第02角度测量

nullnull《交通土木测量》(修订版) “工程测量”课程教学课件 “十五”国家级规划教材 电子 广东工业大学建设学院 第二章 角度测量第二章 角度测量学习目标：在学习角度测量基本概念的基础上，明确经纬仪的结构原理，掌握经纬仪应用的基本方法，掌握水平角、竖直角测量基本技术。第二章 角度测量第一节 角度测量原理 第二节　光学经纬仪 第三节 光学经纬仪基本操作 第四节 水平角观测技术方法 第五节 竖直角的观测方法 十七章 二节工程测量仪器的一般检验 第六节 角度测量误差与预防 第七节　光电经纬仪第二章 角度测量第一节 角度测量原理 第一节 角度测量原理 一、水平角测量原理 1、水平角定义：二条相交直线之间的夹角在水平面上的投影，或者说，二个相交竖直面的二面角。 2、如何理解地面点之间的水平角？ 水平度盘 设站 观测 投影 方向值 角度null1、竖直角（高度角）：在同一竖直面内目标方向与水平线的夹角，称为竖直角。 仰角: 竖直面内目标方向在水平线之上的竖直角。 1 （+） 俯角: 竖直面内目标方向在水平线之下的竖直角。俯角为负值。2（-） 2、天顶距: 地面点的天顶方向至目标方向的夹角。 设在观测的NM 天顶距为Z，竖直角为的1 ，因为 Z + 1 =90°，故 天顶距与竖直角的关系：  =90°- Z 12二、 竖直角测量原理 天顶方向铅垂线方向null竖直角角值范围：0°~ ±90 °； 天顶距Z角值范围：0°~ 180 °。第二节　光学经纬仪一、经纬仪的分类 二、光学经纬仪的基本构造 三、光学经纬仪的角度测微 第二节　光学经纬仪 光学经纬仪: 采用光学度盘，借助光学放大和光学测微器读数的仪器。一、 经纬仪的分类一、 经纬仪的分类1. 经纬仪种类：游标经纬仪、光学经纬仪、电子经纬仪。(按读数分) 精度等级：DJ07，DJ1，DJ2，DJ6，DJ15 代号：D—大地测量仪器，J——经纬仪 07、1、2、6、15—— 一测回水平方向中误差为0.7" ， 1 "等。 DJ6 光学经纬仪DJ6 光学经纬仪DJ2光学经纬仪DJ2光学经纬仪nullWild 老T3光学经纬仪nullnull二、光学经纬仪的基本构造 照准部、度盘、基座等。1．照准部1．照准部1)望远镜 2)水准器 3)基本轴系 1)望远镜（使人清晰地看到远近不同的目标）1)望远镜（使人清晰地看到远近不同的目标）望远镜的结构：物镜、调焦透镜、十字丝板、目镜和视准轴 视准轴：十字丝交点与物镜光心的连线。 操作部件：望远对光螺旋、目镜调焦轮 望远镜的成象过程： (1)物镜前的物象A 经物镜成为缩小的倒立实象，并经凹透镜的调焦作用落在十字丝板的焦面上。 (2)目镜将倒实象和十字丝象一起放大成虚象B。实现成象过程的对光操作实现成象过程的对光操作(1)转动目镜调焦轮，眼睛看清楚十字丝象； (2)转动望远对光螺旋，眼睛看清物象A。 (3)消除视差 视差：当眼睛在目镜端上下移动时，十字丝象与虚象B间有相对运动的现象。 视差的存在的原因： 物象 A没有落在十字丝平面上。 视差消除的方法：物镜重新对光。2）水准器（管水准器和圆水准器）2）水准器（管水准器和圆水准器）（1）管水准器： 作用：反映水平度盘是否水平，竖轴是否 竖直。 水准管的零点：管面上刻有间隔为2 mm的分划线，分划线的对称中心称～。 l   水准管轴LL：过零点与管内壁纵向弧线 相切的直线 水准管的分划值：水准管2 mm 的弧长所对圆心角τ， 即气泡每移动一 格时，水准管轴所倾斜的角值。又称水准管格值 其值的大小反映了仪器置平精度的高低 。 水准管纵向弧线半径 R 越大，τ 值越小，则水准管灵敏度越高。（2）圆水准器 一个封闭的圆形玻璃容器，顶面内壁是球面，球面中央有一圆圈。 作用：反映竖轴是否竖直，用于粗平。 水准器零点:圆圈圆心称为~。 圆水准器轴:通过零点的球面法线 。 l   圆水准器的分划值:气泡中心偏离零点2 mm的弧长所对圆心角的大小。（2）圆水准器 一个封闭的圆形玻璃容器，顶面内壁是球面，球面中央有一圆圈。 作用：反映竖轴是否竖直，用于粗平。 水准器零点:圆圈圆心称为~。 圆水准器轴:通过零点的球面法线 。 l   圆水准器的分划值:气泡中心偏离零点2 mm的弧长所对圆心角的大小。 圆水准器分划值一般为8～10/2 mm。 圆水准器的整平灵敏度较低，故只用于仪器的粗略整平。