[精选][新版]经纬仪及角度测量--资料

经纬仪原理及⾓度测量⽅法经纬仪原理及⾓度测量⽅法经纬仪原理及⾓度测量⽅法内容：理解⽔平⾓、竖直⾓测量的基本原理；掌握光学经纬仪的基本构造、操作与读数⽅法；⽔平⾓测量的测回法和⽅向观测法；掌握竖盘的基本构造及竖直⾓的观测、计算⽅法；掌握光学经纬仪的检验与校正⽅法；了解⽔平⾓测量误差来源及其减弱措施及电⼦经纬仪的测⾓原理及操作⽅法。

重点：光学经纬仪的使⽤⽅法；⽔平⾓测回法测量⽅法；竖直⾓测量⽅法；难点：光学经纬仪的检验与校正。

§ 3.1 ⾓度测量原理⾓度测量(angular observation) 包括⽔平⾓(horizontal angle) 测量和竖直⾓(vertical angle) 测量。

⼀、⽔平⾓定义从⼀点出发的两空间直线在⽔平⾯上投影的夹⾓即⼆⾯⾓，称为⽔平⾓。

其范围：顺时针0°～360°。

⼆、竖直⾓定义在同⼀竖直⾯内，⽬标视线与⽔平线的夹⾓，称为竖直⾓。

其范围在0°～±90°之间。

如图当视线位于⽔平线之上，竖直⾓为正，称为仰⾓；反之当视线位于⽔平线之下，竖直⾓为负，称为俯⾓。

§ 3.2 光学经纬仪（optical theodolite ）经纬仪是测量⾓度的仪器。

按其精度分，有DJ6 、DJ2 两种。

表⽰⼀测回⽅向观测中误差分别为6"、2"。

⼀、DJ6 光学经纬仪的构造DJ6 光学经纬仪图1、照准部(alidade)2、⽔平度盘(horizontal circle)3、基座(tribrach)⼆、J6的读数⽅法1、J6 经纬仪采⽤“分微尺测微器读数法”，分微尺的分划值为1ˊ，估读到获0.1ˊ( 即：6") 。

如图，⽔平度盘读数为：73°04ˊ24"。

2、“ H ”——⽔平度盘读数，“ V ”——竖直度盘读数。

三、J2 光学经纬仪的构造如图与J6 相⽐，增加了：1、测微轮——⽤于读数时，对径分划线影像符合。

2 经纬仪及角度测量重点难点：经纬仪的基本操作；水平角与竖直角的观测、记录和计算。

教学方法：第一、二、三、四、五、七节精讲，第六、八节自学，第二、三节通过演示使学生掌握仪器的构造和使用方法，理论教学与实验教学同步进行。

引子：基本观测元素：距离、角度、高差2.1 角度测量原理2.1.1 水平角观测原理 （图）1.定义：指空间两相交直线在水平面上投影的夹角。

2.原理：aβ=c−3.仪器要求：水平度盘；对中设备；望远镜；读数设备。

2.2.2 坚直角观测原理 （图）1.定义：同一坚直面内，目标方向与水平方向线间的夹角。

2.原理：3.仪器要求：竖盘；读数设备；读数指标2.2 光学经纬仪发展：游标经纬仪－光学经纬仪－电子经纬仪型号：DJ07，DJ1，DJ2，DJ6，DJ152.1 J6级光学经纬仪1.主要结构：基座、度盘、照准部 （演示仪器）2.读数装置：1）分微尺显微镜法2）单平板玻璃测微器法级光学经纬仪2.2 J2级经纬仪的两大特点：J2(1)不能同时看到水平角和竖直角两个像(2)采用附合法读数2.3 经纬仪的基本操作2.3.1 安置2.3.2 对中1.重球对中2.光学对点器对中 2.3.3 整平1.粗平：圆水准器2.精平：管水准器 2.3.4 照准 1.目镜调焦 2.粗略照准3.物镜调焦4.精确照准5.消除视差 2.3.5 读数1.分微尺：6的倍数2.测微轮：偶数2.4 水平角观测 2.4.1测回法 （图） （适用于两个方向） 1.观测步骤1）在测站点（O）安置经纬仪，对中，整平；2）盘左，照准A，配置度盘读数略大于0°，精确照准A，读水平度盘读数a 左，照准B，读水平度盘读数b 左，则，左左左a b −=β，（上半测回） 3）盘右，（倒转望远镜），照准B，读数，照准A，读数，则右b 右a 右右右a b −=β（下半测回）2.记录计算 1）按规定表格记录 2）计算半测回角值和测回值 2.4.2 全圆测回法（方向法）（图） （适用于三个及以上方向）1.观测步骤1）在测站点（O）安置经纬仪，对中，整平；2）盘左，照准零方向A，配置度盘读数略大于0°，精确照准A，读水平度盘读数a 左，依次照准B，C，D，读数b 左，c 左，d 左,最后归零到A，读数a 左′（上半测回）。

基座)
3.3 水平角测量
3.3.1 仪器的安置
3.3.1.1 对中把仪器中心安置在测站点O的铅垂线上。

垂球对中：
光学对点器对中：先将三脚架插紧后，装上仪器用脚螺旋进行对中，然后通过升降三脚架使圆水准器气泡居中，这时，仪器可能又不对中了，可稍微松动中心螺旋，在架头上平移仪器，使仪器对中.
3.4.1.4 读数和角值计算
望远镜瞄准A，水平度盘读数为20º14′30″，松开照准部的制动螺旋，顺时针转动照准部，瞄准B，读数
118º45′30″
∠AOB＝118º45′30″-20º14′30″＝98º31′00″
计算时，如果OB方向读数
小于OA方向水平度盘读数，
则将终边读数加360º进行
修正，再减去始边读数，
才为所测水平角。

