《普通測量學(xué)》第3章：角度測量

1第3章角度測量要求：一、掌握水平角和豎直角測量的原理二、了解經(jīng)緯儀的結(jié)構(gòu)并掌握經(jīng)緯儀的使用方法三、掌握水平角、豎直角的觀測、記錄和計算方法2教學(xué)內(nèi)容：一、水平角測量原理二、經(jīng)緯儀認(rèn)識和使用三、水平角觀測四、豎直角測量原理五、豎直角觀測3第3章角度測量§3-1水平角測量原理1、水平角2、水平角測量原理4

地面上一點到兩個目標(biāo)點的方向線，垂直投影到水平面上所形成的角，稱為水平角OAB5aOABoboa1b1刻度盤望遠(yuǎn)鏡（既能繞鉛垂軸水平旋轉(zhuǎn)，又能在鉛垂面內(nèi)上下仰俯）照準(zhǔn)目標(biāo)的望遠(yuǎn)鏡水平角β=刻度b1-刻度a1β6§3–2經(jīng)緯儀1、光學(xué)經(jīng)緯儀2、電子經(jīng)緯儀（南方ET-02/05）7物鏡望遠(yuǎn)鏡制動螺旋望遠(yuǎn)鏡微動螺旋水準(zhǔn)盒水平制動螺旋水平微動螺旋豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管反光鏡豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管微動螺旋度盤反光鏡測微輪8軸座固定螺旋望遠(yuǎn)鏡制動螺旋望遠(yuǎn)鏡微動螺旋水平微動螺旋物鏡對光螺旋目鏡目鏡對光螺旋讀數(shù)顯微鏡水準(zhǔn)管度盤離合器基座腳螺旋連接板架頭垂球鉤三角架連接螺旋9物鏡粗瞄準(zhǔn)器垂直制動手柄堵蓋轉(zhuǎn)盤手輪腳螺旋基座鎖緊輪光學(xué)對點器目鏡補償器鎖緊輪DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀10DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦簡望遠(yuǎn)鏡讀數(shù)鏡垂直微動手輪水平微動手輪水平制動手把圓水泡調(diào)整釘圓水泡照準(zhǔn)部水準(zhǔn)器反光鏡指標(biāo)差蓋板111、光學(xué)經(jīng)緯儀1）基本構(gòu)造由照準(zhǔn)部、度盤、基座三部分組成（1）照準(zhǔn)部（2）度盤（3）基座12§3－3水平角觀測二、瞄準(zhǔn)目標(biāo)及照準(zhǔn)方法三、觀測方法一、經(jīng)緯儀的安置13一、經(jīng)緯儀的安置(一)對中使儀器的中心與測站點的標(biāo)志中心位于同一鉛垂線上。1、垂球?qū)χ?、光學(xué)對中器對中P69(二)整平使儀器的豎軸處于鉛垂位置，亦即使水平度盤水平。粗平:利用三角架升降，使圓水準(zhǔn)器泡居中精平：用腳螺旋使照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管居中。包括：對中和整平14二、照準(zhǔn)標(biāo)志及瞄準(zhǔn)方法1、照準(zhǔn)標(biāo)志有：標(biāo)桿、測釬或覘牌。2、瞄準(zhǔn)目標(biāo)的方法：

(1) 目鏡調(diào)焦：使十字絲清晰

(2)粗瞄目標(biāo)

(3)物鏡調(diào)焦：使目標(biāo)像清晰

(4)消除視差

(5)精確瞄準(zhǔn)瞄準(zhǔn)目標(biāo)15三、水平角觀測方法(一)測回法具體步驟：(1)盤左位置(豎盤在望遠(yuǎn)鏡左邊，正鏡)瞄準(zhǔn)目標(biāo)C，并盡量瞄準(zhǔn)底部，讀取讀數(shù)c左，記入手簿(2)松開制動，順時針旋轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，到A，讀數(shù)a左，則β左