3)经纬仪的基本轴系及应满足条件3)经纬仪的基本轴系及应满足条件轴系： CC，望远镜视准轴; HH，横轴; VV，竖轴; LL，管水准轴。 应满足条件: CC⊥HH；HH⊥VV； LL⊥VV。 此外,十字丝板的纵丝平行于竖轴VV。null2、度盘及其读数机构作用：在照准某方向时读取水平度盘和竖直度盘的读数。 组成：包括水平度盘、水平度盘配盘装置、竖直度盘、光路系统、读数显微镜、测微器。 经纬仪度盘 水平度盘和竖直度盘。度盘: 为玻璃制成的圆环，在其圆周上刻有精密的分划由0°～360°注记，简称度盘。null 水平度盘: 在其圆周上刻有精密的分划由0°～360°顺时针注记，简称度盘。 水平度盘套在竖轴中可以自由转动，度盘圆心与竖轴轴线重合，既可转动又可固定不动。度盘格值（度盘的最小格值）：两相邻分划线所对的圆心角 。 DJ6型:光学经纬仪的度盘最小格值为1°（30’）； DJ2型: 光学经纬仪的度盘最小格值为20’ ； 威特T3: 光学经纬仪的度盘最小格值为4’ （竖盘8’）不足一个度盘格值的角值采用光学测微器测定。null 竖直度盘: 一般有0°～360°注记 ,有顺、逆时针之分，简称竖盘。 竖直度盘固定在横轴的一端与望远镜一起转动。 竖盘注记：全圆式、部分式； 顺时针、逆时针 水平度盘配盘装置 水平度盘配盘装置 w 水平度盘变换钮（手轮） 是一个带有齿轮的转动装置，通过齿轮的连接带动度盘转动，转动手轮即拨动了水平度盘，度盘转动的角度值可在读数窗中看到。 w 复测钮（复测扳手） 板上（关）：水平度盘与照准部分离，照准部转动度盘不动； 板下（开）：水平度盘与照准部合在一起，度盘随照准部一起转动。3、基座 3、基座 轴座、脚螺旋、连接板、轴座固定螺旋等。 经纬仪照准部的支承装置。 经纬仪照准部装在基座轴套以后必须扭紧轴座固定扳手，一般应用不得松开。4、其他辅助机构 4、其他辅助机构 光学对中器使用： 旋转对中器目镜，看清分划板中心 拉伸对中器目镜镜管，看清地面点 (3) 微倾螺旋 （右图3号螺旋） (3) 微倾螺旋 （右图3号螺旋）调整微倾螺旋，使竖直度盘水准管气泡居中，使读数指标处于正确位置。旋钮机构： (1)水平制动、微动旋钮，控制照准部水平转动； (2)垂直制动、微动旋钮，控制望远镜纵向转动； 读数设备 读数设备度盘读数光学系统： 把水平度盘和竖直度盘的度盘刻划影像传送到一个读数窗（读数显微镜）中。注意两路进光 。 读数显微镜 放大水平度盘、竖直度盘及测微器的分划影像，能清晰地读取读数。 右图是我国统一的J6光学经纬仪的读数系统光路图。三、光学经纬仪的角度测微三、光学经纬仪的角度测微 通常用于光学经纬仪的读数设备和读数方法有以下几种。分微尺测微器（ J6 分微尺读数装置） 单平板玻璃光学测微器（J6 红旗Ⅱ号） 双平板玻璃光学测微器（ J2对径符合测微器）null1）分微尺读数装置（DJ6） 在显微镜读数窗与场镜上设置一个带有分微尺的分划板，度盘上的分划线经放大后成像与分微尺全长等长 J6光学经纬仪的度盘最小格值为1° 读数窗上的分微尺： 1°分微尺分划间长度 = 度盘1格（1°） 分微尺1间隔分成60个小格，成像后度盘的最小隔值1正好与分微尺60格的全长相等。null水平度盘读数：215°07.8′(215°07′48″)， 竖直度盘读数：78°48.6′(78°48′36″)。分微尺的最小读数为1，可估读度到0.1格值为0.1=6。 度的刻划线落在分微尺上为度读数，同时也是分值的读数指标线； 计算以上二数之和为读数窗的 读数(  ) 。 分微尺读数法null2） 双平板玻璃测微器（对径符合测微）（J2） 它将度盘上相对180的分划线成像于读数显微镜内， 采用对径符合与显微镜原理来读数。 基本原理：转动测微轮时，一对平板玻璃作等量相反方向转动，可使度盘分划线影像做相向移动而彼此接合，（上下线对齐）这个等量的相向移动量可在秒盘相应的转动量上显示出来。 现在读数大都采用半数字化对径符合读数法（图）。null (b图) 在读数显微镜中： 上部窗口：符合窗，显示对径度盘 刻划是否符合； 中间窗口：显示度和整10数， 下部为测微窗：注记分数，可读取不足10数，其将10刻划成600格，每小格为1 ，可估度出0.1， b图读数：94 2244.0测微窗读数： 1）转动测微轮：使对径分划线符合，2）读数: 2．对径符合测微（略）2．