1、第三章 角度測(cè)量 角度測(cè)量原理 經(jīng)緯儀的構(gòu)造及使用 水平角的測(cè)量方法 豎直角的測(cè)量 角度測(cè)量注意事項(xiàng)第一節(jié) 角度測(cè)量原理1、水平角測(cè)量原理 概念：空間相交的兩條直線在水平面上的投影構(gòu)成的夾角，稱為水平角，取值范圍： 0-360 BAOO1A1B1(左)(右)O0270ba水平面(H)鉛垂線 =ab=右目標(biāo)讀數(shù)左目標(biāo)讀數(shù)2、豎直角概念豎直角：在同一豎直面內(nèi)，目標(biāo)方向線與水平視線間的夾角。-90 +90 仰角：目標(biāo)的方向線在水平視線的上方，為正。0-90 俯角：目標(biāo)的方向線在水平視線的下方，為負(fù)。0-90 BAO+a-a豎直角觀測(cè)原理 豎直角的角值也是度盤上兩個(gè)方向的讀數(shù)之差。 望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)目標(biāo)的視

2、線與水平線分別在豎直度盤上有對(duì)應(yīng)讀數(shù)，兩讀數(shù)之差即為豎直角的角值。所不同的是，豎直角的兩方向中的一個(gè)方向是水平方向。無論對(duì)哪一種經(jīng)緯儀來說，視線水平時(shí)的豎盤讀數(shù)都應(yīng)為90的倍數(shù)。所以，測(cè)量豎直角時(shí)，只要瞄準(zhǔn)目標(biāo)讀出豎盤讀數(shù)，即可計(jì)算出豎直角。第二節(jié) 經(jīng)緯儀光學(xué)經(jīng)緯儀介紹 經(jīng)緯儀是測(cè)量角度的儀器。根據(jù)測(cè)角精度的不同，我國(guó)的經(jīng)緯儀系列分為DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ30等幾個(gè)等級(jí)。DJ分別為“大地測(cè)量”和“經(jīng)緯儀”的漢字拼音第一個(gè)字母，其下標(biāo)數(shù)字為該儀器一測(cè)回方向觀測(cè)中誤差的秒數(shù)。（一）DJ6型光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造三部分：1、照準(zhǔn)部、2、水平度盤3、基座1、照準(zhǔn)部 照準(zhǔn)部是指經(jīng)緯儀水平度盤之

3、上，能繞其旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)部分的總稱。 照準(zhǔn)部主要由豎軸、望遠(yuǎn)鏡、豎直度盤、讀數(shù)設(shè)備、照準(zhǔn)部水準(zhǔn)器和光學(xué)對(duì)中器等組成。 *照準(zhǔn)部制動(dòng)和微動(dòng)螺旋 *望遠(yuǎn)鏡制動(dòng)和微動(dòng)螺旋 *照準(zhǔn)部水準(zhǔn)器(圓水準(zhǔn)器和管水準(zhǔn)器) *豎盤機(jī)構(gòu) *讀數(shù)顯微鏡 *光學(xué)對(duì)中器2、水平度盤和基座水平度盤 水平度盤是用于測(cè)量水平角的，上面刻有0360順時(shí)針注記的分劃線。水平度盤與照準(zhǔn)部是分離的，當(dāng)照準(zhǔn)部轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，水平度盤并不隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。 基座 基座用于支承整個(gè)儀器，并通過中心連接螺旋將經(jīng)緯儀固定在三腳架上。腳螺旋起整平儀器的作用。3、光學(xué)經(jīng)緯儀讀數(shù)設(shè)備分微尺讀數(shù)裝置 讀數(shù)原理：分微尺為一固定不動(dòng)的小尺，其上分為若干格，通過光路將度盤影像放

