测量学课件：第3章--角度测量.ppt

1、 角度测量是确定地面点位的工作之一，包括水平角测量和竖直角测量。3-1 水平角观测原理3- 光学经纬仪3-3 经纬仪的使用3-4 水平角观测3-5 竖直角观测3-6 经纬仪检验与校正3-7 水平角观测的误差来源3-8 电子经纬仪一、水平角定义一、水平角定义一点到两目标的目标方向线同时投影到同一个水平面上的夹角，用表示，角值范围：0360BOAHO B A O”0A”B”ab=ba=右目标读数左目标读数3-1 水平角观测原理二、水平角观测原理二、水平角观测原理经纬仪按其精度指标编制了系列标准，分为DJ07、DJl、DJ2、DJ 6、DJ15、DJ30等级别。07、l、2、6、15、30等下标数字

2、，表示该仪器所能达到的精度指标。 经纬仪按其读数系统可分为游标经纬仪、光学经纬仪和电子经纬仪等。 3.2 DJ6光学经纬仪一、一、DJ6光学经纬仪的基本构造：光学经纬仪的基本构造：水平度盘：玻璃制成,0360 顺时针注记基座：支承整个仪器照准部：视准轴、横轴、竖轴分为三个部分(一)、基本结构 1、基座： 由底板，脚螺旋，轴座，固紧螺旋组成。 2、照准部 (1) 照准部制动和微动螺旋 (2) 望远镜制动和微动螺旋 (3) 照准部水准器(圆 水准器和管水准器) (4) 竖盘机构 (5) 读数显微镜 (6) 光学对点器 3、水平度盘(二)、读数设备 分微尺读数装置 1、读数原理：分微尺为一固定不动的

3、小尺，其上分为若干格，通过光路将度盘影像放大并成像于分微尺所在的平面，且度盘最小分划间隔之长为分微尺的全长。可以读出小于度盘最小分划值的读数。 2、读数窗中的标注： H，Hz, ,水平：均指平盘。V，T，垂直：均指竖盘 度盘最小分划值：1 分微尺分划值： 1 估读至：0.1水平2152147978垂直单平板玻璃测微器 1、读数原理：测微轮，测微器，平行玻璃板为一联动装置，转动测微轮时，带动平行玻璃板使之倾斜，借助其对光线的折射作用，使度盘影像相对于指标线产生移动，所移角值的大小反映在测微器上。测微器的全长等于度盘的最小分划。 2、度盘的最小分划： 30 测微器最小分划值：20 估读到： 5 读

4、数窗内：上为测微器，中为竖盘， 下为平盘。1071061056059582025051071061055958603.3 经纬仪的使用一、对中：将平盘分划中心安置于被 测角度顶点的铅垂线上二、 整平：将平盘、安置成水平状态三、 照准四、 读数五、注意事项1、经纬仪安置(1) 检查轴座固紧螺旋是否旋紧，防止从照准部上滑脱。(2) 中心螺旋要旋紧(3) 对中误差不大于3mm，整平时，气泡偏离零点不应超 过一格2、照准： (1) 观测水平角时，应尽量照准目标的中心位置或底部 (2) 观测竖直角时，应用横丝与目标顶相切。3.4 水平角的观测与计算水平角的观测与计算 当一个测站上只须观测两个方向所夹的单

5、角时使用该种方法。ACB在测站A安置经纬仪上、)(21RL观测方法：盘左位置瞄准左目顺时针转照准部瞄准计算上半测回角值L倒镜盘右瞄准右目标C底部平盘读数逆时针旋转照准部瞄准左目标B底部平盘读数计算下半测回角值R(右左)360标B底部水平度盘读数右目标C底部平盘读数右左下半测回角值较差符合精度要求则 要提高测角精度，一方面可提高仪器等级，另一方面可增加测回数。若需对该角观测几个测回，则测回间按来配置水平度盘的初始位置。n180例：n=2 水平度盘按0、 90 来配置n=3 水平度盘按0、 60、 120来配置水平角观测手簿水平角观测手簿(测回法测回法)测站 竖盘位置目标水平度盘读数一测回角值半测

6、回角值O左右MNMN0o013068o0712180o0142248o073068o054268o054868o0545MON 当一个测站上需观测两个以上方向所夹的角度时，也叫全圆观测法。O点安置仪器盘左以合零位置瞄准起始顺时针转方向A平盘读数照准部瞄准B、C、D、A平倒镜盘右瞄准A，平盘读数逆时针转照准部瞄准D、C、B、A 平盘读数。盘读数ABCD水平角方向观测法技术要求仪器半测回归零差一测回内2C互差同一方向值各测回互差DJ2 121812DJ618 /243.5 竖直角的观测与计算竖直角的观测与计算 高度角在同一个竖直面内目标方向线与水平视线的夹角用表示，有、号z1z212BAC目标方向

7、线在水平视线上方，为仰角0 90正值目标方向线在水平视线下方，为俯角0 90负值天顶距在同一个竖直面内，目标方向线与指向天顶方向的铅垂线的夹角，Z表示，角值为0180 竖直度盘： 0360顺、逆时针注记读数指标线：应处于铅垂位置指标水准管及其微动螺旋三个部分：构造特点：v 竖盘指标水准管与读数指标线可看成是连在一起v 竖盘装有读数指标，但二者分离v 望远镜与竖盘固连,固定于横轴的一端， 且竖盘中心位于横轴上应满足的条件： 当望远镜视线水平时，竖盘指标水准管气泡居中后，读数指标线应指向某一整读数。如： 90 盘左盘右瞄准同一目标时，竖盘读数之和为一个整数值：360LR 360 270900180