对径符合测微（略）(1) 当读数窗为左图时，转动测微轮控制二个光楔同时偏转，其折光作用使光线相对移动，度盘对径读数分划线对称重合，如右图。 (2)在读数窗中读取视场左侧正象度数，如图中163°。 (3)读整十分。数正象度数分划与相应对径倒象度数(相差180°)分划之间的格数n，得整10 ′的角值为n×10′，图中是30′即3×10'。有的仪器将数格数n得整10′的方法改进为直读整n10'的数字。 (4)读取测微窗分、秒的角值，右图是8′16.3″。 (5)计算整个读数结果，得163°38′16.3″。 读数：正像在左，倒像在右，相差180°，相距最近。nullDJ2型经纬仪采用双光楔或双平板玻璃测微器，现在读数大都采用半数字化对径符合读数法。 在读数显微镜上部窗口显示度和整10数；中间为符合窗，显示对径度盘刻划是否符合；下部为测微器，注记分数，可读取不足10数，其将10刻划成600格，每格为1 ，可估度出0.1，3、半数字化对径符合读数法null半数字化对径符合读数法: 瞄准目标后，先转动测微轮使符合窗内的对径度盘刻划符合（上下对齐），再读取上、下窗口读数之和。 特点:可消除照准部偏心误差的影响,提高读数精度; 经纬仪读数显微镜中只能看到水平度盘或竖直度盘的一种影像,可通过换盘手轮(换像手轮9)使其分别出现第三节 光学经纬仪基本操作第三节 光学经纬仪基本操作一、经纬仪的安置 二、瞄准 三、读数 四、水平度盘的配置一、经纬仪的安置一、经纬仪的安置 1）垂球法（对中误差一般可小于3mm） 垂球尖对准测站点标志中心。 1．对中： （垂球法、光学对中法） 使仪器中心位于测站点的铅垂线上。 —— 对中与整平 2）光学对中法（对中误差一般不大于1mm）： 光学对中器圆心与测站点标志中心重合 光学对中法（对中误差一般不大于1mm）： 光学对中法（对中误差一般不大于1mm）： 三脚架要高度适当，架头概平，大致对中，稳固可靠地放置在测站点的上方，安置好经纬仪。 1) 三脚架对中（地势平坦时采用）： (1)光学对中器对光，看清光学对中器的分划板和地面，辨明地面点的大致方位。 （2）两手抓住两架腿前后左右晃动使光学对中器的分划板的中心与测站点中心重合，踩紧三个架腿。 2)脚螺旋对中（地势陡峭时采用） ： (1)光学对中器对光，看清光学对中器的分划板和地面，辨明地面点的大致方位。 (2)二手转动脚螺旋。眼睛在光学对中器目镜中观察分划板标志与地面点相对移动并重合为止。null光学对中器的使用: 旋转镜筒，目镜调焦，看清对中器分划线； 拉伸镜筒，物镜调焦，看清地面测站点标志； 要使对中器分划和测站标志周围同时清晰。 2. 整平：使水平度盘水平、竖轴竖直。 2. 整平：使水平度盘水平、竖轴竖直。1)粗略整平：分别转动照准部使圆水准盒到两个架腿处，通过升降架腿使圆水准器气泡居中。 （若无圆水准盒，则使管水准器分别与三个脚腿方向一致，分别升降脚腿使管水准器气泡居中。）粗略整平 ——三脚架整平null2)精确整平：水准管整平 转动照准部使管水准轴与两脚螺旋的连线方向平行， 以相反的方向转动两脚螺旋使管水准器气泡居中； 转动照准部90°，使水准管与原来的方向垂直， 转动第三脚螺旋使管水准器气泡居中。 注∶水准器气泡移动的方向与左手大拇指转动的切线方向一致。null3、精确对中，再次整平 1）精确对中： 检查光学对中器，若分划圈中心偏离测站点标志，则稍松中心连接螺旋， 前后左右平行移动基座，使之精确对中。（不可旋转） 2）再次精确整平 重复精确整平步骤，直至仪器既对中且管水准气泡在任何方向也居中为止。 注意：对中、整平要相互兼顾，多次反复，方能完成。二、测水平角时的瞄准二、测水平角时的瞄准瞄准的实质：安置在地面点上的经纬仪望远镜的视准轴（十字丝交点）对准另一地面点的中心位置。 1）设置观测目标：测角时，一般应在被瞄准的地面点上设置照准标志，标志中心在地面点的垂线上。 l   距离较近时： 目标标志可为目标点（如钉子）、垂球线，也可竖立测钎； l  距离较远时： 目标标志可为垂直竖立的标杆或觇标。nullnull2）瞄准目标 （1）松开照准部和望远镜制动螺旋（或扳手）； （2）调节目镜——将望远镜瞄准远处天空，转动目镜，使十字丝刻划清晰； （3）粗略瞄准目标:转动照准部，用望远镜粗瞄器十字线竖线瞄准目标，固定照准部和望远镜； （4）望远镜调焦(对光)：转动物镜调焦筒使目标成像最清晰.