點(diǎn)（相對(duì)于DJ6）：1、在結(jié)構(gòu)上除望遠(yuǎn)鏡的放

2、大倍數(shù)較大，照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管的靈敏度較高 2、讀數(shù)設(shè)備及讀數(shù)方法不同 3、在DJ2型光學(xué)經(jīng)緯儀讀數(shù)顯微鏡中，只能看到水平度盤和豎直度盤中的一種影象，（二）讀數(shù)方法 1、大窗為度盤的影象：先轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微輪，使正、倒象的分劃線精確重合，然后找出鄰近的正、倒象相差180的分劃線，并注意正象應(yīng)在左側(cè)，倒象在右側(cè)，此時(shí)便可讀出度盤的度數(shù)，；再數(shù)出正象的分劃線與倒象的分劃線之間的格數(shù)，乘以度盤分劃值的一半；最后從左邊小窗中的測(cè)微尺上讀取不足10的分?jǐn)?shù)和秒數(shù)，其中分?jǐn)?shù)和10數(shù)根據(jù)單指標(biāo)線的位置和注記數(shù)字直接讀出，估讀到0.1 2、采用了數(shù)字化讀數(shù)：左下側(cè)小窗為測(cè)微窗，讀數(shù)方法完全同第一種；右下側(cè)小窗為度盤對(duì)徑分劃線

3、重合后的影象，沒有注記，但在讀數(shù)時(shí)必須轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微輪使上下線精確重合才可以讀數(shù)；上面的小窗左側(cè)的數(shù)字為度盤讀數(shù)，中間偏下的數(shù)字為整10的注記四、電子經(jīng)緯儀簡(jiǎn)介第2頁/共24頁 主要特點(diǎn)： 1.采用電子測(cè)角系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了測(cè)角自動(dòng)化、數(shù)字化，能將測(cè)量結(jié)果自動(dòng)顯示出來，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。 2.可與光電測(cè)距儀組合成全站型電子速測(cè)儀，配合適當(dāng)?shù)慕涌诳蓪⒂^測(cè)的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和繪圖自動(dòng)化。第3頁/共24頁 經(jīng)緯儀的使用包括對(duì)中、整平、調(diào)焦和照準(zhǔn)及讀數(shù)四項(xiàng)基本操作 內(nèi)容及要求： 對(duì)中 3mm 整平 1格一、對(duì)中、整平 對(duì)中的目的：是使儀器中心與測(cè)站點(diǎn)標(biāo)志中心位于同一鉛垂線上 整平的目的：

4、使儀器豎軸豎直和水平度盤處于水平位置具體操作方法:1、垂球?qū)χ姓椒ú襟E（1）移動(dòng)或伸縮三腳架（粗略對(duì)中）（2）腳架頭上移動(dòng)儀器（精確對(duì)中）（3）旋轉(zhuǎn)腳螺旋使水準(zhǔn)管氣泡居中（整平）（4）反復(fù)（2）、（3）兩步。2、光學(xué)對(duì)中整平法步驟（1）大致水平大致對(duì)中 眼睛看著對(duì)中器，拖動(dòng)三腳架2個(gè)腳,使儀器大致對(duì)中,并保持“架頭”大致水平。第4頁/共24頁 （2）伸縮腳架粗平根據(jù)氣泡位置，伸縮三腳架2個(gè)腳，使圓水準(zhǔn)氣泡居中。（3）旋轉(zhuǎn)三個(gè)腳螺旋精平按“左手大拇指法則”旋轉(zhuǎn)三個(gè)腳螺旋，使水準(zhǔn)管氣泡居中。1）轉(zhuǎn)動(dòng)儀器，使水準(zhǔn)管與1、2腳螺旋連線平行。2）根據(jù)氣泡位置運(yùn)用法則，對(duì)向旋轉(zhuǎn)1、2腳螺旋。3）轉(zhuǎn)動(dòng)儀器

