第三章經(jīng)緯儀及角度測量

第三章經(jīng)緯儀及角度測量第一頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四目錄1.水平角測量原理2.DJ6型光學(xué)經(jīng)緯儀3.DJ2型光學(xué)經(jīng)緯儀4.水平角測量5.豎直角測量6.經(jīng)緯儀的檢驗與校正7.角度測量中產(chǎn)生誤差的原因及其消極減方法8.電子經(jīng)緯儀第二頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四圖3-1水平角度為：β=b-a第三頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四觀測水平角的經(jīng)緯儀必須具備下列幾個條件：(1)能夠安置成水平的刻度圓盤和能夠精確讀取度盤讀數(shù)的讀數(shù)裝置；(2)能夠在水平方向和豎直方向轉(zhuǎn)動的瞄準設(shè)備，以精確瞄準不同方向、不同高度和不同距離的目標；(3)有能夠?qū)⒍缺P的中心安置在所測角頂點的鉛垂線方向上的設(shè)備。第四頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四按照讀數(shù)方式可以分為:測微尺讀數(shù)裝置單平板玻璃測微器讀數(shù)裝置第五頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四按照讀數(shù)方式可以分為:測微尺讀數(shù)裝置單平板玻璃測微器讀數(shù)裝置第六頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四第七頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四第八頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四照準部水平度盤基座讀數(shù)方法第九頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四照準部水平度盤基座讀數(shù)方法第十頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四望遠鏡豎直度盤照準部水準管光學(xué)讀數(shù)系統(tǒng)讀數(shù)顯微鏡內(nèi)軸第十一頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四望遠鏡:望遠鏡用來瞄準遠方目標，與水準儀的望遠鏡構(gòu)造相同，它固定在橫軸上，可繞橫軸做仰俯轉(zhuǎn)動，并可用望遠鏡的制動螺旋和微動螺旋(圖3—2)控制其轉(zhuǎn)動。第十二頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四豎直度盤:豎直度盤由光學(xué)玻璃制成，與望遠鏡的橫軸連在一起可用來測量豎直角。第十三頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四照準部水準管:照準部水準管用來檢查儀器是否水平。第十四頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四光學(xué)讀數(shù)系統(tǒng):光學(xué)讀數(shù)系統(tǒng)由一系列棱鏡和透鏡組成，光線通過棱鏡的折射，可將水平度盤和豎直度盤的刻度及分微尺的刻劃投影到讀數(shù)顯微鏡內(nèi)，以便進行讀數(shù)。第十五頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四望遠鏡豎直度盤照準部水準管光學(xué)讀數(shù)系統(tǒng)讀數(shù)顯微鏡內(nèi)軸第十六頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四望遠鏡豎直度盤照準部水準管光學(xué)讀數(shù)系統(tǒng)讀數(shù)顯微鏡內(nèi)軸第十七頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四第十八頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四內(nèi)軸是儀器的豎軸，也是照準部的旋轉(zhuǎn)軸，它插入水平度盤的外軸，整個照準部可以在水平度盤上轉(zhuǎn)動，并可用水平制動螺旋和微動螺旋來控制它的轉(zhuǎn)動。第十九頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四照準部水平度盤基座讀數(shù)方法第二十頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四水平度盤部分度盤變換手輪外軸第二十一頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四水平度盤部分

度盤變換手輪外軸第二十二頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四圖3-3經(jīng)緯儀的光學(xué)系統(tǒng)第二十三頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四水平度盤部分

度盤變換手輪外軸第二十四頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四水平度盤部分度盤變換手輪外軸第二十五頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四圖3-3經(jīng)緯儀的光學(xué)系統(tǒng)第二十六頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四照準部水平度盤基座讀數(shù)方法第二十七頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四第二十八頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四照準部水平度盤基座讀數(shù)方法第二十九頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四水平度盤和豎直度盤測微尺第三十頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四如圖3-4示水平度盤H讀數(shù)為180°+06.4′=180°06′24″，豎直度盤V讀數(shù)為64°+53.2′=64°53′12″。第三十一頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四按照讀數(shù)方式可以分為:測微尺讀數(shù)裝置單平板玻璃測微器讀數(shù)裝置第三十二頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四圖3-5DJ6型光學(xué)經(jīng)緯儀第三十三頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四圖3-6單平板玻璃測微器第三十四頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四圖3-7讀數(shù)顯微鏡中的影像第三十五頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四圖3-7水平度盤讀數(shù)為49°30′十22′30″=49°52′30″，豎直度盤讀數(shù)為91°+16′50″＝91°16′50″。第三十六頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四第三十七頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四第三十八頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四DJ2型光學(xué)經(jīng)緯儀的度數(shù)設(shè)備DJ2型光學(xué)經(jīng)緯儀讀數(shù)方法第三十九頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四DJ2型光學(xué)經(jīng)緯儀的度數(shù)設(shè)備DJ2型光學(xué)經(jīng)緯儀讀數(shù)方法第四十頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四DJ2型光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造與DJ6型光學(xué)經(jīng)緯儀比較，在讀數(shù)設(shè)備方面具有下面兩個特點：水平度盤與豎直度盤的像分別在讀數(shù)顯微鏡中顯現(xiàn)；DJ2型光學(xué)經(jīng)緯儀采用對徑重合讀數(shù)法。第四十一頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四DJ2型光學(xué)經(jīng)緯儀的度數(shù)設(shè)備DJ2型光學(xué)經(jīng)緯儀讀數(shù)方法第四十二頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四