(要注意消除视差） （5）精确瞄准：用照准部和望远镜微动螺旋精确用十字线竖线瞄准目标。 观测水平角时用竖丝：当目标较大时用单丝平分目标；当目标较小时用目标平分双丝。三、读数与记录三、读数与记录在经纬仪瞄准目标之后从读数窗中读水平方向值（J2：先符合后读数）。 读数与记录有呼有应，有错即纠。 纠错的原则“只能划改，不能涂改”。 最后的读数值应化为度、分、秒的单位。四、水平度盘的配置四、水平度盘的配置度盘变换钮配置： 1)转动照准部使望远镜瞄准起始方向目标; 2)打开度盘变换钮的盖子(或控制杆)，转动变换钮，同时观察读数窗的度盘读数使之满足规定的要求; 3)关闭度盘变换钮的盖子(或控制杆)。 复测钮（扳手）配置： 1)关复测钮（扳手板上），打开水平制动旋钮转动照准部，同时在观察读数窗的度盘读数使之满足规定的要求; 2)开复测钮（扳手板下） ，转动照准部照准起始方向，并用水平微动旋钮精确瞄准起始方向。 3)关复测钮（扳手板上） ，使水平度盘与 照准部处于脱离状态。null 观测方法：测回法、方向观测法。 正镜 ：指观测者正对目镜时，竖盘位于望远镜的左侧，也称盘左位置； 倒镜：指观测者正对目镜时，竖盘位于望远镜的右侧，也称盘右位置。  一测回观测——正、倒镜两个盘位观测。第四节 水平角观测方法 准备工作： 1)选定起始方向。 2)在地面点安置经纬仪和树立目标。 3) 做好望远镜的对光。 4)根据需要进行水平度盘配置。 理论上，正、倒镜瞄准同一目标时水平度盘读数相差180 。 正、倒镜观测取平均值，可削弱仪器误差影响, 还可检核测角精度。null1、测回法 测回法适用于观测两个方向的单角。 一测回观测步骤如下（记录见表5-2）： 1）以盘左位置瞄准目标A，读取度盘读数a左 ， 顺时针转动照准部瞄准目标B，读取度盘读数b左， 计算上半测回角值：β左= b左－a左 ； 2）以盘右位置瞄准目标B，读取度盘读数b右， 逆时针转动照准部瞄准目标A，读取度盘读数a右，计算下半测回角值：β右= b右－a右 3）检核与计算： β左－β右<限值时， 一测回角值：β=（β左＋β右）÷2 nullOAB（β左 ）（β）设：∆ 容=30 "null表2-2测回法观测记录表null测回法观测说明 （1）盘左、盘右观测可作为观测中有无错误的检核，亦可抵消一部分仪器误差的影响。 （2）上、下半测回角值较差的限差应满足有关测量的限差规定(DJ6经纬仪，一般为30或40),当较差小于限差 ,可取平均值作为一测回的角值,否则应重测。 （3）若精度要求较高时,可按规范要求测多个测回,当各测回间的角值较差满足限差规定（如DJ6经纬仪，一般为20或24）时,方可取各测回的平均值作为最后结果，否则应重测。 （4）测多个测回，各测回间在起始方向的盘左镜位改变度盘位置,其变化量为：180°÷n (n 测回数)。null二、方向观测法（全圆方向观测法）适用范围：在一个测站上，观测三个及以上方向构成数个水平角时，用方向观测法观测。(三个方向可不归零) 方向观测法观测步骤为： 1 ）上半测回(盘左) （1）选择距离适中的A目标为起始方向（称为零方向），瞄准A目标，读取水平度盘读数； （2）由零方向A起始,按顺时针依次精确瞄准各点读数 A→B→C→D→A(即所谓“全圆”),并记入方向观测法记录表2-3中。null （1） 纵转望远镜180 ° ,使仪器为盘右位置； （2） 按逆时针顺序依次精确瞄准各点读数。 A→D→C→B→A ,见图 将读数记入方向观测法记录表2-3中 ,(1-5列)。 当用J2经纬仪进行等级测量时，每个方向需符合两次读数。 注： 上半测回应从上向下记录 。 下半测回应从下向上记录 。 2）下半测回（盘右）3) 水平度盘配置。 方向观测法中,若需多个测回,为消除度盘及测微器分划不均匀误差的影响，各测回在起始方向的盘左位置要配置度盘,其配置读数 (J2为例): R=180°/m×(i－1)＋10′(i－1)＋600″/m×(i－1/2) m为测回总数，i为测回序数记录表格:盘左：从上到下；盘右：从下到上。记录表格:盘左：从上到下；盘右：从下到上。3．计算与检核3．计算与检核1)半测回归零差的计算与检核。 半测回中起始方向观测值与归零观测值的差值＜限值。 2)二倍照准差2C及2C互差Δ2C的计算与检核。 