5、900，運(yùn)用法則，旋轉(zhuǎn)3腳螺旋。（4）架頭上移動(dòng)儀器，精確對(duì)中（5）腳螺旋精平。（6）反復(fù)（4）、（5）兩步。 二、調(diào)焦與照準(zhǔn) 調(diào)焦包括目鏡調(diào)焦和物鏡調(diào)焦兩部分，照準(zhǔn)就是使望遠(yuǎn)鏡十字絲交點(diǎn)精確照準(zhǔn)目標(biāo)。步驟如下：1、調(diào)節(jié)目鏡對(duì)光螺旋，使十字絲清晰；2、然后利用望遠(yuǎn)鏡上的照門和準(zhǔn)星粗略照準(zhǔn)目標(biāo)，擰緊照準(zhǔn)部及望遠(yuǎn)鏡制動(dòng)螺旋；3、調(diào)節(jié)物鏡對(duì)光螺旋，使目標(biāo)清晰，并消除視差；第5頁/共24頁 4、轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部和望遠(yuǎn)鏡微動(dòng)螺旋，精確照準(zhǔn)目標(biāo)。測(cè)水平角時(shí)，要使十字絲縱絲精確照準(zhǔn)目標(biāo)，并盡量使十字絲交點(diǎn)照準(zhǔn)目標(biāo)底部，如圖3-13（b）所示；測(cè)豎直角時(shí)，要使十字絲橫絲精確照準(zhǔn)目標(biāo)，也盡量用十字絲交點(diǎn)照準(zhǔn)目標(biāo)頂部。

6、三、讀數(shù) 調(diào)節(jié)反光鏡，使讀數(shù)系統(tǒng)亮度適中；調(diào)節(jié)讀數(shù)顯微鏡目鏡調(diào)焦螺旋，使度盤、測(cè)微尺及指標(biāo)線的影象清晰；然后根據(jù)儀器的讀數(shù)設(shè)備，按前述的讀數(shù)方法讀數(shù)。第6頁/共24頁觀測(cè)方法：測(cè)回法（兩個(gè)方向所構(gòu)成的角度） 方向觀測(cè)法（三個(gè)方向以上所構(gòu)成角度的觀測(cè)）一、 測(cè)回法（如圖3-14）具體施測(cè)步驟如下：（一）、準(zhǔn)備工作1、首先將經(jīng)緯儀安置于所測(cè)角的頂點(diǎn)O上，進(jìn)行對(duì)中和整平；2、在A、B兩點(diǎn)樹立標(biāo)桿或測(cè)釬等標(biāo)志，作為照準(zhǔn)標(biāo)志。（二）、盤左位置首先將儀器置于盤左位置（豎盤位于望遠(yuǎn)鏡的左側(cè)），完成以下工作： 1、順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部，首先調(diào)焦與照準(zhǔn)起始目標(biāo)（即角的左邊目標(biāo)）A，讀取水平度盤讀數(shù)a左，設(shè)為00

7、030，記入表3-1中；OAB 圖3-14第7頁/共24頁 2、繼續(xù)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部，調(diào)焦與照準(zhǔn)右邊目標(biāo)B，讀數(shù)b左，設(shè)為921942，記入表3-1中； 3、計(jì)算盤左位置的水平角左 ： 左=b左a左 92194200030=921912以上完成了上半測(cè)回工作，左 即上半測(cè)回角值。（三）、盤右位置 倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡成盤右位置，完成以下工作： 1、逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部，首先調(diào)焦與照準(zhǔn)右邊目標(biāo)B，讀數(shù)b右，設(shè)為2722012，記入表3-1中； 2、繼續(xù)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部，調(diào)焦與照準(zhǔn)左邊目標(biāo)A，讀數(shù)a右，設(shè)為1800042，記入表3-1中； 3、計(jì)算盤右位置的水平角右 ： 右=b右a右=2722012180004

