第3章_角度测量.ppt

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1、第三章第三章 角度测量角度测量3.1 角度测量角度测量主要内容主要内容3.1 3.1 角度测量原理角度测量原理3.2 3.2 经纬仪结构经纬仪结构3.3 3.3 水平角测量方法水平角测量方法3.4 3.4 竖直角测量方法竖直角测量方法3.5 3.5 经纬仪检验校正经纬仪检验校正3.6 3.6 角度测量误差分析角度测量误差分析3.1 角度测量原理角度测量原理3.1 角度测量原理角度测量原理1.水平角测量原理水平角测量原理水平角定义水平角定义 1)1)地面上地面上O O点至点至A A和和B B两目标两目标方向线在水平面方向线在水平面P P上投影的夹上投影的夹角角，称为，称为水平角水平角。2)2)两

2、方向线所作两竖直面两方向线所作两竖直面间的二面角。间的二面角。3.1 角度测量原理角度测量原理1.水平角测量原理水平角测量原理1)1)圆盘中心处于角顶点的铅垂圆盘中心处于角顶点的铅垂线上；线上；2)2)有一个水平位置带刻线的圆有一个水平位置带刻线的圆盘；盘；3)3)望远镜能在水平方向和竖直望远镜能在水平方向和竖直方向转动以瞄准不同方向不同方向转动以瞄准不同方向不同高度的目标；高度的目标；4)4)具有一个读数设备。具有一个读数设备。OBAnm3.1 角度测量原理角度测量原理2.竖直角测量原理竖直角测量原理竖直角定义竖直角定义 竖竖直直角角是是同同一一竖竖直直面面内内倾倾斜斜视视线线与与水水平平线

3、线之之间间的的夹夹角角，其其角值角值|90.|90.仰角仰角 00=90=90俯角俯角 -90=-90=0 精平精平3 3）整置检查）整置检查4 4）瞄准）瞄准5 5）读数）读数3.3 水平角测量方法水平角测量方法1.经纬仪整置对中经纬仪整置对中BCA对中：对中：使得仪器位于观测使得仪器位于观测点的正上方点的正上方要求：要求：误差误差 3mm3mm3.3 水平角测量方法水平角测量方法1.经纬仪整置对中经纬仪整置对中 (1)(1)垂球对中：垂球对中：粗略对中：粗略对中：移动三脚架，使垂球尖离测 站中心12cm内；精确对中：精确对中：稍微松开中心螺丝，在脚架 头上移动(不能旋转)仪器，使垂球尖精

4、确对中测站标志中心，旋紧中心螺丝。3.3 水平角测量方法水平角测量方法1.经纬仪整置对中经纬仪整置对中(2)(2)光学对中光学对中 打开三脚架，装上经纬仪；打开三脚架，装上经纬仪；固定三脚架一脚，双手持脚架另二脚并不断固定三脚架一脚，双手持脚架另二脚并不断调整其位置，同时观测光学对点器十字分划，调整其位置，同时观测光学对点器十字分划，使其基本对准测站标志，踩实脚架；使其基本对准测站标志，踩实脚架；稍微松开中心螺丝，在脚架头上移动仪器稍微松开中心螺丝，在脚架头上移动仪器进行精确对中。进行精确对中。3.3 水平角测量方法水平角测量方法1.经纬仪整置整平经纬仪整置整平整平：整平：使仪器竖直，分使仪器

5、竖直，分粗平粗平/精平精平两步两步(1)粗平粗平 伸缩三脚架，调平仪器，使圆气泡居中。伸缩三脚架，调平仪器，使圆气泡居中。3.3 水平角测量方法水平角测量方法1.经纬仪整置整平经纬仪整置整平123气泡居中，3与1、2等高测回观测过程中，不得再调气泡。测回观测过程中，不得再调气泡。气泡居中，1、2等高123（2）精平）精平3.3 水平角测量方法水平角测量方法1.经纬仪整置瞄准目标经纬仪整置瞄准目标大花杆大花杆 小花杆小花杆 觇标觇标3.3 水平角测量方法水平角测量方法经纬仪的十字丝分划板经纬仪的十字丝分划板3.3 水平角测量方法水平角测量方法瞄准目标瞄准目标3.3 水平角测量方法水平角测量方法瞄

