1《工程測(cè)量學(xué)》第三章

角度測(cè)量第三章 角度測(cè)量§3-1

角度觀測(cè)觀原理§3-2

光學(xué)經(jīng)緯儀及其使用§3-3

水平角觀測(cè)§3-4豎直角觀測(cè)§3-5

角度測(cè)量誤差分析§3-6電子經(jīng)緯儀和全站儀23

§3-1角度觀測(cè)原理一、水平角觀測(cè)原理二、垂直角觀測(cè)原理兩種角度：

水平角用于確定點(diǎn)的平面位置,計(jì)算坐標(biāo);

豎直角用于兩點(diǎn)間高差計(jì)算,斜距改算成平距。測(cè)角儀器：

經(jīng)緯儀、電子全站儀4一、水平角觀測(cè)原理水平角—

從一點(diǎn)A到兩個(gè)目標(biāo)B,C的方向線,垂直投影到水平面上所成的夾角,順時(shí)針計(jì)算水平面bABCcab鉛垂線鉛垂線A1C1B1ob0°<

β

<

360°水平度盤(pán)b

=

c

-aβ也是包含BA、BC

視線的兩個(gè)鉛垂面之間的兩面角。二、垂直角觀測(cè)原理天頂鉛垂線水平線CB垂直角—在同一鉛垂面內(nèi)，瞄準(zhǔn)目標(biāo)的傾斜視線與水平視線的夾角(也稱(chēng)豎直角),水平線方向?yàn)?°

α

=

0°～±90°，仰角為正，俯角為負(fù)。天頂距—視線與鉛垂線的夾角Z，以天頂方向?yàn)?°Z

=

0°～180°aα

=

90°-

Z垂直角與天頂距的關(guān)系：bcAαCαA（＋）（－）垂直度盤(pán)5§3-2光學(xué)經(jīng)緯儀及其使用一、經(jīng)緯儀的等級(jí)和用途DJ1級(jí)—高級(jí)控制和精密工程測(cè)量DJ2級(jí)—一般控制和工程測(cè)量DJ6級(jí)—圖根控制、工程測(cè)量和地形測(cè)量6技術(shù)項(xiàng)目一測(cè)回水平方向中誤差望遠(yuǎn)鏡有效孔徑不小于望遠(yuǎn)鏡放大倍數(shù)不小于水準(zhǔn)管分劃值水平度盤(pán)垂直度盤(pán)主要用途經(jīng)緯儀等級(jí)DJ1

DJ2

DJ6￡±12￡±22￡±62二等平面控制測(cè)量及精密工程測(cè)量60mm40mm40mm30×

28×

26×

62/2mm202/2mm302/2mm102/2mm202/2mm302/2mm三、四等平面控制測(cè)量及一般工程測(cè)量圖根控制測(cè)量一般工程測(cè)量及地形測(cè)量經(jīng)緯儀系列的技術(shù)參數(shù)和用途7

DJ6經(jīng)緯儀（6″級(jí)）光學(xué)經(jīng)緯儀8T2經(jīng)緯儀（2″級(jí)）光學(xué)經(jīng)緯儀9二、經(jīng)緯儀的構(gòu)造基座水平度盤(pán)照準(zhǔn)部經(jīng)緯儀的構(gòu)造分為三大部分（由下而上）：1.基座—

包括腳螺旋和底板2.水平度盤(pán)—包括玻璃度盤(pán)和縱軸套

3.照準(zhǔn)部—

包括水準(zhǔn)管,支架,橫軸，豎盤(pán)和望遠(yuǎn)鏡10

三、DJ6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀

基座、照準(zhǔn)部、望遠(yuǎn)鏡、水平度盤(pán)垂直度盤(pán)、讀數(shù)裝置基座水平度盤(pán)垂直度盤(pán)照準(zhǔn)部望遠(yuǎn)鏡11(一)基座

水平度盤(pán)旋轉(zhuǎn)軸(縱軸)插于基座軸套內(nèi)，基座腳螺旋用于整平儀器；基座底板上有螺孔，用連接螺絲與三腳架固連。水平度盤(pán)照準(zhǔn)部腳螺旋平盤(pán)水準(zhǔn)管連接螺孔底板基座基座軸套12(二)照準(zhǔn)部左右支架，支承橫軸橫軸與垂直度盤(pán)(豎盤(pán))和望遠(yuǎn)鏡固連照準(zhǔn)部(水平)制微動(dòng)螺旋望遠(yuǎn)鏡(豎直)制微動(dòng)螺旋望遠(yuǎn)鏡：倒像或正像，放大率26～30倍，目鏡調(diào)焦，物鏡調(diào)焦，十字絲讀數(shù)顯微鏡(望遠(yuǎn)鏡旁)水準(zhǔn)管(分劃值30″/

2mm)縱軸(插入水平度盤(pán)軸套)望遠(yuǎn)鏡內(nèi)十字絲像基座水平度盤(pán)腳螺旋水準(zhǔn)管橫軸支架照準(zhǔn)部望遠(yuǎn)鏡垂直度盤(pán)縱軸13(三)水平度盤(pán)和垂直度盤(pán)