8、2=921930以上便完成了下半測(cè)回工作，右 即下半測(cè)回角值。（四）、計(jì)算一測(cè)回角值 上下兩個(gè)半測(cè)回稱為一測(cè)回。對(duì)于DJ6型光學(xué)經(jīng)緯儀來說，當(dāng)上、下半測(cè)回角值之差： =左右 =921912921930= 1840 第8頁/共24頁取其平均值作為一測(cè)回角值，即 =1/2（左+右）=921921 為了提高測(cè)角精度，對(duì)角度需要觀測(cè)多個(gè)測(cè)回，此時(shí)各測(cè)回應(yīng)根據(jù)測(cè)回?cái)?shù)n，按180/n的原則改變起始水平度盤位置，即配度盤。各測(cè)回值互差若不超過40（對(duì)于J6 級(jí)），取各測(cè)回角值的平均值作為最后角值二、 方向觀測(cè)法（一）觀測(cè)方法1、如圖3-15，安置儀器于測(cè)站O點(diǎn)（包括對(duì)中和整平）樹立標(biāo)志于所有目標(biāo)點(diǎn)，如A、B

9、、C、D四點(diǎn)，選定起始方向（又稱零方向）如A點(diǎn)；第9頁/共24頁 2、盤左位置，順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部依次照準(zhǔn)目標(biāo)A、B、C、D、A，分別讀取水平度盤讀數(shù)，并依次記入表33。其中兩次照準(zhǔn)A目標(biāo)是為了檢查水平度盤位置在觀測(cè)過程中是否發(fā)生變動(dòng)，稱為歸零，其兩次讀數(shù)之差，稱為半測(cè)回歸零差，其限差要求為：J6 級(jí)經(jīng)緯儀不得超過18，J2級(jí)經(jīng)緯儀不得超過8。計(jì)算中注意檢核。以上稱為上半測(cè)回。 3、盤右位置，倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡成盤右位置，逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部依次照準(zhǔn)目標(biāo)A、D、C、B和A，分別讀取水平度盤讀數(shù)，并依次記入表3-2，稱為下半測(cè)回。同樣注意檢核歸零差。ABOC72 44 51o/39 45 41o/o3

10、7 42 01D 以上即為一測(cè)回。為了提高精度需要測(cè)n個(gè)測(cè)回時(shí)，需要配度盤，即每個(gè)測(cè)回的起始目標(biāo)讀數(shù)按180/n的原則進(jìn)行配置（二）計(jì)算內(nèi)容 1、計(jì)算二倍視準(zhǔn)軸誤差2c值：同一方向，盤左和盤右讀數(shù)之差，即2c =盤左讀數(shù)（盤右讀數(shù)180） 同一測(cè)回各方向2c互差：對(duì)于J2型經(jīng)緯儀不應(yīng)超過13；J6經(jīng)緯儀一般沒有2c互差的規(guī)定。第10頁/共24頁 2、計(jì)算各方向的平均值 3、計(jì)算歸零后的方向值 4、計(jì)算各測(cè)回歸零后方向值的平均值第11頁/共24頁一、豎直角測(cè)量原理（如圖3-16）ABO-+儀器高i 定義：豎直角是在同一豎直面內(nèi)，一點(diǎn)到目標(biāo)的方向線與水平線之間的夾角，又稱傾角，用表示。如圖3-16

11、所示 分類：仰角，在其角值前加“”。 豎直角的角值范圍：-9090。 豎直角的角值：望遠(yuǎn)鏡照準(zhǔn)目標(biāo)的方向線與水平線分別在豎直度盤上有對(duì)應(yīng)兩讀數(shù)之差二、 豎直度盤的構(gòu)造 1、構(gòu)造：豎直度盤、豎盤讀數(shù)指標(biāo)、豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管和豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管微動(dòng)螺旋。 2、指標(biāo)線固定不動(dòng)，而整個(gè)豎盤隨望遠(yuǎn)鏡一起轉(zhuǎn)動(dòng)。 3、豎盤的注記形式：天頂式或全圓式，順時(shí)針或逆時(shí)針 第12頁/共24頁1234567090180270圖3-17圖3-18第13頁/共24頁三、豎直角計(jì)算公式（全圓順時(shí)針注記） 設(shè)盤左時(shí)瞄準(zhǔn)目標(biāo)的讀數(shù)為L(zhǎng)，盤右時(shí)瞄準(zhǔn)目標(biāo)的讀數(shù)為R，盤左和盤右位置所測(cè)豎直角分別用L和R，則其公式為：L=90L R=R270

