测量与地图学第三讲角度测量课件.ppt
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- 测量 地图学 第三 角度 课件
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1、(1 1)了解角度测量误差及注意事项。)了解角度测量误差及注意事项。(2 2)熟悉电子经纬仪的构造。)熟悉电子经纬仪的构造。(3 3)掌握角度测量原理,掌握)掌握角度测量原理,掌握DJ6DJ6经纬仪的构造和使用方经纬仪的构造和使用方法,掌握水平角和竖直角的观测和计算方法。法,掌握水平角和竖直角的观测和计算方法。教学目标教学目标 重点:重点:DJ6经纬仪的使用方法,水平角和竖经纬仪的使用方法,水平角和竖直角的观测和计算方法直角的观测和计算方法 难点:难点:经纬仪的检验、校正经纬仪的检验、校正 地面一点至两目标方地面一点至两目标方向线在水平面上投影的夹向线在水平面上投影的夹角,称为水平角。角,称为
2、水平角。范围:顺时针范围:顺时针003600 水平面aobAOB0ba水平度盘水平度盘(horizontal circle)ba天顶铅垂线水平线ACAZCZACB090 180270在同一竖直面内,一点到目标的方向线与水平视在同一竖直面内,一点到目标的方向线与水平视线所夹的锐角。线所夹的锐角。取值范围:取值范围:0 0 9090 ,仰角为正,仰角为正,俯角为负。俯角为负。竖直角用竖直角用 表示:表示:目标视线的读数水平视线的读数目标视线的读数水平视线的读数 天顶角:在同一竖直面内,视线与铅垂线在同一竖直面内,视线与铅垂线的天顶方向之间的夹角称为天顶角,也叫的天顶方向之间的夹角称为天顶角,也叫天
3、顶距天顶距,用,用Z表示,取值范围:表示,取值范围:0 180。显然,同一方向线的天顶距和竖直角之和显然,同一方向线的天顶距和竖直角之和等于等于90:Z=90 经纬仪是测角的仪器,按测角的精度分为:经纬仪是测角的仪器,按测角的精度分为:DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ10。DJ分别为分别为“大地测量大地测量”和和“经纬仪经纬仪”的汉字拼的汉字拼音第一个字母,其下标数字为该仪器一测音第一个字母,其下标数字为该仪器一测回方向观测中误差的秒数。回方向观测中误差的秒数。一、一、DJ6经纬仪的构造经纬仪的构造1、照准部(alidade)望远镜、支架 竖直度盘 管水准器 光路系统2、水平度盘(hor
4、izontal circle)水平度盘 度盘变换手轮 外轴3、基座(tribrach)圆水准器 脚螺旋DJ6DJ6经纬仪的构造经纬仪的构造基座、照准部、水平度盘、读数装置基座、照准部、水平度盘、读数装置基座基座照准部照准部)望远镜望远镜倒像,2630倍,目镜调焦,物镜调焦,目镜调焦,物镜调焦,粗瞄准器,十字丝粗瞄准器,十字丝2 2)竖直度盘竖直度盘3 3)读数显微镜读数显微镜 反光镜反光镜4 4)圆水准器圆水准器 8/2mm;管水准器管水准器30 /2mm5 5)竖轴竖轴(仪器旋转轴)(仪器旋转轴)6 6)望远镜望远镜(竖直竖直)制动、微动制动、微动7 7)照准部照准部(水平水平)制动、微动制
5、动、微动8 8)光学对点器光学对点器9 9)复测扳手或度盘变换手轮复测扳手或度盘变换手轮 望远镜十字丝望远镜十字丝由光学玻璃制成,由光学玻璃制成,按1间隔顺时针刻划顺时针刻划0 0 360360 刻度;刻度;特点:特点:水平度盘与照准部相互脱离;水平度盘与照准部相互脱离;改变度盘位置,需使用改变度盘位置,需使用度盘变换手轮度盘变换手轮或或复测扳手复测扳手。090180270090180270轴座、脚螺旋、连接板轴座、脚螺旋、连接板基座基座水平度盘水平度盘照准部照准部脚螺旋脚螺旋用于整平仪器用于整平仪器4.经纬仪的读数装置J6经纬仪度盘读数光路水平度盘垂直度盘1)读数光路2 2)J6J6光学经纬
