第3章角度測(cè)量9.25

1、第3章角度測(cè)量,廣東石油化工學(xué)院地理系陳修文 教授,第3章 角 度 測(cè) 量 3.1 水平角與豎直角 的測(cè)量原理 3.2 光學(xué)經(jīng)緯儀 3.3 水平角測(cè)量 3.4 豎直角測(cè)量 3.5 電子經(jīng)緯儀,第3章 角 度 測(cè) 量,主要內(nèi)容： 水平角和垂直角測(cè)量原理，DJ6型光學(xué)經(jīng)緯儀的使用，水平角和垂直角的觀測(cè)、計(jì)算方法，角度測(cè)量的誤差分析、DJ6的檢校。主要目的：

2、 了解經(jīng)緯儀測(cè)角原理，掌握測(cè)量水平角和垂直角的方法。了解經(jīng)緯儀各軸線間應(yīng)滿足的幾何條件。重點(diǎn)內(nèi)容： 測(cè)回法施測(cè)水平角、中絲法施測(cè)垂直角的觀測(cè)方法、經(jīng)緯儀各軸線間應(yīng)滿足的幾何條件。,第3章 角 度 測(cè) 量 3.1 水平角與豎直角的測(cè)量原理,角度測(cè)量(angle observation)包括： 水平角(horizontal angle)測(cè)量 豎直角(vertical angle)測(cè)量,,3

3、.1 水平角與豎直角的測(cè)量原理 1、水平角(horizontal angle) 從一點(diǎn)出發(fā)的兩條方向線所構(gòu)成的空間角水平面上的投影。 ?=b-a（0。???360。）。 也可看成是包含 OA、OB視線 的 兩個(gè)鉛垂面之間 的兩面角。,第3章 角度測(cè)量,1、水平角定義 特點(diǎn)：順時(shí)針00~3600,,,第3章 角度測(cè)量,3.1 水平角與豎直角的測(cè)量原理,計(jì)算公式,c,?=右

4、(終)邊c-左(始)邊a當(dāng)c≥a時(shí) β= c – a 當(dāng)c<a 時(shí) β= c+3600 – a,,第3章 角度測(cè)量,3.1 水平角與豎直角的測(cè)量原理 1、水平角定義,2、豎直角(vertical angle)定義 垂直角——在同一豎直面內(nèi)，瞄準(zhǔn)目標(biāo)的視線與水平視線的夾角。簡(jiǎn)稱豎角，又稱垂直角。 ?=0。－?90。 仰角為正， 俯角為負(fù)?？臻g方向線的豎角和天頂距Z之間的關(guān)系為

5、：,,第3章 角度測(cè)量,3.1 水平角與豎直角的測(cè)量原理,3.2 光學(xué)經(jīng)緯儀(optical theodolite) 經(jīng)緯儀是測(cè)角的儀器 分類 按其精度等級(jí)劃分:DJ07、DJ1、DJ2（精密光學(xué)經(jīng)緯儀）； DJ6（普通光學(xué)經(jīng)緯儀)下標(biāo)數(shù)字該儀器一測(cè)回方向觀測(cè)中誤差的秒數(shù)。 一般工程測(cè)量最常用: DJ6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀,第3章 角度測(cè)量,3.2光學(xué)經(jīng)緯儀(optical hteodolite) 經(jīng)緯儀的發(fā)展

6、已經(jīng)歷了游標(biāo)經(jīng)緯儀、光學(xué)經(jīng)緯儀直到目前的電子經(jīng)緯儀等階段。 光學(xué)經(jīng)緯儀按其精度分為DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ15等五個(gè)等級(jí)。D、J分別是“大地測(cè)量”和“經(jīng)緯儀”的漢語(yǔ)拼音第一個(gè)字母，07、1、2、6、15表示該儀器能達(dá)到的測(cè)量精度，例如：6表示該儀器測(cè)量一測(cè)回所得方向值的中誤差不大于6″。工程測(cè)量中常用DJ6和DJ2型經(jīng)緯儀。,,電子經(jīng)緯儀,電子全站儀,第3章 角度測(cè)量,3.2.1 DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀的基本結(jié)構(gòu)

7、,3.2.1 DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀的基本結(jié)構(gòu),第3章 角度測(cè)量,3.2 光學(xué)經(jīng)緯儀,第3章 角度測(cè)量,3.2.1 DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀的基本結(jié)構(gòu) 經(jīng)緯儀一般由基座、水平度盤、照準(zhǔn)部三部分組成。,第3章 角度測(cè)量,3.2 光學(xué)經(jīng)緯儀3.2.1 DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀的基本結(jié)構(gòu) 1.基座(tribrach) 基座是支承整個(gè)儀器的底座； 腳螺旋用于整平儀器。,3.2.1 DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀的

8、 基本結(jié)構(gòu),1. 基座 包括軸座、腳螺旋和連接板。 軸座是將儀器豎軸與基座連接固定的部件，固定螺旋必須擰緊。腳螺旋用來(lái)整平儀器。連接板用來(lái)將儀器穩(wěn)固的連接在三腳架上。,,固定螺旋,腳螺旋,連接板,第3章 角度測(cè)量,3.2 光學(xué)經(jīng)緯儀3.2.1 DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀的基本結(jié)構(gòu)2.水平度盤 水平度盤是由光學(xué)玻璃制成的精密刻度盤，分劃從0°至360°，按順時(shí)針注記，每格1