12、 通用公式： 若讀數(shù)增加，則豎直角的計(jì)算公式為： =（瞄準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)的讀數(shù)）（視線水平時(shí)的讀數(shù)） 若讀數(shù)減少，則 =（視線水平時(shí)的讀數(shù)）（瞄準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)的讀數(shù)）四、豎直角的觀測(cè)如圖3-16所示，豎直角的觀測(cè)、記錄和計(jì)算步驟如下： 1、準(zhǔn)備工作：在目標(biāo)點(diǎn)樹立標(biāo)志；安置儀器于測(cè)站O點(diǎn)（包括對(duì)中和整平） 2、盤左位置，調(diào)焦與照準(zhǔn)目標(biāo)A，使十字絲橫絲精確瞄準(zhǔn)目標(biāo)。轉(zhuǎn)動(dòng)豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管微動(dòng)螺旋，使水準(zhǔn)管氣泡嚴(yán)格居中，然后讀取豎盤讀數(shù)L，設(shè)為932206，記入表3-3。第14頁/共24頁3、盤右位置，重復(fù)步驟2，設(shè)其讀數(shù)R為2663712，記入表3-3。4、根據(jù)豎直角計(jì)算公式計(jì)算，得 L=90L =90932206

13、= 32206 RR270=2663712270 32248 那么一測(cè)回豎直角為： =1/2（3220632248）32227 將計(jì)算結(jié)果分別記入手簿，其角值為負(fù)，顯然是俯角。 同理觀測(cè)目標(biāo)B，其結(jié)果是正值，說明是仰角。 在豎角觀測(cè)中應(yīng)注意，每次讀數(shù)前必須使豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中，才能正確讀數(shù)。第15頁/共24頁五、豎盤指標(biāo)差 豎盤指標(biāo)差：豎盤指標(biāo)常常偏離正確位置，這個(gè)偏離的差值x角即為豎盤指標(biāo)差盤右盤左 圖3-20 如圖3-20所示由于存在指標(biāo)差，其正確的豎直角計(jì)算公式為：=(90+x)L =L+ x 或=90（Lx） =L+ x 同理，如圖3-20所示盤右位置，其正確的豎直角計(jì)算公式為：

14、=（Rx）270 =R x 或 =R（270+x） R x 上式相加，并除以2，得 =1/2（RL180）=1/2（L+R）第16頁/共24頁 由此可見，在豎角測(cè)量時(shí)，用盤左、盤右法測(cè)豎直角可以消除豎盤指標(biāo)差的影響。將上兩式相減，得 2x=（R+L）360 x=1/2（R+L）360 指標(biāo)差互差的限差：DJ2型儀器不得超過15； DJ6型儀器不得超過25。第17頁/共24頁 經(jīng)緯儀的主要軸線：豎軸（VV）、橫軸（HH）、視準(zhǔn)軸（CC）和水準(zhǔn)管軸（LL）。各軸線之間應(yīng)滿足的幾何條件有： 1、水準(zhǔn)管軸應(yīng)垂直于豎軸（LLVV）； 2、十字絲縱絲應(yīng)垂直于水平軸； 3、視準(zhǔn)軸應(yīng)垂直于水平軸（CCHH）；

15、 4、水平軸應(yīng)垂直于豎軸（HHVV）； 5、望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸水平、豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中時(shí)，即豎盤指標(biāo)差為零。 6、光學(xué)對(duì)點(diǎn)器光學(xué)垂線與儀器豎軸重合一、水準(zhǔn)管軸的檢驗(yàn)檢驗(yàn)方法： 1、先粗略整平儀器，然后轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部使水準(zhǔn)管平行于任意兩個(gè)腳螺旋的連線方向，調(diào)節(jié)這兩個(gè)腳螺旋使水準(zhǔn)管氣泡居中 2、再將儀器旋轉(zhuǎn)180，如水準(zhǔn)管氣泡仍居中或偏離中心不超過1格，說明水準(zhǔn)管軸與豎軸垂直；若氣泡不再居中，則說明水準(zhǔn)管軸與豎軸不垂直，需要校正。二、十字絲縱絲的檢驗(yàn)第18頁/共24頁 檢驗(yàn)方法：首先整平儀器，用十字絲縱絲的的上端或下端精確照準(zhǔn)遠(yuǎn)處一明顯的目標(biāo)點(diǎn)，然后制動(dòng)照準(zhǔn)部和望遠(yuǎn)鏡，轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡微動(dòng)螺旋使望遠(yuǎn)鏡繞橫軸作

