第04章角度測量

1、第四章第四章 角度測量角度測量u 角度測量是三大基本工作之一角度測量是三大基本工作之一u 角度測量包括角度測量包括水平角水平角測量測量和和豎直角豎直角測量測量。u 水平角測量用于水平角測量用于確定點的確定點的平面位置平面位置（計算坐標）。（計算坐標）。u 豎直角測量用于豎直角測量用于測定高差測定高差或或將傾斜距離改化成水平將傾斜距離改化成水平距離。距離。u 常用儀器：常用儀器：經(jīng)緯儀經(jīng)緯儀4.1 4.1 角度測量原理角度測量原理4.2 4.2 經(jīng)緯儀結構經(jīng)緯儀結構4.3 4.3 角度觀測角度觀測4.4 4.4 角度測量誤差及減弱措施角度測量誤差及減弱措施 內內 容容 提提 要要4.1.1 4.

2、1.1 水平角測量原理水平角測量原理1. 1. 水平角：相交的兩條水平角：相交的兩條直線在同一水平面上的投直線在同一水平面上的投影所夾的角度。影所夾的角度。2. 2. 原理：原理： OAOA投影在水平度盤投影在水平度盤上讀數(shù)為上讀數(shù)為a a，OBOB投影在投影在水平度盤上讀數(shù)為水平度盤上讀數(shù)為b b。則：則：ab 角值范圍：角值范圍：0360水平度盤水平度盤4.1 4.1 角度測量原理角度測量原理 ABOA1B1O1O2ab水平面0A2B2角值范圍：角值范圍：-90 +90仰角：仰角：俯角：俯角：天頂天頂鉛鉛垂垂線線水平線水平線ACAZCZACB090 1802701. 1. 定義定義 ：豎直

3、角是同一豎直面內傾斜視線與水平線所夾的銳角。：豎直角是同一豎直面內傾斜視線與水平線所夾的銳角。900090 0視線水平：視線水平：豎直度盤豎直度盤4.1.2 4.1.2 豎直角測量原理豎直角測量原理圖中圖中Z 天頂距天頂距2. 經(jīng)緯儀測角要求經(jīng)緯儀測角要求 與水平角一致，只是利用豎盤與水平角一致，只是利用豎盤的指標讀數(shù)，即可求得該方向的指標讀數(shù)，即可求得該方向與水平方向線的夾角。與水平方向線的夾角。1 1、按構造原理和讀數(shù)系統(tǒng)分為：、按構造原理和讀數(shù)系統(tǒng)分為：游標經(jīng)緯儀、光學經(jīng)緯儀、電子經(jīng)緯儀游標經(jīng)緯儀、光學經(jīng)緯儀、電子經(jīng)緯儀 4.2.1 4.2.1 概述概述4.2 4.2 經(jīng)緯儀的結構經(jīng)緯儀

4、的結構2 2、按精度分為、按精度分為DJ1DJ1、DJ2DJ2、DJ6DJ6、DJ15DJ15等。等。 其中其中 DD大地測量儀器大地測量儀器 JJ經(jīng)緯儀經(jīng)緯儀 1 1、2 2、6 6、1515測角精度測角精度 （一測回方向觀測中誤差，單位為秒一測回方向觀測中誤差，單位為秒） 注注: :在建筑測量中使用較多的是在建筑測量中使用較多的是66光學經(jīng)緯儀、電光學經(jīng)緯儀、電子經(jīng)緯儀（子經(jīng)緯儀（66）或全站儀，）或全站儀， 精度要求較高時用精度要求較高時用DJ2DJ2。1 1）基座）基座 由軸座、腳螺旋、底板、三角壓由軸座、腳螺旋、底板、三角壓板、圓水準氣泡等組成。板、圓水準氣泡等組成。 作用作用：用于

