第五單元角度測量原理及方法一、角度測量原理二、經(jīng)緯儀三、水平角測量四、豎直角測量六、角度測量的誤差分析五、經(jīng)緯儀的檢驗校正

角度測量包括

水平角測量和豎直角測量。水平角測量用于確定點的平面位置。豎直角測量用于測定高差或?qū)A斜距離改化成水平距離。常用儀器

經(jīng)緯儀ABOA1B1O1O2ββab水平面一、水平角測量原理1、水平角：相交的兩條直線在同一水平面上的投影所夾的角度。2、原理：

OA投影在水平度盤上讀數(shù)為a，OB投影在水平度盤上讀數(shù)為b。則：角值范圍：0?~360?

按精度分為DJ1、DJ2、DJ6、DJ15等。

D—大地測量儀器

J—經(jīng)緯儀數(shù)字—測角精度（一測回方向觀測中誤差，單位為秒）按讀數(shù)系統(tǒng)分為光學經(jīng)緯儀、電子經(jīng)緯儀。按性能分為方向經(jīng)緯儀、復測經(jīng)緯儀目前建筑測量中使用較多的是光學經(jīng)緯儀，一般用DJ6，精度要求較高時用DJ2。一、DJ6光學經(jīng)緯儀的構(gòu)造

DJ6光學經(jīng)緯儀包括基座、度盤、照準部三大部分。垂直制動水平微動讀數(shù)目鏡水平度盤轉(zhuǎn)換輪垂直微動光學對點器補償器轉(zhuǎn)換鈕望遠鏡圓水準器1、基座由軸座、腳螺旋、底板、三角壓板等組成。作用：用于連接和整平。2、度盤包括水平度盤和豎直度盤，由光學玻璃制成。注記：0?~360?

分劃：20＇、30＇、1?三種注：①水平度盤順時針注記，與豎軸不固定，不隨望遠鏡轉(zhuǎn)動；②水平度盤有復測鈕或變換鈕，用作改變觀測

方向的角度值；③豎直度盤順時針注記或逆時針注記，與望遠鏡固定，隨望遠鏡一起轉(zhuǎn)動。三、測釬、標桿和覘牌測釬、標桿和覘牌均為經(jīng)緯儀瞄準目標時所使用的照準工具。

測釬：適用與距測站較近的目標。標桿：適用與距測站較遠的目標。覘牌：固定在三腳架上使用，遠近皆可適用；一般為紅白或黑白相間且常與棱鏡結(jié)合，用于電子經(jīng)緯儀或全站儀。有時也可懸掛垂球用垂球線作為瞄準標志。返回

經(jīng)緯儀的使用包括對中、整平、瞄準和讀數(shù)四項基本操作。一、對中、整平目的：①使測點中心與儀器豎軸中心在同一鉛垂線上；②使水平度盤處于水平位置。方法：有垂球?qū)χ泻凸鈱W對點器對中兩種，由于垂球?qū)χ芯容^低，且使用不便，工程測量中一般采用光學對點器對中。

二、調(diào)焦與瞄準目的：視準軸對準觀測目標的中心。方法：①調(diào)節(jié)目鏡調(diào)焦螺旋，使十字絲清晰；②利用粗瞄器，粗略瞄準目標，固定制動螺旋；③調(diào)節(jié)物鏡調(diào)焦螺旋使目標成像清晰，注意消除視差；④調(diào)節(jié)制動、微動螺旋，精確瞄準。測水平角用雙絲夾粗目標測豎直角用橫絲切目標頂部一、測回法（只有兩個方向）OMN1、操作步驟①安置儀器于O點，對中整平；②正鏡（盤左）瞄準M點，度盤歸零；③順時針轉(zhuǎn)動儀器，瞄準N點讀數(shù)；④倒鏡（盤右），瞄準N點讀數(shù)；⑤逆時針轉(zhuǎn)動儀器，瞄準M點讀數(shù)。④一測回角值

③檢核對于DJ6經(jīng)緯儀，上下半測回角度之差應滿足：，否則，應重測。

當測角精度要求較高時，需觀測多個測回：①第一測回度盤歸零；②其他各測回間按180?/n（n為測回數(shù)）的差值，變換度盤；

③各測回角值之差不得超過40"；④取各測回平均值作為最后結(jié)果。測站?＇"豎盤目標水平度盤讀數(shù)半測回角值一測回角值各測回角值備注?＇"?＇"?＇"第一測回

O第二測回

O左左右右MNMNMNMN0003668424868421268420918000242484230684206684215901012158523027010183385242684218684224684221測回法觀測手簿表3.1二、方向觀測法（目標多于兩個）

1、操作步驟①安置儀器于測站點O，對中、整平；②正鏡（盤左），選擇零方向

C，順時針依次照準目標

D、A、B、C（歸零），讀數(shù)；③倒鏡（盤右），瞄準零方向C，逆時針依次照準目標B、A、D、C（歸零），讀數(shù)；DCABO⑤各測回歸零后平均方向值的計算：

