《测量学》第3章 角度测量
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第3章经纬仪及其角度测量3.1 角度测量原理角度测量是测量工作的重要内容之一。
角度测量的目的是测定地面点连线之间的空间位置关系,以此来确定点的平面坐标和高程,它包括水平角测量和竖直角测量,所采用的仪器为光学经纬仪、电子经纬仪和全站仪等。
本章重点介绍光学经纬仪及其角度测量方法。
3.1.1 水平角测量原理图3-1 水平角测量原理从一点到两个目标的方向线在水平面上的垂直投影所构成的角度,称为水平角。
或者说,空间两直线的夹角在水平面上的垂直投影,称为水平角。
如图3-1所示,A、B、C为三个高度不同的地面点。
根据水平角的定义,将A、B、C三点分别沿铅垂方向投影到水平面上,其投影线ab和ac∠所构成的角∠cab,即为方向线AC、AB所夹的水平角。
注意:两直线AC、AB的空间夹角CAB 并不是水平角。
为了测定水平角值的大小,可以在过顶点A的铅垂线上任意点安置一个有刻度的水平圆盘,称之为水平度盘。
度盘中心O位于过A点的铅垂线上。
则方向线AC、AB在水平度盘上的垂直投影On、Om,在水平度盘上的读数分别为n和m,若将水平度盘按顺时针刻划,则所求的水平角β就是两个读数之差,即:β(3-1)=nm-经纬仪就是根据上述测角原理来设计的。
在仪器上设置一个带有刻划的水平圆盘和在圆盘上读数的指针,将度盘中心与经纬仪的竖轴处于同一铅垂线上。
观测水平角时,安置仪器在测点正上方,使水平度盘中心处在过测点的铅垂线上,通过装置在经纬仪上的望远镜瞄准目标,提供两方向线;当望远镜高低变化时,其视准轴在同一铅垂面内变动,从而提供上述两条方向线在水平读盘上的垂直投影,通过经纬仪中的读数装置读取两投影线在度盘上的方向值,两者之差即为所测的水平角。
这就是经纬仪水平角测量的基本原理。
3.1.2 竖直角测量原理竖直角是指同一铅垂面内某方向线与指标线(包括水平线或铅垂线)之间的夹角。
当指标线为水平线时称其为倾角;指标线为铅垂线的天顶方向时称其为天顶距。
第三章角度测量与经纬仪一、名词解释1.对中[南京师范大学2011年]答:对中是指使仪器的中心和测站点的标志中心在同一铅垂线上。
2.水平角答:空间两相交直线投影到水平面上所形成的夹角,水平角角值为0º~360º。
3.竖直角答:竖直角是同一竖直面内倾斜视线与水平线间的夹角,其角值在-90°≤a≤+90°之间。
4.方向观测法答:当需要观测的水平方向数超过3个时,在依次对各个目标观测水平方向值后,应继续依原方向转至第一个目标,对其进行半测回中的第二次观测,即“归零”。
因照准部旋转了一个整圆周,故称为全圆方向观测法。
二、填空题1.竖直角有正、负之分,仰角为,俯角为。
【答案】正;负2.我们常说DJ6级经纬仪,D、J分别表示和。
【答案】大地;经纬仪【解析】我国大地测量仪器的总代号为汉语拼音字母“D”,经纬仪代号为“J”。
经纬仪的类型很多,我国经纬仪系列是按野外“一测回方向观测中误差”这一精度指标划分为DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ15五个等级。
例如“DJ6”表示经纬仪野外“一测回方向观测中误差”为6″。
3.经纬仪对中的目的是使的中心与的标志中心在同一铅垂线上。
【答案】水平度盘;测站点【解析】经纬仪安置包括对中和整平。
对中的目的是使仪器的水平度盘中心与测站点标志中心在同一铅垂线上;整平的目的是使仪器的竖轴竖直,并使水平度盘居于水平位置。
安置经纬仪可使用垂球或光学对中器进行对中。
4.经纬仪的对中误差对水平角测量的影响是边长愈短,影响。
【答案】愈大5.经纬仪测量水平角时,正倒镜瞄准同一方向所读的水平方向值理论上应相差。
【答案】180°6.经纬仪顺时针注记盘左92°36'18",盘右267°23'34",求竖直角是。
【答案】2°36'22"7.竖直角观测中,盘左、盘右的竖盘读数分别为94°24′30″和265°35′54″(竖盘按顺时针标注),则最终竖直角为,竖盘指标差为。
第三章角度测量与经纬仪1.何谓水平角?在同一铅垂面内,瞄准不同高度的目标,在水平度盘上的读数是否应该一样?答:(1)水平角是空间两相交直线在水平面上的投影所构成的角度。
(2)同一铅垂面内,不同高度的目标其在水平面内的投影为同一直线,因此瞄准不同高度的目标时,水平角不变,即水平度盘上的度数应该一样。
2.何谓垂直角?何谓天顶距?为何只瞄准一个目标即可测得垂直角或天顶距?答:(1)在同一铅垂面内,某方向的视线与水平线的夹角称为垂直角,角值范围为0°~±90°。
(2)垂直角或天顶距的角值也应是两个方向在度盘上的读数之差,但其中一个是水平(或铅垂)方向,其应有读数为0°或90°的倍数。
因此,观测垂直角或天顶距时,只瞄准一个目标即可测得垂直角或天顶距。
3.经纬仪由哪些主要部件构成?各起什么作用?答:(1)基座、照准部、度盘。
(2)各部件起的作用:①基座:使仪器与三脚架固连;②照准部:用于调节经纬仪中各轴线满足使用要求,瞄准目标;③度盘:分为水平度盘和垂直度盘,用于瞄准目标时进行读数。
4.安置经纬仪时,为什么要进行对中和整平?答:安置经纬仪时,整平可以使经纬仪的纵轴严格铅垂,从而使水平度盘和横轴处于水平位置,垂直度盘位于铅垂平面内,对中的目的是将经纬仪的纵轴安置到测站点中心的铅垂线上,减少出现度盘偏心误差,因此要进行对中和整平。
5.试述水平角观测的步骤。
答:(1)对中:按观测者的身高调整好三脚架腿的长度,张开三脚架,使三个脚尖的着地点大致与地面的测站点等距离,并使三脚架头大致水平,从仪器箱中取出经纬仪,放到三脚架头上,一手握住经纬仪支架,一手将将三脚架上的连接螺旋转入经纬仪基座中心螺孔。
然后用垂球或经纬仪的光学对中器对中;(2)松开水平制动螺旋,转动照准部使水准管大致平行于任意两个脚螺旋,两手同时向内或向外转动脚螺旋,使气泡严格居中,气泡移动方向与左手大拇指转动方向相一致,将照准部旋转约90°,旋转另一个脚螺旋,使气泡严格居中;(3)目镜调焦将望远镜对向白色或明亮背景(例如白墙或天空),转动目镜调焦螺旋,使十字丝最清晰;(4)寻找目标松开水平和垂直制动螺旋,通过望远镜上的瞄准器大致对准目标,然后制紧水平和垂直制动螺旋;(5)物镜调焦转动物镜调焦环,使目标的像最清晰,旋转水平或垂直微动螺旋,使目标像靠近十字丝;(6)消除视差上下或左右移动眼睛,观察目标像与十字丝之间是否有相对移动,发现有移动,则存在视差,说明目标与十字丝的成像不在同一平面上,就不可能进行精确地瞄准目标。