5、連接和整平。：用于連接和整平。 （有固定螺旋，不能動）（有固定螺旋，不能動） 圓水準氣泡圓水準氣泡粗平儀器。粗平儀器。1. DJ61. DJ6光學經(jīng)緯儀的組成：光學經(jīng)緯儀的組成：基座、水平度盤、照準部基座、水平度盤、照準部照準部照準部基座基座固定螺旋固定螺旋4.2.2 DJ64.2.2 DJ6型光學經(jīng)緯儀的結構型光學經(jīng)緯儀的結構2 2）水平度盤）水平度盤 順時針注記順時針注記0360；水平度盤水平度盤090180270090180270 主要由主要由望遠鏡、豎軸、橫軸、豎望遠鏡、豎軸、橫軸、豎盤制動微動螺旋、豎盤、豎盤指標水盤制動微動螺旋、豎盤、豎盤指標水準管、照準部水準管、光學對點器準管、照

6、準部水準管、光學對點器等等組成。組成。3 3）照準部）照準部豎盤制動螺旋豎盤制動螺旋讀數(shù)目鏡讀數(shù)目鏡目鏡目鏡平面鏡平面鏡豎盤指標水準管調節(jié)螺旋豎盤指標水準管調節(jié)螺旋豎盤微動螺旋豎盤微動螺旋水平盤制動水平盤制動水平盤微動水平盤微動圓水準器圓水準器撥盤機構撥盤機構反光鏡反光鏡光學對中器光學對中器腳螺旋腳螺旋物鏡調焦螺旋物鏡調焦螺旋2. DJ62. DJ6光學經(jīng)緯儀部件名稱：光學經(jīng)緯儀部件名稱： 照準部豎軸照準部豎軸(VV)(VV) 水準管軸（水準管軸（LL)LL) 橫軸（橫軸（HH)HH) 視準軸（視準軸（CC)CC)主要軸線的幾何關系：主要軸線的幾何關系：豎軸豎軸(VV)(VV)水準管軸（水準管

7、軸（LL)LL)；橫軸（橫軸（HH)HH)豎軸豎軸(VV)(VV)；視準軸（視準軸（CC)CC)橫軸（橫軸（HH)HH)；十字絲豎絲十字絲豎絲HHHH；水準管軸水平，豎軸鉛垂、橫軸水平。水準管軸水平，豎軸鉛垂、橫軸水平。3 3、經(jīng)緯儀的主要軸線、經(jīng)緯儀的主要軸線分微尺測微器：分微尺測微器： 分劃為分劃為6060格，格值格，格值11，可估讀到可估讀到0.10.1。讀數(shù)時，。讀數(shù)時，以分微尺上的零線為指標線。以分微尺上的零線為指標線。度數(shù)由落在分微尺上的度盤度數(shù)由落在分微尺上的度盤分劃的注記讀出，小于分劃的注記讀出，小于1 10 0的的數(shù)值，由分微尺上讀出數(shù)值，由分微尺上讀出。 651261261

8、2654301082828206544.J64.J6級光學經(jīng)緯儀的讀數(shù)方法級光學經(jīng)緯儀的讀數(shù)方法 如何區(qū)分水平盤、豎如何區(qū)分水平盤、豎盤？盤？水平、一、橫、水平、一、橫、H H；垂直、垂直、豎、豎、V Va. DJ2a. DJ2光學經(jīng)緯儀光學經(jīng)緯儀主要用于三、四等三角測量和精密工程測量。主要用于三、四等三角測量和精密工程測量。特點：（與特點：（與J6J6相比）相比）1 1）測角精度高）測角精度高: :測微器可直接讀測微器可直接讀到秒；到秒；2 2）采用對徑符合讀數(shù)，）采用對徑符合讀數(shù)，目的是消目的是消除度盤偏心的影響；（測微輪）除度盤偏心的影響；（測微輪）3 3）一次只能讀取一個度盤讀數(shù)。）一