162°+40′+6′20″＝162°46′20″圖3-9DJ2型光學(xué)經(jīng)緯儀讀數(shù)示例第四十三頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四113°+50′+8′54″＝113°58′54″。圖3-10新型DJ2型光學(xué)經(jīng)緯儀讀數(shù)示例第四十四頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四儀器的安置水平角觀測第四十五頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四儀器的安置水平角觀測第四十六頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四對中整平瞄準讀數(shù)和角值計算第四十七頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四對中整平瞄準讀數(shù)和角值計算第四十八頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四目的：是使儀器的中心（或水平度盤的中心）與測站點o位于同一條鉛垂線上。要求：對中誤差應(yīng)小于3毫米。第四十九頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四方法：對中時，首先打開三角架，將其安置測站點o上，目估架頭大致水平，高度適當。然后取出儀器，利用架頭上的中心螺旋將儀器固定在三角架上,對中時，固定三角架一條腿，后拿另外兩條腿前后、左右移動，使儀器中心與測站點o位于同一條鉛垂線上。第五十頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四對中整平瞄準讀數(shù)和角值計算第五十一頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四目的：是使儀器豎軸豎直，水平度盤處于水平位置。方法：1、升降腳架使圓水準器氣泡居中；2、轉(zhuǎn)動照準部，使長水準管軸平行于兩個腳螺旋的連線，如圖3—12(a)兩手同時向內(nèi)或向外旋轉(zhuǎn)腳螺旋，氣泡移動的方向與左手拇指旋轉(zhuǎn)方向一致。第五十二頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四氣泡居中后，將照準部旋轉(zhuǎn)90°，如圖3—12(b)所示，使管水準器與前一位置相垂直，旋轉(zhuǎn)第三個腳螺旋，使氣泡再次居中，一般此項工作要重復(fù)2—3次。要求：直到照準部水準管轉(zhuǎn)到任何位置時，氣泡偏離中心不超過水準管分劃的一格。第五十三頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四圖3-12第五十四頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四對中整平瞄準讀數(shù)和角值計算第五十五頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四要求：圖3-13第五十六頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四對中整平瞄準讀數(shù)和角值計算第五十七頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四∠AOB＝118°45′30″－20°14′30″＝98°3l′00″

圖3-14第五十八頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四計算時，如OB方向(終邊)讀數(shù)小于OA方向(始邊)水平度盤讀數(shù)，則將終邊讀數(shù)加360°進行修正,再減去始邊讀數(shù)，才為所測的水平角值。第五十九頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四儀器的安置水平角觀測第六十頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四測回法全圓測回法第六十一頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四測回法全圓測回法第六十二頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四適用范圍：兩個方向之間的單角觀測。觀測方法：（1）盤左位置：豎直度盤位于望遠鏡左側(cè)，亦稱正鏡?左＝b左－a左＝88°23′36″－30°28′48″＝57°54′48″此過程稱為上半測回（盤左半測回），所測角值為盤左角值。

第六十三頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四（2）盤右位置：豎直度盤在望遠鏡右側(cè)，亦稱倒鏡

?右＝b右－a右＝268°23′12″－210°28′36″＝57°54′36″此過程稱下半測回（盤右半測回），盤右位置觀測的角值稱為盤右角值。上、下兩個半測回組成一個測回。（3）最后結(jié)果：可取平均值作為最后結(jié)果，即：?=1/2（?左＋?右）＝57°54′42″

第六十四頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四表3—1水平角觀測手簿（測回法）××測區(qū)觀測者×××觀測者××××年×月×日天氣儀器型號×××測站目標豎盤位置水平度盤位置半測回角值一測回角值平均值備注°′″°′″°′″°′″12345678OA左302848575448575442B882336A右2102836575436B2682312第六十五頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四多個測回觀測：原因：為了減小度盤分劃不均勻所帶來的誤差，為了提高觀測精度，往往需要觀測多個測回。方法：各測回應(yīng)根據(jù)測回數(shù)n，按變換水平度盤的位置，n為測回數(shù)。第六十六頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四事例：例如n＝3時，各測回瞄準起始方向時水平度盤的讀數(shù)應(yīng)依次配置在等于或略大于0°、60°、120°。結(jié)果：各測回的角值之差稱為“測回差”，應(yīng)不超過36″。當測回差滿足限差要求時，取各測回的平均值作為本測站的水平角觀測結(jié)果。第六十七頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四測回法全圓測回法第六十八頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四適用范圍：當觀測方向為三個或多于三個時，通常采用全圓測回法