9、6;或30′，用以測(cè)量水平角。水平度盤與照準(zhǔn)部相互脫離；改變度盤位置，要使用度盤變換手輪或復(fù)測(cè)扳手。,,,,,3.2.1 DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀 的基本結(jié)構(gòu),2.水平度盤     水平度盤是一個(gè)光學(xué)玻璃圓盤，邊緣順時(shí)針?lè)较蚩逃?°~360°刻劃。水平度盤軸套又稱外軸，在外軸下方裝有一個(gè)金屬圓盤，稱為復(fù)測(cè)盤，用以帶動(dòng)水平度盤的轉(zhuǎn)動(dòng)。有些型號(hào)的儀器沒(méi)有

10、復(fù)測(cè)裝置，而裝有度盤變換手輪，測(cè)量時(shí)可利用度盤變換手輪將度盤轉(zhuǎn)到所需的位置上。,,第3章 角度測(cè)量,?照準(zhǔn)部(水平)制動(dòng)、微動(dòng)?望遠(yuǎn)鏡(豎直)制動(dòng)、微動(dòng)?圓水準(zhǔn)器?水準(zhǔn)管（1）望遠(yuǎn)鏡 目鏡調(diào)焦，物鏡調(diào)焦， 粗瞄準(zhǔn)器，十字絲（2）軸系（3）豎直度盤（4）讀數(shù)顯微鏡?光學(xué)對(duì)點(diǎn)器?復(fù)測(cè)扳手或度盤變換器,3.2 光學(xué)經(jīng)緯儀 3.2.1 DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀的基 本結(jié)構(gòu) 3．照準(zhǔn)部(a

11、lidade) 照準(zhǔn)部是基座上方能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的部分的總稱。主要由望遠(yuǎn)鏡、豎直度盤、水準(zhǔn)器以及讀數(shù)設(shè)備等組成。,3.2.1 DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀 的基本結(jié)構(gòu),3.照準(zhǔn)部 ： 由望遠(yuǎn)鏡、旋轉(zhuǎn)軸、支架、橫軸、豎盤裝置、讀數(shù)設(shè)備等組成。望遠(yuǎn)鏡的構(gòu)造與水準(zhǔn)儀基本相同，主要用來(lái)照準(zhǔn)目標(biāo)，僅十字絲分劃板稍有不同，見下圖所示。照準(zhǔn)部的旋轉(zhuǎn)軸即為儀器的縱軸，縱軸插入基4座內(nèi)的縱軸軸套中旋轉(zhuǎn)。照準(zhǔn)部在,,第3章 角度

12、測(cè)量,（4）讀數(shù)顯微鏡DJ6級(jí)經(jīng)緯儀采用的測(cè)微裝置 ①.分微尺測(cè)微器及其讀數(shù)方法利用度盤刻度線，在分微尺上讀數(shù)。度盤上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秒。讀數(shù)估讀至0.1格，因此，估讀的秒數(shù)都應(yīng)是6秒的倍數(shù)。例：水平度盤整個(gè)讀數(shù)為： 261°05′24″ 豎直度盤讀數(shù)為：90°54′36″。,圖3-3 分微盡測(cè)微器讀數(shù)裝置,第3章 角

13、度測(cè)量,（4）讀數(shù)顯微鏡DJ6級(jí)經(jīng)緯儀采用的測(cè)微裝置 ②.單平板玻璃測(cè)微器及其讀數(shù)方法主要包括平板玻璃、測(cè)微尺、連接機(jī)構(gòu)和測(cè)微輪。讀數(shù)時(shí)，先轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微輪，使度盤某分劃線精確地移在雙指標(biāo)線的中央，讀出該分劃線的度盤讀數(shù)，再根據(jù)單指標(biāo)線在測(cè)微尺上讀取分、秒數(shù)，然后相加，即為全部讀數(shù)。如圖中水平度盤讀數(shù)為39°30′+22′30″=39°52′30″。,3.2 光學(xué)經(jīng)緯儀,3.2.2 DJ2光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)特點(diǎn),

14、J2光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造,如圖與J6相比，增加了：1、測(cè)微輪——讀數(shù)時(shí)，對(duì)徑分劃線影像符合。2、換像手輪——水平讀數(shù)和豎直讀數(shù)間的互換。3、豎直讀盤反光鏡——豎直讀數(shù)時(shí)反光。,,,,測(cè)微輪,換像手輪,豎直讀盤反光鏡,第3章 角度測(cè)量,3.2 光學(xué)經(jīng)緯儀3.2.2 DJ2光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)特點(diǎn) J2級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀與J6級(jí)的區(qū)別主要是讀數(shù)設(shè)備及讀數(shù)方法。J2級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀一般均采用對(duì)徑分劃線影像符合的讀數(shù)裝置。采用符合讀數(shù)裝

