角度测量培训讲义PPT图文并茂.ppt

第三章 角度测量 教学要点 1 水平角和垂直角的测量原理 2 经纬仪的等级 有关参数 经纬仪的构 造 3 水平角的测量方法 4 竖直度盘和垂直角的测量及计算方法 5 经纬仪的检验与校正 6 角度测量误差 7 电子经纬仪简介 一 教学内容 二 重点和难点 重点 水平角的测量方法和垂直角的测量及计算方 法 难点 经纬仪的检验与校正 三 教学要求 1 了解经纬仪的等级 有关参数 经纬仪的检 验与校正 电子经纬仪 2 掌握水平角和垂直角的测量原理 经纬仪的 构造 水平角的测量方法 垂直角的测量及计算方 法 四 教学方法 仪器构造及使用采用实物加演示的教学方法 其它 采用多媒体课件教学 五 思考题与习题 1 何谓水平角 若某测站点与两个不同 高度的目标点位于同一铅垂面内 那么 其构成的水平角是多少 2 观测水平角时 对中 整平的目的是 什么 3 观测水平角时 若测三个测回 各测 回盘左起始方向水平度盘读数应安置为 多少 4 试述具有度盘变换手轮装置的经纬仪 将水平度盘安置为 0 00 00 的操作方 法 五 思考题与习题 5 整理表 1测回法观测记录 表 1 测回法观测手簿 测 站 竖 盘 位 置 目 标 水平度 盘读 数 半 测 回角 值 一 测 回角 值 各 测 回平均 值 备 注 第一 测 回 O 左 A 0 01 00 B 88 20 48 右 A 180 01 30 B 268 21 12 第二 测 回 O 左 A 90 00 06 B 178 19 36 右 A 270 00 36 B 358 20 00 五 思考题与习题 7 完成表 3的计算 盘左视线水平时指标 读数为 90 仰起望远镜读数减小 测 站 目 标 竖盘 位 置 竖盘读 数 半 测 回 竖 角 指 标 差 一 测 回 竖 角 备 注 O A 左 78 18 24 右 281 42 00 B 左 91 32 42 右 268 27 30 表 3 垂直角观测手簿 五 思考题与习题 8 何谓竖盘指标差 观测垂直角时如何消除竖 盘指标差的影响 9 经纬仪有那几条主要轴线 各轴线间应满足 怎样的几何关系 10 测量水平角时 采用盘左盘右可消除哪些 误差 能否消除仪器竖轴倾斜引起的误差 11 测量水平角时 当测站点与目标点较近时 更要注意仪器的对中误差和瞄准误差对吗 为什么 1 水平角 测 量原理 5 垂直角的 测 量方法 2 光 学 经纬仪 的 构 造 6 经纬仪 的 检验 与 校正 3 经纬仪 的使用 7 角度 测 量 误 差 与 注意事 项 4 水平角的 测 量方法 8 电 子 经纬仪简 介 章 节 一 水平角的概念 相交于一点的两方向线在水平面上的垂直投影所形成的 夹角 称为水平角 水平角一般用 表示 角值范围 为 0 360 第一节 水平角测量原理 B AO O1 A1 B1 左 右 O 0 270 ba 水平面 H 图 3 1 水平角 测 量原理 如图 3 1所示 A O B是地面上任意三个点 OA和 OB两条方向线所夹的水平 角 即为 OA和 OB垂直投影在水平面 H上的投影 O1A1和 O1B1所构成的夹角 二 水平角测角原理 如图 3 1所示 可在 O点的上方任意高度处 水 平安置一个带有刻度的圆盘 并使圆盘中心在 过 O点的铅垂线上 通过 OA和 OB各作一铅垂 面 设这两个铅垂面在刻度盘上截取的读数分 别为 a和 b 则水平角 的角值为 b a 3 1 用于测量水平角的仪器 必须具备一个能置于 水平位置水平度盘 且水平度盘的中心位于水 平角顶点的铅垂线上 仪器上的望远镜不仅可 以在水平面内转动 而且还能在竖直面内转动 经纬仪就是根据上述基本要求设计制造的测 角仪器 一 DJ6经纬仪的构造 第二节 光学经纬仪的构造 1 照准部 照准部 alidade 2 水平度盘 水平度盘 horizontal circle 3 基座 基座 tribrach 1 照准部照准部 alidade 照准部 水平 制动 微动 望远镜 竖直 制动 微动 圆水准器 水准管 望远镜 目镜调焦 