各測回歸零后方向值的平均值。⑥

水平角的計算：相鄰方向值之差，即為相鄰方向所夾的水平角。同一方向各測回互差"經(jīng)緯儀型號半測回歸零差"一測回內(nèi)2c互差"DJ2DJ6818139方向觀測法限差的要求角值123456789?＇"方向觀測法觀測手簿測站覘點水平度盤讀數(shù)盤左盤右2c平均讀數(shù)一測回歸零方向值各測回平均方向值?＇"?＇"?＇"?＇"?＇""OO第1測回第2測回CDBACΔΔCABDC00054792748142311828846300004218000242592730322310010846061800018-12-6+30+18+18+24+24+18+18+30+12+24000397927391423109288461800030（00034）0000079270514230352884544

0000079265914230292884547

900106169275423231301846489001002700048349273642310019846362700036900057169274523231151846429000480000079265314230232884550

（900052）7926596303301461518711413-6-12表3.2返回一、豎直度盤構(gòu)造豎直度盤固定在望遠鏡的旋轉(zhuǎn)軸（橫軸）上。主要由豎直度盤、豎盤指標、（豎盤指標水準管、豎盤指標水準管微動螺旋），目前很多儀器用自動補償器代替了水準管。

１、豎直角計算公式順時針注記豎盤刻劃：目鏡0°，物鏡180°

盤左:

αL=90°－L（上半測回）盤右:

αR=R－270°（下半測回）一測回豎直角：

α=（αL+αR）/2=（R－L－180°）/2二、豎直角觀測與計算

逆時針注記豎盤刻劃：目鏡180°，物鏡0°

盤左:

αL=L－90°

（上半測回）盤右:

αR=270°－R（下半測回）一測回豎直角：

α

=（αL+αR）/2=（L－R+180°）/2

（L、R分別為盤左、盤右豎盤讀數(shù)）測站目標豎盤位置豎盤讀數(shù)半測回豎直角指標差

"一測回豎直角

?＇"備注OPP＇左右左右?＇"?＇"71123628847009618422634100-12-9+184712-61851+184724+184700-61842-61900豎直角觀測手簿表3.3

αL=90°－LαR=R－270°

x=（

αR－αL

）/2α=（αL+αR）/2三、豎盤讀數(shù)指標差

讀數(shù)指標與正確位置之間的小夾角x，稱為豎盤指標差。XX如圖：盤左位置，望遠鏡上仰，讀數(shù)減小，豎盤讀數(shù)為L。則正確的豎直角為：α＝90°－L＋x＝αL＋x（1）

指標差計算如圖：盤右位置，望遠鏡上仰，讀數(shù)增大，豎盤讀數(shù)為R。則正確的豎直角為：α＝R－270°－x=αR－x（2）（1）、（2）兩式聯(lián)立得：

通過盤左、盤右豎直角取平均值，可以消除指標差；對于DJ6經(jīng)緯儀，同一測站上不同目標的指標差互差或同方向各測回指標差互差，不應超過25"。返回一、經(jīng)緯儀應滿足的幾何條件

主要軸線：豎軸VV

水準管軸LL

橫軸HH

視準軸CC幾何關(guān)系：

LLVV

CCHH

HHVV

望遠鏡十字絲豎絲垂直于橫軸二、檢驗與校正（一）水準管軸垂直于豎軸的檢驗與校正

1、檢驗①儀器粗平：圓水準器氣泡居中。②水準管平行某兩個腳螺旋，使水準管氣泡居中。③照準部旋轉(zhuǎn)180°，若氣泡仍居中，則滿足要求，若氣泡偏離，則需校正。

2、校正①用腳螺旋調(diào)一半；②用水準管校正螺旋調(diào)一半。

此項檢校需反復進行，直至儀器旋轉(zhuǎn)到任意方向氣泡都居中。校正螺絲（二）十字絲豎絲的檢驗校正

1、檢驗①儀器整平②豎絲瞄準大致水平方向的P點，豎直方向移動望遠鏡，看P點是否在豎絲上移動

2、校正①用十字絲的交點瞄準P點。②用十字絲的校正螺旋調(diào)整。（三）視準軸垂直于橫軸（2c）的檢驗與校正

1、檢驗①平地選DAB=20m左右,安置儀器于中點O；

A點設(shè)瞄準標志，B點橫一毫米刻劃標尺（注意標志、標尺與儀器同高）。②盤左：瞄A，倒鏡，讀數(shù)為B1③盤右：瞄A，倒鏡，讀數(shù)為B2④若B1=B2，則滿足要求若B1≠B2，則存在c角，當c超過1＇時，需校正。2、校正