15、置，可以消除照準(zhǔn)部偏心的影響，提高讀數(shù)精度。,第3章 角度測(cè)量,3.2 光學(xué)經(jīng)緯儀3.2.2 DJ2光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)特點(diǎn) 讀數(shù)規(guī)則,第3章 角度測(cè)量,3.2.2 DJ2光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)特點(diǎn)J2經(jīng)緯儀數(shù)字化讀數(shù)窗,3.2.2 DJ2光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)特點(diǎn),一般采用對(duì)徑重合讀數(shù)法——轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微輪，使上下分劃線精確重合后讀數(shù)。,3.3 水平角測(cè)量,常用的方法有：測(cè)回法(method of observation set

16、)方向觀測(cè)法(method of direction observation),第3章 角度測(cè)量,3.3 水平角測(cè)量3.3. 1 經(jīng)緯儀的基本操作,使用步驟：對(duì)中、整平、照準(zhǔn)和讀數(shù),對(duì)中的目的——使儀器中心（即度盤中心）與測(cè)站上的標(biāo)志點(diǎn)位于同一鉛垂線上。,整平的目的——使經(jīng)緯儀的縱軸鉛垂，水平度盤和橫軸處于水平位置，豎直度盤位于鉛垂面內(nèi),1）、垂球?qū)χ?plumb bob)法 （1）腳架頭上移動(dòng)儀器進(jìn)行對(duì)中。 （2

17、）旋轉(zhuǎn)腳螺旋進(jìn)行整平。 （3）反復(fù)（1）、（2）兩步。,3.3 水平角測(cè)量3.3.1 經(jīng)緯儀的基本操作 內(nèi)容及要求： 1.對(duì)中 (centering) ??3mm,第3章 角度測(cè)量,第3章 角度測(cè)量,3.3.1 經(jīng)緯儀的基本操作 經(jīng)緯儀的安置包括對(duì)中和整平兩項(xiàng)工作。1.垂球?qū)χ泻驼剑?）對(duì)中:使儀器的中心（豎軸）與測(cè)站點(diǎn)位于同一鉛垂線上。粗略對(duì)中：移動(dòng)三腳架，使垂球尖離測(cè)站中心1?2

18、cm內(nèi)；精確對(duì)中：稍微松開中心螺絲，在腳架頭 上移動(dòng)(不能旋轉(zhuǎn))儀器，使垂球尖精確對(duì) 中測(cè)站標(biāo)志中心，旋緊中心螺絲。 （2）整平:使儀器的豎軸豎直，水平度盤處于水平位置。,3.3.1 經(jīng)緯儀的基本操作1）.垂球?qū)χ?和整平（1）對(duì)中（2）整平,用左手大拇指法則，轉(zhuǎn)動(dòng)腳螺旋，調(diào)節(jié)水準(zhǔn)管氣泡居中(反復(fù))。 一測(cè)回觀測(cè)過(guò)程中，不得再調(diào)氣泡。,3.3.1 經(jīng)緯儀的基本操作 1、對(duì)中 1）.垂球?qū)χ?

19、(1) 打開三腳架,架頭大致水平,連接螺旋處于架頭中心位置;(2) 掛上垂球，移動(dòng)腳架使垂球尖概略對(duì)準(zhǔn)測(cè)站點(diǎn);(3) 連接使儀器。觀察垂球是否偏離標(biāo)志中心，如偏離可略放松連接螺旋，用手輕移儀器，使垂球尖準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)測(cè)站點(diǎn)，再旋緊連接螺旋。,2）.整平     (1) 轉(zhuǎn)動(dòng)儀器照準(zhǔn)部，使水準(zhǔn)管平行于任意兩個(gè)腳螺旋; (2) 按左手法則同時(shí)旋轉(zhuǎn)腳螺旋使氣泡居中; (3) 將儀器照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)90

20、°，旋轉(zhuǎn)第三個(gè)腳螺旋，使氣泡居中。 按上述方法反復(fù)進(jìn)行幾次，直到儀器旋到任何位置時(shí)，氣泡都居中為止。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,2）、光學(xué)對(duì)中器法 (邊講邊現(xiàn)場(chǎng)示范),（1）大致水平大致對(duì)中 眼睛看著對(duì)中器，拖動(dòng)三腳架兩個(gè)腳,使儀器大致對(duì)中,并保持“架頭”大致水平。（2）伸縮腳架粗平 根據(jù)氣泡位

21、置，伸縮三腳架兩個(gè)腳，使圓水準(zhǔn)氣泡居中。,（3）腳螺旋精平——左手大拇指法則,,氣泡居中，1、2等高,,氣泡居中，3與1、2等高,1）轉(zhuǎn)動(dòng)儀器，使水準(zhǔn)管與腳螺旋1、2連線平行。2）根據(jù)氣泡位置運(yùn)用法則，對(duì)向旋轉(zhuǎn)腳螺旋1、2 。3）轉(zhuǎn)動(dòng)儀器900，運(yùn)用法則，旋轉(zhuǎn)腳螺旋3 。,（4）架頭上移動(dòng)儀器，精確對(duì)中 (5)腳螺旋精平 (6) 反復(fù)（4）、（5）兩步。,3.3.1 經(jīng)緯儀的基本操作,2）、光學(xué)對(duì)中器法,3.3.1 經(jīng)緯儀的