=

a左－c左CABβ盤左半測回(3)倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，使盤左變?yōu)楸P右位置(豎盤在望遠(yuǎn)鏡右邊，倒鏡)，先瞄準(zhǔn)A，讀數(shù)a右(4)松開制動，逆時針旋轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，到C，讀數(shù)c右，則β右=

a右－c右盤右半測回若：β左－β右≤40″則：β=(β左

+β右

)/216(二)方向觀測法1、在觀測2個及以上的角度時，就采用方向觀測法，一般應(yīng)用于三角測量或?qū)Ь€測量。2、觀測順序：(1)在C安置儀器，以盤左位置瞄準(zhǔn)起始方向A，并使水平度盤讀數(shù)在0°附近，記下讀數(shù)a1(2)順時針方向依次照準(zhǔn)B、D、E方向，并讀記各方向值(3)最后仍以順時針旋轉(zhuǎn)到A方向，稱為歸零，并記讀數(shù)a2同一起始方向的兩次讀數(shù)之差(a1－a2)稱為半測回歸零差。ACEDB(1)(2)(3)合稱上半測回17(4)倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，盤右位置按逆時針方向依次照準(zhǔn)A、E、D、B、A，讀數(shù)并記錄，即完成下半測回的工作。

上下半測回合起來為一個測回。

測站測回數(shù)目標(biāo)讀數(shù)盤左盤右°′°″′″°′°″′″°′″2C=左－(右±180°)″平均讀數(shù)=[左＋

(右±180°)]/2歸零方向值各測回歸零方向值之平均值A(chǔ)BDEA0511311820020615425412020224121802313112180021554020200300024060511311820021554020203360624090511311820013520000300018(00206)＋06＋12＋120＋0612CABDEA901412212729003301700554204030036270321419227003165503032454305436＋06＋06＋12＋060901412212729003271657553604035736(900332)0511311820013520000250425051131182001352000028022218注意：

1、當(dāng)水平角需要觀測幾個測回時，為減少度盤分劃誤差(刻劃不均勻)的影響，則每個測回的起始方向讀數(shù)應(yīng)改變180°/n如：2個測回，則每測回的起始方向為：

0°、90°附近

3測回，0°、60°、120°附近

2、各項限差要求見P74表3-419§3－4垂直角觀測一、觀測原理1、概念：在同一個鉛垂面內(nèi)，某方向的視線與水平線的夾角α，又稱：豎直角或高度角2、范圍：0°∽±90°仰角為＋，俯角為－3、天頂距：視線與天頂方向的夾角0∽180°BAC水平線α

1(＋)α

2(－)鉛垂線天頂4、觀測原理：垂直度盤上兩個方向的讀數(shù)之差。只是其中有一個方向為水平方向。20二、垂直度盤的構(gòu)造垂直度盤的刻劃也是在全圓周上刻為360°通常在望遠(yuǎn)鏡方向上注以0°及180°，在視線水平時，指標(biāo)所指的讀數(shù)為90°或270°。豎盤讀數(shù)也是通過一系列光學(xué)組件傳至讀數(shù)顯微鏡內(nèi)讀取。21三、垂直角的計算豎盤是順時針注記22一般計算公式：物鏡抬高時，讀數(shù)增加，則：a=(瞄準(zhǔn)目標(biāo)時讀數(shù))-(視線水平時讀數(shù))物鏡抬高時，讀數(shù)減少，則：a=(視線水平時讀數(shù))-(瞄準(zhǔn)目標(biāo)時讀數(shù))四、豎盤指標(biāo)差由于豎盤水準(zhǔn)管與豎盤讀數(shù)指標(biāo)的關(guān)系不正確，使得視線水平時的讀數(shù)與實際應(yīng)有讀數(shù)有一個角度差x，稱為豎盤指標(biāo)差。(x不超過±30″)計算：X=[360-(L+R)]/223五、垂直角觀測先要確定豎盤的注記形式。(1)安置經(jīng)緯儀于測站點，對中、整平(2)盤左時瞄準(zhǔn)目標(biāo)，轉(zhuǎn)動豎盤水準(zhǔn)管微動螺旋使豎盤水準(zhǔn)管氣泡居中，讀取讀數(shù)L。(3)盤右位置仍瞄準(zhǔn)該目標(biāo)，同(2)，讀取豎盤讀數(shù)R。通過公式計算出垂直角，同時計算出“兩倍的指標(biāo)差”。24§3－5電子經(jīng)緯儀25電子經(jīng)緯儀與光學(xué)經(jīng)緯儀相比較，主要差別在讀數(shù)系統(tǒng)，其他如照準(zhǔn)、對中、整平等裝置是相同的。一、電子經(jīng)緯儀的讀數(shù)系統(tǒng)目前最高精度的電子經(jīng)緯儀可顯示到0.1″，測角精度可達(dá)0.5″。采用編碼度盤讀數(shù)。二、電子經(jīng)緯儀的特點由于電子經(jīng)緯儀是電子計數(shù)，通過置于機內(nèi)的微型計算機，可以自動控制工作程序和計算，并可自動進行數(shù)據(jù)傳輸和存儲，因而它具有以下特點：