16、微小俯仰，如果目標(biāo)點(diǎn)始終在縱絲上移動(dòng)，說明條件滿足，否則需要校正。三、望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸的檢驗(yàn) 產(chǎn)生原因：由于十字絲交點(diǎn)在望遠(yuǎn)鏡筒內(nèi)的位置不正確而產(chǎn)生的檢驗(yàn)方法： 1、在平坦地面上選擇一條長(zhǎng)約100m的直線AB，將經(jīng)緯儀安置在A、B兩點(diǎn)的中點(diǎn)O處，如圖3-24所示，并在A點(diǎn)設(shè)置一瞄準(zhǔn)標(biāo)志，在B點(diǎn)橫放一根刻有毫米分劃的尺子，使尺子與OB盡量垂直，標(biāo)志、尺子應(yīng)大致與儀器同高； 2、用盤左瞄準(zhǔn)A點(diǎn)，制動(dòng)照準(zhǔn)部，倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡在B點(diǎn)尺上讀數(shù)B1，如圖3-24（a）； 3、用盤右再瞄準(zhǔn)A點(diǎn)，制動(dòng)照準(zhǔn)部，倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡再在B點(diǎn)尺上讀數(shù)B2，如圖3-24（b）； 若B1 與B2 兩讀數(shù)相同，則說明條件滿足。如不相同，由圖

17、可知， B1OB2=4c，由此算得 c=B1B2/4D 式中D為O 點(diǎn)到小尺的水平距離，若c60，則必須校正第19頁/共24頁四、水平軸的檢驗(yàn) 影響：水平軸不垂直于豎軸，視準(zhǔn)軸繞傾斜的水平軸旋轉(zhuǎn)所形成的軌跡是一個(gè)傾斜面當(dāng)照準(zhǔn)同一鉛垂面內(nèi)高度不同的目標(biāo)點(diǎn)時(shí)，水平度盤的讀數(shù)并不相同，從而產(chǎn)生測(cè)角誤差 檢驗(yàn)方法：ppAMB30 1、在距一垂直墻面2030m處，安置經(jīng)緯儀，整平儀器，如圖3-25所示；圖3-25 2、盤左位置，照準(zhǔn)墻上部某一明顯目標(biāo)P，仰角稍大于30為宜； 3、然后制動(dòng)照準(zhǔn)部，放平望遠(yuǎn)鏡在墻上標(biāo)定A點(diǎn)； 4、倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡成盤右位置，仍照準(zhǔn)P點(diǎn)，再將望遠(yuǎn)鏡放平，標(biāo)定B點(diǎn)； 若A、B兩點(diǎn)重合

18、，說明水平軸是水平的，水平軸垂直于豎軸；否則，說明水平軸傾斜，水平軸不垂直于豎軸，需要校正。 五、豎盤水準(zhǔn)管的檢驗(yàn)第20頁/共24頁 安置儀器，用盤左、盤右兩個(gè)鏡位觀測(cè)同一目標(biāo)點(diǎn)，分別使豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中，讀取豎盤讀數(shù)L和R，計(jì)算豎盤指標(biāo)差x，若x值超過1時(shí)，應(yīng)進(jìn)行校正。第21頁/共24頁 水平角測(cè)量的誤差的來源主要有：儀器誤差、安置儀器誤差、目標(biāo)偏心誤差、觀測(cè)誤差和外界條件的影響等一、 儀器誤差 組成：1、由于儀器制造和加工不完善而引起的誤差（只能用適當(dāng)?shù)挠^測(cè)方法予以消除或減弱） 2、由于儀器檢校不完善而引起的誤差（可以采用適當(dāng)?shù)挠^測(cè)方法來消除或減弱其影響）消除或減弱上述誤差的具體方法： 1、采用盤