22、基本操作,1、對(duì)中2）光學(xué)對(duì)中     光學(xué)對(duì)中器(optical plumment):是裝在儀器縱軸中的小望遠(yuǎn)鏡，中間裝有一個(gè)直角反射棱鏡，使鉛垂方向的光線折成水平方向，以便觀察。 1.通過(guò)垂球初步對(duì)中，并使三腳架架頭大致水平。 2.轉(zhuǎn)動(dòng)和推拉對(duì)中器目鏡調(diào)焦，使地面標(biāo)志點(diǎn)成像清晰，且分劃板上中心圓圈也清晰可見。 3.轉(zhuǎn)動(dòng)儀器腳螺旋，使圓水準(zhǔn)器泡居中。 4.觀察光學(xué)對(duì)中器,輕移

23、儀器達(dá)到對(duì)中。 5.按用垂球安置儀器的整平方法進(jìn)行精確整平。 6.檢查光學(xué)對(duì)中器，此時(shí)若標(biāo)志點(diǎn)位于圓圈中心則對(duì)中、整平完成；若仍有偏差，可稍松動(dòng)連接螺旋，在架頭上移動(dòng)儀器，使其準(zhǔn)確對(duì)中，然后重新進(jìn)行精確整平。直到對(duì)中和整平均達(dá)到要求為止。,3.3.1 經(jīng)緯儀的基本操作1、對(duì)中 2）.光學(xué)對(duì)中器對(duì)中和整平（1）將儀器置于測(cè)站點(diǎn)上，三個(gè)腳螺旋調(diào)至中間位置，架頭大致水平，光學(xué)對(duì)中器大致位于測(cè)站點(diǎn)的鉛垂線上，將三腳架踩實(shí)。（2

24、）旋轉(zhuǎn)光學(xué)對(duì)中器的目鏡，看清分劃板上圓圈，拉或推動(dòng)目鏡使測(cè)站點(diǎn)影像清晰。（3）旋轉(zhuǎn)腳螺旋使光學(xué)對(duì)中器對(duì)準(zhǔn)測(cè)站點(diǎn)。（4）利用三腳架的伸縮螺旋調(diào)整架腿的長(zhǎng)度，使圓水準(zhǔn)器氣泡居中。（5）用腳螺旋整平照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管。,3.3.1 經(jīng)緯儀的基本操作 2）.光學(xué)對(duì)中器對(duì)中和整平（6）用光學(xué)對(duì)中器觀察測(cè)站點(diǎn)是否偏離分劃板圓圈中心。如果偏離中心，稍微松開三腳架連接螺旋，在架頭上移動(dòng)儀器，圓圈中心對(duì)準(zhǔn)測(cè)站點(diǎn)后旋緊連接螺旋。（7）重新整平

25、儀器，直至在整平儀器后，光學(xué)對(duì)中器對(duì)準(zhǔn)測(cè)站點(diǎn)為止。 2.整平(leveling) ?1格,3.經(jīng)緯儀的瞄準(zhǔn),步驟：粗瞄—制動(dòng)—調(diào)焦—微動(dòng)精瞄(示范) 注意：瞄準(zhǔn)時(shí)，盡量瞄準(zhǔn)目標(biāo)下部。,3.3.1 經(jīng)緯儀的基本操作,3.3.3 照準(zhǔn) 1.目鏡調(diào)焦：將望遠(yuǎn)鏡對(duì)向明亮的背景，轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡調(diào)焦螺旋，使十字絲清晰。 2.粗略瞄目標(biāo)：松開望遠(yuǎn)鏡水平、豎直制動(dòng)螺旋，通過(guò)望遠(yuǎn)鏡上的粗瞄器對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)，然后擰緊制動(dòng)螺旋。

26、3.物鏡調(diào)焦：轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡物鏡調(diào)焦螺旋，使目標(biāo)成像清晰。注意消除視差現(xiàn)象。 4.精確瞄準(zhǔn)目標(biāo)：轉(zhuǎn)動(dòng)水平微動(dòng)及豎直微動(dòng)螺旋，使十字絲豎絲與目標(biāo)成單線平分或雙絲夾準(zhǔn)，并且使十字絲交點(diǎn)部分對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)的底部。,4. 讀數(shù)    打開反光鏡，調(diào)整其位置，使讀數(shù)窗內(nèi)進(jìn)光明亮均勻。然后進(jìn)行讀數(shù)顯微鏡調(diào)焦，使讀數(shù)窗內(nèi)分劃清晰。讀數(shù)方法如3.2.2所述。,,3.3.1 經(jīng)緯儀的基本操作,3.3.2 測(cè)

27、回法測(cè)量水平角,盤左盤右,盤左觀測(cè),盤右觀測(cè),豎直度盤,豎直度盤,3.3.2 測(cè)回法測(cè)量水平角,適用：2個(gè)方向的單角（∠AOB）,,,?1,a1,b1,3.3 水平角測(cè)量,3.3 水平角測(cè)量,3.3.2 測(cè)回法測(cè)量水平角1、步驟：(1) 安置儀器于測(cè)站O點(diǎn)，對(duì)中、整平(2)上半測(cè)回：盤左，LA ,LB (3)下半測(cè)回：盤右，RB , RA 上半測(cè)回和下半測(cè)回構(gòu)成一測(cè)回。(4) 若β左- β右≤40″，

