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科目： 月 日
专 业 班 级 课 时 课 型 讲 授
课 题 单元三 水平角度测量与测设
教 学目 的 1.理解角度测量的基本原理；
2.熟悉DJ6光学经纬仪的构造与读数；
3.会熟练地使用操作光学经纬仪，对光学经纬仪熟练地进行读数；4.掌握水平角、竖直角观测方法；
5.会对水平角、竖直角测量成果数据进行整理计算；6.掌握经纬仪的检验方法，了解经纬仪的校正方法；7.熟悉角度测量误差及注意事项。
重 点难 点及关键 重点：角度测量的基本原理；DJ6光学经纬仪操作使用；水平角、竖直角测回法观测方法；水平角、竖直角测量成果数据整理计算。经纬仪的检验内容；角度测量误差。难点：竖直角测量，经纬仪的检验方法。
教学设备
教 学 过 程 或 内 容 教 法 要 点
课题一经纬仪的使用及角度测量方法第一节 角度测量原理 一、水平角测量原理1.定义：空间两相交直线在水平面上投影所夹 的角度，用β表示。2 原理：在过O点的铅垂线上任一位置水平放置一个有顺时针刻划的圆盘，另有没瞄准装置，瞄A点，在圆盘上得到a，瞄B点在圆盘上得到数b，则β=右目标读数b—左目标读数a二、竖直角测量原理1．定义：同一竖直面内，过某点的直线和该点的水平线之间的夹角，用α表示（0 ～90 ）仰角（0 ～90 ） 俯角（-90 ～0 ） 2.原理：在o点安置一竖直的刻度圆盘，另有一瞄准装置，瞄A点在竖盘上有一目标视线读数，另外，有一水平视线读数，则α=目标视线读数-水平视线读数。
第二节DJ6光学经纬仪的构造经纬仪按精度分为DJ0.7、DJ1、DJ2、DJ6、DJ15、DJ20六个等级， D—大地测量、J—经纬仪、下标表示经纬仪的精度，以秒为单位，数字越小，精度越高。
基本构造：如下图所示 光学经纬仪有照准部、水平度盘、基座三部分组成。一、基本构造（一）照准部:1.望远镜：瞄准目标2.竖直度盘：测量竖直角3.竖直度盘水准管：检验竖盘是否处于正确位置。（气泡居中，竖盘指标指示90 整数倍）4.照准部水准管：精平仪器（气派居中，水平度盘处于水平位置）5.光学对中器：检验水平度盘中心是否过测站点的铅垂线。转动目镜：使分划板清晰。推拉目镜：使测站点标志清晰。6.读数设备：读数显微镜（读数） 反光照明镜（是读数窗清晰）7.圆水准器：粗平仪器（气泡居中，竖轴处于竖直状态）（二）水平度盘:测量水平角，光学玻璃制成，边缘有0 ～360 顺时针分划，不随照准部转动，若改变位置，用度盘变换手轮。(三）基座:承上连下(四)可操作部分1.望远镜目镜调焦螺旋：使十字丝清晰2.望远镜物镜调焦螺旋：使目标清晰3.读数显微镜调焦螺旋：使读数窗内分划线清晰4.光学对中器调焦螺旋：使测站点布置和对中器内分划圈清晰5.水平制动螺旋：固定照准部6.水平微动螺旋：是照准部在水平向有微小转动。7.望远镜制动螺旋：固定望远镜（竖直制动）8.望远镜微动螺旋：使望远镜在竖直向有微小转动9.脚螺旋：整平仪器10.竖盘指标水准管微动螺旋：使竖盘水准管气泡居中。11.度盘变换手轮：改变水平盘位置（置数时用）12.轴座固定螺旋：不可松开。二、DJ6光学经纬仪的读数装置显微放大装置：将度盘刻划照亮、转向、放大、成像于读数窗上。 测微装置：在读数窗上测定不足一个度盘分划值的读数装置。 DJ6一般采用分微尺读数装置。分微尺有，其总长为度盘分划间隔长度。 H—水平读数、V—竖直读数 度盘分划值为1度，60格，每格为1分，估读0.1分。第三节 DJ6光学经纬仪的使用 经纬仪的基本操作：对中、整平、照准、读数四项。对中、整平1.目的：对中的目的：使经纬仪水平度盘的中心（经纬仪的竖轴）安置在所测测站点的铅垂线上。 整平的目的：使经纬仪的竖轴位于铅垂线方向上，水平度盘处于水平置。 2.方法：（1）打开三脚架放于测站上，使三个脚尖到测站的距离相等
（2）双手扶两脚架以一脚尖为支点用光学对中器对中测站点 （3）脚尖踩入地下（4）粗平：调整脚架架腿长度使圆水准器气泡居中（5）精平：调节脚螺旋使管水准器气泡居中