①在標尺上定出B1、B2兩點連線的中點B；

②定出B、B2兩點連線的中點B3

；③調(diào)節(jié)十字絲校正螺絲，使十字絲交點對準B3

；（四）橫軸垂直于豎軸的檢驗與校正

1、檢驗①距墻壁D=30m安置儀器，墻壁上選一明顯目標P，αΡ≥30°；②盤左：瞄P，望遠鏡水平，讀數(shù)P1，標出P1

；③盤右：瞄P，望遠鏡水平，讀數(shù)P2，標出P2

；④若P1=P2,則滿足要求，若P1≠P2,則存在i角，需校正。2、校正①墻上定出P1、P2的中點PM

；②調(diào)節(jié)水平微動，瞄準PM，將望遠鏡上仰（十字絲交點必偏離P點，至P＇點；③校正橫軸一端支架上的偏心環(huán)，使橫軸一端升高或降低，移動十字絲，精確瞄準P；④反復檢校，直至i角小于1＇；（五）豎盤指標差的檢驗與矯正

1、檢驗①儀器整平，用盤左、盤右分別瞄準大致水平方向的P點，讀數(shù)為L，R。②計算豎直角和指標差

α=（R－L－180°）/2

X=(L＋R－360°)/2 DJ6:若X≤60″，滿足要求， 若X>60″，需要校正。

2、校正①盤右瞄準P點；

②調(diào)節(jié)指標水準管微動螺旋，使豎盤讀數(shù)為：R＝α＋x＋270°

③調(diào)節(jié)指標水準管校正螺絲，使氣泡居中。（六）光學對點器的檢驗與校正

1、檢驗①安置儀器精確整平，在儀器正下方放一白色紙板；②將對點器中心投影到紙板上，并做標志P1

；③旋轉(zhuǎn)照準部180?，將對點器中心投影到紙板上，并做標志P2；若P1

、P2重合，滿足要求，否則需校正。

2、校正①取P1

、

P2的中點P；②調(diào)節(jié)對點器校正螺絲，使對點器中心投影與P重合。P1P2P返回一.儀器誤差

主要包括儀器檢校后的殘余誤差和儀器制造、加工不完善所引起的誤差。

1、視準軸誤差（2c值，盤左、盤右取平均可消除）

2、橫軸傾斜誤差（i角，盤左、盤右取平均可消除）

3、度盤偏心差（照準部旋轉(zhuǎn)中心與水平度盤分劃中心不重合，盤左、盤右取平均可消除）

4、度盤刻劃誤差（度盤刻劃不均勻，測回間變換度盤可減弱）

5、豎軸傾斜誤差（盤左、盤右取平均不可消除，

精確整平可減弱）二、觀測誤差1、儀器對中誤差（與偏心距成正比，與視線邊長成反比，當水平角接近180?時影響最大；精確對中可減弱）2、目標偏心差（與偏心距成正比，與視線邊長成反比；瞄準目標底部可減弱）3、儀器整平誤差（精確整平，一測回內(nèi)氣泡偏離不能超過2格，否則，測回間重新整平）

4、照準誤差（消除視差，精確瞄準）

5、讀數(shù)誤差（消除視差，認真讀數(shù)）三、外界條件的影響外界條件的影響比較復雜，應選擇有利的觀測條件，盡量避免不利因素對測量的影響。

1、溫度的影響（打傘遮陽）

2、大氣折光的影響（選擇良好的天氣觀測）

返回一、DJ2光學經(jīng)緯儀

主要用于三、四等角度測量和精密工程測量。特點：1、測角精度高；2、采用對徑符合讀數(shù)；3、測微器可直接讀到秒。DJ2光學經(jīng)緯儀測微輪水平、豎直度盤轉(zhuǎn)換手輪二、電子經(jīng)緯儀

電子經(jīng)緯儀是一種采用光電元件實現(xiàn)測角自動化、數(shù)字化的電子測角儀器。特點：1、采用電子測角系統(tǒng)，自動顯示測量結(jié)果；2、可與測距儀組成全站儀；3、測量數(shù)據(jù)處理自動化。

特點：自動讀數(shù)、記錄、計算。電子經(jīng)緯儀顯示屏及操作鍵盤三、激光經(jīng)緯儀在經(jīng)緯儀上安裝激光裝置，使視準軸射出一條可見光。主要用于各種施工量。激光器激光束彎管目鏡返回一、角度測量原理

（一）水平角測量原理地面上兩條直線之間的夾角在水平面上的投影稱為水平角。如右圖所示。

（二）豎直角測量原理在同一豎直面內(nèi)視線和水平線之間的夾角稱為豎直角。如右圖所示，視線在水平線之上稱為仰角，符號為正；視線在水平線之下稱為俯角，符號為負。

二.經(jīng)緯儀的構(gòu)造二.DJ6經(jīng)緯儀的構(gòu)造基座、照準部、水平度盤、讀數(shù)裝置基座照準部

五、角度測量的誤差分析一、儀器誤差儀器雖經(jīng)過檢驗及校正，但總會有殘余的誤差存在。儀器誤差的影響，一般都是系統(tǒng)性的，可以在工作中通過一定的方法予以消除或減小。

(一)水準管軸不垂直豎軸