6、仪读数光学经纬仪读数度盘上度盘上1 1度分划的间隔经放度分划的间隔经放大后,与分微尺全大后,与分微尺全 长相等。长相等。分微尺全长分分微尺全长分6060格,因此格,因此其其最小格值为最小格值为1 1=60 60 读数时,秒数必须估读。读数时,秒数必须估读。估读至估读至0.10.1格,因此,估读格,因此,估读的秒数都应是的秒数都应是6 6的倍数。的倍数。水平度盘读数:73 04 24分微尺测微分微尺测微利用度盘刻度线,在分微尺上读数。“H H”水平度盘读数,水平度盘读数,“V V”竖直度盘读数。竖直度盘读数。017373三、电子经纬仪原理电子经纬仪将光学度盘换为电子经纬仪将光学度盘换为光光-电扫
7、描度盘电扫描度盘,以,以自动记录和显示读数自动记录和显示读数代替代替人工光学测微读数人工光学测微读数,使,使测角操作简单化,可避免读数误差的产生。其自测角操作简单化,可避免读数误差的产生。其自动记录、储存、计算功能,以及数据通讯功能,动记录、储存、计算功能,以及数据通讯功能,进一步提高了测量作业的自动化程度。进一步提高了测量作业的自动化程度。电子经纬仪与光学经纬仪区别在于电子经纬仪与光学经纬仪区别在于度盘度盘读数及显示读数及显示系统系统,其水平度盘、竖直度盘及读数装置分别采,其水平度盘、竖直度盘及读数装置分别采用两个相同的用两个相同的光栅度盘(或编码盘)光栅度盘(或编码盘),通过,通过读数读数
8、传感器传感器进行角度测量,根据测角精度可分为进行角度测量,根据测角精度可分为0.5,1,2,3,5,10等几个等级。等几个等级。光电度盘一般分两大类:光电度盘一般分两大类:编码度盘编码度盘:在圆形玻璃上,排列一组同心圆:在圆形玻璃上,排列一组同心圆码码道,根据码道数沿径向将同心圆划分为一定扇区,道,根据码道数沿径向将同心圆划分为一定扇区,根据位置将每个扇区设为相邻透明或不透明,径根据位置将每个扇区设为相邻透明或不透明,径向扇区即构成一二进制编码;向扇区即构成一二进制编码;光栅度盘光栅度盘:在度盘表面的一个圆环内,刻画出许:在度盘表面的一个圆环内,刻画出许多等间隔的条纹组成光栅,通过累计栅距数值
9、测多等间隔的条纹组成光栅,通过累计栅距数值测角。角。也有将上述二者结合起来,采用也有将上述二者结合起来,采用“编码与光栅相编码与光栅相结合结合”的度盘进行测角。的度盘进行测角。1)编码度盘测角原理)编码度盘测角原理在玻璃圆盘上刻划若干同在玻璃圆盘上刻划若干同心圆带心圆带码道码道,再根据,再根据码道数等间隔将全圆划码道数等间隔将全圆划成若干成若干扇区扇区,则每个扇,则每个扇形区有几个梯形。形区有几个梯形。如果每个梯形分别以如果每个梯形分别以“亮亮”和和“黑黑”表示表示“0”和和“1”的信号,则该扇形的信号,则该扇形便被赋予一个二进制码,便被赋予一个二进制码,其值为其值为02n,这样便将,这样便将
10、度盘划分为度盘划分为2n份。份。例如,用四位二进制表示角值,则全圆只能刻成例如,用四位二进制表示角值,则全圆只能刻成4416个扇形,则度盘刻划值(角度分辨率)个扇形,则度盘刻划值(角度分辨率)为为360o/16=22.5o,这显然没有应用价值。,这显然没有应用价值。如果取角度分辨率为如果取角度分辨率为20”,则需要的扇形区为,则需要的扇形区为(3606060)/20=64800,由此计算得码道数,由此计算得码道数为为64800216个。个。因为度盘直径有限,码道愈多,靠近度盘中心的扇因为度盘直径有限,码道愈多,靠近度盘中心的扇形间隔愈小,故不可能无限增多码道。实际应用形间隔愈小,故不可能无限增
