經緯儀 方向與角度測量

1、第二章 方向與角度測量,§2-1 方向測量§2-2 角度測量,,§2-1 方向測量,一、地面點標志,,,因此，可將其寫成通用公式為：當然，在上述計算過程中，應保證計算得到的方位角為正值。,,,,,?左,,A,B,C,N,N,?BA,?BC,?左＋?BA=360?＋?BC?左＋?AB＋180?=360?＋?BC,1. 正、反坐標方位角在平面直角坐標系或高斯平面直角坐標系中，表示直線的方位角

2、通常是用坐標方位角表示。如直線AB的坐標方位角可用?AB或?BA表示。則稱?AB為正坐標方位角， ?BA為反坐標方位角，如圖所示，其關系為,2.方位角的推算,,,,,由標準方向線的北端或南端，順時針或逆時針量到某直線的水平夾角，用R表示，其值在0 ? ～90?。如圖所示，直線O1、O2、O3、O4的象限角分別為R1、R2、R3和R4。象限角不但要表示角度的大小，而且還要注記該直線位于第幾象限。象限分為Ⅰ～Ⅳ象限，分別用北東、南東、南

3、西和北西表示。如O4在第四象限，象限角角值為45?，則該象限角表示為北西45?。象限角一般只在坐標計算時用，這時所說的象限角是指坐標象限角。坐標象限角與坐標方位角之間的關系如下：,3.象限角,,一.角度的概念1. 水平角水平角是指一點至兩目標的方向線經垂直投影在水平面上所形成的夾角。也可看成是包含BA、BC視線的兩個鉛垂面之間的兩面角。水平角的取值范圍為0?～360 ?.,§2-2角度測量,,,,,P,A,B,?,

4、,O,2. 豎 角（垂直角） 在同一豎面內，傾斜視線與水平線之間的夾角。用?表示。 仰角：0º ~ + 90º 俯角：0º ~ – 90º用于測角的儀器稱為經緯儀。天頂距：自天頂到目標視線的垂直角，用Z表示，且 Z＝90º－?,二、水平角測角原理,（一）測量水平角的儀器須滿足的要求：（1）儀器應有水平度盤，且其中心O必須位于欲

5、測角之頂點B點的鉛垂線上； （2）水平度盤必須處于水平位置； （3）照準目標用的望遠鏡上下移動時，視線應劃出一個垂直面。亦即在同一垂直面內的方向線其投影在水平度盤上的讀數不變。,（二）經緯儀的主要軸線及應滿足的條件,視準軸ZZ1：物鏡中心與十字絲中心的連線，亦稱視線；水準管軸hh1 ：過水準管頂點的切線；豎軸VV1 ：儀器照準部的旋轉中心；水平軸HH1 ：望遠鏡的旋轉中心；水平度盤面LL1 （1 ）水準管軸

6、?豎軸 即 hh1 ? VV1（2）視準軸 ? 水平軸 ZZ1 ? HH1（ 3）水平軸 ? 豎軸 HH1 ? VV1（4）水平度盤面LL1 ? VV1， hh1 // LL1,三、豎角測角原理,如圖2-12，為了觀測豎直角，經緯儀上安裝有一個豎直度盤，其度盤中心在A′點的水平線上，當照準視線對準觀測目標點P時，即可根據豎盤讀數及視線水平時的讀數求取所測豎直角。,?,1．分微尺光學經緯儀及組成由照

7、準部、水平度盤和基座三大部分構成。（1）照準部由望遠鏡、水準器和豎盤所組成。（2）水平度盤 水平度盤按順時針方向自0°至360°每隔一度作一刻劃并注記數字。度以下的讀數則需要在分微尺上讀出。（3）基座（附三腳架）,四、經緯儀及其組成,望遠鏡十字絲,視差現象,照準部,水平度盤,基座,三腳架,豎直度盤,望遠鏡,豎直度盤,水平度盤制動螺旋,管水準器,圓水準器,水平度盤微動螺旋,望遠鏡微動螺旋,望遠鏡制動

