測量與地圖學(xué)第三講角度測量(已修改)
2025-05-13 05:07 本頁面
【正文】 第三講 角 度 測 量 （ 1）了解角度測量誤差及注意事項(xiàng)。 （ 2）熟悉電子經(jīng)緯儀的構(gòu)造。 （ 3） 掌握角度測量原理 ， 掌握 DJ6經(jīng)緯儀的構(gòu)造和使用方 法 ， 掌握水平角和豎直角的觀測和計(jì)算方法 。 教學(xué)目標(biāo) 重點(diǎn)： DJ6經(jīng)緯儀的使用方法，水平角和豎直角的觀測和計(jì)算方法 難點(diǎn)： 經(jīng)緯儀的檢驗(yàn) 、 校正 角度測量 (angle observation)內(nèi)容： ?水平角 (horizontal angle)測量 ?豎直角 (vertical angle)測量 為什么要測量水平角、豎直角？ 地面一點(diǎn)至兩目標(biāo)方向線在水平面上投影的夾角，稱為水平角。 范圍：順時(shí)針 00~3600 a o b ? A O B b a 水平度盤 (horizontal circle) β＝ b－ a 天頂 鉛垂線 水平線 A C AZCZA?C?B 0176。 90 176。 180176。 270176。 在同一豎直面內(nèi)，一點(diǎn)到目標(biāo)的方向線與水平視線所夾的銳角。 取值范圍： 0186。??90186。 ，仰角為正，俯角為負(fù)。 豎直角用 α表示： α＝目標(biāo)視線的讀數(shù)－水平視線的讀數(shù) 天頂角 ： 在同一豎直面內(nèi)，視線與鉛垂線的天頂方向之間的夾角稱為天頂角，也叫天頂距 ，用 Z表示，取值范圍： 0186。～ 180186。 顯然，同一方向線的天頂距和豎直角之和等于 90176。 ： Z=90186。－ α 經(jīng)緯儀是測角的儀器，按測角的精度分為： DJ0 DJ1 、 DJ2 、 DJ6 、 DJ10。 DJ分別為“大地測量”和“經(jīng)緯儀”的漢字拼音第一個(gè)字母，其下標(biāo)數(shù)字為該儀器一測回方向觀測中誤差的秒數(shù)。 一、 DJ6經(jīng)緯儀的構(gòu)造 照準(zhǔn)部 (alidade) ① 望遠(yuǎn)鏡、支架② 豎直度盤③ 管水準(zhǔn)器 ④ 光路系統(tǒng) 水平度盤 (horizontal circle) ① 水平度盤② 度盤變換手輪 ③ 外軸 基座 (tribrach) ① 圓水準(zhǔn)器 ② 腳螺旋 DJ6經(jīng)緯儀的構(gòu)造 基座、照準(zhǔn)部、水平度盤、讀數(shù)裝置 基座 照準(zhǔn)部 ?） 望遠(yuǎn)鏡 倒像， 26?30倍， 目鏡調(diào)焦，物鏡調(diào)焦， 粗瞄準(zhǔn)器，十字絲 2） 豎直度盤 3） 讀數(shù)顯微鏡 反光鏡 4） 圓水準(zhǔn)器 8?/2mm； 管水準(zhǔn)器 30 ? /2mm 5） 豎軸 （儀器旋轉(zhuǎn)軸） 6） 望遠(yuǎn)鏡 (豎直 )制動(dòng)、微動(dòng) 7） 照準(zhǔn)部 (水平 )制動(dòng)、微動(dòng) 8） 光學(xué)對點(diǎn)器 9） 復(fù)測扳手或度盤變換手輪 望遠(yuǎn)鏡十字絲 由光學(xué)玻璃制成， 按 1186。間隔 順時(shí)針刻劃0186。?360186。刻度； 特點(diǎn)： 水平度盤與照準(zhǔn)部相互脫離； 改變度盤位置，需使用 度盤變換手輪 或復(fù)測扳手 。 0? 90? 180? 270? (tribrach) 軸座、腳螺旋、連接板 基座 水平度盤 照準(zhǔn)部 腳螺旋 用于整平儀器 4. 