【文章內(nèi)容簡介】 角度測量 教學要點一、教學內(nèi)容（1）水平角和垂直角的測量原理；（2）經(jīng)緯儀的等級、有關(guān)參數(shù)，經(jīng)緯儀的構(gòu)造；（3）水平角的測量方法；（4）豎直度盤和垂直角的測量及計算方法；（5）經(jīng)緯儀的檢驗與校正；（6）角度測量誤差；（7）電子經(jīng)緯儀簡介。二、重點和難點（1）重點 水平角的測量方法和垂直角的測量及計算方法；（2）難點 經(jīng)緯儀的檢驗與校正。三、教學要求（1）了解經(jīng)緯儀的等級、有關(guān)參數(shù)，經(jīng)緯儀的檢驗與校正，電子經(jīng)緯儀；（2）掌握水平角和垂直角的測量原理，經(jīng)緯儀的構(gòu)造，水平角的測量方法，垂直角的測量及計算方法。四、教學方法儀器構(gòu)造及使用采用實物加演示的教學方法，其它采用多媒體課件教學。五、作業(yè)1．何謂水平角？若某測站點與兩個不同高度的目標點位于同一鉛垂面內(nèi)，那么其構(gòu)成的水平角是多少？ 2．觀測水平角時，對中、整平的目的是什么？ 附 記教 學 內(nèi) 容、過 程 及 授 課 方 法3．觀測水平角時，若測三個測回，各測回盤左起始方向水平度盤讀數(shù)應安置為多少？4．試述具有度盤變換手輪裝置的經(jīng)緯儀，將水平度盤安置為0?00′00″的操作方法。5．整理表1測回法觀測記錄。表1 測回法觀測手簿測站豎盤位置目標水平度盤讀數(shù)半測回角值一測回角值各測回平均值備注176。 ′ ″176。 ′ ″176。 ′ ″176。 ′ ″第一測回O左A0 01 0088 19 4888 19 4588 19 41B88 20 48右A180 01 3088 19 42B268 21 12第二測回O左A90 00 0688 19 3088 19 27B178 19 36右A270 00 3688 19 24B358 20 006．整理表2全圓方向觀測法觀測記錄。附 記教 學 內(nèi) 容、過 程 及 授 課 方 法表2 方向觀測法觀測手簿測站測回數(shù)目標水平度盤讀數(shù)2c平均讀數(shù)歸零后方向值各測回歸零后方向平均值略圖及角值盤左盤右176。 ′ ″176。 ′ ″″176?！洹?76?！?″176?！洹錙1A0 02 30180 02 36B60 23 36240 23 42C225 19 0645 19 18D290 14 54110 14 48A0 02 36180 02 422A90 03 30270 03 24B150 23 48330 23 30C315 19 42135 19 30D20 15 06200 15 00A90 03 24270 03 187．完成表3的計算（盤左視線水平時指標讀數(shù)為90176。，仰起望遠鏡讀數(shù)減?。８?記教 學 內(nèi) 容、過 程 及 授 課 方 法表3 垂直角觀測手簿測站目標豎盤位置豎盤讀數(shù)半測回豎角指標差一測回豎角備注176?！洹?76?！洹濉?76?！洹錙A左78 18 24右281 42 00B左91 32 428．何謂豎盤指標差？觀測垂直角時如何消除豎盤指標差的影響？9．經(jīng)緯儀有那幾條主要軸線？各軸線間應滿足怎樣的幾何關(guān)系？ 10．測量水平角時，采用盤左盤右可消除哪些誤差？能否消除儀器豎軸傾斜引起的誤差？11．測量水平角時，當測站點與目標點較近時，更要注意儀器的對中誤差和瞄準誤差對嗎？為什么 78 18 24附 記教 學 內(nèi) 容、過 程 及 授 課 方 法第一節(jié) 水平角測量原理一、水平角的概念相交于一點的兩方向線在水平面上的垂直投影所形成的夾角，稱為水平角。