度盤(pán)由光學(xué)玻璃高精度刻制分劃而成

水平度盤(pán)

順時(shí)針0°～

360°刻度；

儀器整平，水平度盤(pán)水平。

水平度盤(pán)套于縱軸套外圍，

改變度盤(pán)位置，要使用復(fù)測(cè)扳手或度盤(pán)變換手輪。0B90B180B270B090180270水平度盤(pán)縱軸套垂直度盤(pán)和水平度盤(pán)類(lèi)似，裝于橫軸一端，位置垂直于水平度盤(pán)。14(四)度盤(pán)讀數(shù)裝置和讀數(shù)方法讀數(shù)光路：

由反光鏡采光，經(jīng)過(guò)一系列棱鏡反射，穿越垂直度盤(pán)、水平度盤(pán)和光學(xué)分微尺，最終到達(dá)讀數(shù)顯微鏡成像，進(jìn)行度盤(pán)讀數(shù)。J6經(jīng)緯儀的讀數(shù)裝置水平度盤(pán)讀數(shù)豎盤(pán)讀數(shù)水平度盤(pán)垂直度盤(pán)15

J6光學(xué)經(jīng)緯儀讀數(shù)兩種讀數(shù)測(cè)微裝置：分微尺與平行玻璃板測(cè)微度盤(pán)上1度分劃的間隔經(jīng)放大后，與分微尺全長(zhǎng)相等。分微尺全長(zhǎng)分60格，因此其最小格值為：

1′=

60″讀數(shù)時(shí)，估讀至0.1格(6″)，因此，估讀的秒數(shù)應(yīng)是6″的倍數(shù)。

如圖所示水平度盤(pán)讀數(shù)：

73°04’24″1.分微尺測(cè)微

－利用度盤(pán)刻度線，在分微尺上讀數(shù)。0173讀數(shù)鏡視場(chǎng)16

2.平行玻璃板測(cè)微

利用測(cè)微手輪，移動(dòng)度盤(pán)分劃像使與指標(biāo)線重合，在度盤(pán)窗口和測(cè)微窗口讀數(shù)。平行玻璃測(cè)微器：平行玻璃板與分微尺由測(cè)微手輪控制。轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微手輪，使度盤(pán)像移動(dòng)，而與指標(biāo)線重合,移動(dòng)量可在測(cè)微器上讀出。

讀數(shù)方法為：

度盤(pán)窗口讀數(shù)＋測(cè)微窗口讀數(shù)

垂直度盤(pán)讀數(shù)：

92°17′35″分劃與指標(biāo)線重合分劃與指標(biāo)線重合17水平度盤(pán)讀數(shù)：

5°11′45″四、DJ2光學(xué)經(jīng)緯儀及其讀數(shù)5918T2經(jīng)緯儀（2秒級(jí)）DJ2級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀19主要特點(diǎn)：

（1）采用度盤(pán)對(duì)徑分劃重合法讀數(shù)，相當(dāng)于取度盤(pán)直徑兩端相差180°處兩個(gè)讀數(shù)的平均值，可以抵消照準(zhǔn)部偏心誤差的影響。（2）設(shè)置雙光楔測(cè)微器，可使度盤(pán)對(duì)徑的分劃線像重合；可以從測(cè)微分劃尺上讀出分秒數(shù)。（3）在讀數(shù)顯微鏡中只能看到水平度盤(pán)或垂直度盤(pán)一種影像，但可以用度盤(pán)變換輪使其交替出現(xiàn)。四、DJ2光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)

水平讀盤(pán)度數(shù)：

142°47′16″

度盤(pán)讀取度數(shù)旋轉(zhuǎn)測(cè)微器使度盤(pán)對(duì)徑分劃線重合測(cè)微器讀取分秒數(shù)及十分?jǐn)?shù)20§3-3

水平角觀測(cè)一、經(jīng)緯儀的安置

對(duì)中—整平—瞄準(zhǔn)—讀數(shù)掌握對(duì)中、整平、瞄準(zhǔn)、讀數(shù)的方法與要求。對(duì)中整平經(jīng)緯儀后，用縱絲和(或)橫絲對(duì)準(zhǔn)豎立于地面點(diǎn)上方標(biāo)志；粗瞄,制動(dòng),微動(dòng)精確瞄準(zhǔn)，然后進(jìn)行度盤(pán)讀數(shù)。二、水平角觀測(cè)要求掌握“測(cè)回法”和“方向觀測(cè)法”觀測(cè)水平角的儀器操作方法、觀測(cè)程序、記錄和計(jì)算方法。21BCAb（一）對(duì)中—

