哈工大测量学授课课件第3章角度测量
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第3章 角度测量
第3章经纬仪及其角度测量3.1 角度测量原理角度测量是测量工作的重要内容之一。
角度测量的目的是测定地面点连线之间的空间位置关系，以此来确定点的平面坐标和高程，它包括水平角测量和竖直角测量，所采用的仪器为光学经纬仪、电子经纬仪和全站仪等。
本章重点介绍光学经纬仪及其角度测量方法。
3.1.1 水平角测量原理图3-1 水平角测量原理从一点到两个目标的方向线在水平面上的垂直投影所构成的角度，称为水平角。
或者说，空间两直线的夹角在水平面上的垂直投影，称为水平角。
如图3-1所示，A、B、C为三个高度不同的地面点。
根据水平角的定义，将A、B、C三点分别沿铅垂方向投影到水平面上，其投影线ab和ac∠所构成的角∠cab，即为方向线AC、AB所夹的水平角。
注意：两直线AC、AB的空间夹角CAB 并不是水平角。
为了测定水平角值的大小，可以在过顶点A的铅垂线上任意点安置一个有刻度的水平圆盘，称之为水平度盘。
度盘中心O位于过A点的铅垂线上。
则方向线AC、AB在水平度盘上的垂直投影On、Om，在水平度盘上的读数分别为n和m，若将水平度盘按顺时针刻划，则所求的水平角β就是两个读数之差，即：β(3-1)=nm-经纬仪就是根据上述测角原理来设计的。
在仪器上设置一个带有刻划的水平圆盘和在圆盘上读数的指针，将度盘中心与经纬仪的竖轴处于同一铅垂线上。
观测水平角时，安置仪器在测点正上方，使水平度盘中心处在过测点的铅垂线上，通过装置在经纬仪上的望远镜瞄准目标，提供两方向线；当望远镜高低变化时，其视准轴在同一铅垂面内变动，从而提供上述两条方向线在水平读盘上的垂直投影，通过经纬仪中的读数装置读取两投影线在度盘上的方向值，两者之差即为所测的水平角。
这就是经纬仪水平角测量的基本原理。
3.1.2 竖直角测量原理竖直角是指同一铅垂面内某方向线与指标线（包括水平线或铅垂线）之间的夹角。
当指标线为水平线时称其为倾角；指标线为铅垂线的天顶方向时称其为天顶距。
角度测量PPT幻灯片
在脚架头上移动(不要旋转)仪器，
使垂球尖精确对中测站标志中心，
旋紧中心连接螺旋。
注意:脚架头首先要放平,三个脚螺旋
基本等高,脚架适当踩实,调节垂球尖 高度，使尽量接近标志，便于判断。
垂球
23
垂球对中
三 脚 架 和 垂 球
2. 用光学对中对中
光学对中器的结构：
1.反射棱镜 2.水平度盘 3.仪器纵轴
33
垂直角观测原理
垂直角观测原理
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(也称竖直角)。α = 0～±90o，仰角为
正，俯角为负。
天顶
A
垂直度盘
270°
ZA
0° Z C
0°
90 ° A
B
C
180°
180° 铅
垂
线
水平线
天顶距 － 视线
与铅垂线的夹角 Z = 0°～180°
C
DJ1 ≤ ±1
60mm
30× 6/2mm 10/2mm
经纬仪等级
DJ2
DJ6
≤ ±2
≤ ±6
40mm
40mm
28×
20/2mm 20/2mm
26×
30/2mm 30/2mm
主要用途
二等平面控制 测量及精密 工程测量
三、四等平面 控制测量及 一般工程测量
图根控制测量 及
一般工程测量
5
二、 经纬仪的构造
因此方向法也称为
B
“全圆测回法”
D
A
C
E
方向观测法
31
全圆方向法水平角观测记录
测 站
测 回 数
表3-3
全水圆平方向度法盘水读平角数观测记录
角度测量
3 角度测量 §3.4 水平角和竖直角测量方法 3.4.1 水平角测量
⑵ 方向观测法 方向观测法成果计算 计算两倍照准差( c)值 ①计算两倍照准差(2c)值 2c=盘左读数 -(盘右读数±180° ) c=盘左读数 盘右读数±180° 盘左读数2c=盘左读数-(盘右读数±180°) 2c=盘左读数- 盘右读数±180° 盘左读数