28、認(rèn)為觀測(cè)合格。此時(shí)可取,,,3.3.2 測(cè)回法測(cè)量水平角,0 02 48,81 34 24,81 31 36,180 02 30,261 33 54,81 31 24,81 31 30,盤左、盤右兩個(gè)位置觀測(cè)水平角，可以抵消儀器誤差對(duì)測(cè)角的影響，同時(shí)也可以檢核觀測(cè)中有無(wú)錯(cuò)誤存在。對(duì)于DJ6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀，如果β左與β右之差不超過(guò)±40″，則可取上、下半測(cè)回平均值作為最后結(jié)果。,在計(jì)算水平角值時(shí)，由于水平度盤刻劃是順時(shí)針?lè)较蜃?/p>

29、記，所以應(yīng)總是以右邊方向（觀測(cè)者面向角度張開方向）的讀數(shù)減去左邊方向讀數(shù)。如發(fā)生不夠減情況時(shí)，可在右邊方向讀數(shù)上加360°再減去左邊方向讀數(shù),,3.3 水平角測(cè)量,水平角觀測(cè)方法方向觀測(cè)法(1)操作步驟：盤左位置：瞄準(zhǔn)零方向A ，按順時(shí)針旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部，依次照準(zhǔn)B、C、D各目標(biāo)方向，分別讀取水平度盤讀數(shù)，最后再觀測(cè)零方向A ，稱為上半測(cè)回歸零,以上稱為上半測(cè)回。,3.3 水平角測(cè)量,水平角觀測(cè)方法方向觀測(cè)法

30、(1)操作步驟：盤右位置：先照準(zhǔn)零方向A ，按逆時(shí)針?lè)较蛞来握諟?zhǔn)D 、C 、B 各目標(biāo)方向，分別讀取水平度 盤讀數(shù)，最后再照準(zhǔn)零方向A ，稱為下半測(cè)回歸零，此為下半測(cè)回。,3.3 水平角測(cè)量,3.3.3 水平角的測(cè)量誤差,水平角測(cè)量的誤差亦來(lái)自儀器誤差、觀測(cè)誤差和外界條件的影響三個(gè)方面。 1、儀器誤差 1）. 視準(zhǔn)軸誤差盤左、盤右觀測(cè)取其平均值，可以消除視準(zhǔn)軸誤差的影響。,3.3.3 水平角的測(cè)量誤差,

31、1、儀器誤差 2）. 橫軸誤差盤左、盤右觀測(cè)取其平均值，可以消除視準(zhǔn)軸誤差的影響。,3.3.3 水平角的測(cè)量誤差,1、儀器誤差 3）. 豎軸誤差 由于用盤左、盤右觀測(cè)同一方向，豎軸誤差所引起的水平度盤讀數(shù)誤差大小相等但符號(hào)相同，因此不能用盤左和盤右觀測(cè)消除其影響。此外這一影響亦與豎直角的大小成正比，所以在山區(qū)或坡度較大的地區(qū)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，應(yīng)對(duì)儀器進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)和校正，并在測(cè)量中仔細(xì)整平。,3.3.3 水平角

32、的測(cè)量誤差,1、儀器誤差 4）. 照準(zhǔn)部偏心差 對(duì)于單指標(biāo)讀數(shù)的J6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀，取同一方向盤左、盤右觀測(cè)的平均值，即可消除此項(xiàng)影響。,3.3.3 水平角的測(cè)量誤差,1、儀器誤差 5）. 豎盤指標(biāo)差 采用盤左、盤右觀測(cè)一測(cè)回，取其平均值作為豎角成果可消除豎盤指標(biāo)差的影響。 6）. 度盤分劃誤差 在水平角精密測(cè)量時(shí)，為提高測(cè)角精度，可利用度盤位置變換手輪或復(fù)測(cè)板手，在各測(cè)回之間變換度盤起始

33、位置的方法減小其影響。,3.3.3 水平角的測(cè)量誤差,2、觀測(cè)誤差 1）. 對(duì)中誤差對(duì)中誤差對(duì)測(cè)角的影響與偏心距成正比，與邊長(zhǎng)成反比。 在水平角測(cè)量時(shí)，應(yīng)認(rèn)真精確地進(jìn)行對(duì)中，在邊長(zhǎng)較短的情況下尤應(yīng)如此。,3.3.3 水平角的測(cè)量誤差,2、觀測(cè)誤差 2）. 目標(biāo)偏心差目標(biāo)傾斜越大，瞄準(zhǔn)部位越高，則目標(biāo)偏心越大，對(duì)測(cè)角的影響就越大。目標(biāo)偏心對(duì)測(cè)角的影響與邊長(zhǎng)成反比。,3.3.3 水平角的測(cè)量誤差2、觀測(cè)誤差