8、指标270900180指标L顺时针注记顺时针注记: L90L盘左逆时针注记逆时针注记: L L90 R270R270900180R270900180指标 RR270盘右 在测站安置经纬仪，盘左瞄准目标顶部)(21RL转动竖盘指标水准管微动螺旋，指标水准管气泡居中竖盘读数计算L倒镜指标水准管气泡居计算R计算竖直角盘右仍瞄准同目标顶部中竖盘读数指标差当指标水准管气泡居中后，读数指标线没有指在正确位置(铅垂位置)，而是偏离正确位置一个小角度值，该角度值便称为指标差。()L实际读数L0正确读数270900180指标x=L L0 xL0L产生的原因：仪器振动、磨损等使指标水准管气泡偏离了正确位置计算公式

9、：)360(21RLxx有正、负号L + R = 360盘左读数L小了x盘右读数R小了x2x360 RL90900 xLLL对竖直角的影响为：)(2702700 xRRR)180(21)(2100RLRL)180(21RL 取盘左盘右观测值的平均值可抵消其影响。的正确盘位读数R0Rx动螺旋使竖盘读数为R0气泡居中反复进行，直至x小于限差值转指标水准管微校正指标水准管使计算出该仪器的指标差x读数求出盘右校正：对同一目标盘左盘右观测分别进行竖盘一、主要轴线：1、竖轴VV2、横轴HH3、视准轴CC4、水准管轴LL5、十字丝竖丝JJ3.6 经纬仪上的主要轴线及应该满足的关系1、望远镜上下翻转所扫过的面

10、为竖直平面 视准轴 CC 横轴HH 横轴 HH 竖轴VV2、水平度盘应严格水平 水准管轴LL 竖轴VV二、应满足的关系有：3、十字丝竖丝应垂直于横轴JJ 横轴HH还应满足下面的条件：照准部旋转中心应与平盘的分划中心相一致平盘旋转中心应与其分划中心相一致竖盘指标应处于正确位置，即x=0。3.7 水平角观测误差来源一、仪器误差1、视准轴误差2、横轴误差3、竖轴误差4、照准部偏心差用盘左、盘右所得结果的平均值可以消除视准轴误差、横轴误差和照准部偏心差的影响。 二、观测误差1、测站对中误差2、目标对点误差3、照准误差4、读数误差三、外界条件的影响1、大气情况的影响2、温度变化的影响3.8 电子经纬仪电

11、子经纬仪随着电子技术的发展，传统的光学度盘已不能适应测角自动化的需要。电子经纬仪也采用度盘测角，但不是在度盘上进行角度单位的刻线，而是从度盘上取得电信号，再转换成数字。并可将结果储存在微处理器内，根据需要进行显示和换算以实现记录的自动化。这种电子经纬仪按取得电信号的方式不同可分为编码度盘测角和光栅度盘测角两种。 图3330 01 15 5一、编码度盘测角一、编码度盘测角图333为一个二进制编码度盘图。整个度盘圆周均匀地分成16个区间，从里到外有四道环(称为码道)，黑色部分为透光区(或称导电区)，白色部分为不透光区(或非导电区)。设透光(或导电)为1，不透光(或不导电)为0。根据两区间的不同状态

12、，便可测出该两区间的夹角。 在度盘的上部为发光二极管，度盘下面的相对位置上是光电二极管。对于码道的透光区，发光二极管的光信号能够通过而使光电二极管接收到这个信号，使输出为1。对于码道的不透光区，光电二极管接收不到信号，则输出为0。 334电电源源度度盘盘旋旋转转轴轴接接触触片片1 10 00 01 1编码度盘测角的原理。 编码度盘的缺点： v直接利用编码度盘不容易达到较高的测角精度。 v当光电二极管位置紧靠码区边缘时，可能会误读为邻区的代码，使读数发生大错，后来发明了一种循环码(又称葛莱码)，使相邻码区间只有一个码不同，减少误码的可能性。 二、光栅度盘与T 2000测角系统 图335明明条条纹

13、纹暗暗条条纹纹接接收收管管发发光光管管光光栅栅度度盘盘指指示示光光栅栅(a)(b)在光学玻璃盘上径向均匀地刻出许多径向刻线，就形成了光栅度盘。如图335a，如果光栅度盘与密度相同的指示光栅(相当于度盘的零指标线)叠置，将产生莫尔条纹。如图335b.威特T2000信息经纬仪的发光管、指示光栅(又称LS光闸)和接收管的位置固定，此外，还有一个与度盘一起旋转的转动光栅(又称LR光闸，相当于度盘读数指标线)(图336)。测量时，度盘被电动机驱动而绕纵轴旋转，每旋转一周，整盘光栅被两光闸所扫描。两光闸分别给出正弦形脉冲，其强度得到调制，并形成图中右侧的矩形脉冲信号。 336 0 0L LR RL LS SS S( (t t) )R R( (t t) )t tt t T T T TT T= =n nT T0 0+ + T TS SR R对角度的测量是通过测定LS和LR给出的脉冲计数(获得nT0)和相位测量(获得T)，也即角度包括n个整间隔n0和不足整间隔的相位差,用公式表示为=n0+。事实上，公式右端两项是由仪器的粗测和精测两个电路分别同时取得的。如果LS与LR在同一位置或相隔若干整间隔，则信号S和R的相位相同，此时=0，n值是由粗测电路测定的。如0，则由精测电路测定，通过测量LS和LR的相位T，而由下式计算。 最后获得完整的。 00TT