第4章 角度测量Word文件下载.docx

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6、掌握三角高程测量的方法；

7、掌握诗句测量的方法。

内容和时间安排、教学方法：

1．内容和时间安排：

内容参见教案；

安排4学时。

2．教学方法：

课堂讲授，课堂例题分析。

教学重点和难点：

1．重点：

角度测量的基本原理；

DJ6光学经纬仪的构造与读数；

光学经纬仪操作使用；

光学经纬仪读数练习；

水平角、竖直角测回法观测方法；

水平角、竖直角测量成果数据整理计算。

2．难点：

光学经纬仪读数。

复习思考题、作业题：

作业题

知识目标：

理解水平角、竖直角测量的基本原理；

掌握光学经纬仪的基本构造、操作与读数方法；

掌握水平角测量的测回法、计算方法；

掌握竖盘的基本构造及竖直角的观测、计算方法。

能力目标：

具有描述水平角、竖直角测量原理；

熟悉经纬仪的构造，学会熟练操作经纬仪进行角度观测、计算；

描述经纬仪应有的几何关系。

课堂组织：

教师采用PPT课堂讲授4学时。

利用DJ6光学经纬仪课堂讲授，课堂例题分析。

讲解DJ6光学经纬仪使用操作，在课堂上每讲一项功能后，利用多媒体课室的优点，起到直观、形象的效果，使学生能迅速掌握使用方法。

第4章角度测量

第一节水平角测量原理

确定地面点的空间位置：

坐标与高程坐标是根据点之间的水平距离与水平角推算出来的。

高程也可以根据点之间的水平距离或斜距与竖直角推算出来的。

确定地面点的空间位置必须进行水平角与垂直角的测量。

水平角：

是地面上从一点出发的空间两直线之间的夹角在水平面上的投影所形成的夹角。

用β表示。

例空间三个点：

O、A、B所构成的水平角。

如下图所示，水平角的取值范围：

0度—360度。

图1水平角观测原理

竖直角：

是在同一个竖直平面内倾斜视线与水平线之间的夹角。

用α表示。

倾斜视线在水平线的上方为仰角，用正号表示。

倾斜视线在水平线的下方为俯角，用负号表示。

O、A、B所构成的竖直角。

如下图所示。

图2竖直角观测原理

设置一个带有刻度的水平圆盘（水平度盘），度盘上有顺时针方向的0~360的水平分划，度盘中心位于点O的铅垂线上，OA、OB直线在水平度盘读数为a、b，水平角：

β=b-a（b>

a）β=b+360-a（b<

a）

第二节DJ6级光学经纬仪

经纬仪按精度分为DJ0.7、DJ1、DJ2、DJ6、DJ15、DJ20六个等级，D—大地测量、J—经纬仪、下标表示经纬仪的精度，以秒为单位，数字越小，精度越高。

一、DJ6光学经纬仪

1、基本构造：

如下图所示光学经纬仪有照准部、水平度盘、基座三部分组成。

图3DJ6光学经纬仪的构造

（1）照准部望远镜、读数显微镜、竖直度盘、竖轴、支架、照准部水准管、圆水准器、照准部旋转轴、横轴、光学对中器。

望远镜与竖直度盘安装在同一根旋转轴（横轴）上，望远镜与竖直度盘一切旋转。

望远镜制动螺旋与微动螺旋竖直度盘指标水准管与竖直度盘指标水准管微动螺旋（用自动归零补偿器装置代替）

（2）水平度盘部分水平度盘讲解水平度盘用光学玻璃制造，有0－360度的等间隔分划线，按照顺时针方向注记。

度盘分划值：

两相邻分划线间的弧长所对的圆心角。

通常为1度或30分。

复测扳手（离合器）：

扳下复测扳手，水平度盘与照准部连接一体，水平度盘与照准部一起旋转，读数显微镜上的读数不改变。

扳上复测扳手，水平度盘与照准部分离，水平度盘不动，不与照准部一起旋转，读数显微镜上的读数改变。

（3）基座部分基座、脚螺旋、连接板组成。

使用光学经纬仪时，要特别注意不要松开基座上的固定螺丝。