34、3）. 瞄準(zhǔn)誤差 瞄準(zhǔn)誤差是指望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)目標(biāo)的精確程度。 4）. 讀數(shù)誤差3、外界條件的影響 外界條件的影響主要是指各種外界條件的變化對(duì)角度觀測(cè)值精度的影響。 如溫度變化、大風(fēng)、地面輻射熱和空氣透明度等。,水平角觀測(cè)注意事項(xiàng)1.儀器高度要與觀測(cè)者的身高相適應(yīng)，三腳架要踩實(shí)，中心連接螺旋要擰緊，操作時(shí)不要用手扶三腳架，使用各螺旋時(shí)用力要輕。 2.要精確對(duì)中，邊長(zhǎng)越短，對(duì)中誤差影響越大。 3

35、.照準(zhǔn)標(biāo)志要豎直，盡可能用十字絲交點(diǎn)附近去瞄準(zhǔn)標(biāo)志底部。4.應(yīng)該邊觀測(cè)、邊記錄、邊計(jì)算。發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，立即重測(cè)。 5.水平角觀測(cè)過(guò)程中，不得再調(diào)整照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管。如氣泡偏離中央超過(guò)一格時(shí)，須重新整平儀器，重新觀測(cè)。,3.4 豎直角(vertical angle)測(cè)量,,,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(也叫垂直角) ?=0???90? ，仰角為正，俯角為負(fù)。,3.4 豎直角(vertical ang

36、le)測(cè)量,3.4.1 豎直度盤(vertical circle)的構(gòu)造 豎直度盤部分包括豎盤、豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管和豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管微動(dòng)螺旋. 豎盤的注記形式有順時(shí)針與逆時(shí)針兩種。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)，盤左豎盤讀數(shù)應(yīng)為90°，盤右豎盤讀數(shù)則為270°。,光學(xué)經(jīng)緯儀的豎盤裝置包括： 豎盤、豎盤讀數(shù)指標(biāo)及豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管。豎盤固定安裝在橫軸的一端，其中心與橫軸中心一致，

37、望遠(yuǎn)鏡在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，豎盤跟隨望遠(yuǎn)鏡一起轉(zhuǎn)動(dòng)，而讀數(shù)指標(biāo)則是不動(dòng)的。豎盤讀數(shù)指標(biāo)與豎盤水準(zhǔn)管連接在一起，當(dāng)指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中時(shí)，指標(biāo)便處于正確的位置。,3.4.1 豎直度盤的構(gòu)造,3.4 豎直角測(cè)量,3.4.1 豎直度盤的構(gòu)造,1．包括:豎盤(vertical circle) 、豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管(vertical index bubble tube)、及其微動(dòng)螺旋。,,,,后兩部分，多采用豎盤指標(biāo)自動(dòng)歸零補(bǔ)償器(vertical ind

38、ex compensator)來(lái)替代。,2．特點(diǎn)：讀數(shù)指標(biāo)線固定不動(dòng)，而整個(gè)豎盤隨望遠(yuǎn)鏡一起轉(zhuǎn)動(dòng)。,,3、豎盤的注記形式：有順時(shí)針與逆時(shí)針兩種。,（1）順時(shí)針注記,（2）逆時(shí)針注記,豎直角測(cè)量原理：豎直度盤（豎盤）用來(lái)測(cè)量豎直角。 豎直角與水平角一樣，其角值是度盤上兩個(gè)方向的讀數(shù)之差。所不同的是，豎直角兩個(gè)方向中的一個(gè)是水平方向，而對(duì)于某一種儀器來(lái)說(shuō)，水平視線方向的豎盤讀數(shù)是一個(gè)固定值，所以測(cè)量豎直角時(shí)，只要瞄準(zhǔn)觀測(cè)目標(biāo)

39、，讀出豎盤讀數(shù)，就可計(jì)算出豎直角。,3.4 豎直角測(cè)量,3.4 豎直角測(cè)量,3.4.2 豎直角的觀測(cè)與計(jì)算觀測(cè)步驟： （1）在盤左位置用水平中絲照準(zhǔn)目標(biāo)，調(diào)整豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中后，讀取豎盤讀數(shù)，記入記錄手薄。（2）在盤右位置用水平中絲照準(zhǔn)目標(biāo)，調(diào)整豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中后，讀取豎盤讀數(shù)，記入記錄手薄，測(cè)回觀測(cè)結(jié)束。（3）根據(jù)儀器豎盤注記形式確定豎直角計(jì)算公式，計(jì)算豎直角和指標(biāo)差。,,在測(cè)站安置經(jīng)緯儀，盤左瞄準(zhǔn)目標(biāo)頂部,?轉(zhuǎn)動(dòng)

40、豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管微動(dòng)螺旋，指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中,?豎盤讀數(shù),?計(jì)算?L,?倒鏡,?指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居,?計(jì)算?R,?計(jì)算豎直角,盤右仍瞄準(zhǔn)同目標(biāo)頂部,中豎盤讀數(shù),觀測(cè)步驟：,3.4.2 豎直角的觀測(cè),85 43 24,＋4 16 36,274 16 06,＋4 16 06,＋4 16 21,－15,265 38 36,－4 21 24,94 21 12,－4 21 12,－4 21 18,－6,3.4 豎直角測(cè)量,3.4.2 豎直角的