將儀器中心安置在通過(guò)地面點(diǎn)標(biāo)志中心的鉛垂線上。

1.用垂球?qū)χ?/p>

粗略對(duì)中：移動(dòng)三腳架，使垂球尖離標(biāo)志中心1～2cm內(nèi)，踩實(shí)腳架；

精確對(duì)中：稍微松開(kāi)中心連接螺旋，在腳架頭上移動(dòng)(不要旋轉(zhuǎn))儀器，使垂球尖精確對(duì)準(zhǔn)地面標(biāo)志中心，旋緊連接螺旋。對(duì)中誤差<±2

mm。

注意:腳架頭首先要放平,三個(gè)腳螺旋基本等高,腳架適當(dāng)踩實(shí),調(diào)節(jié)垂球尖高度，使盡量接近標(biāo)志，便于判斷。一、經(jīng)緯儀的安置連接螺旋垂球地面標(biāo)志B22垂球?qū)χ腥_架和垂球232.用光學(xué)對(duì)中器對(duì)中

5.調(diào)焦透鏡6.調(diào)焦環(huán)7.目鏡8.對(duì)中分劃板1.反射棱鏡2.水平度盤(pán)3.儀器縱軸4.物鏡光學(xué)對(duì)中器的結(jié)構(gòu)：操作步驟：

(1)安置三腳架，目估對(duì)中，架頭大致水平；

(2)對(duì)中器目鏡調(diào)焦，使十字絲清晰;物鏡調(diào)焦,使地面標(biāo)志清晰；

(3)旋轉(zhuǎn)腳螺旋使對(duì)準(zhǔn)地面標(biāo)志,伸縮三腳架腿,使圓水準(zhǔn)泡居中；

(4)按水準(zhǔn)管氣泡精確置平儀器；

(5)在三腳架頭平移儀器,使對(duì)中誤差<±1mm。對(duì)準(zhǔn)地面標(biāo)志24123轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部90°旋轉(zhuǎn)另一腳螺旋3,使氣泡前后移動(dòng)而居中(二)整平

—

使儀器縱軸鉛垂，水平度盤(pán)水平，橫軸水平，豎盤(pán)位于鉛垂面內(nèi)。按左手大拇指法則，轉(zhuǎn)動(dòng)腳螺旋，使水準(zhǔn)管氣泡居中。容許的居中偏差應(yīng)小于一格。轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部使水準(zhǔn)管平行一對(duì)腳螺1、2,相對(duì)旋轉(zhuǎn)使氣泡左右移動(dòng)而居中12325瞄準(zhǔn)二、照準(zhǔn)標(biāo)志及瞄準(zhǔn)方法

用望遠(yuǎn)鏡的縱絲和(或)橫絲精確瞄準(zhǔn)目標(biāo)

瞄準(zhǔn)目標(biāo)的標(biāo)志中心操作步驟：粗瞄、制動(dòng)、調(diào)焦消除視差、水平和(或)垂直微動(dòng)精確瞄準(zhǔn)。垂直豎立的標(biāo)志盡量瞄準(zhǔn)目標(biāo)下部，減少由于目標(biāo)不鉛垂而引起的方向誤差。（地面點(diǎn)之上安置各種不同形式的測(cè)量標(biāo)志）標(biāo)桿測(cè)釬覘牌掛垂球線26三、水平角觀測(cè)方法(一)測(cè)回法觀測(cè)程序：

盤(pán)左：瞄準(zhǔn)J，讀數(shù)j左瞄準(zhǔn)K，讀數(shù)k左

盤(pán)右：瞄準(zhǔn)K，讀數(shù)k右瞄準(zhǔn)J，讀數(shù)j右第1方向第2方向測(cè)站JKBββ左=k左-j左β右=k右-j右精度要求：β左-β右

<

±40"

取:β=

(β左+β右)/2

水平角β是從起始方向(即第1方向)順時(shí)針轉(zhuǎn)到第2方向所成的角度，觀測(cè)時(shí)必須首先確定起始方向，然后按照“測(cè)回法”的次序觀測(cè)。

水平角β總是右方向讀數(shù)減去左方向讀數(shù)而得。27第一個(gè)方向讀數(shù)應(yīng)設(shè)置在0°、180°附近；分?jǐn)?shù)和秒數(shù)的整數(shù)應(yīng)寫(xiě)足二位，例如04′、06″等。計(jì)算水平角，第二方向減第一方向，如果不夠減則加360°。一測(cè)回中,不得再調(diào)整水準(zhǔn)管氣泡或改變度盤(pán)位置。測(cè)回法水平角觀測(cè)記錄第1方向第2方向測(cè)站JKBβ右KJ254°24'06"180°05'00"74°19'06"B左JK0°04'18"74°23'42"74°19'24"74°19'15"測(cè)站豎盤(pán)位置目標(biāo)水平度盤(pán)讀數(shù)半測(cè)回角一測(cè)回平均角28第2方向ACB第1方向β測(cè)回法水平角觀測(cè)記錄表中盤(pán)右C讀數(shù)小于A讀數(shù)，不夠減，則C讀數(shù)應(yīng)加360°后再減A讀數(shù)，而得盤(pán)右角值。B左AC0°10'30"