6、准目标瞄准目标3.3 水平角测量方法水平角测量方法瞄准目标瞄准目标3.3 水平角测量方法水平角测量方法2.测回法测回法观测两方向角度观测两方向角度盘左正镜盘左正镜盘右倒镜盘右倒镜3.3 水平角测量方法水平角测量方法2.测回法测回法测回 竖盘位置 目标读数半测回角一测回均值 均值左右左右水平角观测记录水平角观测记录1ABAB0 01 0685 36 18180 01 24 265 36 3090 00 36175 35 42270 00 48355 35 48ABAB285 35 1285 35 0685 35 0685 35 0085 35 0985 35 0385 35 063.3 水平角测

7、量方法水平角测量方法2.测回法测回法限差检核：限差检核：1)半测回差半测回差(上下半测回角值之差上下半测回角值之差)DJ6 36秒秒 DJ2 12秒秒2)测回差测回差(两个测回之间的差两个测回之间的差)DJ6 24秒秒 DJ2 9秒秒 3.3 水平角测量方法水平角测量方法测回 竖盘位置 目标读数半测回角一测回均值 均值左右左右1ABAB0 01 0685 36 18180 01 24 265 36 3090 00 36175 35 42270 00 48355 35 48ABAB285 35 1285 35 0685 35 0685 35 0085 35 0985 35 0385 35 06半

8、测回差半测回差:1测回测回 6秒秒 2测回测回 6秒秒 测回差测回差:6秒秒3.3 水平角测量方法水平角测量方法3.全圆测回法全圆测回法零方向盘左盘右ABCDE方向观测法上半测回上半测回盘左：盘左：A-B-D-E-A下半测回下半测回盘右：盘右：A-E-D-B-A3.3 水平角测量方法水平角测量方法3.全圆测回法全圆测回法几个名词几个名词归零归零半测回归零差半测回归零差同一测回同一测回2C2C互差互差 =盘左盘右盘左盘右180180 视准轴与水平轴不垂直产生的误差视准轴与水平轴不垂直产生的误差各测回同一方向值较差各测回同一方向值较差零方向盘左盘右ABCDE方向观测法3.3 水平角测量方法水平角测

9、量方法3.全圆测回法全圆测回法3.3 水平角测量方法水平角测量方法3.全圆测回法全圆测回法计算步骤：（1）2c=盘左读数-(盘右读数180）（2）各方向的平均读数 平均读数=1/2盘左读数+(盘右读数180)（3）归零后方向值有 归零方向值=方向平均读数-起始方向平均读数（4）各测回归零后方向值的平均值（5）将相邻两方向值相减，得到水平角值全圆测回法记录测站目标盘左L盘右R平均读数归零后方向值各测回归零方向平均值水平角值 OABCDA 0 01 0671 52 06145 30 48210 12 12 0 01 24180 01 1830 12 06325 30 48251 52 00180

10、01 12OABCDA 90 01 24 161 52 06 235 30 54 300 12 24 90 01 36270 01 24120 12 1855 30 48341 52 00270 01 180 01 0971 52 03145 30 48210 12 090 01 2190 01 21161 52 03235 30 51300 12 2190 01 30(0 01 15)0 00 0071 50 48145 29 33210 10 54(90 01 26)0 00 0071 50 37145 29 25210 10 550 00 0071 50 42145 29 29210 1

11、0 5471 50 4273 38 4764 41 253.3 水平角测量方法水平角测量方法3.全圆测回法全圆测回法作业作业教材教材P225,第三章第第三章第2题题实验实验4 经纬仪的认经纬仪的认识及使用识及使用实验实验4 经纬仪的认识及使用经纬仪的认识及使用目的：目的：了解经纬仪构造，掌握其使用方法。了解经纬仪构造，掌握其使用方法。实验内容：实验内容：（1）了解经纬仪各部件的构造及其作用）了解经纬仪各部件的构造及其作用（2）进行经纬仪安置）进行经纬仪安置(对中、整平对中、整平)、瞄准与读数、瞄准与读数（3）练习测回法测角）练习测回法测角（4）每人进行一个测回，每组上交一份观测表）每人进行一个