1）使水准管平行于两脚螺旋的连线，两手同时旋转两脚螺旋使气泡居中，（气泡移动方向和左手大拇指转动方向相同）。
2）将仪器绕竖轴旋转90°，旋转另一个脚螺旋使气泡居中。
3）反复进行至仪器旋转到任何位置时水准管气泡都居中为止。 （6）移动仪器精确对中（7）反复进行，直到既对中又整平。
二、照准使要照准的点与十字丝的交点重合。照准目标底部，要消除视差。 步骤：调十字丝清晰用光学瞄准器照准目标水平制动 调目标清晰调微动螺旋精确对准目标若有视差反复调焦 三、读数（1）打开反光镜（2）转动读数显微镜目镜使读数窗清晰（3）读数 实习三：经纬仪的认识和使用实习内容：熟悉经纬仪的各个部件和名称。按照第三节所讲内容练习使用经纬仪。练习观测水平角第四节 水平角观测一、测回法1.步骤：
盘左（正镜）观测 ：上半测回 盘左位置照准左方目标得a左 顺时针转动照准右方目标得 b左；
盘右（倒镜）观测：下半测回 盘右位置照准右方目标b右 逆时针转动照准左方目标a右；上半测回与下半测回所得的水平角差值小于40秒.取平均值为最后结果。β = （β1+β2）/2 2.记录格式测站盘位测点水平盘读数半测回角值测回角值O左Aa左Bb左右Aa右Bb右3.计算β左= b左- a左β右= b右- a右4.说明（1）水平角=右目标读数-左目标读数，不够减，加360 再减。（2）一个测回观测：∣β左-β右∣≤40″。（3）若要观测n个测回，为减少度盘分划误差，各测回间应按1800/n的差值来配置水平度盘，∣各测回角值差∣≤40″。二、全圆方向观测法（全圆测回法）
1.全圆测回法操作步骤：设测站点为O，目标为A，B，C，D，进行全圆测回法观测各个水平角。 （1）安置仪器于测站点O ，对中与整平，盘左位置照准A目标，水平度盘归零。（2）顺时针转动照准部，依次瞄准B，C，D目标，依次读取水平度盘的读数，最后瞄准A目标读数，A目标的两次读数之差为归零差，要求归零差≤18″上半测回 （3）盘右位置照准A目标，逆时针转动照准部，依次瞄准D，C，B目标，依次读取水平度盘的读数，最后瞄准A目标读数，归零差≤18″下半测回。
2.全圆测回法计算步骤：
（1)计算两倍的视准轴误差2c，2c=盘左读数-（盘右读数 180）
（2）计算各目标的方向值的平均读数
（3）计算归零方向值
（4）计算各测回归零方向值的平均值
（5）计算各目标间水平角值 全圆测回法观测记录表讲解。
第五节 竖直角观测 一、竖直度盘的构造
竖盘部分：竖盘、竖盘指标水准管、竖盘指标水准管微动螺旋 竖盘固定在望远镜横轴的一侧，随望远镜转动而转动。 转动竖盘指标水准管微动螺旋，使竖盘指标水准管气泡居中，竖盘指标处于正确位置，此时，当盘左视线水平时，指标为90°，当盘右视线水平时，指标为270°。DJ6光学经纬仪采用竖盘指标水准管微动螺旋与竖盘指标水准管， DJ2采用竖盘自动归零补偿器控制，补偿器手轮（OFF、ON） 。二、竖直角的观测1.步骤（1）在o点安置经纬仪，对中整平（2）盘左观测：瞄准点A,中丝切住目标，微调（调竖盘水准管微动螺旋，使竖盘水准管气泡居中），在V窗读数L（3）盘右观测：瞄准A点，微调，在V窗读数R（4）将观测数据记入《竖直角观测手薄》2.计算a左＝L－90 a右＝270－R a=（a左+ a右）/2=（L-R+180）/2
三．竖盘指标差（X）
当望远镜视线水平，竖盘指标水准管气泡居中时，指标线所指的读数与始读数的差值。
aL＝90－L＋X ①
aR＝R－270－X ″②
a=1/2(aL + aR)=(R+L-180)/2
所以在测量竖直角时，用盘左、盘右两个位置观测，取其平均值作为结果，可以消除竖盘指标差（X）的影响。
①-②推出 X＝（L＋R－360）/2 实习四：测回法水平角观测一、实习内容：任选三个点用小钉做标记，构成一个三角形，要求测三角形的三个内角，每个角观测一测回。二、注意事项：1.仪器安置要稳固，对中整平要精确，目标要照准，爱护仪器工具。2.记录数据事要按要求取位，不得省略和添加。如132°00′00″不能记为132°,84°03′06″不能记为84°3′6″。3.在计算平均数时，应按‘四舍六入，五前单进双不进’的原则。课题二 经纬仪的检验与校正 （复习水准仪）：圆水准器轴L`L`平行于竖轴VV 十字丝横丝垂直于竖轴VV 水准管轴LL平行视准轴CC 根据观测角度要求。