4、大并成像于分微尺所在的平面，且度盤最小分劃間隔之長(zhǎng)為分微尺的全長(zhǎng)。可以讀出小于度盤最小分劃值的讀數(shù)。讀數(shù)窗中的標(biāo)注：H，Hz, ,水平：均指平盤。V，T，垂直：均指豎盤度盤最小分劃值：1分微尺分劃值： 1估讀至：0.1（二）DJ2型光學(xué)經(jīng)緯儀DJ2型光學(xué)經(jīng)緯儀的特點(diǎn)軸系間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù)較大，照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管的靈敏度較高。在讀數(shù)顯微鏡中，只能看到水平度盤和豎直度盤中的一種影像，通過轉(zhuǎn)動(dòng)換像手輪出現(xiàn)需要讀數(shù)的度盤影像。采用對(duì)徑符合讀數(shù)裝置，可消除偏心誤差的影響，提高讀數(shù)精度。456566656600124243a)b) DJ2型光學(xué)經(jīng)緯儀讀數(shù)對(duì)徑符合讀數(shù)裝置（三）電子經(jīng)緯儀的構(gòu)造 電子經(jīng)緯

5、儀在結(jié)構(gòu)和外觀上與光學(xué)經(jīng)緯儀相似，主要不同點(diǎn)在于讀數(shù)系統(tǒng)采用了電子測(cè)角系統(tǒng)和液晶顯示 。 電子測(cè)角系統(tǒng)從度盤上取得電信號(hào)，再轉(zhuǎn)換成數(shù)字，并將測(cè)量結(jié)果儲(chǔ)存在微處理器內(nèi), 根據(jù)需要自動(dòng)顯示在顯示屏上，實(shí)現(xiàn)了讀數(shù)的自動(dòng)化和數(shù)字化。 南方電子經(jīng)緯儀電子經(jīng)緯儀與光電測(cè)距儀可以組合成全站型電子速測(cè)儀，配合適當(dāng)?shù)慕涌冢蓪㈦娮邮植居涗浀臄?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。 第三節(jié) 經(jīng)緯儀的使用 安置儀器：對(duì)中和整平 照準(zhǔn) 讀數(shù)一、安置儀器對(duì)中的目的： 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： 儀器豎軸處于鉛垂位置，水平度盤處于水平位置。 經(jīng)緯儀安置的操作步驟及要領(lǐng)初步對(duì)中：調(diào)節(jié)架腿位置初

6、步整平：調(diào)節(jié)架腿高度精確整平：見圖精確對(duì)中：平移儀器 經(jīng)緯儀精確整平方法注意： 精確對(duì)中和精確整平，一般都需要經(jīng)過幾次“整平對(duì)中整平”的循環(huán)過程，直至整平和對(duì)中均符合要求。二、瞄準(zhǔn)目標(biāo)松開望遠(yuǎn)鏡制動(dòng)螺旋和照準(zhǔn)部制動(dòng)螺旋，將望遠(yuǎn)鏡朝向明亮背景，調(diào)節(jié)目鏡對(duì)光螺旋，使十字絲清晰。利用照門和準(zhǔn)星粗略對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)，擰緊照準(zhǔn)部及望遠(yuǎn)鏡制動(dòng)螺旋；調(diào)節(jié)物鏡對(duì)光螺旋，使目標(biāo)影像清晰，注意消除視差。轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部和望遠(yuǎn)鏡微動(dòng)螺旋，精確瞄準(zhǔn)目標(biāo)。測(cè)量水平角時(shí)，應(yīng)用十字絲交點(diǎn)附近的豎絲瞄準(zhǔn)目標(biāo)底部。瞄準(zhǔn)目標(biāo)示意配盤 水平角觀測(cè)或工程施工放樣時(shí)，常常需要將水平度盤起始讀數(shù)置于零或某一指定讀數(shù)，這項(xiàng)工作稱為配盤。 使用時(shí)，先精確