12、测回，每组上交一份观测表教材教材p234实验实验3、43.4 竖直角测量方竖直角测量方法法3.4 竖直角测量方法竖直角测量方法1.竖直角测量原理竖直角测量原理竖直角 (也称垂直角垂直角)在同一铅垂面内，瞄准目标的倾斜视线与水平视 线的夹角。=090。仰角为正正，俯角为负负。天顶天顶铅铅垂垂线线水平线水平线ACB090 180270ZAZCAC3.4 竖直角测量方法竖直角测量方法1.竖直角测量原理竖直角测量原理3.4 竖直角测量方法竖直角测量方法2.竖盘构造竖盘构造构造特点构造特点竖盘随望远镜一起转动。竖盘与读数指标相互脱离。读数指标与竖盘水准管固定在一起，气泡居中，指标铅垂。视线水平、指标铅垂

13、时，竖盘读数为常数：盘左时一般 L0=90，盘右时一般 R0=270。270900180盘右180270 090盘左3.4 竖直角测量方法竖直角测量方法竖盘指标差x 当视线水平时，盘左竖盘读数为当视线水平时，盘左竖盘读数为90，盘右为，盘右为270。但。但指标不恰好指在指标不恰好指在90或或270，而与正确位置相差一个角度，而与正确位置相差一个角度x，称为竖盘指标差。，称为竖盘指标差。3.4 竖直角测量方法竖直角测量方法3.观测步骤观测步骤安置仪器，对中整平安置仪器，对中整平 置望远镜于盘左位置，照准目标，固置望远镜于盘左位置，照准目标，固定照准部定照准部.调节水平微动和望远镜微动螺旋，使调节

14、水平微动和望远镜微动螺旋，使十字丝横丝精确切准目标。十字丝横丝精确切准目标。调节竖盘水准管微动螺旋，使调节竖盘水准管微动螺旋，使竖盘水竖盘水准管气泡居中准管气泡居中(测水平角没有该步骤测水平角没有该步骤)3.4 竖直角测量方法竖直角测量方法3.观测步骤观测步骤读取盘左读数读取盘左读数 L L，记录入表，记录入表松开制动螺旋，置望远镜于盘右位置，松开制动螺旋，置望远镜于盘右位置，精确照准同一目标精确照准同一目标调节竖盘水准管微动螺旋调节竖盘水准管微动螺旋，使，使竖盘水准竖盘水准管气泡居中，读取管气泡居中，读取盘右读数盘右读数R,R,记录入表记录入表3.4 竖直角测量方法竖直角测量方法 上半测回竖

15、角（盘左）：上半测回竖角（盘左）：下半测回竖角（盘右）：下半测回竖角（盘右）：一测回竖角：一测回竖角：4.竖角计算竖角计算3.4 竖直角测量方法竖直角测量方法竖直角观测记录测站目标竖盘位置竖盘读数半测回角值 一测回角值AB盘左盘左87 52 182 07 42盘右盘右272 07 302 07 302 07 36AC盘左盘左93 16 543 16 54盘右盘右266 43 243 16 363 16 453.4 竖直角测量方法竖直角测量方法盘左:=(90+x)-L=L+x盘右:=R-(270+x)=R-x有：(90+x)-L=R-(270+x)即指标差x:要求：5.指标差计算指标差计算3.4

16、 竖直角测量方法竖直角测量方法盘左:=(90+x)-L=L+x盘右:=R-(270+x)=R-x指标差x:要求：5.指标差计算指标差计算3.4 竖直角测量方法竖直角测量方法 用经纬仪观测某一目标的竖直角，用经纬仪观测某一目标的竖直角，测得盘左读数为测得盘左读数为714524，盘右读，盘右读数为数为2881622，计算竖直角及指标，计算竖直角及指标差。如用这台仪器测得另一目标的盘差。如用这台仪器测得另一目标的盘左读数为左读数为921236，求其竖直角？，求其竖直角？练习题练习题3.5 经纬仪检验校经纬仪检验校正正3.5 经纬仪检验校正经纬仪检验校正1.经纬仪的轴线及其应满足的条件经纬仪的轴线及其

