第4章角度测量
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填空题库及参考答案(大家尽早复习,老师会抓补考!!加油)第1章绪论1-1、测量工作的基准线是铅垂线。
1-2、测量工作的基准面是水准面。
1-4、水准面是处处与铅垂线垂直的连续封闭曲面。
1-5、通过平均海水面的水准面称为大地水准面。
1-6、地球的平均曲率半径为6371km。
1-7、在高斯平面直角坐标系中,中央子午线的投影为坐标x 轴。
1-8、地面某点的经度为131°58′,该点所在统一6°带的中央子午线经度是129°。
1-9、为了使高斯平面直角坐标系的y坐标恒大于零,将x轴自中央子午线西移500km。
1-11、我国境内某点的高斯横坐标Y=22365759.13m,则该点坐标为高斯投影统一6°带坐标,带号为22 ,中央子午线经度为129°,横坐标的实际值为-134240.87m,该点位于其投影带的中央子午线以西。
1-12、地面点至大地水准面的垂直距离为该点的绝对高程,而至某假定水准面的垂直距离为它的相对高程。
第2章水准测量2-1、高程测量按采用的仪器和方法分为水准测量、三角高程测量和GPS高程测量三种。
2-2、水准仪重要由基座、水准器、望远镜组成。
2-3、水准仪的圆水准器轴应与竖轴平行。
2-4、水准仪的操作环节为粗平、照准标尺、精平、读数。
2-5、水准仪上圆水准器的作用是使竖轴铅垂,管水准器的作用是使望远镜视准轴水平。
2-6、望远镜产生视差的因素是物像没有准确成在十字丝分划板上。
2-7、水准测量中,转点TP的作用是传递高程。
2-8、某站水准测量时,由A点向B点进行测量,测得AB两点之间的高差为0.506m,且B点水准尺的读数为2.376m,则A点水准尺的读数为2.882 m。
2-9、水准测量测站检核可以采用变动仪器高或双面尺法测量两次高差。
2-10、三、四等水准测量使用的双面尺的一面为黑色分划,另一面为红色分划,同一把尺的红黑面分划相差一个常数,其中A尺的红黑面分划常数为4687,B尺的红黑面分划常数为4787。
第四章角度测量与距离测量第一节角度测量原理地面点的平面位置,往往通过测定水平角度和丈量距离来计算坐标。
该点的高程,除了用水准测量方法确定外,还可以通过测定竖直角用三角高程测量方法确定。
因此,测定水平角和竖直角都是测量的基本工作,统称为角度测量。
一、水平角测量原理水平角是指过空间两条相交方向线所作的铅垂面间所夹的二面角,角值为0°~360°,水平角也可是理解为过空间两条相交方向线在水平面内的投影之间的夹角。
如图4—1所示,空间两直线OA和OB相交于点O,将点O、A、B沿铅垂方向投影到水平面上,得相应的投影点O1、A1、B1,水平线O1A1和O1B1的夹角β就是过两方向线所作的铅垂面间的夹角,即水平角。
在图4—1中,空间二面角β的测量方法是在与两个铅垂面的交线OO1垂直的平面上安置一水平度盘,使得交线OO1经过度盘中心,并且度盘处于水平状态,对以交点O为中心的水平方向线的方向值能方便地进行度量,通过望远镜瞄准远处的目标A和B,进而给出OA和OB方向线,在水平度盘上的读数分别为a和b,水平角β为两个方向读数之差:β(4—1)=ab-图4—1 水平角测量原理二、竖直角测量原理竖直角是指在同一铅垂面内,某目标方向的视线与水平线间的夹角α,也称高度角,竖直角的角值为-90°~+90°,竖直角也可以理解为某目标方向与其在水平面内投影的夹角。