2C=L盘左-L盘右±180°≤±30"(J2) ； Δ2C=2Ci－2Cj 一测回2C互差Δ2C ≤限值(Δ2C ≤±13"(J2) )。 3) 平均方向值L´i的计算： 4)零方向平均值的计算： 5)归零方向值的计算。 Li =L'i -L'0 6)测回差的计算与检核：不同测回同方向归零方向值差值 Δ≤±9"（J2）； Δ≤±24"（J6） 。null各测回同方向2C互差城市测量规范在照准点的垂直角>±3º时用第五节 竖直角的观测方法观测竖直角的用途   1）由斜距S化为水平距离D D=S·cos；   2）三角高程测量 hAB=D·tanα+i–v i-仪器高, v---目标高 HB=HA+hab=HA +D·tan +i–v第五节 竖直角的观测方法 竖盘构造特点 竖盘构造特点竖盘读数指标装置： 主要有两种结构形式： 1）带有竖盘指标水准管装置； 2）带有竖盘指标自动补偿装置。第五节 竖直角观测技术方法第五节 竖直角观测技术方法1.准备工作 1)做好经纬仪与目标安置工作； 2)根据选定的方向做好对光。 2.盘左观测 1)瞄准目标。望远镜视场目标象的顶面与十字丝象靠近中间的中横丝相切；或目标象的顶面平分十字丝象靠近中间部分的双横丝；或十字丝的单横丝平分目标象的中间位置。 2)精平，即转动微倾旋钮，使竖直度盘的水准器气泡居中。 3)读数。 3.盘右观测 观测步骤同上述盘左观测。光学经纬仪DJ6光学经纬仪DJ6二、竖直角的计算二、竖直角的计算1)盘左观测的竖直角：左=90°-(L+x) 2)盘右观测的竖直角：右=R+x-270° 3)角度计算： 4）指标差：竖盘：顺时针注记4、竖盘指标差 x4、竖盘指标差 x l 竖盘指标水准管气泡居中（或自动归零装置打开）且望远镜视线水平时，竖盘读数应为某一固定读数(90的整倍数). l  竖盘指标差：竖盘指标水准管气泡居中，望远镜视线水平时，竖盘读数与理论读数的差值 x，（或自动归零装置存在误差）称为～。 x 的正负：指标偏向数字增加方向为正。 l   指标差的计算公式： 一测回测竖直角可抵消 竖盘指标差的影响： =（ 左+ 右）/2 ={（R － L）－180 °}/2null 记录格式：α左=90°－L ；α右=R－270° ；  =（ 左+ 右）/2null 记录格式：  =[（R － L）－180 °] / 2 四、竖直度盘指标线自动归零原理：四、竖直度盘指标线自动归零原理：指标线归零：竖直度盘水准器气泡居中时，指标线处在垂线方向上。若视准轴处于水平状态，指标线指示是90°。 竖直角观测中的精平是属于指标线人工归零操作。 自动归零装置代替竖直度盘水准器，竖直角观测中能自动实现上述的指标线归零，称为指标线自动归零。四. 竖盘指标自动归零装置：四. 竖盘指标自动归零装置： 竖盘指标水准管气泡居中的原因：仪器整平不够完善，使仪器的竖轴有残余的倾斜，为克服由此而产生的竖盘读数误差，必须使竖盘指标水准管气泡居中。当水准管气泡居中时，指标就处于正确位置。 自动归零装置: 当经纬仪有微量的倾斜时，这种装置会自动地调整光路使读数为水准管气泡居中时的正确读数。正常情况下，这时的指标差为零。 我国在J2型光学经纬仪的统一设计中，取消了 竖盘指标水准器，代之以光学补偿器，使 得在竖轴有残余倾斜的情况下，竖盘的读数 得到自动补偿。竖盘指标自动归零旋钮竖盘指标自动归零旋钮null※ 带有竖盘指标自动补偿装置自动补偿装置的原理: 是借助重力和光的折射作用使读数在一定范围内补偿。 五、竖直角简易测量与计算 五、竖直角简易测量与计算 竖直角简易观测以盘左观测值 L 即可，这时 =90-L ( 2-20) 条件：要求不高；指标差x＜±1’，视x 为零。十七章 二节 工程测量仪器的一般检验十七章 二节 工程测量仪器的一般检验（一）经纬仪上主要轴线应满足的条件： (1)竖轴必须竖直； (2)水平度盘必须水平，其分划中心应在竖轴上； (3)望远镜上下转动时，视准轴形成的视准面必须是竖直平面。 二、经纬仪的检验 经纬仪应满足的主要条件 经纬仪应满足的主要条件 如图null（二）经纬仪的检验 １、照准部水准管轴应垂直于竖轴的检验和校正（LL⊥VV）1）检验 粗平经纬仪，转动照准部使水准管平行于任意两个脚螺旋，调节脚螺旋使水准管气泡居中。 旋转照准部180，检查水准管气泡是否居中： 若气泡仍居中，则 LL⊥VV； 否则，说明两者不垂直， 需校正。如图右。