。觀測方法：（1）盤左位置：用盤左位置瞄準起始點A，然后順時針轉(zhuǎn)動照準部，依次瞄準B、C、D各點，讀出相應(yīng)的水平度盤讀數(shù)，最后，順時針轉(zhuǎn)動照準部再次瞄準A，讀取水平度盤讀數(shù)，稱為歸零。兩次OA方向的讀數(shù)差，稱為歸零差，此過程稱為上半測回（盤左半測回），所測角值為盤左角值。

第六十九頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四（2）盤右位置：首先瞄準A，然后按逆時針方向轉(zhuǎn)動照準部依次瞄準D、C、B各方向，分別讀出各方向水平度盤讀數(shù)，最后，逆時針轉(zhuǎn)動照準部歸零回到A點，歸零差應(yīng)小于允許值。此過程稱下半測回（盤右半測回），所測角值稱為盤右角值。上、下兩個半測回組成一個測回。第七十頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四（3）角值計算：取各測回歸零后方向值的平均值，相鄰各測回歸零后平均值之差即為各相鄰方向之間的水平角。第七十一頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四最后結(jié)果：進行校核計算，計算時應(yīng)滿足以下要求：①半測回歸零差不得超過表3—3中的規(guī)定。②2C值互差應(yīng)滿足要求。③計算歸零后方向值，各測回中同一方向歸零后方向值互差，同樣不應(yīng)超過表3—3中規(guī)定。

第七十二頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四表3—3水平角觀測技術(shù)要求（按五等三角測量要求）

項目DJ2型DJ6型半測回歸零差一測回中2C值互差各測回同一歸零方向值互差

12″18″12″24″24″第七十三頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四豎直角：在同一豎直面內(nèi)，傾斜視線與水平視線的夾角。如3—16所示，當傾斜視線位于水平視線的上方時，稱為仰角，α為“＋”。當傾斜視線位于水平視線的下方時，稱為俯角，α為“－”。圖3-16第七十四頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四豎直度盤與讀數(shù)系統(tǒng)豎直角觀測第七十五頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四豎直度盤與讀數(shù)系統(tǒng)豎直角觀測第七十六頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四1-豎盤指標水準管軸；2-豎盤指標水準管校正螺紋；3-望遠鏡；4-光具組光軸；5-豎盤指標水準管微動螺旋；7-豎盤指標水準管；8-豎直度盤；9-目鏡；10-光具組的透鏡、棱鏡1-豎直度盤豎2-彈簧片；3-垂直吊架；4-轉(zhuǎn)像棱鏡；5-透鏡組；6-棱鏡；7-阻尼盒；8-阻尼器圖3—17DJ6型光學(xué)經(jīng)緯儀豎直度盤與讀數(shù)系統(tǒng)豎盤指標線自動歸零裝置第七十七頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四始讀數(shù):當望遠鏡視線水平，豎盤指標水準管氣泡居中時，指標線所指讀數(shù)稱為始讀數(shù)。圖3-18第七十八頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四豎直度盤與讀數(shù)系統(tǒng)豎直角觀測第七十九頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四豎直角：傾斜視線與水平視線的讀數(shù)之差值。確定豎直角計算公式（以L始＝90°；R始＝270°為例說明確定豎直角計算公式的方法）：第八十頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四因此，盤左時，豎直角計算公式為α左＝L始－L讀(3—2)盤右時豎直角的計算公式為：α右＝R讀－R始(3—3)綜上所述，可得確定計算豎直角的公式原則如下：(1)抬高物鏡，如果讀數(shù)逐漸增加，則α=讀數(shù)－始讀數(shù)(2)抬高物鏡，如果讀數(shù)逐漸減小，則α=始讀數(shù)－讀數(shù)計算的結(jié)果為“＋”值時，α為仰角；“－”時，α為俯角。第八十一頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四在進行豎直角觀測時，應(yīng)按下列步驟進行。(1)觀測前，使望遠鏡視線大致水平，以確定始讀數(shù)。(2)將望遠鏡視準軸逐漸向上傾斜，觀察豎直度盤讀數(shù)是增加還是減小，以確定豎直角計算公式。(3)瞄準目標，調(diào)節(jié)豎盤指標水準管氣泡居中，讀出豎直度盤讀數(shù)，計算豎直角。(4)為了校核并提高測量精度，可用盤左、盤右兩個位置進行觀測，取其平均值作為最后結(jié)果。第八十二頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四表3—4盤左、盤右兩個位置在測站A觀測目標B、C兩點的記錄手簿表3—4豎直角觀測手簿××××測區(qū)觀測者×××觀測者×××××年×月×日天氣儀器型號××測站目標豎盤位置豎盤度數(shù)豎直角平均值備注°′″

°′″

°′″AB左872342023618

023636盤左：L始=90°；α左＝L始－L讀R始＝270°α右＝R讀－R始右2723654023654C左1001630－101630－101636右2594318－101642第八十三頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四儀器誤差觀測誤差外界條件的影響第八十四頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四儀器誤差觀測誤差外界條件的影響第八十五頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四儀器加工制造不完善所產(chǎn)生的誤差

儀器校正不完善所引起的誤差

第八十六頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四儀器誤差觀測誤差外界條件的影響第八十七頁，共九十八頁，編輯于2023年，星期四對中誤差對測角的影響整平誤差對測角的影響目