视线与铅垂线的夹角称为天顶距,天顶距z 的角值范围为0~180°。
图4—2中,Z 为A 方向视线的天顶距读数。
图4—2 竖直角测量原理当视线在水平线以上时竖直角称为仰角,角值规定为正值;视线在水平线以下时为俯角,角值规定为负值。
为了测得竖直角,在经纬仪上还须安置一个竖直度盘,要使得该度盘位于铅垂面内,且该度盘中心要投影到测点上。
竖直角的大小为视线在竖盘上的读数与水平线读数之差。
通常情况下,当视线水平时,竖直度盘上的读数为90°或270°。
四. 角度测量和经纬仪思考题1.什么是水平角?试绘图说明用经纬仪测量水平角的原理。
2.什么是竖直角?为什么测竖直角时可只瞄准一个目标?3.经纬仪测角时,若照准同一竖直面内不同高度的两目标点,其水平度盘读数是否相同?若经纬仪架设高度不同,照准同一目标点,则该点的竖直角是否相同?4.何谓视差?产生视差的原因是什么?观测时如何消除视差?5.简述电子经纬仪的主要特点。
它与光学经纬仪的根本区别是什么?6.简述编码度盘测角系统的测角原理。
7.简述光栅度盘测角系统的测角原理。
8.安置经纬仪时,对中和整平的目的是什么?若用光学对中器应如何进行?9.试述用方向观测法观测水平角的步骤。
如何进行记录、计算?有哪些限差规定?10.水平角方向观测法中的2c有何含义?为什么要计算2c并检核其互差?11.何谓竖盘指标差?如何计算和检验竖盘指标差?12.试述水平角观测中的照准误差与目标偏心误差有什么区别。
13.根据水平角观测的原理,试说明经纬仪轴系之间的关系应有哪些基本要求部分习题答案15.16. 8.3″;18. 3.4″;19. 3′26.3″22. x c=+15.1″;23. x i=-1.06″;24. –10.7″25. A. 12″; B. 12.2″; C. 13.9″26. A. 24″; B. 24.4″; C. 27.8″27. C=-8″; i=-9.7″28. 2.6″29. (1)υ=40″, (2)τ=20″, (3) c=0, (4) i=10″31. ±8.0″32. ±9.8″33. ±6.1″34. ±8.5″,±8.5″。
《现代普通测量学》习题参考答案第1章 绪 论略第2章 测量学的基础知识 一、学习目的与要求1.掌握测量学的基础知识,清楚参照系的选择以及地面点定位的概念。
2.了解水准面与水平面的关系。
3.明确测量工作的基本概念。
4.深刻理解测量工作的基本原则。
5.充分认识普通测量学的主要内容。
二、课程内容与知识点1.地球特征,大地水准面的形成,地球椭球选择与定位。
地球形状和大小。
水准面的特性。
参考椭球面。
2.确定点位的概念。
点的平面位置和高程位置。
3.测量中常用的坐标系统,坐标系间的坐标转换。
天文坐标(λ,φ),大地坐标(L ,B ),空间直角坐标(X ,Y ,Z ),高斯平面直角坐标(x ,y ),独立平面直角坐标(x ,y )。
高斯投影中计算带号的公式:()()取整数部分取整数部分=+︒-==+=13/'30116/P P n N λλ计算中央子午线的公式:n N 33636=︒-︒=︒︒λλ 4.地面点的高程。
1985年国家黄海高程基准。
高程与高差的关系:''A B A B AB H H H H h -=-=。
5.用水平面代替水准面的限度。
对距离的影响:223R D D D ≈∆ 对水平角的影响:"6.0≤ε 对高差的影响:R D h 2/2=∆6.测量工作的基本概念。