11、多码道。实际应用中,一般将度盘刻成适当的码道,再利用测微装中,一般将度盘刻成适当的码道,再利用测微装置来达到细分角值的目的。置来达到细分角值的目的。2)增量式光栅度盘测角原理)增量式光栅度盘测角原理 均匀地刻有许多一定间隔细线的直尺或圆盘称均匀地刻有许多一定间隔细线的直尺或圆盘称为为光栅尺光栅尺或或光栅盘光栅盘。左图为用于直线测量的直线。左图为用于直线测量的直线光栅,右图为径向光栅。设光栅的栅线(不透光光栅,右图为径向光栅。设光栅的栅线(不透光区)宽度为区)宽度为 a,缝隙宽度为,缝隙宽度为 b,栅距栅距 d a b,通常,通常 a b,它们都对应一角度值。,它们都对应一角度值。在光栅度盘的上
12、下对应位置上装上在光栅度盘的上下对应位置上装上光源、光源、计数器计数器等,使其随照准部相对于光栅度等,使其随照准部相对于光栅度盘转动,可由计数器累计所转动的栅距盘转动,可由计数器累计所转动的栅距数,从而求得所转动的角度值。数,从而求得所转动的角度值。因为光栅度盘上没有绝对度数,只是因为光栅度盘上没有绝对度数,只是累累计移动光栅的条数计数计移动光栅的条数计数,故称为,故称为增量式增量式光栅度盘,其读数系统称为增量式读数光栅度盘,其读数系统称为增量式读数系统。系统。角度测量的实验仪器全站仪操作螺旋 目镜调焦螺旋&物镜调焦螺旋 光学对中器目镜调焦螺旋&光学对中器物镜调焦螺旋 水平制动螺旋&水平微动螺
13、旋 望远镜制动螺旋&望远镜微动螺旋 脚螺旋 中心螺旋操作螺旋作用:目镜调焦螺旋目镜调焦螺旋:十字丝清晰。:十字丝清晰。物镜调焦螺旋物镜调焦螺旋:物像清晰。:物像清晰。对中器目镜调焦螺旋对中器目镜调焦螺旋:分划板的刻划圈清晰。:分划板的刻划圈清晰。对中器物镜调焦螺旋对中器物镜调焦螺旋:地面点标志成像清晰。:地面点标志成像清晰。水平制动螺旋、水平微动螺旋水平制动螺旋、水平微动螺旋:在水平方向制:在水平方向制动与微动照准部,精确瞄准目标。动与微动照准部,精确瞄准目标。望远镜制动螺旋、望远镜微动螺旋望远镜制动螺旋、望远镜微动螺旋:在竖直方:在竖直方向制动与微动望远镜,精确瞄准目标。向制动与微动望远镜,
14、精确瞄准目标。脚螺旋脚螺旋:精确整平,使水准管在任何位置气泡:精确整平,使水准管在任何位置气泡 均居中。均居中。中心螺旋中心螺旋:连接三脚架和仪器。:连接三脚架和仪器。一、对中和整平1、垂球法(1 1)脚架头上移动仪器进行对中。)脚架头上移动仪器进行对中。(2 2)旋转脚螺旋进行整平。)旋转脚螺旋进行整平。(3 3)反复()反复(1 1)、()、(2 2)两步。)两步。B的安置BCA(1)大致水平大致对中)大致水平大致对中眼睛看着对中器,眼睛看着对中器,拖动拖动三脚架两个脚三脚架两个脚,使仪器大使仪器大致对中致对中,并保持并保持“架头架头”大致水平。大致水平。(2)伸缩脚架粗平)伸缩脚架粗平
15、根据气泡位置,伸缩三脚架两个脚,使圆水根据气泡位置,伸缩三脚架两个脚,使圆水准气泡居中。准气泡居中。1 1)转动仪器,使水准管与脚螺旋)转动仪器,使水准管与脚螺旋1 1、2 2连线连线平行平行。2 2)根据气泡位置运用法则,对向旋转脚螺旋)根据气泡位置运用法则,对向旋转脚螺旋1 1、2 2。3 3)转动仪器)转动仪器90900 0,运用法则,旋转脚螺旋,运用法则,旋转脚螺旋3 3。气泡居中,气泡居中,1、2等高等高123气泡居中,气泡居中,3与与1、2等高等高123三三.读数读数 二二.瞄准瞄准用望远镜竖丝精确瞄准目标的标志中心。目镜对光目镜对光 粗略瞄准粗略瞄准 物镜对光物镜对光 (4)精确
16、瞄准精确瞄准操作步骤操作步骤:粗瞄、制动、调焦消除视差、水平和垂直微动精确瞄准粗瞄、制动、调焦消除视差、水平和垂直微动精确瞄准。瞄准目标时,要尽量设法减少由于目标不垂直引起的瞄准目标时,要尽量设法减少由于目标不垂直引起的 方向误差。方向误差。电子经纬仪角度测量界面及功能键含义34按键名称按键名称功能功能置零置零锁定锁定置盘置盘倾斜倾斜V%R L竖角竖角将某方向的水平盘读数归零将某方向的水平盘读数归零设置水平盘读数锁定为当前方向值设置水平盘读数锁定为当前方向值通过键盘输入方式设定特定的水平盘通过键盘输入方式设定特定的水平盘倾角自动补偿;显示单轴倾角,提供倾倾角自动补偿;显示单轴倾角,提供倾斜值以