9、次只能讀取一個度盤讀數(shù)。測微輪測微輪換像輪換像輪5 5、其他類型經(jīng)緯儀、其他類型經(jīng)緯儀b. b. 電子經(jīng)緯儀電子經(jīng)緯儀 是一種采用是一種采用光電元光電元件件實現(xiàn)測角自動化、數(shù)實現(xiàn)測角自動化、數(shù)字化的電子測角儀器。字化的電子測角儀器。特點：特點：1 1）采用電子測角系統(tǒng)，）采用電子測角系統(tǒng)，自動顯示測量結果；自動顯示測量結果；2 2）可與測距儀組成全站）可與測距儀組成全站儀；儀；3 3）測量數(shù)據(jù)處理自動化。）測量數(shù)據(jù)處理自動化。c. c. 激光經(jīng)緯儀激光經(jīng)緯儀在經(jīng)緯儀上安裝激光在經(jīng)緯儀上安裝激光裝置，使視準軸射出裝置，使視準軸射出一條可見光。一條可見光。主要用于各種施工工程中。主要用于各種施工工

10、程中。4.3 4.3 角度測量角度測量4.3.1 經(jīng)緯儀安置4.3.2 水平角測量4.3.3 豎直角測量第第四四章章角角度度測測量量2022-7-6中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系204.3.1 經(jīng)緯儀安置經(jīng)緯儀安置q對中整平對中整平(用光學對中器)安置三腳架安置三腳架 架頭中心大致對準地面點， 腳架面大致水平。精確對中精確對中 可移動兩架腿大致對中，然后用腳螺旋精確對中。粗平粗平 伸縮腳架腿，使圓水準器居中。精平精平 用腳螺旋使水準管居中。檢查對中檢查對中 如差一點，則橫移儀器使對中，再精平。否則，重復25步。第第四四章章角角度度測測量量2022-7-6中南大學測繪與

11、國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系21q瞄準瞄準經(jīng)緯儀安置經(jīng)緯儀安置 首先調節(jié)目鏡使十字絲清晰,先粗瞄，調節(jié)物鏡調焦，看清目標后，再用望遠鏡制、微動螺旋和水平制、微動螺旋精確瞄準目標。方法：方法：測水平角時使用豎絲盡量對準目標。 測豎直角時使用中絲切準目標。第第四四章章角角度度測測量量2022-7-6中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系22經(jīng)緯儀安置經(jīng)緯儀安置q讀數(shù)讀數(shù)分微尺最小刻劃為 1，估讀時只能估讀到0.1，即6，故所有的讀數(shù)的秒數(shù)均為6的倍數(shù)。豎直角讀數(shù)之前， 應調節(jié)豎盤指標水 準管微動螺旋使指 標水準管居中。第第四四章章角角度度測測量量2022-7-6中南

12、大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系234.3.2水平角測量水平角測量分為：測回法、方向觀測法分為：測回法、方向觀測法q測回法測回法只用于觀測兩個方向之間的單角。盤左： 就是觀測者對著望遠鏡的目鏡時，豎盤在望遠鏡的左邊。 盤右： 是觀測者對著目鏡時，豎盤在右邊。 盤左又稱正鏡；盤右又稱倒鏡。第第四四章章角角度度測測量量2022-7-6中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系24水平角測量水平角測量具體操作步驟具體操作步驟1盤左位置，瞄準左邊的目標A，讀取水平度盤讀數(shù)a1=0度24分18秒，記入觀測手簿；2順時針方向轉動照準部，用同樣方法瞄準右邊的目標B，讀記水平

13、度盤讀數(shù)b1=73度52分36秒。 以上叫做盤左半測回或上半測回。上半測回測得的角值為：L =b1-a1=73度28分18秒第第四四章章角角度度測測量量2022-7-6中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系25水平角測量水平角測量3.倒轉望遠鏡,使盤左變盤右,按上述方法瞄準右邊的目標B，讀記水平度盤讀數(shù)b2。4.逆時針方向轉動照準部，瞄準左邊的目標A，讀記水平度盤讀數(shù)a2。以上叫做盤右半測回或下半測回。下半測回測得的角值為：R =b2-a2=73度28分30秒上下半測回之差應40秒，則一測回角值為： =（ L + R )/2注意：多測回測水平角時，需配置水平度盤，當測回數(shù)為n