7、照準(zhǔn)目標(biāo)方向，擰緊水平及豎直制動(dòng)螺旋，按下度盤手輪保護(hù)手柄，把手輪推進(jìn)并轉(zhuǎn)到所要讀數(shù)，然后將手松開，彈出手輪。 三、讀數(shù)打開反光鏡，調(diào)節(jié)反光鏡鏡面位置，使讀數(shù)窗亮度適中。轉(zhuǎn)動(dòng)讀數(shù)顯微鏡目鏡對(duì)光螺旋，使度盤、測(cè)微尺及指標(biāo)線的影像清晰。根據(jù)儀器的讀數(shù)設(shè)備，按前述的經(jīng)緯儀讀數(shù)方法進(jìn)行讀數(shù)。四、電子經(jīng)緯儀的使用 電子經(jīng)緯儀在初次使用之前，應(yīng)對(duì)儀器采用的功能項(xiàng)目，如角度測(cè)量單位、豎直角零方向的位置、角度最小顯示單位、豎盤指標(biāo)零點(diǎn)補(bǔ)償?shù)冗M(jìn)行初始設(shè)置。 使用時(shí)，首先按下開機(jī)鍵，在測(cè)站點(diǎn)上安置儀器，在目標(biāo)點(diǎn)上安置觀測(cè)標(biāo)志，然后瞄準(zhǔn)目標(biāo)，最后在操作鍵盤上按測(cè)角鍵，顯示屏上即顯示角度值。 注意開機(jī)后應(yīng)首先進(jìn)行“豎

8、直角過零”，即將望遠(yuǎn)鏡在盤左水平方向上下轉(zhuǎn)動(dòng)12次，當(dāng)望遠(yuǎn)鏡通過水平視線時(shí)將指示豎盤指標(biāo)歸零，顯示出豎直角值。 對(duì)中、整平以及瞄準(zhǔn)目標(biāo)的操作方法同光學(xué)經(jīng)緯儀。第四節(jié) 水平角的觀測(cè)與計(jì)算測(cè)回法： 當(dāng)一個(gè)測(cè)站上只須觀測(cè)兩個(gè)方向所夾的單角時(shí)使用該種方法。掌握兩組概念盤左盤右左目標(biāo)右目標(biāo)AOB施測(cè)過程和記錄安置儀器：在測(cè)站點(diǎn)O安置經(jīng)緯儀，在A、B兩點(diǎn)豎立測(cè)桿或測(cè)釬等，作為目標(biāo)標(biāo)志。 上半測(cè)回：將儀器置于盤左位置，轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部，先瞄準(zhǔn)左目標(biāo)A，讀取水平度盤讀數(shù) a左 ，松開照準(zhǔn)部制動(dòng)螺旋，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部，瞄準(zhǔn)右目標(biāo)B，讀取水平度盤讀數(shù)b左 ,計(jì)算左 = b左 -a左 下半測(cè)回：松開照準(zhǔn)部制動(dòng)螺旋，倒轉(zhuǎn)望

9、遠(yuǎn)鏡成盤右位置，先瞄準(zhǔn)右目標(biāo)B，讀取水平度盤讀數(shù)b右，松開照準(zhǔn)部制動(dòng)螺旋，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部，瞄準(zhǔn)左目標(biāo)A，讀取水平度盤讀數(shù)a右,計(jì)算右 = b右 - a右對(duì)于DJ6型光學(xué)經(jīng)緯儀，如果上、下兩半測(cè)回角值之差不大于40，認(rèn)為觀測(cè)合格。此時(shí)，可取上、下兩半測(cè)回角值的平均值作為一測(cè)回角值。 測(cè)回法觀測(cè)手簿OAB測(cè)站豎盤位置目標(biāo)水平度盤讀數(shù)半測(cè)回角值一測(cè)回角值各測(cè)回平均值備注 第一測(cè)回O左 A 0 01 3098 19 1898 19 2498 19 30B 98 20 48右A180 01 4298 19 30B278 21 12第二測(cè)回O左A 90 01 0698 19 3098 19 36B188