214°33'42"右AC214°23'12"214°22'54"214°23'03"測(cè)站豎盤(pán)位置目標(biāo)水平度盤(pán)讀數(shù)半測(cè)回角值一測(cè)回平均角值180°11'18"34°34'12"測(cè)站盤(pán)左、盤(pán)右測(cè)得角值之差小于±40″，則取其平均值。29當(dāng)測(cè)角精度要求較高時(shí)，需觀測(cè)多個(gè)測(cè)回：①第一測(cè)回度盤(pán)歸零；②其他各測(cè)回間按180?/n（n為測(cè)回?cái)?shù)）的差值，變換度盤(pán)；③各測(cè)回角值之差不得超過(guò)限差；④取各測(cè)回平均值作為最后結(jié)果。30豎盤(pán)目標(biāo)水平度盤(pán)讀數(shù)半測(cè)回角值一測(cè)回角值各測(cè)回角值備注?＇"?＇"?＇"測(cè)回法觀測(cè)手簿第一測(cè)回O第二測(cè)回O左左右右MNMNMNMN000366842486842126842091800024248423068420668421590101215852302701018338524268421868422468422131(二)方向觀測(cè)法

一個(gè)測(cè)站觀測(cè)3個(gè)或3個(gè)以上方向時(shí)，采用方向觀測(cè)法。觀測(cè)從零方向開(kāi)始，最后再回到零方向(水平方向旋轉(zhuǎn)一圓周)。因此,方向法也稱(chēng)為：

“全圓方向法”ABCDE全圓方向法零方向盤(pán)左盤(pán)右例：觀測(cè)A,B,D,E

四方向的瞄準(zhǔn)讀數(shù)次序：盤(pán)左(順時(shí)針?lè)较?A-

B-

D-

E-

A盤(pán)右(逆時(shí)針?lè)较?A-

E-

D-

B-

A測(cè)站32測(cè)站測(cè)回?cái)?shù)目標(biāo)水平度盤(pán)讀數(shù)2C盤(pán)左盤(pán)右平均讀數(shù)歸零方向值各測(cè)回歸零方向平均值盤(pán)左盤(pán)右°′″°′″″°′″°′″°′″C1ABDEA051131182002155402020642122412180231311218002155402020030002406+6+12+120+6(0051131182002021554020206)033606240905113118200135200003000182ABDEA901412212729003175504033000420036270321419227003165503032454305436+6+6+12+60(90901412212729003031655030332)27573657360511311820013520000250425051131182001352000028022275

全圓方向法水平角觀測(cè)記錄表3-333(1)半測(cè)回歸零差

盤(pán)左或盤(pán)右半測(cè)回中,開(kāi)始和結(jié)束兩次瞄準(zhǔn)起始方向的讀數(shù)之差,稱(chēng)為歸零差。對(duì)于J2級(jí)應(yīng)<8″,J6級(jí)應(yīng)<18″(2)兩倍視準(zhǔn)差（2C）

一測(cè)回中,同一方向盤(pán)左、盤(pán)右兩次瞄準(zhǔn)讀數(shù)差與180°之差稱(chēng)為2C。

2C=

R左－（R右±180°）。2C屬于儀器誤差,應(yīng)為一個(gè)常數(shù)；其變化對(duì)于J2級(jí)應(yīng)<13″。(4)歸零方向值

一測(cè)回中,各方向的盤(pán)左、盤(pán)右平均值與零方向的方向值之差,稱(chēng)為歸零方向值。同一方向各測(cè)回間歸零方向值之差，對(duì)于J2級(jí)應(yīng)<9″,對(duì)于J6級(jí)應(yīng)<24″。(3)盤(pán)左盤(pán)右平均值

R

=

(

R左+

(

R右±180°))34角值123456789?＇"方向觀測(cè)法觀測(cè)手簿測(cè)站覘點(diǎn)水平度盤(pán)讀數(shù)盤(pán)左盤(pán)右2c平均讀數(shù)一測(cè)回歸零方向值各測(cè)回平均方向值?＇"?＇"?＇"?＇"?＇""OO第1測(cè)回第2測(cè)回CDBACΔΔCABDC00054792748142311828846300004218000242592730322310010846061800018-12-6+30+18+18+24+24+18+18+30+12+24000397927391423109288461800030（00034）0000079270514230352884544

0000079265914230292884547

900106169275423231301846489001002700048349273642310019846362700036900057169274523231151846429000480000079265314230232884550

（900052）7926596303301461518711413-6-1235§3-4豎直角觀測(cè)一、垂直度盤(pán)構(gòu)造二、豎直角計(jì)算三、豎盤(pán)指標(biāo)差四、豎直角觀測(cè)方法3637豎直角觀測(cè)原理天頂鉛垂線水平線ACB0°90°180°270°豎直角－在同一鉛垂面內(nèi)，瞄準(zhǔn)目標(biāo)的傾斜視線與水平視線的夾角(也稱(chēng)垂直角)。α