水平角一般用β表示，角值范圍為0?～360?。BAOO1A1B1(左)(右)O0176。270176。baβ水平面(H)圖31 水平角測量原理如圖31所示，A、O、B是地面上任意三個點，OA和OB兩條方向線所夾的水平角，即為OA和OB垂直投影在水平面H上的投影O1A1和O1B1所構(gòu)成的夾角β。二、水平角測角原理如圖31所示，可在O點的上方任意高度處，水平安置一個帶有刻度的圓盤，并使圓盤中心在過O點的鉛垂線上；通過OA和OB附 記教 學 內(nèi) 容、過 程 及 授 課 方 法各作一鉛垂面，設這兩個鉛垂面在刻度盤上截取的讀數(shù)分別為a和b，則水平角β的角值為：β=ab （31）用于測量水平角的儀器，必須具備一個能置于水平位置水平度盤，且水平度盤的中心位于水平角頂點的鉛垂線上。儀器上的望遠鏡不僅可以在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，而且還能在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動。經(jīng)緯儀就是根據(jù)上述基本要求設計制造的測角儀器。第二節(jié) 光學經(jīng)緯儀的構(gòu)造光學經(jīng)緯儀按測角精度，分為DJ0DJDJDJ6和DJ15等不同級別。其中“DJ”分別為“大地測量”和“經(jīng)緯儀”的漢字拼音第一個字母，下標數(shù)字015表示儀器的精度等級，即“一測回方向觀測中誤差的秒數(shù)”。一、DJ6型光學經(jīng)緯儀的構(gòu)造DJ6型光學經(jīng)緯儀主要由照準部、水平度盤和基座三部分組成。1．照準部照準部是指經(jīng)緯儀水平度盤之上，能繞其旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)部分的總稱。照準部主要由豎軸、望遠鏡、豎直度盤、讀數(shù)設備、照準部水準管和光學對中器等組成。（1）豎軸 照準部的旋轉(zhuǎn)軸稱為儀器的豎軸。通過調(diào)節(jié)照準部制動螺旋和微動螺旋，可以控制照準部在水平方向上的轉(zhuǎn)動。（2）望遠鏡 望遠鏡用于瞄準目標。另外為了便于精確瞄準目標，經(jīng)緯儀的十字絲分劃板與水準儀的稍有不同，如圖33所示。附 記教 學 內(nèi) 容、過 程 及 授 課 方 法圖33 經(jīng)緯儀的十字絲分劃板望遠鏡的旋轉(zhuǎn)軸稱為橫軸。通過調(diào)節(jié)望遠鏡制動螺旋和微動螺旋，可以控制望遠鏡的上下轉(zhuǎn)動。望遠鏡的視準軸垂直于橫軸，橫軸垂直于儀器豎軸。因此，在儀器豎軸鉛直時，望遠鏡繞橫軸轉(zhuǎn)動掃出一個鉛垂面。（3）豎直度盤 豎直度盤用于測量垂直角，豎直度盤固定在橫軸的一端，隨望遠鏡一起轉(zhuǎn)動。（4）讀數(shù)設備 讀數(shù)設備用于讀取水平度盤和豎直度盤的讀數(shù)。（5）照準部水準管 照準部水準管用于精確整平儀器。水準管軸垂直于儀器豎軸，當照準部水準管氣泡居中時，經(jīng)緯儀的豎軸鉛直，水平度盤處于水平位置。（6）光學對中器 光學對中器用于使水平度盤中心位于測站點的鉛垂線上。2．水平度盤水平度盤是用于測量水平角的。它是由光學玻璃制成的圓環(huán)，環(huán)上刻有0176?！?60176。的分劃線，在整度分劃線上標有注記，并按順時針方向注記，其度盤分劃值，為1?或30′。附 記教 學 內(nèi) 容、過 程 及 授 課 方 法水平度盤與照準部是分離的，當照準部轉(zhuǎn)動時，水平度盤并不隨之轉(zhuǎn)動。