(一)

讀數(shù)在屏幕上自動顯示；

(二)

豎盤指標(biāo)差及豎軸的傾斜誤差可自動修正

(三)

有與測距儀和電子手簿連接的接口。與測距儀連接可構(gòu)成組合式全站儀，與電子手簿連接，可將觀測結(jié)果自動記錄，沒有人為錯誤。26

(四)

可根據(jù)指令對儀器的豎盤指標(biāo)差及軸系關(guān)系進行自動檢測。

(五)

如果電池用完或操作錯誤，可自動顯示錯誤信息。

(六)

可單次測量，也可跟蹤動態(tài)目標(biāo)連續(xù)測量。但跟蹤測量的精度較低。

(七)

有的儀器可預(yù)置工作時間，到規(guī)定時間，則自動停機。

(八)

根據(jù)指令，可選擇不同的最小角度單位。

(九)

可自動計算盤左、盤右的平均值及標(biāo)準(zhǔn)偏差。

(十)

有的儀器內(nèi)置驅(qū)動馬達(dá)及CCD系統(tǒng)，可自動搜尋目標(biāo)。根據(jù)儀器生產(chǎn)的時間及擋次的高低，某種儀器可能具備上述的全部或部分特點。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，其功能還在不斷擴展。27§3-7經(jīng)緯儀的檢驗和校正一、經(jīng)緯儀應(yīng)滿足的主要條件

從測角原理已知：為了能正確地測出水平角和豎直角，儀器要能夠精確地安置在測站點上；儀器豎軸能安置在鉛垂位置；視線繞橫軸旋轉(zhuǎn)時，能夠形成一個鉛垂面；當(dāng)視線水平時，豎盤讀數(shù)應(yīng)為90°或270°。為滿足上述要求，儀器應(yīng)具備下述的理想關(guān)系：

1.照準(zhǔn)部的水準(zhǔn)管軸應(yīng)垂直于豎軸

2.圓水準(zhǔn)器軸應(yīng)平行于豎軸

283.十字絲豎絲應(yīng)垂直于橫軸

4.視線應(yīng)垂直于橫軸

5.橫軸應(yīng)垂直于豎軸

6.光學(xué)對中器的視線應(yīng)與豎軸的旋轉(zhuǎn)中心線重合

7.視線水平時豎盤讀數(shù)應(yīng)為90°或270°8.豎盤指標(biāo)差要小于歸定的數(shù)值。29二、經(jīng)緯儀的檢驗和校正方法

經(jīng)緯儀檢驗的目的，就是檢查上述的各種關(guān)系是否滿足。如果不能滿足，且偏差超過允許的范圍時。則需進行校正。檢驗和校正應(yīng)按一定的順序進行，確定這些順序的原則是：

1.如果某一項不校正好，會影響其他項目的檢驗時則這一項先做。

2.如果不同項目要校正同一部位，則會互相影響，在這種情況下，應(yīng)將重要項目在后邊檢驗，以保證其它條件不被破壞。

3.有的項目與其他條件無關(guān)，則先后均可。30檢驗和校正項目：(一)平盤水準(zhǔn)管的檢驗和校正(二)圓水準(zhǔn)器的檢驗和校正(三)十字絲的檢驗和校正

1.十字絲位置的檢驗和校正

2.視準(zhǔn)軸的檢驗和校正(四)橫軸的檢驗和校正(五)豎盤指標(biāo)差的檢驗和校正31§3－8角度測量的誤差分析一、儀器誤差儀器雖經(jīng)過檢驗及校正，但總會有殘余的誤差存在。儀器誤差的影響，一般都是系統(tǒng)性的，可以在工作中通過一定的方法予以消除或減小。

32(一)照準(zhǔn)部偏心所謂照準(zhǔn)部偏心，即照準(zhǔn)部的旋轉(zhuǎn)中心與水平盤的刻劃中心不相重合。這項誤差只有在直徑一端有讀數(shù)的儀器才有影響，而采用對徑符合讀法的儀器，可將這項誤差自動消除。33(二)視線不垂直橫軸34(三)橫軸不垂直豎軸(四)縱軸誤差的影響35二、觀測誤差(一)測站偏心(儀