8、螺旋,水平度盤變換按鈕,讀數窗目鏡,望遠鏡目鏡,反光鏡,光學對中器目鏡,豎盤指標補償裝置按鈕,基座,基座腳螺旋,豎直度盤,（4）經緯儀的讀數,水平度盤讀數為234?44?12?豎盤讀數為90?27?30?,,,,,,,,,0?,90?,180?,270?,,,,,,,,,,,,,,,,0,90,180,270,,,,,,,,,,,,,,,,,,水平度盤用HZ表示,豎盤用V表示,全站儀：由電子經緯儀和測距儀組成。電子經緯儀的測角

9、原理及主要結構與光學經緯儀大致相同，但測角系統(tǒng)采用的是微處理器控制的電子測角系統(tǒng)，能夠自動實時顯示觀測數據。使用的度盤有光柵度盤、編碼度盤等。全站儀測角、測距不需人工讀數，故沒有讀數誤差存在。,2.全站儀,,全站儀,=,方法：垂球對中和光學對中。,（1）垂球對中步驟： 粗略對中：移動三腳架，使垂球尖離測 站中心1?2cm內； 精確對中：稍微松開中心螺絲，在腳架頭上移動(不能旋轉)儀器，使垂球尖精確對中測站

10、標志中心，旋緊中心螺絲。對中誤差??3mm。友情提示?腳架頭首先要放平，三個腳螺旋基本等高；?腳架適當踩實；?垂球尖盡量接近標志，便于判斷。,五、水平角觀測,,1.經緯儀對中與整平,由水平角的定義可知，用經緯儀觀測水平角時，必須保證使經緯儀水平度盤中心安置在欲測角之頂點上，這一過程即為對中；同時，也必須保證儀器的豎軸垂直，即使儀器的水平度盤處于水平位置，這一過程即為整平,（2）光學對中,操作過程：對準、調平、整平、對中,A.大致

11、水平大致對中 眼睛看著光學對中器，兩手抓住兩個腳架進行拖動，使儀器大致對中，并保持腳架頭大致水平。B.伸縮腳架粗平 根據氣泡位置，升高或降低腳架。（注：氣泡總位于高處。）,,光學對中器 目 鏡,,（2）儀器整平 ：使儀器的水平度盤處于水平位置，儀器的豎軸垂直，整平誤差?1格。①擰松水平制動鈕。 ②旋轉照準部，直到管水準氣泡與任意二個整平腳螺旋（B和 C）平行為止。③用整平腳螺旋 B 和 C調節(jié)氣泡位置，

12、使它移到中心。④旋轉照準部 90° 左右。⑤用整平腳螺旋 A 移動氣泡，使它移到中心。⑥重復第1步到第 5步，使氣泡總位于中心。⑦旋轉照準部 180°。⑧?如果管水準氣泡仍然處在正中，說明儀器已經整平。如果氣泡移到中心位置以外則應調整管水準氣泡。,友情提示：管水準器氣泡移動的方向與左手大拇指運動方向一致。 使管氣泡居中，需反復進行。,2.光學經緯儀水平角觀測,,,,,,,,,

13、,瞄準目標的操作過程：粗瞄、制動、調焦消除視差、水平微動精確瞄準。用水平微動完成瞄準。盡量瞄準目標下部，減少由于目標不垂直引起的方向誤差。,（1）測回法觀測步驟：,,,,,O,A,B,?,盤左：豎直度盤在左手邊,,,,盤左位置,（2)方向觀測法 一個測站觀測4個或4個以上方向時，采用方向觀測法，也稱“全圓測回法”。,表2-2 方向法觀測手簿,（3）電子經緯儀水平角觀測,電子經緯儀與光學經緯儀的觀測過程大致相同。為了滿足水平角