2、读数装置如下图所示，光学经纬仪的读数采用显微放大装置和测微装置。

图4读数装置

显微放大装置：

将度盘刻划照亮、转向、放大、成像于读数窗上。

测微装置：

在读数窗上测定不足一个度盘分划值的读数装置。

DJ6一般采用分微尺读数装置。

分微尺有，其总长为度盘分划间隔长度。

H—水平读数、V—竖直读数度盘分划值为1度，60格，每格为1分，估读0.1分。

二、经纬仪的基本操作

经纬仪的基本操作：

对中、整平、照准、读数四项。

对中与整平是在测站点安置经纬仪的基本工作。

经纬仪的安置：

目的一，经纬仪的中心在地面点中心的垂线上；

目的二，经纬仪的水平度盘处于水平状态。

经纬仪的安置又称为对中整平。

具体方法：

一）对中：

对中的目的：

使经纬仪水平度盘的中心（经纬仪的竖轴）安置在所测测站点的铅垂线上。

对中方法：

垂球对中（误差不大于3mm）、光学对中器对中（误差不大于1mm）

二）整平：

整平的目的：

使经纬仪的竖轴位于铅垂线方向上，水平度盘处于水平位置。

气泡移动方向与左手大拇指转动方向一致。

使经纬仪的竖轴位于铅垂线方向，使水平度盘水平位置。

如图教材。

三）照准：

使要照准的点与十字丝的交点重合。

照准目标底部，要消除视差。

四）读数：

转动读数显微镜看清读数。

第三节水平角观测

水平角测量方法有测回法和全圆方向观测法。

测回法

安置仪器：

1、对中：

把经纬仪水平度盘的中心（经纬仪的竖轴）安置在所测测站点铅垂线上。

垂球对中（误差不大于3mm）、光学对中器对中（误差不大于1mm）。

垂球对中步骤：

1）打开三脚架放于测站上使架头大致水平并使架头中心对准测站点。

2）踩紧三脚架装上仪器旋紧中心螺旋挂上垂球。

3）架头上移动仪器，使垂尖对中光学对中步骤：

1）2）同上，不挂垂球3）双手扶两脚架一脚尖对中测站点4）伸脚架使粗平5）调节脚螺旋粗平6）移动仪器精确对中7）反复进行。

2、整平：

气泡移动方向与左手大拇指转动方向一致。

步骤：

1）使水准管平行于两脚螺旋的连线，两手同时旋转两脚螺旋使气泡居中，（气泡移动方向和左手大拇指转动方向相同）。

2）将仪器绕竖轴旋转900，旋转另一个脚螺旋使气泡层中。

3）反复进行至仪器旋转到任何位置时水准管气泡都居中为止。

3、照准：

1〉调十字丝清晰。

2〉用光学瞄准器照准目标。

3〉水平制动4〉调目标清晰，5〉调微动螺旋精确对准目标。

6〉若有视差反复调焦

4、读数：

1〉打开采光镜。

2〉转动读数显微镜使读数窗清晰。

3〉若有测微轮，均先转动测微轮使分划线重合。

4〉读数。

盘左（正镜）观测：

上半测回盘左位置照准左方目标得a左顺时针转动照准右方目标得b左

盘右（倒镜）观测：

下半测回盘右位置照准右方目标b右逆时针转动照准左方目标a右,上半测回与下半测回

所得的水平角茶值小于40秒.可按照下列公式计算。

计算公式:

测回法观测记录表讲解。

第四节竖直角观测

一、竖直度盘的构造

竖盘部分：

竖盘、竖盘指标水准管、竖盘指标水准管微动螺旋竖盘固定在望远镜横轴的一侧，随望远镜转动而转动。

转动竖盘指标水准管微动螺旋，使竖盘指标水准管气泡居中，竖盘指标处于正确位置，此时，当盘左视线水平时，指标为90或0度，当盘右视线水平时，指标为270或0度。

DJ6光学经纬仪采用竖盘指标水准管微动螺旋与竖盘指标水准管，DJ2采用竖盘自动归零补偿器控制，补偿器手轮（OFF、ON）竖盘注记形式：

顺时针全圆注记、逆时针全圆注记如下图所示。

图7竖盘注记形式图

二．竖直角计算

竖直角是由倾斜视线的竖直读数与水平视线的读数相减所得,但因竖直角有正、负之分（仰角为正，俯角为负），且竖盘注记不同，竖盘读数计算垂直角的公式中何为减数何为被减数并不固定。