17、便整平斜值以便整平切换竖盘读数为天顶距切换竖盘读数为天顶距/坡度角坡度角切换水平盘读数:右旋(出厂设置)或切换水平盘读数:右旋(出厂设置)或左旋,一般用右旋左旋,一般用右旋切换竖盘显示方式:天顶距(出厂设置)切换竖盘显示方式:天顶距(出厂设置)或竖直角或竖直角角度测量各项按键功能u 实验目的实验目的:熟悉经纬仪的构造,掌握其操作。熟悉经纬仪的构造,掌握其操作。u 仪器设备仪器设备:每组每组J6光学经纬仪光学经纬仪1台、花杆或台、花杆或测钎测钎2个、记录板个、记录板1个。个。u 实验任务实验任务:熟悉经纬仪部件和操作螺旋及其熟悉经纬仪部件和操作螺旋及其作用,学会操作仪器以及读度盘读数。作用,学会
18、操作仪器以及读度盘读数。u 说明说明:注意根据所用仪器填写记录格式。注意根据所用仪器填写记录格式。3.4 水平角测量 适用于两个方向的单角观测 适用于测站上需要观测的方向数大于两个时盘左观测盘左观测盘右观测盘右观测竖直度盘竖直度盘竖直度盘竖直度盘2、步骤、步骤:(1 1)盘左瞄准左边)盘左瞄准左边A A,配度盘至,配度盘至0 00 00X0X 0X0X,读取,读取a a1 1。(2 2)顺时针旋转瞄准右边)顺时针旋转瞄准右边B B,读,读取取b b1 1。则上半测回角值则上半测回角值:1 1=b=b1 1-a-a1 1 1测站测站ABOa1b1(4 4)逆时针旋转瞄准左边)逆时针旋转瞄准左边A
19、 A,读取,读取a a2 2。则下半测回角值则下半测回角值:2 2=b=b2 2-a-a2 2 2测站测站ABOa2b2(5)计算角值)计算角值 若:若:1 1-2 24040(图根级)(图根级)则有:则有:=(1 1+2 2)/2/2254 24 06180 05 0074 19 06右右ABO左左AB00 04 1874 23 42 74 19 2474 19 15ABO 测站测站竖盘竖盘位置位置目标目标水平度水平度盘读数盘读数 半测回半测回角值角值 一测回一测回角值角值 示示 意意 图图测回法小结测回法小结:4 4、度盘配置方法、度盘配置方法:若观测若观测N N个测回,各测回间按个测回,
20、各测回间按180180/N/N的差值的差值来配置度盘。来配置度盘。一测回过程中,不得再调整水准管气泡或不得再调整水准管气泡或改变度盘位置改变度盘位置。盘左右边盘左右边B盘左左边盘左左边A顺时针盘右左边盘右左边A盘右右边盘右右边B逆时针倒 镜第第2方向方向ACB第第1方向方向 水平角观测记录(测回法)表中盘右C读数小于A读数,不够减时,应加360后再减。B左AC 01030 2143342右AC214231221422542142303测站竖盘位置目标水平度盘 读 数半测回角一测回平均角18011183434121适用:适用:在一个测站上需要观测两个以上方向。在一个测站上需要观测两个以上方向。2
21、步骤:步骤:(有四个观测方向)(有四个观测方向)ABOCD盘盘左左零方向零方向倒镜成盘右,逆时针依次观测倒镜成盘右,逆时针依次观测A A,D D,C C,B B,A A。各测回间按各测回间按1801800 0/N/N的差值,来配置水平度盘。的差值,来配置水平度盘。ABOCD盘盘右右零方向零方向(1)半测回归零差)半测回归零差:=起始方向归零读数起始方向读数起始方向归零读数起始方向读数 J2 12 ;J6 18 。(2)2C值(两倍照准误差)值(两倍照准误差):2C=盘左读数(盘右读数盘左读数(盘右读数180)。)。一测回内一测回内2C互差:互差:J218 ;J6不作要求。不作要求。(3)各方向
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