图3-20２.十字丝竖丝应垂直于横轴的检验和校正　（“∣”⊥HH）1）检验 整平仪器，使竖丝清晰地照准远处点状目标，使其与竖丝上端相切； 旋转望远镜微动螺旋，将目标点向竖丝下端移动，若目标点与竖丝的位置不变，说明竖丝与横轴垂直；若明显偏离，则需校正。图3-20２）结构： (图5—34) 　将装有十字丝环的目镜筒用压环和四个压环螺钉与望远镜筒相连接。（常用的结构）null 　 视准轴不垂直于横轴的误差c 对水平位置目标的影响 xc＝c（  =0），且盘左、盘右的xc 绝对值相等而符号相反。 　此时横轴不水平的影响 xc =0。 检验： １）选择一水平位置的目标A，用盘左、盘右观测之，取它们的读数差(顾及常数180)即得两倍的c值。 　　　　　　２ｃ＝Ｌ－Ｒ １８０ ２）若2c绝对值，对于J2经纬仪不超过16”，对于J6经纬仪不超过20”，则认为视准轴垂直于横轴的条件得到满足，否则需进行校正。３.视准轴应垂直于横轴的检验和校正（CC⊥HH）　null4. 横轴应垂直于竖轴的检验和校正 (HH⊥VV) 1) 检验: 如图所示，选择较高墙壁近处安置仪器(约20～30米处) 。 盘左位置瞄准墙壁高处一点Ｐ (仰角30左右)，放平望远镜在墙上定出一点m1(a图 ) 。 盘右再瞄准Ｐ点，又放平望远镜在墙上定出另一点m2(b图) 。 如果m1与m2重合，则条件满足，否则，表明HH不⊥VV 。对J2级以上仪器，须按规范规定用高低点法测定横轴倾斜误差 null５、竖盘指标正确性检校５、竖盘指标正确性检校 1．检验（仪器整平后） l 用盘左、盘右观测同一目标，读竖盘读数，读数时竖盘水准管气泡务必居中或竖盘自动补偿旋钮打开。 计算仪器指标差 l 一般要观测另一水平的明显目标再检验一次所算x值是否正确。若变化甚微或完全相同，证明观测读数无误，然后进行校正。　在实际工作中，如果指标差的绝对值太大，对于计算工作很不方便，因此在工作开始之前应对竖盘进行检验。若指标差超过限差则必须进行校正。具体检验方法如下：null·第六节 角度测量误差与预防 P33一、 角度观测误差 主要来源：仪器误差、观测误差、外界条件的影响。 1. 仪器误差 属于制造方面： 水平度盘偏心、水平度盘平面与竖轴不垂直（小） 度盘刻划误差（小，当多测回数时，可采用变换 度盘位置的办法来减低影响） 属于校正不完善的（三轴误差）： 竖轴与照准部水准管轴不垂直；视准轴与横轴不垂直；横轴与竖轴不垂直的残余误差。 第六节 角度测量误差与预防 P33null 1. 仪器误差 （1）水平度盘偏心差 水平度盘偏心：是度盘分划线的中心O与照准部旋转中心O不重合所致 若不存在度盘偏心：O与O重合，当照准目标时，正确的读数为M。 若存在着度盘偏心：实际的度盘读数为M，比正确读数小了。 null1）对于双指标读数的经纬仪，如DJ2级经纬仪，在度盘对径分划上读数取其平均值可以消除水平度盘偏心对水平度盘读数的影响。 2） 对于单指标读数的 DJ6级经纬仪， 取同一目标方向盘左、盘右读数的平均值，可以基本消除或大部分消除水平度盘偏心差的影响。消除与削弱水平度盘偏心差的影响的方法： 1 仪器误差null 定义：仪器的视准轴不与横轴正交所产生 的误差称为视准轴误差。 视准轴误差的产生原因： 望远镜的十字丝分划板安置不正确、 望远镜调焦透镜运行时晃动、 气温变化引起仪器部件的胀缩，仪器受热不均匀使视准轴位置变化。 视准轴不垂直于横轴对水平方向的影响：见图5—27 xc (2) 视准轴误差 1 仪器误差null 结论: C 角引起的目标的读数误差xc ： xc 的大小与竖角有关，  愈大， xc 愈大． “+”与“ ”的影响相同。 =0时， xc= c。 C 角引起的目标A的读数误差 xc 1 仪器误差null结论： 视准轴误差c对盘左、盘右水平方向观测值的影响大小相等，正负号相反，因此，取盘左、盘右实际读数的中数，就可以消除视准轴误差的影响。 消除视准轴误差的影响的方法： 1 仪器误差null (3) 横轴倾斜误差 定义：仪器的横轴与竖轴不垂直，所产生的误差称为~。 产生原因：仪器支架两端不等高、横轴两端轴径不相等。 竖轴垂直，横轴不与其正交而倾斜了一个i角，这个i角就是横轴倾斜误差。 1 仪器误差nulli角误差对水平方向的影响： xi= i · tan (5—22) 分析： 设盘左时横轴左端低于另一端时的 i 为正，高于另一端时为负， 盘左、盘右xi 的绝对值相等而符号相反。 