=

0～±90o，仰角為正，俯角為負(fù)。0°180°天頂距－視線與鉛垂線的夾角

Z

=

0°～180°垂直度盤(pán)垂直角的主要用途38豎直角的用途D

=

S

cos

a2

斜距化為平距

已知斜距S、垂直角α，計(jì)算平距D：圖3-20斜距化為平距

2

三角高程測(cè)量

已知平距D、垂直角α，計(jì)算A、B兩點(diǎn)間高差hAB：圖3-21三角高程測(cè)量斜距化為平距三角高程測(cè)量AB兩點(diǎn)高差斜距S平距Dαα39垂直度盤(pán)讀數(shù)構(gòu)造特點(diǎn)：豎盤(pán)隨望遠(yuǎn)鏡的瞄準(zhǔn)而一起轉(zhuǎn)動(dòng)；讀數(shù)指標(biāo)和水準(zhǔn)管則居于一定位置；豎盤(pán)氣泡居中，指標(biāo)應(yīng)鉛垂；視線水平、指標(biāo)鉛垂時(shí)，豎盤(pán)讀數(shù)為一常數(shù)，例如：

上圖豎盤(pán)，盤(pán)左讀數(shù)L0=

90，盤(pán)右讀數(shù)R0=

270。270901800右盤(pán)（R）027018090盤(pán)左（L）垂直度盤(pán)與讀數(shù)指標(biāo)270900180270901800豎盤(pán)刻度注記及垂直角計(jì)算豎盤(pán)逆時(shí)針注記豎盤(pán)順時(shí)針注記抬高望遠(yuǎn)鏡時(shí)，讀數(shù)增大抬高望遠(yuǎn)鏡時(shí)，讀數(shù)減小

40盤(pán)左豎直角計(jì)算盤(pán)右豎直角計(jì)算41豎直角觀測(cè)計(jì)算270900180270900180（以順時(shí)針刻度、盤(pán)左為例）視線水平視線向上(仰角)抬高望遠(yuǎn)鏡時(shí),讀數(shù)L減小α

=

0°Z

=

90°L=90°α

=

0°Z

=

90°

α

=

90o－L

Z

=LLLZαα42二、豎直角的計(jì)算公式根據(jù)豎盤(pán)刻度形式(順時(shí)針或逆時(shí)針)，觀測(cè)時(shí)的豎盤(pán)位置(盤(pán)左或盤(pán)右)確定垂直角的計(jì)算公式匯總：

42豎直角計(jì)算公式豎盤(pán)順時(shí)針刻度：43盤(pán)左盤(pán)右盤(pán)左盤(pán)右垂直角天頂距垂直角天頂距豎盤(pán)逆時(shí)針刻度：44027018090

豎盤(pán)指標(biāo)差

—

豎盤(pán)水準(zhǔn)管氣泡居中時(shí)，讀數(shù)指標(biāo)線與鉛垂線的夾角x

，(x

使度盤(pán)讀數(shù)減小）三、豎盤(pán)指標(biāo)差（順時(shí)針刻度）α

=

90°-

(

L

＋x）α

=

R

+x

-

270°垂直角及指標(biāo)差計(jì)算公式：LR盤(pán)左盤(pán)右觀測(cè)垂直角取平均，可消除指標(biāo)差的影響。也可計(jì)算指標(biāo)差。450270L18090豎盤(pán)指標(biāo)差

—豎盤(pán)水準(zhǔn)管氣泡居中時(shí)，讀數(shù)指標(biāo)線與鉛垂線的夾角x

,（

x

使度盤(pán)讀數(shù)增大)豎盤(pán)指標(biāo)差（逆時(shí)針刻度）盤(pán)左盤(pán)右觀測(cè)垂直角取平均，可消除指標(biāo)差的影響。也可計(jì)算指標(biāo)差。α

=

L

-

x–

90°α

=

270°-

(

R–x

)LR垂直角及指標(biāo)差計(jì)算公式：46

270090180盤(pán)左計(jì)算公式a左=L-90α右=270-R測(cè)站目標(biāo)豎盤(pán)位置豎盤(pán)讀數(shù)

半測(cè)回垂直角一測(cè)回豎直角

2x

″豎盤(pán)形式及垂直角計(jì)算公式I左右J1121500

+2215002474438

+221522

-22

+221511左右K1183736

+2837362412202

+283758

-22

+283747左右H840610

-0553502755330

-055330

-20

-055340豎直角必須具有“+-”號(hào)豎直角觀測(cè)記錄對(duì)于DJ6經(jīng)緯儀，同一測(cè)站上不同目標(biāo)的指標(biāo)差互差或同方向各測(cè)回指標(biāo)差互差，不應(yīng)

超過(guò)25"。§4-5角度測(cè)量的誤差分析度盤(pán)刻度中心C與照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)中心C′不重合稱(chēng)為照準(zhǔn)部偏心差。照準(zhǔn)部在度盤(pán)不同的方向時(shí)，此誤差對(duì)讀數(shù)的影響也不相同：A方向讀數(shù)影響xa,B方向?yàn)閤b47一、經(jīng)緯儀照準(zhǔn)部偏心差的影響