当测角精度要求较高时，往往要观测几个测回，为也 当测角精度要求较高时， 往往要观测几个测回， 减少度盘分划误差的影响，各测回间应根据测回数n， 按 减少度盘分划误差的影响， 各测回间应根据测回数n 180°/n变换水平度盘位置。 180°/n变换水平度盘位置。 变换水平度盘位置
工程测量学
3 角度测量 §3.4 水平角和竖直角测量方法 3.4.1 水平角测量
计算的结果称为方向值。起始方向有两个平均值， 计算的结果称为方向值。起始方向有两个平均值，应将此两数 方向值 再次平均，作为起始方向的方向值，并括以括号。 再次平均，作为起始方向的方向值，并括以括号。 竖直角测量方法 3.4.1 水平角测量
3 角度测量 §3.1 角度测量原理 3.1.2 竖直角测量原理
刻度盘和在刻度盘上读数的 根据以上分析，经纬仪须有一刻度盘和在刻度盘上读数的指标 根据以上分析，经纬仪须有一刻度盘和在刻度盘上读数的指标 观测水平角时，刻度盘中心应安放在过测站点的铅垂线上， 。观测水平角时，刻度盘中心应安放在过测站点的铅垂线上，并能 使之水平 为了瞄准不同方向， 水平。 使之水平。为了瞄准不同方向，经纬仪的望远镜应能沿水平方向转 俯仰。 也能高低俯仰 当望远镜高低俯仰时，其视准轴应划出一竖直 动，也能高低俯仰。当望远镜高低俯仰时，其视准轴应划出一竖直 面，这样才能使得在同一竖直面内高低不同的目标有相同的水平度 盘读数。 盘读数。
第三章 角度测量
备注
测站
目标
竖盘 位置
水平度盘读数 (°′″)
半测回角值 (°′″)
一测回平均角值 (°′″)
A 一测回 C
左
0 06 24 111 46 18
111 39 54
111 39 51
B
A右 C
180 06 48 291 46 36
111 39 48
测站 竖盘位 目标 水平度盘读数（ 半测回角值（ 一测回平均值 各测回平均角
B
258 49 06
测站
目标
竖盘 位置
水平度盘读数 (°′″)
半测回角值 (°′″)
一测回平均角值 (°′″)
各测回平均值 (°′″)
A 左
0 01 24
112 56 48
B
112 58 12
一测回1
112 57 03
A
180 01 48
右
112 57 18
B
292 59 06
A
90 03 48
3、物镜对光：调节物镜对光螺旋使目标影像清晰可见， 并注意消除视差
4、精确照准目标：单丝平分目标，双丝夹准目标
（三）读数：分微尺测微器读数（6秒的正倍数）
二、水平角的观测方法 水平角的观测方法有：测回法 （两个方向的单角）、
方向观测法（多方向）、复测法（提高测角精 度），在建筑工程测量中多采用测回法。
竖直角的角值
1 2
左
右
工程测量》竖直角测量的记录
盘左半测回角值：αL= 90º－ L αL= 90º－ 84°12′24″
竖盘为顺时=针5°刻4划7′ 如36右″ 图：
竖角测回值，即
角度测量
• 电子经纬仪是在光栅度盘的上、下对称位置分别安装光 源和光电接收机。由于栅线不透光，而缝隙透光，则可将 光栅度盘是否透光的信号变为电信号。 • 光栅度盘的栅距相当于光学度盘的分划，栅距越小，则 角度分划值越小，即测角精度越高。 • 在80mm直径的光栅度盘上，刻划有12500条细线（刻线 密度为50条/mm），栅距分划值为1′44″。 在光栅度盘测角系统中，采用莫尔干涉条纹技术测微。 莫尔条纹：是将两块密度相同的光栅重叠，并使它们的刻 划线相互倾斜一个很小的角度θ，此时便会出现明暗相间 的条纹，该条纹称为莫尔条纹。
补充内容： ET-02电子经纬仪的使用
图所示为南方测绘仪器公司生产的ET-02电子经纬仪。 精度指标：一测回方向观测中误差为±2″，角度最 小显示到1″，竖盘指标自动归零补偿采用液体电子传 感补偿器。
• 仪器使用NiMH高能可充电电池供电，充满电的电池可供仪器连续使用8~10 小时；设有双操作面板，每个操作面板都有完全相同的一个显示窗和7个功 能键，便于正倒镜观测；望远镜的十字丝分划板和显示窗均有照明光源，以 便于在黑暗环境中观测。
测微尺的像。 读数方法为： “度”数由落在测微器上的