如果需要改變水平度盤的位置，可通過照準部上的水平度盤變換手輪，將度盤變換到所需要的位置。3．基座基座用于支承整個儀器，并通過中心連接螺旋將經(jīng)緯儀固定在三腳架上?；嫌腥齻€腳螺旋，用于整平儀器。在基座上還有一個軸座固定螺旋，用于控制照準部和基座之間的銜接。二、讀數(shù)設備及讀數(shù)方法度盤上小于度盤分劃值的讀數(shù)要利用測微器讀出，DJ6型光學經(jīng)緯儀一般采用分微尺測微器。如圖34所示，在讀數(shù)顯微鏡內(nèi)可以看到兩個讀數(shù)窗：注有“水平”或“H”的是水平度盤讀數(shù)窗；注有“豎直”或“V”的是豎直數(shù)窗。每個讀數(shù)窗上有一分微尺。圖34 分微尺測微器讀數(shù)附 記教 學 內(nèi) 容、過 程 及 授 課 方 法分微尺的長度等于度盤上1?影像的寬度，即分微尺全長代表1?。將分微尺分成60小格，每1小格代表1′，′，即6″。每10小格注有數(shù)字，表示10′的倍數(shù)。讀數(shù)時，先調(diào)節(jié)讀數(shù)顯微鏡目鏡對光螺旋，使讀數(shù)窗內(nèi)度盤影像清晰，然后，讀出位于分微尺中的度盤分劃線上的注記度數(shù)，最后，以度盤分劃線為指標，在分微尺上讀取不足1?的分數(shù)，并估讀秒數(shù)。如圖34所示，其水平度盤讀數(shù)為164?06′36″，豎直度盤讀數(shù)為86?51′36″。三、DJ2型光學經(jīng)緯儀構(gòu)造簡介1．DJ2型光學經(jīng)緯儀的特點與DJ6型光學經(jīng)緯儀相比主要有以下特點：（1）軸系間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，望遠鏡的放大倍數(shù)較大，照準部水準管的靈敏度較高。（2）在DJ2型光學經(jīng)緯儀讀數(shù)顯微鏡中，只能看到水平度盤和豎直度盤中的一種影像，讀數(shù)時，通過轉(zhuǎn)動換像手輪，使讀數(shù)顯微鏡中出現(xiàn)需要讀數(shù)的度盤影像。（3）DJ2型光學經(jīng)緯儀采用對徑符合讀數(shù)裝置，相當于取度盤對徑相差180?處的兩個讀數(shù)的平均值，以可消除偏心誤差的影響，提高讀數(shù)精度。2．DJ2型光學經(jīng)緯儀的讀數(shù)方法用對徑符合讀數(shù)裝置是通過一系列棱鏡和透鏡的作用，將度盤相對180?的分劃線，同時反映到讀數(shù)顯微鏡中，并分別位于一條橫線的上、下方，如圖36所示，右下方為分劃線重合窗，右上方讀數(shù)窗中上面的數(shù)字為整度值，中間凸出的小方框中的數(shù)字為整10′附 記教 學 內(nèi) 容、過 程 及 授 課 方 法數(shù)，左下方為測微尺讀數(shù)窗。微尺刻劃有600小格，最小分劃為1″，″，全程測微范圍為10′。測微尺的讀數(shù)窗中左邊注記數(shù)字為分，右邊注記數(shù)字為整10″數(shù)。讀數(shù)方法如下：（1）轉(zhuǎn)動測微輪，使分劃線重合窗中上、下分劃線精確重合，如圖36b所示。（2）在讀數(shù)窗中讀出度數(shù)。（3）在中間凸出的小方框中讀出整10′數(shù)。（4）在測微尺讀數(shù)窗中，根據(jù)單指標線的位置，直接讀出不足10′的分數(shù)和秒數(shù)，″。（5）將度數(shù)、整10′數(shù)及測微尺上讀數(shù)相加，即為度盤讀數(shù)。在圖36b中所示讀數(shù)為：65?+510′+4′″＝65?54′″。如圖示：附 記教 學 內(nèi) 容、過 程 及 授 課 方 法第三節(jié) 經(jīng)緯儀的使用一、安置儀器安置儀器是將經(jīng)緯儀安置在測站點上，包括對中和整平兩項內(nèi)容。