10、 20 36右A270 00 5498 19 42B 8 20 36注意由于水平度盤是順時(shí)針刻劃和注記的，所以在計(jì)算水平角時(shí)，總是用右目標(biāo)的讀數(shù)減去左目標(biāo)的讀數(shù)，如果不夠減，則應(yīng)在右目標(biāo)的讀數(shù)上加上360，再減去左目標(biāo)的讀數(shù)，決不可以倒過來減。配盤：當(dāng)測(cè)角精度要求較高時(shí)，需對(duì)一個(gè)角度觀測(cè)多個(gè)測(cè)回，應(yīng)根據(jù)測(cè)回?cái)?shù)n，以180/n的差值，安置水平度盤起始讀數(shù)。 全圓觀測(cè)法 當(dāng)一個(gè)測(cè)站上需觀測(cè)兩個(gè)以上方向所夾的角度時(shí)，叫全圓觀測(cè)法。 方向觀測(cè)法的技術(shù)要求經(jīng)緯儀型號(hào)半測(cè)回歸零一測(cè)回內(nèi)2c互差同一方向值各測(cè)回互差DJ28139DJ6183024 OABCD第五節(jié) 豎直角觀測(cè)豎直度盤構(gòu)造 如圖所示，光學(xué)經(jīng)緯

11、儀豎直度盤的構(gòu)造包括豎直度盤、豎盤指標(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(現(xiàn)多被豎盤指標(biāo)自動(dòng)歸零裝置代替)。 豎直度盤固定在橫軸的一端，當(dāng)望遠(yuǎn)鏡在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，豎直度盤也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，而用于讀數(shù)的豎盤指標(biāo)則不動(dòng)。一、豎直度盤構(gòu)造的特點(diǎn) 豎直度盤構(gòu)造的特點(diǎn)是： 當(dāng)望遠(yuǎn)鏡視線水平，豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中時(shí)，盤左位置的豎盤讀數(shù)為90，盤右位置的豎盤讀數(shù)為270。二、豎直角的計(jì)算推導(dǎo)270900180指標(biāo)270900180指標(biāo)L順時(shí)針注記:L90L盤左270900180R270900180指標(biāo)RR270盤右以順時(shí)針注記的豎盤為例，豎直角計(jì)算的公式為: 將盤左、盤右位置的兩個(gè)豎直角取平均值，則豎直角

12、計(jì)算公式為： 三、豎直角計(jì)算公式豎直角計(jì)算公式的判別方法 觀測(cè)豎直角之前，將望遠(yuǎn)鏡大致放置水平，觀察視線水平時(shí)的 豎盤讀數(shù)， 然后上仰望遠(yuǎn)鏡，觀測(cè)豎盤讀數(shù)是增加還是減少：若讀數(shù)增加，則豎直角的計(jì)算公式為： 若讀數(shù)減少，則豎直角的計(jì)算公式為： 四、豎盤指標(biāo)差豎盤指標(biāo)常常偏離正確的位置，其差值x稱為豎盤指標(biāo)差。豎盤指標(biāo)差x本身有正負(fù)號(hào)，一般規(guī)定當(dāng)豎盤指標(biāo)偏移方向與豎盤注記方向一致時(shí)，x取正號(hào)，反之x取負(fù)號(hào)。 270900180指標(biāo)xLL0 豎直角觀測(cè)時(shí)，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。五、豎直角觀測(cè)步驟在測(cè)站點(diǎn)O安置經(jīng)緯儀，在目標(biāo)點(diǎn)A豎立觀測(cè)標(biāo)志，按前述方法