3.2.4 DJ2级光学经纬仪
• DJ2型光学经纬仪常用于三、四等三角测量、精密导线测量和工 程测量。
• DJ2型光学经纬仪的几个特点： 1.DJ6型光学经纬仪采用单指标读数，受度盘偏心的影响。DJ2型光 学经纬仪采用对径分划符合读数法，相当于利用度盘上相差的两个
3.2.1 经纬仪概述
• 按读数系统分，可以分为光学和电子类经纬仪。 • 规范给出的国产光学经纬仪(optical theodolite)按其
精度划分的型号有：DJ07、DJ1、DJ2、DJ6，其中 字母D、J分别为“大地测量”和“经纬仪”汉语拼 音的第一个字母，07、1、2、6分别表示该仪器水平 方向一测回方向观测中误差的秒数。
第三章-角度测量PPT课件
当观测三个以上的方向时，可以用方向观测法。 具体操作方法如下：
（1）安置仪器于O 点，首先用
B
盘左，水平度盘设置在略大于
0的位置，瞄准起始方向A，
A又称为零方向，读取水平
度盘读数0，记入观测手簿
（见下表）。
（2）顺时针方向转动仪器，分 A 别观测点B、C、D点。并得 零方向 到读数，记入手簿。
（3）再次瞄准点A，读取读数
2021
第三节 DJ2型光学经纬仪
国产DJ2光学经纬仪
2021
特点：
读数窗只能看到水平或竖直度盘之一的影像 采用对径符合读数装置，消除度盘偏心差
176°38′25.8″
177°03′35.8″
2021
第四节 经纬仪的使用
操作步骤: 对中、整平、瞄准、读数
对中：水平度盘中心与测站点位于同一铅垂 线上。
整平：竖轴竖直，水平度盘水平，横轴水平。 瞄准：精确照准目标。 读数：取得观测成果。
2021
一、 对中
1垂.垂球球对对中中步：骤（：误差小于3毫米） 粗略对中：移动三脚架，使垂球尖离
测 站中心12cm内；
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 确对准测站标志中心，旋紧中心螺丝。 注意
111 39 51
111 39 48 111 40 00
111 39 54
111 39 52
2021
测回法观测的误差有两项限定：
①上下两半测回角值之差； ② 各测回角值互差。
DJ6级经纬仪
①上下两半测回角值之差应小于40 "， ②各测回角值互差应小于24 ".
2021
水平角观测外业记录表格
第3章 角度测量
光学经纬仪的构造及度盘读数
经纬仪的技术参数 DJ6经纬仪的构造
经纬仪的技术参数
技术项目
一测回水平 方向中误差
DJ1 1
经纬仪等级 DJ2
2
DJ6 6
望远镜有效 孔径不小于
望远镜放大 倍数不小于
60mm 30倍
40mm 28倍
40mm 26倍
水准管 水平度盘 6/2mm
20/2mm
整平——使仪器纵轴铅垂，水平度盘与横轴水平，
竖盘位于铅垂面内。整平误差不超过1格。
3
3
1
2
1
2
气泡居中，1、2等高
气泡居中，3与1、2等高
用左手大拇指法则，转动脚螺旋，调节水准
管气泡居中(反复)。
一测回观测过程中，不得再调气泡。
瞄准—用望远镜竖丝精确
瞄准目标的标志中心。
操作步骤：
粗瞄、制动、调焦消
三、读数方法
转动测微轮，使正、倒像分划线重合，找出满足 以下三个条件的一对正、倒像分划线： (1)相差180o (2)正像在左，倒像在右； (3)相距最近。 读取该对分划线正像的度数；该对分划线所夹的
格数×10′为整十分数；在测微窗上读取分、
秒，估读至0.1秒。例：
双平板玻璃测微器(J2)
163°27'32.5"
估读至0.1格，因此，
估读的秒数都应是6的
倍数。
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水平度盘读数： 0 1
73°04′24″
测微盘
水平度盘读数
竖盘读数
测 微 尺 读 数 窗
DJ2 光学经纬仪
一、用途 :三、四等三角测量 、精密导线 测量、工程测量等
二、构造特点 采用对径符合读数系统，一次读取对径 180o两个方向的平均值，可消除照准部偏 心差的影响