取度盤(pán)對(duì)徑讀數(shù)的平均數(shù)，或用盤(pán)左和盤(pán)右測(cè)量水平角或垂直角，取其平均數(shù)，均可以抵消此誤差的影響。簡(jiǎn)而言之:度盤(pán)對(duì)徑讀數(shù)盤(pán)左盤(pán)右觀測(cè)刻度中心C

C1旋轉(zhuǎn)中心

二、經(jīng)緯儀軸系誤差的影響

經(jīng)緯儀的視準(zhǔn)軸,橫軸,縱軸之間的幾何關(guān)系不正確對(duì)水平角觀測(cè)的影響。48

(一)視準(zhǔn)軸誤差的影響

(二)橫軸誤差的影響

(三)縱軸誤差的影響視準(zhǔn)軸不垂直于橫軸橫軸不垂直于縱軸縱軸不位于鉛垂線上，即經(jīng)緯儀未精確置平（一）視準(zhǔn)軸誤差的影響

視準(zhǔn)軸不垂直于橫軸，在繞橫軸旋轉(zhuǎn)時(shí)視準(zhǔn)軸畫(huà)出圓錐面。(不是垂直面)從而給方向觀測(cè)帶來(lái)誤差為：

49C不垂直H的誤差當(dāng)垂直角越大，影響水平方向也越大；用盤(pán)左和盤(pán)右測(cè)量水平角取平均數(shù)可抵消影響；兩個(gè)目標(biāo)高度相等亦可抵消影響。

水平角誤差為：與橫軸垂直的平面盤(pán)左視準(zhǔn)軸盤(pán)右視準(zhǔn)軸（二）橫軸誤差的影響如果存在橫軸誤差i,對(duì)水平向讀數(shù)的影響為：50

H不垂直V對(duì)水平方向的影響隨垂直角的增大而增大；用盤(pán)左和盤(pán)右觀測(cè)取平均值,其影響得到抵消。觀測(cè)水平角的兩個(gè)目標(biāo)高度相等影響也抵消。對(duì)水平角的影響為：盤(pán)左橫軸位置盤(pán)右橫軸位置橫軸水平位置盤(pán)左視準(zhǔn)軸盤(pán)右視準(zhǔn)軸（三）縱軸誤差的影響510B90B180B270B090180270縱軸不鉛垂對(duì)水平角觀測(cè)產(chǎn)生影響。產(chǎn)生原因是水準(zhǔn)管軸不垂直于縱軸，或儀器未嚴(yán)格置平,稱(chēng)為縱軸誤差。V

′Vδ縱軸傾角δ縱軸鉛垂縱軸傾斜δ鉛垂線水平度盤(pán)縱軸縱軸誤差引起橫軸誤差的影響52縱軸誤差使橫軸的傾角i隨水平方向而改變：δ為縱軸的傾角，θ為水平方向角。因此,縱軸傾斜對(duì)水平方向的影響也隨方向而改變：且這種影響不會(huì)因盤(pán)左、盤(pán)右而改變其正負(fù)號(hào),因而縱軸誤差對(duì)水平方向的影響無(wú)法用盤(pán)左盤(pán)右觀測(cè)的操作方法消除。

因此，角度觀測(cè)時(shí)必須精確置平經(jīng)緯儀！三、儀器對(duì)中誤差和目標(biāo)偏心誤差的影響53（一）儀器對(duì)中誤差的影響偏心角θ偏心距e儀器對(duì)中誤差對(duì)水平角觀測(cè)的影響與偏心距成正比，與角度的兩邊長(zhǎng)成反比。地面標(biāo)志中心儀器中心（二）目標(biāo)偏心差的影響設(shè)A為測(cè)站點(diǎn)，B為目標(biāo)點(diǎn)，照準(zhǔn)標(biāo)志在B’點(diǎn)。e1為目標(biāo)偏心距，θ1為偏心角。對(duì)水平角觀測(cè)的影響為：54目標(biāo)偏心誤差誤差對(duì)水平角觀測(cè)的影響與偏心距成正比，與角度的邊長(zhǎng)成反比。垂直于瞄準(zhǔn)方向的偏心影響最大。測(cè)站照準(zhǔn)標(biāo)志目標(biāo)點(diǎn)偏心距偏心角§3-6電子經(jīng)緯儀和全站儀55電子經(jīng)緯儀基本結(jié)構(gòu)與光學(xué)經(jīng)緯儀相同；操作方法也基本相同。用微電子技術(shù)自動(dòng)顯示度盤(pán)的讀數(shù)。56