xi的大小与竖角有关， 愈大 , xi愈大；  = 0时， xi＝ 0， 即对水平位置的目标，横轴不水平对水平方向没有影响。 1 仪器误差 盘左、盘右读数平均值消除了横轴倾斜误差对水平方向读数的影响。 null (4) 竖轴倾斜误差 定义：由于仪器未严格整平而使竖轴不在竖直位置，竖轴偏离 铅垂线一微小角度v，这就是竖轴倾斜误差。 （假设：视准轴⊥横轴，横轴⊥竖轴，竖轴⊥照准部水准管轴） 1 仪器误差竖轴倾斜对任意目标OR´的水平读数影响：竖轴倾斜对任意目标OR´的水平读数影响：xV ＝V· cos  · tan (5—25)V ——竖轴倾斜的角度,  ——竖直角  ——ON ´(垂直于0102) 与斜面上任意位置的夹角 1仪器误差 竖轴倾斜误差不能用观测方法消除。null2. 仪器对中误差 定义：由于仪器对中不准，使测站标志中心O与仪器中心O ´ 不在同一铅垂线上。设： O —测站标志中心， O —仪器中心，  —无对中误差时的角度(即正确的角度)，  —有对中误差时的角度(即实测的角度)， e —对中误差 0 0 。  =  –（1+  2 ）null结论： 1）仪器对中误差对测角真误差d 与与有关，即水平角  在180°和 =90 °时的影响最大，此时， 2） d与测站至目标的距离s1和s2的乘积成反比；距离愈短，影响愈大。 3） d与仪器的偏心距（即对中误差） e 成正比，e 愈大，影响愈大。null削弱： 对于测定短边的角度要特别注意对中，把对中误差e 限制在最小的程度。影响最大的测角真误差：null3. 目标偏心差: 产生原因: 是观测标志与地面点未在同一铅垂线上，致使视线偏移。其影响类似于测站偏心。 和对中误差有相同的性质，如图5 – 31， A、B 分别为标志实际中心； A´ 、B´分别为照准的中心 目标点A´ 偏离A点的差距：e1 ； 目标点B´偏离B点的差距：e2 ； 为正确的角度，´ 为观测的角度。null 有目标偏心误差的测角真误差 ：分析：与测站至目标的距离 s1、 s2有关，距离愈短，影响愈大； l  目标偏心距 ei 愈大，影响愈大；与 角大小无关。 削弱：在目标点较近时，观测标志应尽可能竖直，并仔细瞄准，尽量瞄准目标底部。其中：为正确的角度，´ 为观测的角度。null4. 照准误差与读数误差：( 属于观测本身的误差) 1）照准误差 影响照准精度的主要因素有： 望远镜的放大率； 目标形状及人眼的判别能力; 目标影像的亮度和清晰度等。 如果只考虑望远镜放大率这一因素，则通过望远镜的照准误差为：式中： ——人眼在理想状态下(目标亮度适宜,清晰度好)瞄准的判别能力，  ——望远镜的放大率。null （d一般将增大一定的倍数 k ）即 K 取 值（根据实验得知） ： 当野外观测的亮度适宜，目标影像稳定，可取 k ＝1.5； 当用中等精度光学经纬仪(例如J2经纬仪)进行边长为2～8km的水平角观测时，可取 k＝3。 考虑外界条件及其他因素的影响，则通过望远镜的照准误差： 只考虑望远镜放大率： 由经验数据得知，用视间隔为20 的双丝来照准宽度为10 的目标时，人眼的理想判别角   ＝10 ，当 ＝25时，则在理想情况下： null2）读数误差：主要取决于仪器的读数设备。 对于用带分划尺的显微镜读数的J6光学经纬仪来说，估读的极限误差可以不超过分划值的十分之一，即可以不超过6。 如果照明情况不佳，显微镜的目镜未调好焦以及观测者的技术不熟练，估读的极限误差则可能大为超过此数。   照准与读数误差的削弱： 用十字丝竖丝瞄准目标时应仔细操作 W消除视差：望远镜正确调焦； W 显微镜目镜调好焦，看清读数； W读数时有测微轮时，应认真测微，仔细估读。5）外界条件的影响:5）外界条件的影响:外界条件的影响，很多如: 大风会影响仪器的稳定， 地面的辐射热会影响大气的稳定， 大气的透明度会影响照准精度， 温度变化会影响仪器的正常状态， 地面坚实与否会影响仪器的稳定等等， 这些因素均将使测角的精度受到影响。要完全避免这些影响是不可能的，但如果选择有利的观测时间和避开不利的条件，可以使这些外界条件的影响降低到较小的程度。null 观测时尽量选择较好观测条件（阴天无风）。 观测视线应避免从建筑物旁、冒烟的烟囱上面和近水面的空间通过，这些地方都会因局部气温变化而使光线产生不规则的折射，使观测效果受到影响。 