测量工作的原则:从整体到局部、先控制后碎部;步步检核。
测量工作的内容:地形图测绘,施工测量。
三、习题与思考题1.何谓大地水准面?它在测量工作中起何作用? 答:静止平衡状态下的平均海水面, 向大陆岛屿延伸而形成的闭合水准面。
特性: 唯一性、等位面、 不规则曲面; 作用:测量野外工作的基准面。
2. 测量中常用的坐标系有几种?各有何特点?不同坐标系间如何转换坐标? 答:测量中常用的坐标系统有:天文坐标系、大地坐标系、高斯平面直角坐标系、独立平面直角坐标系。
角度测量原理
角度测量原理
–角度测量包括:水平角、竖直角(或天顶距)。
–水平角:地面上一点到两个目标的方向线垂直投影到水平面上所成的夹角。
用于求算地面点的平面位置
–竖直角:同一竖直面内,某一方向线与水平线的夹角。
用于测定两地面点的高差,或将地面两点间的倾斜距离改化成水平距离
角度测量原理
角度测量仪器的必要条件
–仪器的中心必须位于角顶的铅垂线上。
–照准部设备(望远镜)要能上下、左右转动,上下转动时所形成的是竖直面。
–要具有一个有刻划的度盘,并能安置成水平位置
–要有读数设备,读取投影方向的读数
常用的测角仪器=>经纬仪
型光学经纬仪及其应用
经纬仪的发展及分类:
游标经纬仪、光学经纬仪、电子经纬仪
金属度盘、光学度盘、编码度盘、光栅度盘
J6型光学经纬仪及其应用 经纬仪的构造
–基座:连接仪器与三脚架(支
承仪器)
–水平度盘
–照准部:望远镜、水准管、竖
直度盘、读数设备等
直度盘读数设备等
脚架
–目镜调焦使十字丝看得最清,物镜调焦使物象清晰。
J6型光学经纬仪及其应用
水准管分划值
–水准管上自零点向两侧刻有2 mm 间隔的分划线,每2 mm 弧长所对的圆心角称为水准管分划值τ。
ρτ′′=
′′R
2
R: 水准管圆弧半径,单位为mm ρ=206265〃。
R 越大,分划值越小,水准管的灵敏度就越高
一般水准管的分划值均为30 〃/2mm ,即说明气泡移动一格经纬仪竖轴倾斜30〃
竖轴(VV ):照准部的旋转轴
水准管的灵敏度是比较高的,因此一般用于精平
J6型光学经纬仪及其应用 圆水准器
–构造:
•圆水准器内表面磨成球面,
顶部中间刻有5~8mm的
圆圈。
制作方法与水准管相
同
–圆水准器轴(V′V′)•过零点(O)的球面法线。
–圆水准器分划值τ′
•τ′=8′
•圆水准器的灵敏度较低。
•圆水准器居中,只能使只能
使仪器竖轴大致铅垂。
复
复测扳
复测扳手板上时,度盘与照准部脱开,照准部转,度盘不转,因此度盘读数变动。
将复测扳手板下,则水平度盘和照准部结合在一起,度盘随照准部一起转动,因此度盘读数不变。
4.读数装置
概念:
为了提高度盘读数精度,光学经纬仪的读数采用显微放大装置和测微
装置。
通过仪器外部的采光镜和内部一系列的棱镜以及由透镜组成的显
微物镜,将度盘刻线照亮、转向、放大并成像于读数窗,再通过读数显
微目镜在读数窗上读数。
分微尺读数(简单直观,DJ6光学经纬仪大多采用分微尺读数装置。
)
平板玻璃测微器
-精平:通过旋转脚螺旋使管水准气泡居中气泡的走向和左手大拇指的运动方向一致3、瞄准:
-先用望远镜筒上的粗瞄准器对准目标,再使用竖丝切准目标
-注意双丝和单丝切准的应用场合:粗目标用双丝,细目标用单丝-尽量切准目标底部
-注意消除视差
4、读数:
–用度、分、秒表示观测结果
–注意读数方法和习惯。
记录人员应回报。
上半测回。
请指出表中的错误!