14、時，各測回間起始方向度盤位置應增加1800/n。如n=3,各測回起始方向讀數(shù)應分別設為略大于：00，600，1200。第第四四章章角角度度測測量量2022-7-6中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系26水平角測量水平角測量(測回法）測回法）1. 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 O，對中、，對中、整平；整平； 正鏡（盤左），選擇零方向正鏡（盤左），選擇零方向A A ，順時針依次照準目標，順時針依次照準目標B B、C C、D D、A A（歸零），讀數(shù)；（歸零），讀數(shù)； 倒鏡（盤右），瞄準零方向倒鏡（盤右），瞄準零方向A A，逆時針依次照準目標逆時針依

15、次照準目標D D、C C、B B、A A（歸零），讀數(shù)；（歸零），讀數(shù)； OBCDA零方向盤左盤右水平角測量水平角測量(方向法）方向法）2180）（盤右讀數(shù)盤左讀數(shù)平均讀數(shù) 歸零后方向值的計算：歸零后方向值的計算： 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)。記錄與計算記錄與計算 歸零差歸零差的計算：分別計算盤左、盤右兩次的計算：分別計算盤左、盤右兩次瞄準起始方向讀數(shù)之差瞄準起始方向讀數(shù)之差；（若；（若超限，應及超限，應及時重測）時重測） 計算計算2c2c值（兩倍視準誤差）：值（兩倍視準誤差）： 2c = 2c = 盤左讀數(shù)盤左讀數(shù)- -（盤右讀數(shù)（盤右讀數(shù)18

16、0180） 若若2c2c超限，應及時重測。超限，應及時重測。 各方向平均讀數(shù)的計算：各方向平均讀數(shù)的計算： 各測回歸零后平均方向值的計算：各測回歸零后平均方向值的計算： 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。 水平角的計算：水平角的計算： 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。方向觀測法限差的要求方向觀測法限差的要求同一方向各測回互差同一方向各測回互差 經(jīng)緯儀型號經(jīng)緯儀型號半測回歸零差半測回歸零差一測回內一測回內2c2c互差互差DJ2DJ61218181224角值角值1 2 3 4 5 6 7 8 9 方向觀測法觀測手簿方向觀測法觀

17、測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平各測回平均方向值均方向值 OO第1測回第2測回ABDCAACDBA0 00 5480 27 48140 31 18289 46 30 0 00 42180 00 24260 27 30320 31 00109 46 06180 00 18-12-6+30+18+18+24+24+18+18+30+12+24 0 00 3980 27 39140 31 09289 46 18 0 00 30 （0 00 34） 0 00 00 80 27 05140 30 35289 45

18、44 0 00 00 80 26 59140 30 29289 45 47 90 01 06 170 27 54 230 31 30 19 46 48 90 01 00 270 00 48 350 27 36 50 31 00 199 46 36 270 00 36 90 00 57 170 27 45 230 31 15 19 46 42 90 00 48 0 00 00 80 26 53140 30 23289 45 50 （90 00 52）80 26 59 60 03 30149 15 18 71 14 13-6-12注意：注意：觀測角度時，盤左觀測角度時，盤左順時針方向順時針方向照準

19、目標，盤右照準目標，盤右逆時針逆時針依次瞄準方向。依次瞄準方向。記錄時，記錄時，盤左盤左位置位置從上到下從上到下，盤右盤右則則從下到上從下到上記錄。記錄。當表中兩方向讀數(shù)之差當表中兩方向讀數(shù)之差為負數(shù)時為負數(shù)時，應加應加360360 后再減后再減。如：。如：B左左12 0 10 30 214 33 42 右右12180 11 18 34 34 18 214 23 12 214 23 00 214 23 06 測站測站豎盤豎盤位置位置目標目標水平度盤水平度盤 讀讀 數(shù)數(shù)半測回角半測回角一測回一測回平均角平均角分、秒數(shù)寫足二分、秒數(shù)寫足二位，不足填零。位，不足填零。第第四四章章角角度度測測量量20