17、应满足的条件1）经纬仪的轴线经纬仪的轴线 横轴横轴 HH 视准轴视准轴 CC 水准管轴水准管轴 LL 竖轴竖轴 VV 圆水准轴圆水准轴 L L 3.5 经纬仪检验校正经纬仪检验校正 2）应满足的条件应满足的条件 (1)水准管轴垂直于竖轴水准管轴垂直于竖轴 LLVV (2)视准轴垂直于横轴视准轴垂直于横轴 CCHH (3)横轴垂直于竖轴横轴垂直于竖轴 HHVV (4)竖丝竖丝HH (5)圆水准轴平行于竖轴圆水准轴平行于竖轴 L L VV(次要条件次要条件)1.经纬仪的轴线及其应满足的条件经纬仪的轴线及其应满足的条件3.5 经纬仪检验校正经纬仪检验校正2.照准部水准管垂直于垂直轴的检校照准部水准管

18、垂直于垂直轴的检校1)检验：整平：整平仪器，器，气泡居中后旋气泡居中后旋转180是否仍居中是否仍居中？2)校正：用水准管校正：用水准管校正螺旋使气泡校正螺旋使气泡返回一半，用脚返回一半，用脚螺旋螺旋纠正一半。正一半。3.5 经纬仪检验校正经纬仪检验校正3.十字丝竖丝垂直于水平轴的检校十字丝竖丝垂直于水平轴的检校1）检验：用十字丝交点精确用十字丝交点精确照准远处一清晰目标照准远处一清晰目标点点A。旋紧水平制动旋紧水平制动螺旋与望远镜制动螺螺旋与望远镜制动螺旋，慢慢转动望远镜旋，慢慢转动望远镜微动螺旋，如点微动螺旋，如点A不不离开竖丝，则条件满离开竖丝，则条件满足（图足（图a），），否则需否则需要

19、校正（图要校正（图b）3.5 经纬仪检验校正经纬仪检验校正3.十字丝竖丝垂直于水平轴的检校十字丝竖丝垂直于水平轴的检校2）校正：）校正：旋下目镜分划板护盖，松开4 个压环螺丝（图c），慢慢转动十字丝分划板座，然后再作检验，待条件满足后再拧紧压环螺丝，旋上护盖。3.5 经纬仪检验校正经纬仪检验校正4.视准轴垂直于水平轴的检校视准轴垂直于水平轴的检校1)检验：盘左，先照准左，先照准A点，倒点，倒转望望远镜得得B1盘右，先照准右，先照准A点，倒点，倒转望望远镜得得B2若若B1，B2不重合不重合则有此有此误差差3.5 经纬仪检验校正经纬仪检验校正4.视准轴垂直于水平轴的检校视准轴垂直于水平轴的检校2)

20、校正：校正：在在B2附近附近标出扣除出扣除c影响影响后的后的B点，平移十字点，平移十字丝使使视准准轴照准照准B点点3.5 经纬仪检验校正经纬仪检验校正5.水平轴垂直于垂直轴的检校水平轴垂直于垂直轴的检校1)检验：盘左，先照准高点左，先照准高点P，再投再投影至影至仪器高度得器高度得A点；点；盘右，先照准同一点右，先照准同一点P，再再投影至投影至仪器高度得器高度得B点；点；如果如果AB不重合，不重合，则有此有此误差差3.5 经纬仪检验校正经纬仪检验校正5.水平轴垂直于垂直轴的检校水平轴垂直于垂直轴的检校2)校正：校正：标明明AB的中点的中点M照准照准M点，抬高望点，抬高望远镜至至P附近附近升降横升

21、降横轴的一端使照准的一端使照准P点。点。3.5 经纬仪检验校正经纬仪检验校正6.指标差检校指标差检校一般指标差的绝对值超过一般指标差的绝对值超过1时，应予以校正。时，应予以校正。180270090i180270090i3.6 角度测量误差角度测量误差分析分析3.6 角度测量误差分析角度测量误差分析误差来源误差来源仪器误差仪器误差观测误差观测误差外界条件的影响外界条件的影响3.6 角度测量误差分析角度测量误差分析1.仪器误差仪器误差1)1)检校不完善的残留误差检校不完善的残留误差2)2)仪器制造不完善的误差仪器制造不完善的误差 3.6 角度测量误差分析角度测量误差分析1.仪器误差仪器误差1)1)