物镜调焦 粗瞄准器 十字丝 读数显微镜 竖直度盘 光学对点器 复测扳手或度盘变换器 望远镜十字丝 2 水平度盘水平度盘 horizontal circle 水平度盘由光学玻璃制成 顺时针 0 360 刻度 水平度盘与照准部相互脱离 改变度盘位置 要使用度盘变换手轮或复 测 扳手 0 90 180 270 0 90 180 270 3 基座基座 tribrach 脚螺旋用于整平仪器 二 J6经纬仪读数 方法 水平度盘读数 73 04 24 0 1 73 1 分微尺的分划值为 1 估读到 0 1 6 2 H 水平度盘 读数 V 竖直 度盘读数 三 J2光学经纬仪的构造 如图与 J6相比 增加了 1 测微轮 读数时 对径分划线影像符合 2 换像手轮 水平读数和竖直读数间的互换 3 竖直读盘反光镜 竖直读数时反光 测微轮 换像手轮 竖直读盘 反光镜 四 DJ2的读数方法 一般采用对径重合读数法 转动测微轮 使上 下分划线精确重合后读数 精度较 高 常用于 国家三 四 等三角测量 和精密工程 测量 1 垂球 plumb bob 法 1 脚架头上移动仪器进行对 中 2 旋转脚螺旋进行整平 3 反复 1 2 两步 B 内容及要求 对中 centering 3mm 整平 leveling 1格 B C A 第三节 经纬仪的使用 一 安置仪器 2 光学对中器法 边讲边现场 示范 1 大致水平大致对中 眼睛看着对中器 拖动 三脚架两个脚 使仪 器大致对中 并保持 架头 大致水平 2 伸缩脚架粗平 根据气泡位置 伸缩三脚架两个脚 使圆 水准气泡居中 3 脚螺旋精平 左手大拇指法则 气泡居中 1 2等高 1 2 3 气泡居中 3与 1 2等高 1 2 3 1 转动仪器 使水准管与脚螺旋 1 2连线 平行 2 根据气泡位置运用法则 对向旋转脚螺旋 1 2 3 转动仪器 900 运用法则 旋转脚螺旋 3 气泡居中 1 2等高 1 2 3 气泡居中 3与 1 2等高 1 2 3 4 架头上移动仪器 精确对 5 脚螺旋精平 6 反复 4 5 两步 经纬仪的瞄准 步骤 粗瞄 制动 调焦 微动精瞄 示范 注意 瞄准时 尽量瞄准目标下部 三 读数 1 打开反光镜 调节反光镜镜面位置 使读 数窗亮度适中 2 转动读数显微镜目镜对光螺旋 使度盘 测微尺及指标线的影像清晰 3 根据仪器的读数设备 按前述的经纬仪读 数方法进行读数 第四节 水平角的测量方法 1 测回法 2 方向观测法 任务 测回法测量水 平角 知识目标 测回法操作步骤 测回法表格计算方法 能力目标 测回法测量水平角的原理与仪器操作 测回法测量水平角的实施及成果整理 精度 符合要求 3 计算公 式 c 水 平 面 a c A B C 0 a 水平度盘 右 终 边 c 左 始 边 a 当 c a时 c a 当 c60 J2 2c 30 时 时 则需校正 则需校正 C 三 视准轴的检校 2 校正 方法 拨动十字丝左右两个校正螺丝 使 十字丝交点由 B2点移至 BB2中 点 B3 1 检验 在 20 30m处的墙上选一仰角大于 30 的目标 点 P 先用盘左瞄准 P点 放平望远镜 在墙上定出 P1点 再用盘右瞄准 P点 放平望远镜 在墙上定出 P2点 有 J6 i 20 则需校正 则需校正 i 四 横轴的检验与校正 2 校正 方法 用十字丝交点瞄准 P1 P2的中点 M 抬高 望远镜 并打开横轴一端的护盖 调整支承 横轴的偏心轴环 抬高或降低横轴一端 直 至交点瞄准 P点 此项校正一般由仪器检修人 员进行 五 竖盘水准管的检验与校正 1 检验 安置经纬仪 仪器整平后 用盘左 盘右观测同一目标点 A 分别使竖盘指标水准管气 泡居中 读取竖盘读数 L 和 R 用式 3 11 计算 竖盘指标差 x 若 x值超过 1 时 需要校正 2 校正 先计算出盘右位置 时竖盘的正确读数 R0 R x 原盘右位置瞄准目标 A不动 然后转动竖盘指标水准管微 动螺旋 使竖盘读数为 R0 此 时竖盘指标水准管气泡不再居 中了 用校正针拨动竖盘指标 水准管一端的校正螺钉 使气 泡居中 小结 