20、22-7-6中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系324.3.3 豎直角測量豎直角測量豎直角觀測方法豎直角觀測方法1）在測站上安置好儀器，量取儀器高；2）盤左位置瞄準目標，使十字絲的中絲切目標于某位置；3）轉動豎盤水準管微動螺旋，使豎盤水準管氣泡居中。讀取 豎盤讀數(shù)L,記入豎直角觀測手簿；4）同上法，以盤右位置照準原目標，讀取豎盤讀數(shù)為R,記入 豎直角觀測手簿。這里須著重指出：讀取讀數(shù)時,豎盤水準 管氣泡務必居中。5）豎直角計算 順時針注記的計算方法：盤左 L =90-L盤右 R =R-270平均值 =(L +R )/2=(R-L-180)/2第第四四章章角角度度測測量量20

21、22-7-6中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系33豎直角測量豎直角測量豎直度盤指標差豎直度盤指標差 當望遠鏡視準軸水平且指標水準管氣泡居中時豎直度盤指標沒有對準相應的常數(shù)，而比該常數(shù)大或小了一個角值，該角值稱為指標差。2/ )360(0RLx第第四四章章角角度度測測量量2022-7-6中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系34豎直角測量豎直角測量a a、儀器誤差：儀器校正的殘余誤差、儀器誤差：儀器校正的殘余誤差1 1、視準軸誤差：、視準軸誤差：（CCCCHHHH）。對水平方向觀測值的影響值為對水平方向觀測值的影響值為2c2c，可用，可用盤左、盤右觀測取盤

22、左、盤右觀測取平均平均消除其影響。消除其影響。2 2、橫軸誤差：、橫軸誤差：（HHHHVVVV）?？捎每捎帽P左、盤右觀測取平均盤左、盤右觀測取平均消除。消除。3 3、豎軸誤差、豎軸誤差（LLLLVVVV）。）。 使得水準管氣泡不居中，豎軸傾斜誤差使得水準管氣泡不居中，豎軸傾斜誤差無法采用觀測方法無法采用觀測方法減弱或消除減弱或消除，應嚴格檢校水準管和仔細整平，氣泡偏離不超過一格。，應嚴格檢校水準管和仔細整平，氣泡偏離不超過一格。4.4 4.4 角度測量的誤差及消除方法角度測量的誤差及消除方法1 1、對中誤差、對中誤差 與偏心距成正比，與視線邊長成反比與偏心距成正比，與視線邊長成反比，當水平角接

23、近，當水平角接近180180時影響時影響最大，精確對中可減弱。所以對于鈍角、短邊要特別注意對中，通常采最大，精確對中可減弱。所以對于鈍角、短邊要特別注意對中，通常采用光學對中。用光學對中。5 5、度盤偏心差、度盤偏心差 照準部旋轉中心與水平度盤分劃中心不重合，可用盤左、盤右觀測照準部旋轉中心與水平度盤分劃中心不重合，可用盤左、盤右觀測取平均來消除其影響取平均來消除其影響。6 6、度盤刻劃誤差、度盤刻劃誤差 度盤刻劃不均勻，在各測回間度盤刻劃不均勻，在各測回間配置度盤配置度盤來減少其影響來減少其影響。4 4、豎盤指標差、豎盤指標差 可用可用盤左、盤右觀測取平均盤左、盤右觀測取平均來消除其影響。來消除其影響。b b、觀測誤差、觀測誤差4 4、照準誤差：、照準誤差：由視差而產生的誤差。消除視差，精確瞄準。由視差而產生的誤差。消除視差，精確瞄準。5 5、讀數(shù)誤差：、讀數(shù)誤差： 與工作經(jīng)驗、技術的嫻熟程度、讀數(shù)窗的清晰度等有關。消與工作經(jīng)驗、技術的嫻熟程度、讀數(shù)窗的清晰度等有關。消除視差，認真讀數(shù)。除視差，認真讀數(shù)。3 3、儀器整平誤差、儀器整平誤差 精確整平，一測回內氣泡偏離不能超過精確整平，一測回內氣泡偏離不能超過2 2格，否則，測回間重新整平。格，否則，測回間重新整平。2、目標偏心差：、目標偏心差： 當照準目標與測站點不在一條鉛垂線上時而