蘇州光學(xué)儀器廠DJD系列電子經(jīng)緯儀（2″級(jí)和6″級(jí)）五、電子經(jīng)緯儀的度盤(pán)讀數(shù)基本結(jié)構(gòu)與光學(xué)經(jīng)緯儀相同，操作方法也基本相同。用編碼度盤(pán)及光電掃描技術(shù)在顯示屏自動(dòng)顯示度盤(pán)的讀數(shù)。可使水平度盤(pán)讀數(shù)置零、垂直角測(cè)量模式轉(zhuǎn)換。57度盤(pán)讀數(shù)顯示屏電源開(kāi)關(guān)和操作按鈕電子經(jīng)緯儀的顯示屏度盤(pán)讀數(shù)和控制鍵豎盤(pán)讀數(shù)(天頂距)水平度盤(pán)讀數(shù)操作按鈕電源開(kāi)關(guān)58電子全站儀

一、電子全站儀概述59電子全站儀是一種利用機(jī)械、光學(xué)、微電腦等元件組合而成、可以同時(shí)進(jìn)行角度測(cè)量和距離測(cè)量、并可進(jìn)行有關(guān)計(jì)算的高科技測(cè)量?jī)x器。由于只要在測(cè)站上一次安置該儀器,便可以完成該測(cè)站上所有的測(cè)量工作,故稱(chēng)為“電子全站儀”,簡(jiǎn)稱(chēng)“全站儀”（TotalStation

Instrument）。起初的全站儀是將電子經(jīng)緯儀和測(cè)距儀組裝在一起，并可分離成兩個(gè)獨(dú)立的部分，稱(chēng)為積木式全站儀。后來(lái)改進(jìn)為將光電測(cè)距儀的調(diào)制光發(fā)射接收系統(tǒng)的光軸和經(jīng)緯儀的視準(zhǔn)軸組合成分光同軸的整體式全站儀，并配置電子計(jì)算機(jī)的微處理機(jī)和系統(tǒng)軟件，使具有將測(cè)量數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、計(jì)算、輸入、輸出等功能。60全站儀的組合框圖61地面測(cè)量?jī)x器發(fā)展簡(jiǎn)史－全站儀誕生前1952197019211973測(cè)距儀器：測(cè)角儀器：（經(jīng)緯儀）19781980199019901980（由獨(dú)立測(cè)距儀到附加于經(jīng)緯儀之上）62地面測(cè)量?jī)x器發(fā)展簡(jiǎn)史－全站儀誕生

90年代起：電腦型全站儀特點(diǎn)：菜單操作，機(jī)載軟件，可系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，與GNSS接收機(jī)聯(lián)合。

TC16101991雙軸補(bǔ)償菜單功能鍵操作

TPS10001994雙軸補(bǔ)償軟功能鍵操作(圖標(biāo)操作)自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別

TPS11001999雙軸補(bǔ)償軟功能鍵操作(圖標(biāo)操作)自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別免棱鏡測(cè)距

TPS12002004雙軸補(bǔ)償軟功能鍵+快捷鍵操作(圖標(biāo)操作)自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別免棱鏡測(cè)距與GNSS聯(lián)合作業(yè)通過(guò)輸入、輸出設(shè)備，可以與計(jì)算機(jī)交互通訊，使測(cè)量數(shù)據(jù)直接進(jìn)入計(jì)算機(jī)，據(jù)此進(jìn)行計(jì)算和繪圖；測(cè)量作業(yè)所需要的已知數(shù)據(jù)也可以從計(jì)算機(jī)輸入全站儀。一些全站儀將電荷耦合器件（CCD—ChargeCoupledDevice）與傳動(dòng)馬達(dá)相結(jié)合，使具有對(duì)目標(biāo)棱鏡的自動(dòng)識(shí)別、跟蹤和瞄準(zhǔn)（ATR，

AutomaticTargetRecognition）功能；CCD還用于度盤(pán)讀數(shù)、構(gòu)成電子水準(zhǔn)器等。一些全站儀將全球定位系統(tǒng)(GNSS)接收機(jī)與之結(jié)合，以解決儀器自由設(shè)站的定位問(wèn)題。全站儀的這些功能不僅使測(cè)量的外業(yè)工作高效化，而且可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)測(cè)量作業(yè)的高度自動(dòng)化。電子全站儀已廣泛用于控制測(cè)量、地形測(cè)量、施工放樣等方面的測(cè)量工作。63全站儀功能的逐步改進(jìn)64全站儀的發(fā)展趨勢(shì)－儀器作業(yè)進(jìn)一步自動(dòng)化儀器對(duì)中自動(dòng)化基座安平自動(dòng)化儀高量取自動(dòng)化對(duì)目標(biāo)自動(dòng)跟蹤和瞄準(zhǔn)目標(biāo)中心位置十字絲中心位置搜索跟蹤照準(zhǔn)65蘇光810系列全站儀特點(diǎn)：彩色觸摸屏,可實(shí)時(shí)成圖,WINCE5.0操作系統(tǒng),64M存儲(chǔ)器。測(cè)角精度±2″測(cè)距精度±(2＋2D×10-6)mmSET-230R