41、觀測(cè)與計(jì)算1.順時(shí)針注記形式,盤左,盤右,,順時(shí)針注記:,盤左,?L＝90°－L,,?R＝R－270°,盤右,最終豎直角為：,,,3.4 豎直角測(cè)量,3.4.2 豎直角的觀測(cè)與計(jì)算 2.逆時(shí)針注記形式,,,,3.4.3 豎盤指標(biāo)差(index error of vertical circle)與自動(dòng)歸零補(bǔ)償器,1、豎盤指標(biāo)差豎盤指標(biāo)差x——豎盤水準(zhǔn)管氣泡居中時(shí)，讀數(shù)指標(biāo)線與鉛垂線

42、的夾角。由于指標(biāo)線偏移，當(dāng)視線水平時(shí)，豎盤讀數(shù)不是恰好等于90°或270°上，而是與90°或270°相差一個(gè)x角，稱為豎盤指標(biāo)差。豎盤指標(biāo)的便移方向與豎盤注記增加方向一致時(shí)，x為正值，反之為負(fù)。,x=L?L0,L－實(shí)際讀數(shù)L0－正確讀數(shù),產(chǎn)生原因：儀器振動(dòng)、磨損等使指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡偏離了正確位置,由于指標(biāo)差存在，此時(shí)盤左、盤右半測(cè)回豎直角計(jì)算公式變?yōu)椋?,,,結(jié)論：無(wú)論指標(biāo)差x是否存在，計(jì)算

43、 豎直角的公式仍然為式（3-15）,3.4.3 豎盤指標(biāo)差(index error of vertical circle)與自動(dòng)歸零補(bǔ)償器,消除指標(biāo)差影響的方法：盤左盤右觀測(cè)值，取平均值。,指標(biāo)差計(jì)算公式：,指標(biāo)差反映豎直角觀測(cè)成果的質(zhì)量，規(guī)范規(guī)定，豎直角觀測(cè)時(shí)的指標(biāo)差互差，DJ2級(jí)經(jīng)緯儀不得超過(guò)±15//；DJ6級(jí)經(jīng)緯儀不得超過(guò)±25//。,3.4.3 豎盤指標(biāo)差(

44、index error of vertical circle)與自動(dòng)歸零補(bǔ)償器,（2）結(jié)論：取盤左盤右平均值，可消除指標(biāo)差的影響。一般規(guī)范規(guī)定，指標(biāo)差變動(dòng)范圍，J6≤25"、J2≤15 "。,計(jì)算公式,（1）指標(biāo)差:,對(duì)于順時(shí)針注記的：正確的豎直角α=(90°+x) -L=α左+x α=R-(270°+x)=α右-x,3.4.3 豎盤指標(biāo)

45、差(index error of vertical circle)與自動(dòng)歸零補(bǔ)償器,1、豎盤指標(biāo)差,,,,2、指標(biāo)差自動(dòng)歸零補(bǔ)償器,電子經(jīng)緯儀目前一般與測(cè)距儀、微順一起構(gòu)成全站式電子速測(cè)儀。它采用光電測(cè)角，以光電信號(hào)的形式表達(dá)角度測(cè)量結(jié)果。即采用新型的度盤刻劃形式，以光電技術(shù)和電子測(cè)微技術(shù)確定與其相適應(yīng)的光電測(cè)角原理。目前光電測(cè)角有三種度盤形式，，即格區(qū)式度盤，光棚度盤和編碼度盤，下面僅簡(jiǎn)介格區(qū)式度盤動(dòng)態(tài)測(cè)角原理。,3.5 電子經(jīng)緯

46、儀,第3章 角度測(cè)量,第3章 角度測(cè)量,電子經(jīng)緯儀在結(jié)構(gòu)及外觀上和光學(xué)經(jīng)緯儀相類似。主要不同點(diǎn)在于讀數(shù)系統(tǒng)，它采用光電掃描和電子元件進(jìn)行自動(dòng)讀數(shù)和液晶顯示。,3.5 電子經(jīng)緯儀,電子經(jīng)緯儀ET-02/05,,部 件 名 稱,,,第3章 角度測(cè)量,3.5.1 電子經(jīng)緯儀的測(cè)角原理 1、編碼度盤測(cè)角原理,第3章 角度測(cè)量,3.5.1 電子經(jīng)緯儀的測(cè)角原理 2、光柵度盤測(cè)角原理 （1）光柵與

47、莫爾條紋,第3章 角度測(cè)量,3.5.1 電子經(jīng)緯儀的測(cè)角原理 （2）. 莫爾條紋的特性 莫爾條紋運(yùn)動(dòng)與光柵移動(dòng)具有對(duì)應(yīng)關(guān)系，光柵的位移量可用莫爾條紋移過(guò)的數(shù)目來(lái)度量。 （3）. 光柵度盤測(cè)角,第3章 角度測(cè)量,3.5.1 電子經(jīng)緯儀的測(cè)角原理 3、動(dòng)態(tài)測(cè)角原理,3.5.2 電子經(jīng)緯儀的雙軸補(bǔ)償,如圖3—12是一種格區(qū)式玻璃度盤。度盤上刻有明暗的間隔，間隔的寬度和數(shù)目視設(shè)計(jì)要求而定。度盤上還設(shè)有光闌LR