遮阳，避烈日。 观测时尽量选择较好观测时机。 消除或减少误差方法：第七节 光电经纬仪 P36电子经纬仪特点： 20世纪60年代末投入使用，其优点：大大降低了测量外业的劳动强度， 提高了观测精度，方便、快捷、精确，为测量工作自动化创造了有利条件。 电子经纬仪在结构及外观：与光学经纬仪类似，主要在于用微处理机控制的电子测角系统代替光学读数系统， 能自动显示测量数据。 电子经纬仪分类：（据光电读数原理不同 ） 编码度盘测角系统; 光栅度盘测角系统; 动态测角系统： 仪器内置有驱动马达 及CCD 系统，可自动搜寻目标。第七节 光电经纬仪 P36null光电经纬仪与光学经纬仪相比有如下特点：仅需对准目标，若仪器内置有驱动马达及CCD 系统，还可自动搜寻目标。 水平度盘和竖直度盘读数同时显示，省却了估读过程；通过接口可直接将数据输入计算机，不需手工记入手簿。消除了读数、记录时的误差或人为错误。 采用双轴倾斜传感器来检测仪器倾斜状态，由仪器倾斜所造成的水平角和竖直角误差，可通过电子系统进行自动补偿。 角度计量单位（360六十进制、弧度十进制，400gon百进制，6400密位）可自动换算。 带有输入键盘，且有若干功能键。如：水平度盘读数置零或锁定、水平角左、右角转换、坡度显示等。 可单次测量（精度较高），也可动态跟踪目标连续测量（精度较低，用于施工放样），且可选择不同的最小角度单位。 null1．几种常用光电经纬仪 图5—15是日本索佳公司生产的DT5型电子经纬仪，图5—16是南方测绘仪器公司生产的ET-02型电子经纬仪。ET型DT5型null DT210/ DT510/ DT510A 光电经纬仪 精度：±2″/ 5″ / 5″,放大倍率：30×。 可选配加载视准激光发射器，RS-232C串口 补偿器：双轴补偿，工作范围±3′ 使用2节标配LR14/C碱性电池，可连续测量75小时。nullnullnull2、编码度盘测角系统 如图1所示为一个纯二进制编码度盘。 设度盘的整个圆周被均匀地分为16个区间（s）, 从里到外有四道环 (称为码道n)， 图示被称为四码道度盘。每个区间中的码道 白色部分为透光区(或为导电区)， 黑色部分为不透光区 (或为非导电区); 设透光(或导电)为0，不透光(或不导电)为1，则各区间的状态见表 ，依据两区间的不同状态，便可测出该两区间的夹角。图1null 识别望远镜照准方向落在哪个区间是编码度盘测角的关键 电子测角是用光传感器来识别和获取度盘位置信息。（在图2中） 度盘上部为发光二极管，它们位于度盘半径方向的一条直线上， 度盘下面的相对位置上是光电二极管（光敏二极管）。 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0。 对于码道的不透光区，光电二极管接收不到这个信号，则输出为1。 图5—18中的输出状态为100l（9×22.5=202.5º）。 图12、工作原理：若发光管、光电管的位置固定，当度盘随照准部转动时，则不断扫过各区间 s ,输出角度值=区间数× 角度分辨率.null 角度分辨率 ： 这种编码度盘所得到的角度分辨率  与区间数 s (16)有关，而区间数s又取决于码道数 n (4)，它们之间的关系为 区间数: s = 2 n ；( s=24=16 ) 角度分辨率:  ＝360 / s ( 360/16=22.5º) 为了提高编码度盘的角分辨率 ， 必须增加码道数n,但增加码道数n 需增加度盘的尺寸。 因受光电器件尺寸的限制，靠增加码道数来提高度盘的角度分辨率是很困难的。 故直接利用编码度盘不容易达到较高的测角精度。 图1四、光电经纬仪的应用。四、光电经纬仪的应用。1)度盘配置： 有HL（度盘计度配置成逆时针） HR（度盘计度配置成顺时针） OSET（度盘置0）、 HSET（角度配置任意值） 或HOLD（复测钮）等。 2)瞄准。 3)读数。显示 4)数据记录：设有电子存储器，可按键自动记录。null测 量 学 教 学 参 考 书 1、覃辉主编的《土木工程测量》，百校土木工程专业通用教材，2005.2 第二版 同济大学出版社出版。 2、合肥工业大学等五所高校编写的《测量学》第四版 ，高等学校教材，中国建筑工业出版社出版。 3 、王兆祥等编写的《铁道工程测量》，高等学校教学参考书，测绘出版社出版。