對中的目的是使儀器中心與測站點標志中心位于同一鉛垂線上；整平的目的是使儀器豎軸處于鉛垂位置，水平度盤處于水平位置。1．初步對中整平（1）用錘球?qū)χ?，其操作方法如下?）將三腳架調(diào)整到合適高度，張開三腳架安置在測站點上方，在腳架的連接螺旋上掛上錘球，如果錘球尖離標志中心太遠，可固定一腳移動另外兩腳，或?qū)⑷_架整體平移，使錘球尖大致對準測站點標志中心，并注意使架頭大致水平，然后將三腳架的腳尖踩入土中。2）將經(jīng)緯儀從箱中取出，用連接螺旋將經(jīng)緯儀安裝在三腳架上。調(diào)整腳螺旋，使圓水準器氣泡居中。3）此時，如果錘球尖偏離測站點標志中心，可旋松連接螺旋，在架頭上移動經(jīng)緯儀，使錘球尖精確對中測站點標志中心，然后旋緊連接螺旋。（2）用光學對中器對中時，其操作方法如下。1）使架頭大致對中和水平，連接經(jīng)緯儀；調(diào)節(jié)光學對中器的目鏡和物鏡對光螺旋，使光學對中器的分劃板小圓圈和測站點標志的影像清晰。附 記教 學 內(nèi) 容、過 程 及 授 課 方 法2）轉(zhuǎn)動腳螺旋，使光學對中器對準測站標志中心，此時圓水準器氣泡偏離，伸縮三腳架架腿，使圓水準器氣泡居中，注意腳架尖位置不得移動。2．精確對中和整平（1）整平 先轉(zhuǎn)動照準部，使水準管平行于任意一對腳螺旋的連線，如圖37a所示，兩手同時向內(nèi)或向外轉(zhuǎn)動這兩個腳螺旋，使氣泡居中，注意氣泡移動方向始終與左手大拇指移動方向一致；然后將照準部轉(zhuǎn)動90176。，如圖37b所示，轉(zhuǎn)動第三個腳螺旋，使水準管氣泡居中。再將照準部轉(zhuǎn)回原位置，檢查氣泡是否居中，若不居中，按上述步驟反復進行，直到水準管在任何位置，氣泡偏離零點不超過一格為止。附 記教 學 內(nèi) 容、過 程 及 授 課 方 法（2）對中 先旋松連接螺旋，在架頭上輕輕移動經(jīng)緯儀，使錘球尖精確對中測站點標志中心，或使對中器分劃板的刻劃中心與測站點標志影像重合；然后旋緊連接螺旋。錘球?qū)χ姓`差一般可控制在3mm以內(nèi)，光學對中器對中誤差一般可控制在1mm以內(nèi)。對中和整平，一般都需要經(jīng)過幾次“整平—對中—整平”的循環(huán)過程，直至整平和對中均符合要求。二、瞄準目標（1）松開望遠鏡制動螺旋和照準部制動螺旋，將望遠鏡朝向明亮背景，調(diào)節(jié)目鏡對光螺旋，使十字絲清晰。（2）利用望遠鏡上的照門和準星粗略對準目標，擰緊照準部及望遠鏡制動螺旋；調(diào)節(jié)物鏡對光螺旋，使目標影像清晰，并注意消除視差。（3）轉(zhuǎn)動照準部和望遠鏡微動螺旋，精確瞄準目標。測量水平角時，應用十字絲交點附近的豎絲瞄準目標底部，如圖38所示。附 記教 學 內(nèi) 容、過 程 及 授 課 方 法三、讀數(shù)（1）打開反光鏡，調(diào)節(jié)反光鏡鏡面位置，使讀數(shù)窗亮度適中。（2）轉(zhuǎn)動讀數(shù)顯微鏡目鏡對光螺旋，使度盤、測微尺及指標線的影像清晰。（3）根據(jù)儀器的讀數(shù)設備，按前述的經(jīng)緯儀讀數(shù)方法進行讀數(shù)第四節(jié) 水平角的測量方法一、測回法1．測回法的觀測方法（測回法適用于觀測兩個方向之間的單角）如圖39所示，設O為測站點，A、B為觀測目標，用測回法觀測OA與OB兩方向之間的水平角β，具體施測步驟如下。 （1）在測站點O安置經(jīng)緯儀，在A、B兩點豎立測桿或測釬等，作為目標標志。（2）將儀器置于盤左位置，轉(zhuǎn)動照準部，先瞄準