48、、LS，光闌上裝配有發(fā)光二級(jí)發(fā)電二極管。當(dāng)度盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，不動(dòng)的光闌中的光電二級(jí)管將接收在發(fā)光二級(jí)管送來(lái)的格區(qū)明暗信號(hào)，明暗信號(hào)多少將是度盤轉(zhuǎn)動(dòng)大小的標(biāo)志。,圖3—12 區(qū)格式度盤圖                3—13 標(biāo)志刻劃,圖3—12 區(qū)格式度盤圖   

49、             3—13 標(biāo)志刻劃,3—13 標(biāo)志刻劃,3—13 標(biāo)志刻劃,圖3—12 區(qū)格式度盤圖,度盤明暗格區(qū)刻劃有兩種：標(biāo)志刻和一般刻劃。圖3—13有A、B、C、D四組標(biāo)志刻劃。各標(biāo)志以寬窄不同的刻劃線和不同的排列設(shè)置在起算位置依次為90°的區(qū)間上，一般刻劃類似圖3—12所示，分布在標(biāo)志刻劃分

50、割的四個(gè)區(qū)間。一般刻劃的暗條紋為明條紋寬度的2倍。    度盤總刻劃數(shù)1024，如圖3—17所示， Φ。=360×60×60／1024=1265．625秒。    動(dòng)態(tài)掃描是通過(guò)光電信號(hào)掃描獲得角度信息的。在圖3—12中，固定光闌IS設(shè)在度盤內(nèi)側(cè)，可動(dòng)光闌IR設(shè)在度盤外側(cè)與照準(zhǔn)部相連。  

51、0; 角度測(cè)量時(shí)，由于LR隨照部旋轉(zhuǎn)，這樣Ls，LR之間構(gòu)成一定的角度。度盤在馬達(dá)的帶動(dòng)下，始終以一定的速度旋轉(zhuǎn)，從而使接收二級(jí)管斷續(xù)地接收由發(fā)光二級(jí)管發(fā)來(lái)的紅外光，在接收到光信號(hào)時(shí)，它送出高電平電信號(hào)，在未收到光信號(hào)時(shí)， 則送出低電子電信號(hào)，從而完成對(duì)度盤的掃描。,由圖3—13可知，Φ。代表一個(gè)刻劃寬所代表的角度。即Φ。=2π／N為已知值。對(duì)于任一角度Φ，則可表示成：    Φ=

52、n·Φ。+△Φ（n為正整數(shù)，0≤△Φ<Φ。） (3—2)    △Φ的測(cè)定：從圖3—15中由信號(hào)R和信號(hào)S送出的波形可以看出，由于△Φ的存在變化范圍為0~T。由于馬達(dá)轉(zhuǎn)速一定，故有：    △Φ=Φ。／T。·△ti(i=1，2，．．．．．N)    式中：N為度盤總刻劃數(shù)，△ti可用脈沖

53、填充精確測(cè)定。微處理器算出△Φi后，再依式：    △Φ=[△Φi]／N    算出最后結(jié)果，由此實(shí)現(xiàn)了度盤全刻劃測(cè)角。,圖3—14 信號(hào)測(cè)定              圖3—1 5n的測(cè)定,n的測(cè)

54、定：度盤上的四組標(biāo)志刻劃是為測(cè)定n值而專門設(shè)置的。其作用如圖3—15所示，假定被觀測(cè)的角度為Φ，在測(cè)角時(shí)，度盤旋轉(zhuǎn)一周，A、B、C、DF均經(jīng)過(guò)R、S一次，R、S發(fā)出信號(hào)為RA、SA、RB、SD、RC、SC、RD和SD。A由R轉(zhuǎn)到S時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間為TA，則Φ中所含Φ。的個(gè)數(shù)nA可由式nA=TA／T。(取整)(3—5)算出。對(duì)于B、C、D組刻劃，同樣有ni=Ti／T。(i=B、C、D)(3—6)這就是說(shuō)，在旋轉(zhuǎn)一周時(shí)可測(cè)出四個(gè)n值，微處理器

55、將它們加以比較，如發(fā)現(xiàn)差異，則自動(dòng)重復(fù)測(cè)定n值，從而保證n值的正確性。WidTC2000型全站儀就是采用動(dòng)態(tài)掃描的絕對(duì)角度測(cè)量原理。能大大地消除度盤分劃誤差的影響，消除了度盤偏心差的影響，觀測(cè)值最小讀數(shù)為0．1″。一測(cè)回觀測(cè)中誤差±0．5″，水平方向，天頂距同時(shí)測(cè)量的時(shí)間為0．9秒。有關(guān)具體操作使用請(qǐng)見說(shuō)明書。此處不繁述。,第3章 教學(xué)內(nèi)容回顧,1.角度測(cè)量原理2.光學(xué)經(jīng)緯儀3.水平角測(cè)量4.豎直角測(cè)量5. 經(jīng)緯