14、觀測需要，一般電子經緯儀（如中國南方測繪儀器）均設有HR、HL、0SET和HSET等水平度盤配置功能。HR功能是將水平度盤的讀數設置為順時針，即在0~360º范圍內進行觀測時，水平方向值增大。HL功能是將水平度盤的讀數設置為逆時針，即在0~360º范圍內進行觀測時，水平方向值變小。0SET功能是將水平度盤的讀數設置為0º。測量時，照準起始方向后按下0SET功能并回車，即會在電子經緯儀屏幕上顯示起始方向

15、值0°00′00″。HSET功能是將水平度盤的讀數設置為0~360º范圍內你所需要的任意值。測量時，照準起始方向后按下HSET功能，輸入90º01¹18″并回車，即會在電子經緯儀屏幕上顯示該起始方向值90°01′18″。觀測數據的記錄可以在電子經緯儀讀數窗上抄錄，也可以在觀測前對儀器進行設置，觀測時通過儀器按鍵實現自動記錄。,六、豎角的觀測,構造特點 豎盤隨望遠鏡一起轉動。 豎盤

16、與讀數指標相互脫離。 豎盤氣泡居中，指標鉛垂。 視線水平、指標鉛垂時，豎盤讀數為常數： 盤左時一般 L0=90°，盤右時一般 R0=270°。,1.垂直度盤,豎角計算公式,豎盤盤左觀測,豎盤盤右觀測,2.豎盤指標差,◆豎盤指標差——視線水平，豎盤水準管氣泡居中時，讀數指標線偏離鉛垂線的夾角，用x表示。,有指標差時的豎角計算公式：,取盤左、盤右豎角的平均值，可消除指標差的影響。,指標差計算公式：,,用自動補償裝置

17、來代替豎盤水準管 由圖可知，在指標A和豎盤之間懸吊一個透鏡O。當視線水平時，指標A處于鉛垂位置，通過透鏡O讀出正確的讀數90°。當儀器稍有傾斜時（一般≤10′），指標A便移到A′的位置，但懸吊透鏡O借助于重力的作用，由O移到O′（圖2-31（b）中的實線透鏡）位置。此時，雖然指標A'不在A處，但指標A'通過透鏡O′邊緣的折射，仍能讀出90°的讀數，從而達到豎盤指標自動補償的目的。所以在觀測豎角時必

18、須將自動補償旋鈕置于“ON”的位置）。但當不用時，需將它關上以免損壞。,3.豎盤指標自動補償裝置,自動補償器是利用重力, 即利用在鋼絲上懸掛重物能保持鉛直方向的原理, 而達到自動歸零目的的。 圖所示中, Z0Z?0 為視準軸, 它與豎盤一起轉動, 指標線A 通過透鏡O成像于豎直度盤上。圖a表示望遠鏡呈水平, 豎軸鉛垂, 指標線成像于90°處; 圖b表示儀器傾斜一小角?, 由于儀器整個傾斜, 指標線由A 移至A?, 但

19、A?、O、90° 分劃線之間相對位置不變; 圖c表示將望遠鏡視準軸重新調到水平位置, 如指標線A仍在A?處, 讀數為K , 當我們用一線懸掛一重球,使指標線總是處于鉛垂位置, 即A?復位于A ,就達到指標自動補償的目的, 這就是補償原。,自動補償原理,自動補償器原理,4.豎角的觀測方法,思 考 題,1. 測量工作常用的標準方向是什么？何謂真方位角、磁方位角、坐標方位角？何謂子午收斂角、磁偏角？2. 已知某直線CD的磁方

20、位角為150°30′，又知此地的磁偏角△為西偏3°30′，問直線DC的真方位角為多少？3. 分微尺光學經緯儀由哪幾部分組成？其作用各是什么？4. 經緯儀有哪些主要軸線？各軸線間應滿足什么條件？5. 何謂水平角？何謂豎直角？何謂一測回？水平角和豎直角觀測有哪些異同點？6. 角度觀測前，經緯儀為什么必須進行對中、整平？怎么進行對中、整平？7. 豎角觀測時，如何消除豎盤指標差的影響？8. 望遠鏡照準與經緯儀豎軸