全站儀66操作面板70TCA2003全站儀67操作面板高精度多功能測(cè)角精度±0.5″測(cè)距精度±(1+D×10－6)mm68二、全站儀的特殊部件與功能（一）多功能同軸望遠(yuǎn)鏡

將瞄準(zhǔn)用的物鏡、目鏡、調(diào)焦透鏡與紅外測(cè)距、激光測(cè)距的發(fā)射和接收安裝在同一光學(xué)系統(tǒng)中，成為多功能的同軸望遠(yuǎn)鏡。69操作面板包括控制按鍵、數(shù)碼(字母和數(shù)字)按鍵和較大的顯示屏，顯示屏包含軟鍵(功能鍵)以及觸摸功能；顯示屏還可以分頁(yè)，可展示主菜單和若干級(jí)子菜單；顯示屏還可以顯示圖形，例如野外實(shí)時(shí)顯示所測(cè)地形圖的局部圖形，便于檢查和修測(cè)或補(bǔ)測(cè)。（三）傳感器全站儀中的傳感器包括：度盤(pán)讀數(shù)傳感器,縱軸傾斜傳感器,目標(biāo)搜索傳感器等。利用發(fā)光二極管或外來(lái)光線及CCD(電荷耦合器件)陣列。701.度盤(pán)讀數(shù)傳感器

較先進(jìn)的全站儀用條碼度盤(pán)和CCD傳感器讀數(shù)，發(fā)光管發(fā)光透過(guò)度盤(pán)編碼，由一組線性CCD陣列讀數(shù)。一般在度盤(pán)對(duì)徑設(shè)置一對(duì)線性CCD傳感器，以消除度盤(pán)偏心誤差。度盤(pán)條碼條碼度盤(pán)發(fā)光二極管線性CCD陣列反光棱鏡2.縱軸傾斜傳感器71儀器的縱軸傾斜影響視準(zhǔn)軸的瞄準(zhǔn)、水平度盤(pán)和垂直度盤(pán)的讀數(shù)。對(duì)此，全站儀設(shè)置“雙軸傾斜補(bǔ)償器”雙軸指視準(zhǔn)軸在水平面上投影和橫軸方向。傳感器通過(guò)屏幕顯示該兩方向的傾角和水準(zhǔn)氣泡。據(jù)此可用腳螺旋精確置平儀器，而遺留的雙軸傾斜則傳感器按其傾角計(jì)算改正值，自動(dòng)顯示改正后的度盤(pán)讀數(shù)。縱橫方向的傾角虛擬水準(zhǔn)氣泡影像72（四）存儲(chǔ)器

（五）通訊接口站儀的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)可以通過(guò)RS232C串行接口或USB接口與計(jì)算機(jī)雙向通訊。一些全站儀有無(wú)線電收發(fā)裝置或藍(lán)牙通訊裝置與外圍設(shè)備(如遙控器等)雙向通信。存儲(chǔ)器分為機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)卡。前者相當(dāng)于計(jì)算機(jī)的硬盤(pán)和內(nèi)存，后者相當(dāng)于優(yōu)盤(pán)。全站儀有相當(dāng)大的存儲(chǔ)量，例如蘇光RTS810全站儀有64MB

(RAM)和32

MB

(ROM)。可以記錄數(shù)天的野外觀測(cè)，數(shù)千個(gè)細(xì)部點(diǎn)的距離角度觀測(cè)值和計(jì)算的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。73（六）360°棱鏡與鏡站遙控系統(tǒng)

360°棱鏡使多臺(tái)全站儀可以同時(shí)瞄準(zhǔn)一點(diǎn)，也可使立于細(xì)部點(diǎn)的棱鏡(鏡站)可忽略棱鏡的方向。

360°棱鏡鏡站遙控器鏡站遙控器有發(fā)射和接收裝置，可以由鏡站指揮全站儀(全站儀要有目標(biāo)自動(dòng)跟蹤功能)的操作，實(shí)現(xiàn)無(wú)人測(cè)站，因?yàn)榧?xì)部點(diǎn)的選擇主要由鏡站人員決定。鏡站遙控全站儀進(jìn)行細(xì)部測(cè)量74

360°棱鏡和發(fā)射接收裝置全站儀鏡站遙控器三、全站儀的功能和使用

全站儀的功能比較全面，幾乎包括地面測(cè)量的所有工作，例如各種地面控制測(cè)量（導(dǎo)線測(cè)量、交會(huì)定點(diǎn)、三角高程測(cè)量）、地形測(cè)量的數(shù)據(jù)采集、工程測(cè)量的施工放樣和變形觀測(cè)等。經(jīng)常使用的操作功能為：角度測(cè)量、距離測(cè)量、極坐標(biāo)法坐標(biāo)測(cè)量、極坐標(biāo)法施工方樣。75以下介紹SET230R全站儀的功能和使用：76（一）SET230R全站儀的功能及使用1.觀測(cè)前的準(zhǔn)備工作2.角度測(cè)量3.