掌握经纬仪的轴线及各轴线间应满足的几何条件 熟练操作经纬仪的检验与校正 一 仪器误差 第七节 角度测量误差与注意事项 由于仪器 检校不完 善而引起 的误差 由于仪器 制造和加 工不完善 而引起的 误差 误差 消除或减弱上述误差的具体方法如下 1 采用盘左 盘右观测取平均值的方法 可以消 除视准轴不垂直于水平轴 水平轴不垂直于竖轴和水平 度盘偏心差的影响 2 采用在各测回间变换度盘位置观测 取各测回 平均值的方法 可以减弱由于水平度盘刻划不均匀给测 角带来的影响 3 仪器竖轴倾斜引起的水平角测量误差 无法采 用一定的观测方法来消除 因此 在经纬仪使用之前应 严格检校 确保水准管轴垂直于竖轴 同时 在观测过 程中 应特别注意仪器的严格整平 二 观测误差 1 仪器对中误差 在安置仪器时 由于对中不准确 使仪器中心与测站点不在同一 铅垂线上 称为对中误差 对中误差引起的角度误差不能通过观测方法消除 所以观测水平 角时应仔细对中 当边长较短或两目标与仪器接近在一条直线上 时 要特别注意仪器的对中 避免引起较大的误差 一般规定对 中误差不超过 3mm 2 目标偏心误差 水平角观测时 常用测钎 测杆或觇牌等立于目标点上作为观测 标志 当观测标志倾斜或没有立在目标点的中心时 将产生目标 偏心误差 目标偏心误差对水平角观测的影响与偏心距 e成正比 与距离成 反比 为了减小目标偏心差 瞄准测杆时 测杆应立直 并尽可 能瞄准测杆的底部 当目标较近 又不能瞄准目标的底部时 可 采用悬吊垂线或选用专用觇牌作为目标 3 整平误差 整平误差是指安置仪器时竖轴不竖直的误差 倾角越大 影响也 越大 一般规定在观测过程中 水准管偏离零点不得超过一格 4 瞄准误差 瞄准误差主要与人眼的分辨能力和望远镜的放大倍率有关 人眼 分辨两点的最小视角一般为 60 另外 瞄准误差与目标的大小 形状 颜色和大气的透明度等也有关 因此 在观测中我们应尽 量消除视差 选择适宜的照准标志 熟练操作仪器 掌握瞄准方 法 并仔细瞄准以减小误差 5 读数误差 读数误差主要取决于仪器的读数设备 同时也与照明情况和观测 者的经验有关 读数时必须仔细调节读数显微镜 使度盘与测微 尺影像清晰 也要仔细调整反光镜 使影像亮度适中 然后再仔 细读数 使用测微轮时 一定要使度盘分划线位于双指标线正中 央 三 外界条件的影响 外界条件的影响很多 如大风 松软的土质 会影响仪器的稳定 地面的辐射热会引起物 象的跳动 观测时大气透明度和光线的不足 会影响瞄准精度 温度变化影响仪器的正常 状态等等 这些因素都直接影响测角的精度 因此 要选择有利的观测时间和避开不利 的观测条件 使这些外界条件的影响降低到 较小的程度 第八节 电子经纬仪简介 电子经纬仪与光学经纬仪的根本区别在 于它用微机控制的电子测角系统代替光 学读数系统 其主要特点是 1 使用电子测角系统 能将测量结果自动显 示出来 实现了读数的自动化和数字化 2 采用积木式结构 可与光电测距仪组合成 全站型电子速测仪 配合适当的接口 可将电子 手簿记录的数据输入计算机 实现数据处理和绘 图自动化 一 电子测角原理简介 电子测角仍然是采用度盘来进行 与光学测 角不同的是 电子测角是从特殊格式的度盘 上取得电信号 根据电信号再转换成角度 并且自动地以数字形式输出 显示在电子显 示屏上 并记录在储存器中 电子测角度盘 根据取得电信号的方式不同 可分为光栅度 盘测角 编码度盘测角和电栅度盘测角等 二 电子经纬仪的性能简介 电子经纬仪采用光栅度盘测角 水平 垂直 角度显示读数分辨率为 1 测角精度达 2 DJ D2装有倾斜传感器 当仪器竖轴倾斜时 仪器会自动测出并显示其数值 同时显示 对水平角和垂直角的自动校正 仪器的自动 补偿范围为 3 三 电子经纬仪使用 DJ D2电子经纬仪使用时 首先要在测站点上安置仪器 在目标点上安置反射棱镜 然后瞄准目标 最后在操作键 盘上按测角键 显示屏上即显示角度值 对中 整平以及 瞄准目标的操作方法与光学经纬仪一样 小结 掌握角度测量误差产生的原 因与注意事项 了解电子经纬仪的 构造和使用