1，盘左状态仰起，向上倾斜，观察竖盘读数L大小，L增大，说明竖盘为逆时针全圆注记；

L减少，说明竖盘为顺时针全圆注记。

2．盘右状态a＝（a左＋a右）/2＝（R－L－180）/2

计算公式：

竖盘为逆时针全圆注记时：

a左＝L－90a右＝270－Ra=（a左+a右）/2=（L-R+180）/2

竖盘为顺时针全圆注记时：

a左＝90－La右＝R－270a=（a左+a右）/2=（R-L-180）/2

物镜抬高时，读数增大：

a=（瞄准目标时竖盘读数）-（视线水平时竖盘读数）

物镜抬高时，读数减少：

a=（视线水平时竖盘读数）-（瞄准目标时竖盘读数）

以上对盘左、盘右、逆时针全圆注记、顺时针全圆注记都适用。

三．竖盘指标差（X）

当望远镜视线水平，竖盘指标水准管气泡居中时，指标线所指的读数与始读数的差值。

aL＝90－L＋X

（1）

aR＝R－270－X

（2）

a=1/2（aL+aR）=（R+L-180）/2

所以在测量竖直角时，用盘左、盘右两个位置观测，取其平均值作为结果，可以消除竖盘指标差（X）的影响。

（1）-

（2）推出X＝（L＋R－360）/2。

四．竖直角观测

竖直角观测前应看清竖盘的注记形式，确定竖直角计算公式。

竖直角观测时，利用横丝瞄准目标的特定位置，例如标杆的顶部或标尺上的某一位置。

竖直角观测的方法如下：

1、置经纬仪于测站点，经过对中、整平。

2、盘左位置瞄准目标，使十字丝的中横丝切于目标某一位置，转动竖盘水准管微动螺旋使竖盘水准管气泡居中，读取竖盘读数L。

3、盘右位置仍瞄准该目标，方法同第

（2）步，读取竖盘读数R。

第五节三角高程测量

（一）三角高程测量的原理

三角高程测量是根据地面上两点间的水平距离D和测得的竖直角，来计算两点间的高差。

得A、B两点之间的高差

：

得到B点的高程为：

（二）三角高程测量的等级及技术要求

对于三角高程控制测量，一般分为两级，即四等和五等三角高程测量，它们可作为测区的首级控制。

（三）地球曲率和大气折光的影响

在一定情况下，需要考虑地球曲率和大气折光对所测高差的影响，即要进行地球曲率和大气折光的改正，简称球气两差改正。

1.地球曲率的改正应考虑地球曲率影响的改正，简称为球差改正，其改正数用

表示。

2.大气折光的改正进行大气折光的改正，简称气差改正，其改正数用

综合地球曲率和大气折光对高差的影响，便得到球气两差改正数，用

则:

（四）三角高程测量的施测步骤

三角高程测量的观测与计算应按下述步骤进行：

1.安置仪器于测站上，量出仪器高，觇标立于测点上，量出觇标高，读数至；

2.用经纬仪或测距仪采用测回法观测竖直角，取平均值作为最后结果；

3.采用对向观测，方法同前两步；

4.计算高差及高程。

第六节视距测量的原理

1、视线水平时的视距和高差公式

如何保证视线水平：

水准仪精平

经纬仪是当竖直度盘读数为90度或270度时，竖直角为0度

2、视线倾斜时的视距和高差公式

D=k*n*cos2α

h=D*tgα+i-l=（1/2）kn*sin（2α）+i-l

本章小结

1．学习本章应弄清以下各主要问题：

一是经纬仪的构造及其使用；

二是水平角测量；

三是竖直角测量。

水平角是指地面上从某一点出发的两条直线之间的夹角在水平面上的投影，因此观测之前经纬仪必须要进行对中和整平。

常用的水平角观测方法有测回法（适用于两个方向间角度）及全圆测回法（用于三个以上方向），可根据需要选用。

竖直角是指在同一个竖直面内视线方向与水平线的夹角。

在测量竖直角时，由于竖盘装置在望远镜旋转轴的一侧，当望远镜瞄准不同高度的目标上、下移动时，望远镜的旋转轴带动竖盘一齐旋转，度盘读数也随之改变，而指标线是固定不变的，它与竖盘水准管相连，通过竖盘水准管微动螺旋的转动，指标可以作较小的移动。

所以观测时，必须转动竖盘水准管微动螺旋，使其气泡居中后，方能读取读数。

竖盘的注记形式不同，计算竖直角的公式也不相同。

我们所说的L和R是在指标位置正确的情况下。

一般说来，指标位置不一定正确，它与正确位置读数的差，叫做竖盘指标差，通常用X表示。

2．为了保证角度观测达到一定的精度要求，要了解经纬仪各轴系之间的关系，要掌握经纬仪检验和校正的方法。

在测量中要知道产生误差的原因、消除或减弱的方法，例如我们采用盘左和盘右观测取平均数的方法，可消除照准部偏心误差、视准轴不垂直于横轴、横轴不垂直于竖轴的残余误差。

但竖轴倾斜误差不能采用此法消除。

竖直角观测时采用此法可消除指标差的影响。

又如在短边上的端点观测角度时要特别注意对中，照准目标时要尽量瞄准目标的底部，因为它们对测角的影响与距离成正比。

3．在测量过程中，我们随时都要有限差的观念，用测回法测角时要注意规范中所规定的上、下半测回的角值差，各测回间以角度之差来衡量。