22、检校不完善的残留误差检校不完善的残留误差误差类型误差类型处理方法处理方法视准轴误差视准轴误差正倒镜平均正倒镜平均(消除消除)水平轴误差水平轴误差正倒镜平均正倒镜平均(消除消除)照准部水准管不垂直照准部水准管不垂直于垂直轴于垂直轴无法消除影响，注意无法消除影响，注意整平整平3.6 角度测量误差分析角度测量误差分析1.仪器误差仪器误差2 2)仪器制造不完善的误差仪器制造不完善的误差 误差类型误差类型处理方法处理方法度盘刻划误差度盘刻划误差变换度盘位置变换度盘位置(减弱减弱)度盘偏心误差度盘偏心误差正倒镜平均正倒镜平均(消除消除)照准部偏心差照准部偏心差正倒镜平均正倒镜平均(消除消除)3.6 角度测

23、量误差分析角度测量误差分析2.观测误差观测误差1 1）仪器对中误差）仪器对中误差产产生生：仪仪器器中中心心与与测测站站点点不不在在同同一一铅铅垂垂线线上上规律：规律：偏心越大、边越大，误差越大偏心越大、边越大，误差越大消除与减弱措施：消除与减弱措施：精确对中精确对中3.6 角度测量误差分析角度测量误差分析2.观测误差观测误差2 2）目标偏心误差）目标偏心误差产生情况：产生情况：觇标中心偏离目标标石中心觇标中心偏离目标标石中心规律：规律：与偏心距与正比，与边长成反比，与偏心距与正比，与边长成反比，垂直于视线方向的目标偏心误差最大垂直于视线方向的目标偏心误差最大消除与减弱措施：消除与减弱措施：觇标

24、铅垂，觇标铅垂，照准底部照准底部3.6 角度测量误差分析角度测量误差分析2.观测误差观测误差3 3）照准误差）照准误差产生原因：产生原因：未精确瞄准目标的几何中心未精确瞄准目标的几何中心消除与减弱措施：消除与减弱措施：选择较好的观测环境选择较好的观测环境3.6 角度测量误差分析角度测量误差分析2.观测误差观测误差4 4）读数误差）读数误差产生原因：产生原因：估读导致估读导致5 5）视差和十字丝不清晰的影响）视差和十字丝不清晰的影响视差：目标成象不在十字丝板上引起的误差视差：目标成象不在十字丝板上引起的误差消除措施：观测时认真调焦消除措施：观测时认真调焦3.6 角度测量误差分析角度测量误差分析3

25、.外界条件引起的误差外界条件引起的误差1 1）大气折光）大气折光 旁折光和垂直折光旁折光和垂直折光 措施：措施：避免长边避免长边 选择有利的观测时间选择有利的观测时间 视线离障碍物视线离障碍物1 1米以上米以上3.6 角度测量误差分析角度测量误差分析3.外界条件引起的误差外界条件引起的误差2 2）天气影响）天气影响 空气抖动空气抖动 、温度、湿度、风力等、温度、湿度、风力等 措施：打伞遮阳，选择有利的观测时间措施：打伞遮阳，选择有利的观测时间 阴天，晚上，阴天，晚上，上午上午9 91111点点 下午下午3 35 5点点 小结小结1)经纬仪测角原理经纬仪测角原理2)经纬仪测角步骤：经纬仪测角步骤：对中，整平，整置检查，瞄准，读数，记录对中，整平，整置检查，瞄准，读数，记录3)水平角观测法水平角观测法 测回法，全圆测回法测回法，全圆测回法4)垂直角观测垂直角观测 指标差指标差5)误差来源及消除方法误差来源及消除方法本章本章完！完！作业作业教材教材 p225 第三章第三章 题题2,3实验实验-5,61.每组两台经纬仪每组两台经纬仪2.选选3个目标点，每人进行一个完整测回个目标点，每人进行一个完整测回,填填表记录、计算表记录、计算3.每人在起始点时观测竖直角每人在起始点时观测竖直角,填表记录、计填表记录、计算算4.准备记录表格，上交成果准备记录表格，上交成果