望远镜一起在竖直面内转动。

经纬仪及水平角测量第一节直线定向一、直线定向直线定向：确定一条直线的方向，即确定直线与标准方向之间的关系；真北方向、磁北方向、坐标北方向二、三北方向线真北：过地面上任意一点，指向北极的方向，叫真北。

其方向线叫真北方向线或真子午线。

地图上东西内图廓就是真子午线。

磁北：过地面上任意一点，磁针所指的北方，叫磁北。

其方向线叫磁北方向线或磁子午线。

地图上P、P′点或磁北、磁南点的连线叫磁子午线。

坐标纵线北：地图上坐标纵线所指的北方，叫坐标纵线北。

三、方位角方位角：由标准方向的北端顺时针方向量到某直线的夹角，称为该直线的方位角真方位角：从真子午线北段顺时针方向量至某一直线的水平角，叫真方位角。

磁方位角：从磁子午线北端顺时针方向量至某一直线的水平角，叫磁方位角。

坐标方位角：从坐标纵线北端顺时针方向量至某一直线的水平角，叫坐标方位角。

四、三种偏角由于真北、磁北、坐标纵线北在一般情况下方向是不一致的，所以三者之间互相形成三种偏角。

1.磁偏角：以真子午线为准，磁子午线与真子午线的夹角。

磁子午线东偏为正，西偏为负，磁偏角是实测得来的，由于磁偏角因地而异。

2．坐标纵线偏角（子午线收敛角）以真子午线为准，坐标纵线与真子之间的夹角。

东偏为正，西偏为负。

3．磁坐偏角：以坐标纵线为准，坐标纵线与磁子午线之间的夹角。

磁子午线东偏为正，西偏为负。

偏角与方位角间的换算关系? 坐标方位角=磁方位角+磁坐偏角? 磁方位角=坐标方位角+磁坐偏角? 真方位角=坐标方位角+坐标纵线偏角注意偏角的正负号五、象限角? 象限角：直线与标准方向线所夹的锐角称为象限角。

象限角的取值范围为0～90°? 由反正切函数arctan求出的象限角RAB取值为0～±90°? RAB>0时，则边长方向可能位于Ⅰ、Ⅲ象限? RAB<0时，则边长方向可能位于Ⅱ、Ⅳ象限象限角与坐标方位角的关系1. 利用坐标差值来判断2. 利用直线方位来判断象限名称由方位角α求象限角R 由象限角R求方位角αⅠ北东（NE）R=αα=RⅡ南东（SE）R=180°-αα=180°-RⅢ南西（SW）R=α-180°α=180°+RⅣ北西（NW）R=360°-αα=360°-R六、密位密位是炮兵量测角度采用的单位，将圆周等分6000段，每段弧所对应的角度为1密位，即360°=6000密位。

3 经纬仪及角度测量3.1 水平角测量原理3.2 DJ6型光学经纬仪3.3 水平角测量3.4 竖直角测量3.5 角度测量中误差产生的原因及消除方法3 经纬仪及角度测量角度测量是确定地面点位的基本测量工作之一，包括水平角测量和垂直角测量。

经纬仪是进行角度测量的主要仪器。

垂直角：观测水平角的经纬仪必须具备的条件：1）有能够水平安置的刻度圆盘和能够精确读取度盘读数的读数装置；2）有能够在水平方向和竖直方向转动的瞄准设备，以精确瞄准不同方向、不同高度和不同距离的目标；3）有能够将度盘的中心安置在所测角顶点的铅垂线方向上的设备。

3.2 DJ6型光学经纬仪D:大地测量仪器J:经纬仪数字：表示精度按测角精度：DJ07DJ1，DJ2，DJ6等几种类型。

3.2.1.1 照准部1）望远镜望远镜是用作精确瞄准目标的。

它和水平轴连接在一起，可以绕水平轴在竖直面内上下任意转动。

包括：物镜，目镜，内调焦镜，十字丝板2）竖直度盘。

用来测量竖直角的度盘装置。

3）照准部水准管。

照准部上有一个水准管和一个圆水准器。

圆水准器用作粗略整平，水准管用作精确整平仪器。

4）光学读数系统。

起改变光路的作用。

5）读数显微镜。

把水平度盘和竖直度盘的读数窗口放大，进行读数。

6）内轴。

整个照准部可在轴座内任意地作水平方向的旋转。

照准部下部装有水平制动扳钮和水平微动螺旋。

3.2.1.2 水平度盘部分1）水平度盘。

顺时针0°~360 °全圆注记, 不能随便转动。

2）度盘变换手轮。

可以调整水平度盘的当前位置的刻度值。

3）外轴。

连接度盘与基座。

3.2.1.3 基座三个脚螺旋用于整平仪器（粗平）连接仪器与三脚架3.2.2 电子经纬仪随着科技发展，近几年电子经纬仪发展迅猛，标志着经纬仪发展到一个新的阶段，并为测量工作的自动化创造了有利的条件。

电子经纬仪测角精度高，能够自动显示角度值，具有光学经纬仪类似的结构特征，其不同点在于读数系统，光学经纬仪采用光学度盘和人工读数，电子经纬仪则采用光电扫描度盘和自动读数系统。