13、確定該儀器豎直角計(jì)算公式盤左位置：瞄準(zhǔn)目標(biāo)A，使十字絲橫絲精確地切于目標(biāo)頂端，打開豎盤指標(biāo)自動(dòng)歸零裝置，讀取豎盤讀數(shù)L盤右位置：重復(fù)步驟2根據(jù)豎直角計(jì)算公式計(jì)算 豎直角瞄準(zhǔn)目標(biāo)示意 豎直角觀測(cè)記錄表 測(cè)站目標(biāo)豎盤位置豎盤讀數(shù) 半測(cè)回豎直角 指標(biāo)差一測(cè)回豎直角 備注12345678O A左95 22 005 22 00365 22 36右264 36 485 23 12OB左81 12 36+8 47 2445+8 46 39右278 45 54+8 45 54經(jīng)緯儀操作注意事項(xiàng)1、經(jīng)緯儀安置(1) 檢查軸座固緊螺旋是否旋緊，防止從照準(zhǔn)部上滑脫。(2) 中心螺旋要旋緊(3) 對(duì)中誤差不大于3mm

14、，整平時(shí)，氣泡偏離零點(diǎn)不應(yīng)超過一格2、照準(zhǔn)： (1) 觀測(cè)水平角時(shí)，應(yīng)盡量照準(zhǔn)目標(biāo)的中心位置或底部 (2) 觀測(cè)豎直角時(shí)，應(yīng)用橫絲與目標(biāo)頂相切。角度測(cè)量注意事項(xiàng)為了消除儀器誤差，應(yīng)采用盤左、盤右觀測(cè)取平均值的方法，各測(cè)回間應(yīng)變換度盤位置觀測(cè)。注意儀器的嚴(yán)格整平。觀測(cè)過程中，水準(zhǔn)管偏離零點(diǎn)不得超過一格。觀測(cè)水平角時(shí)應(yīng)仔細(xì)對(duì)中，尤其是當(dāng)邊長(zhǎng)較短或兩目標(biāo)與儀器接近在一條直線上時(shí)，更要特別注意。測(cè)桿應(yīng)立直。仔細(xì)瞄準(zhǔn)并消除視差。讀數(shù)時(shí)要仔細(xì)調(diào)節(jié)讀數(shù)顯微鏡和反光鏡，使度盤與測(cè)微尺影像清晰，使影像亮度適中，然后再仔細(xì)讀數(shù)。選擇有利的觀測(cè)時(shí)間和觀測(cè)條件。第六節(jié) 經(jīng)緯儀主要軸線一、主要軸線：1、豎軸VV2、橫軸

15、HH3、視準(zhǔn)軸CC4、水準(zhǔn)管軸LL5、十字絲豎絲JJ二、軸線間應(yīng)滿足的關(guān)系1、望遠(yuǎn)鏡上下翻轉(zhuǎn)所掃過的面為豎直平面2、水平度盤應(yīng)嚴(yán)格水平 水準(zhǔn)管軸LL 豎軸VV 視準(zhǔn)軸 CC 橫軸HH 橫軸 HH 豎軸VV3、十字絲豎絲應(yīng)垂直于橫軸JJ 橫軸HH第七節(jié) 水平角觀測(cè)誤差來源一、儀器誤差1、視準(zhǔn)軸誤差 2、橫軸誤差3、豎軸誤差 4、照準(zhǔn)部偏心差 用盤左、盤右所得結(jié)果的平均值可以消除視準(zhǔn)軸誤差、橫軸誤差和照準(zhǔn)部偏心差的影響。 二、觀測(cè)誤差 1、測(cè)站對(duì)中誤差 2、目標(biāo)對(duì)點(diǎn)誤差 3、照準(zhǔn)誤差 4、讀數(shù)誤差 5、整平誤差三、外界條件的影響 1、大氣情況的影響 2、溫度變化的影響幾種常見國(guó)產(chǎn)經(jīng)緯儀1、南方電子經(jīng)緯儀ET-02/05產(chǎn)品特點(diǎn) 電子經(jīng)緯儀使用區(qū)域廣泛，效率高，應(yīng)用面廣可配成全站，面板直接顯示，方便準(zhǔn)確，而且可自動(dòng)采集。1.型號(hào):ET-02/05/10/20.2.精度:2,5,10,20.3.功能齊全4.使用方便,可靠性高. 采用光柵增量式數(shù)字