經(jīng)緯儀的讀數(shù)裝置 J6經(jīng)緯儀度盤讀數(shù)光路 水平度盤 垂直度盤 1）讀數(shù)光路 2） J6光學(xué)經(jīng)緯儀讀數(shù) ?度盤上 1度分劃的間隔經(jīng)放大后，與分微尺全 長相等。 ?分微尺全長分 60格，因此其 最小格值為 1?=60 ? ?讀數(shù)時(shí)，秒數(shù)必須估讀。 估讀至 ，因此，估讀的秒數(shù)都應(yīng)是 6″ 的倍數(shù)。 水平度盤讀數(shù)： 73 ? 04 ? 24″ 分微尺測微 —— 利用度盤刻度線，在分微尺上讀數(shù)。 “ H”—— 水平度盤讀數(shù)， “ V”—— 豎直度盤讀數(shù)。 0 1 73 三 、電子經(jīng)緯儀原理 電子經(jīng)緯儀將光學(xué)度盤換為 光 電掃描度盤 ，以自動(dòng)記錄和顯示讀數(shù) 代替 人工光學(xué)測微讀數(shù) ，使測角操作簡單化，可避免讀數(shù)誤差的產(chǎn)生。其自動(dòng)記錄、儲(chǔ)存、計(jì)算功能，以及數(shù)據(jù)通訊功能，進(jìn)一步提高了測量作業(yè)的自動(dòng)化程度。 電子經(jīng)緯儀與光學(xué)經(jīng)緯儀區(qū)別在于 度盤讀數(shù)及顯示系統(tǒng) ，其水平度盤、豎直度盤及讀數(shù)裝置分別采用兩個(gè)相同的光柵度盤（或編碼盤），通過讀數(shù)傳感器進(jìn)行角度測量，根據(jù)測角精度可分為 ″，1″， 2″， 3″， 5″， 10″等幾個(gè)等級。 光電度盤一般分兩大類： ? 編碼度盤 ：在圓形玻璃上，排列一組同心圓 — 碼道，根據(jù)碼道數(shù)沿徑向?qū)⑼膱A劃分為一定扇區(qū)，根據(jù)位置將每個(gè)扇區(qū)設(shè)為相鄰?fù)该骰虿煌该?，徑向扇區(qū)即構(gòu)成一二進(jìn)制編碼； ? 光柵度盤 ：在度盤表面的一個(gè)圓環(huán)內(nèi)，刻畫出許多等間隔的條紋組成光柵，通過累計(jì)柵距數(shù)值測角。 ? 也有將上述二者結(jié)合起來，采用 “ 編碼與光柵相結(jié)合 ” 的度盤進(jìn)行測角。 1）編碼度盤測角原理 在玻璃圓盤上刻劃若干同心圓帶 — 碼道 ，再根據(jù)碼道數(shù)等間隔將全圓劃成若干 扇區(qū) ，則每個(gè)扇形區(qū)有幾個(gè)梯形。 如果每個(gè)梯形分別以 “ 亮 ”和 “ 黑 ” 表示 “ 0”和“ 1”的信號，則該扇形便被賦予一個(gè)二進(jìn)制碼，其值為 0~2n，這樣便將度盤劃分為 2n份。 例如，用四位二進(jìn)制表示角值，則全圓只能刻成4 4＝ 16個(gè)扇形，則度盤刻劃值（角度分辨率）為 360o/16=，這顯然沒有應(yīng)用價(jià)值。 如果取角度分辨率為 20”，則需要的扇形區(qū)為(360 60 60)/20=64800，由此計(jì)算得碼道數(shù)為 64800≈216個(gè)。 因?yàn)槎缺P直徑有限，碼道愈多，靠近度盤中心的扇形間隔愈小，故不可能無限增多碼道。實(shí)際應(yīng)用中，一般將度盤刻成適當(dāng)?shù)拇a道，再利用測微裝置來達(dá)到細(xì)分角值的目的。 2）增量式光柵度盤測角原理 均勻地刻有許多一定間隔細(xì)線的直尺或圓盤稱為 光柵尺 或 光柵盤 。左圖為用于直線測量的直線光柵，右圖為徑向光柵。設(shè)光柵的柵線（不透光區(qū)）寬度為 a ，縫隙寬度為 b ， 柵距 d ＝ a ＋ b ，通常 a
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