测角精度要求较高时,需要观测多个测回。
为了减少水平度盘分划误差的影响,各测回间应按180/n 变换水平度盘位置 注意计算检核,上半测回与下半测回所测角值之差不得超过40″ 取半测回角值的平均值作为最后结果:β平=(β+β′)/2。
在备注中可以画出观测草图
土木实验一认识经纬仪、全园测回法
分组
一、竖直角测角原理
二、竖盘结构和竖盘水准管
竖盘固定在横轴上,随着望远镜一起转动
竖盘读数指标线与竖盘水准管相连,当指标水准管气泡居中时,竖盘读数指标线竖盘读数指标线处于正确位置。
竖盘注记为0~360°,有顺时针和逆时针刻划两种形式
三、竖直度盘刻划
★注意:不同竖盘刻划竖直角计算公式不同
四、竖直角的计算
顺时针度盘
-盘左位置(上半测回):-盘右位置(下半测回):-一测回竖直角:
逆时针度盘
-盘左位置(上半测回):-盘右位置(下半测回):-一测回竖直角:
五、竖盘指标差
★当竖盘水准管居中,且视准轴水平时,竖盘读数应为90°或270°。
但这是理想状态,实际情况是仪器在使用过程中受到震动,当竖盘水准管居中,且视准轴水平时,竖盘读数不为90°或270°,而是与90°或270°有一定的差值,这个差值称为指标差(用表x 示)。
对于DJ6经纬仪,指标差的变动范围不应超过25″
注意指标差有正负
七、竖盘指标自动归零补偿装置
观测垂直角时,每次读数前都应将竖盘指标水准管的气泡调节居中,有时容易
疏忽,也影响工作效率。
目前有些光学经纬仪采用竖盘指标自动归零补偿装置
来代替竖盘指标水淮管,使仪器竖轴偏离铅锤线一定范围内,通过补偿器仍能
获得相当于竖盘指标水准管气泡居中时的正确读数
经纬仪的检验与校正
经纬仪的主要轴线
1. 水准管轴(LL):过零点作水准管圆弧的切线。
2. 竖轴(VV):照准部的旋转轴。
3. 视准轴(CC):十字丝交点和物镜光心的连线。
4. 横轴(HH):望远镜的旋转轴。
经纬仪主要轴线应满足的条件
1. 照准部水准管轴垂直于仪器竖轴(LL ⊥VV)。
2. 望远镜视准轴垂直于仪器横轴(CC ⊥ HH)。
3. 仪器横轴垂直于仪器竖轴(HH ⊥ VV)。
4. 望远镜十字丝竖丝垂直于仪器横轴。
5. 竖盘指标差的检验校正(指标差<±2′)。
6. 光学对中器的视准轴应与竖轴重合
条件不满足校正
校正:
经纬仪在盘右位置不动,在B
1
B2两点间
确定一点B
3,使B
2
B3=B1B2/4,然后拨动
十字丝校正螺丝,使十字丝交点与B
3
重合,需反复进行,使C<60″为止。
(2)假设两轴不垂直
假设视准误差:c= 1 ′,
如盘左读数为:19°17′12″,
则盘右读数为:199°15′12″
显然此时:a
右≠ a
左
±180°
四、横轴垂直于竖轴的检验与校正(HH ⊥VV)
检验:
在一面高墙上固定一个清晰的照
准标志P,距墙面约20-30m处安
置经纬仪,盘左瞄准P点,固定
照准部,使望远镜视准轴水平,
在墙面上定出一点P1,纵转望远
镜,盘右瞄准P,固定照准部,使
望远镜视准轴水平,在墙面上定
出点横轴误差的计算公式
出一点P2,横轴误差i的计算公式
为:
计算出的i>20″时,必须校正。
校正:
校正望远镜支架,瞄准Pm,抬高望远镜,这时望远镜不可能瞄准高处目标P点,然后校正横轴支架上的偏心轴环,使横轴一端升高或降低,致使十字丝交点移动,并精确瞄准目标P点为此。
该项校正需要在无尘的室内检验台进行,使用专用的平行光管进行操作,故一般由专业人员进行校正。
二、仪器对中误差
三、目标偏心的影响
四、观测误差。