一、经纬仪轴系间的几何关系
经纬仪主要部件之间及各几何轴线应满足的几何条件,如图所示：1.轴线:视准轴CC、横轴HH、管水准器 轴LL、竖轴VV。2.满足关系（1） LL⊥VV（2）十字丝竖丝⊥HH（3）CC⊥HH（4）HH⊥VV（5）竖盘指标差x=0（6）光学对中器的视准轴与竖轴重合 二、经纬仪的检验与校正（一)照准部水准管的检校
1.目的：使照准部水准管轴垂直于竖轴 （LL VV） 当照准部水准管气泡居中时，仪器的竖轴处于铅垂状态。
2.检验：初平经纬仪，旋转照准部使水准管平行于一对脚螺旋，调脚螺旋使气泡严格居中，然后将照准部旋转1800，如果气泡不再居中，说明LL不垂直于VV 。
3.校正：相对旋转这一对脚螺旋使气泡向中间退回偏移格数的一半，然后用校正针拨动水准管一端的校正螺丝，使气泡完全居中，反复几次，直到在任何位置气泡偏离中心小于半格为止。（二)十字丝的检校
1.目的：使十字丝纵丝垂直于横轴HH 观测角度时，可用纵丝或横丝的任意部位代替十字丝交点照准目标。
2.检验：整平经纬仪，用十字丝交点照准一固定目标，旋转望远镜的微动螺旋，观察目标是否一直在十字丝纵丝上移动。
3.校正：卸下 十字丝的保护盖，松开四个固定螺丝，微微转动十字丝环，使条件满足，旋紧固定螺丝，装上十字丝的保护盖。 （三)视准轴的检校
1.目的：使望远镜视准轴CC垂直于横轴HH 使视准面成为平面，否则视准面成为锥面。
2.原因：十字丝交点处于不正确的位置 。 视准轴是物镜光心与十字丝交点的连线。仪器的物镜光心固定的，十字丝交点的位置可以变动的。 3.视准轴误差：视准轴不垂直于横轴所偏离的角度C，视准轴与横轴的交角与90度的差值。 2C差：同一目标盘左、盘右读数差为2倍视准轴误差。
4.检验：整平经纬仪，选择一个与望远镜的视准轴大致水平的点为目标。 盘左照准此目标，得水平度盘的读数， 盘右照准此目标，得水平度盘的读数,计算公式:
J6 ：2c>；J2 ：
5.校正：此时，仪器仍为盘右位置，计算 ， 转动照准部微动螺旋，使水平度盘的读数为 ，此时目标偏离十字丝交点，卸下 十字丝的保护盖，松开四个固定螺丝，调节十字丝环左右两个校正螺丝，使条件满足，旋紧固定螺丝，装上十字丝的保护盖。（四)横轴的检验
1.目的：横轴HH垂直于竖轴VV 整平仪器，横轴水平，竖轴铅直，视准面为铅垂面，否则视准面为倾斜面。
2.检验方法： B1与B2重合，横轴HH垂直于竖轴VV B1与B2不重合，横轴HH不垂直于竖轴VV 横轴HH与水平线的夹角i为横轴误差。 （五）竖盘指标水准管的检校
1.目的：消减X
2.检验：盘左、盘右读取 L、R，X＝1/2（L＋R－360）
3.校正：a=1/2(aL + aR) 根据a正确计算盘右读数R1 盘右状态，转动竖盘指标水准管微动螺旋，使竖盘读数为R1，此时竖盘指标水准管气泡不居中，用拨针拨动上下两个校正螺丝。（六)竖盘指标差的检校
1.检校目的：使竖盘指标处于正确位置，即使x=0。
2.检验方法: 仪器整平后，以盘左、盘右位置分别照准目标，观测竖直角，即可按指标差计算式(3-10)检验出指标差的大小。当指标差超过30秒时,仪器需要校正。
3.校正方法：在检验的基础上，先求得所测目标的正确竖直角，并按竖直角计算公式反求正确竖直角的竖盘读数。
（七)光学对中器的检校总结：以上六项检校顺序不能颠倒 用盘左、盘右可消除的误差： 视准轴误差（2C差）、横轴误差、竖盘指标差、照准部偏心差第八节 角度观测的误差及注意事项 分析误差产生的原因，采取措施，消除误差或者控制误差范围。三、角度观测的注意事项
保证测角的精度，满足测量的要求。
(1)观测前应先检验仪器，发现仪器有误差应立即进行校正，并采用盘左、盘右取平均值和用十字丝交点照准等方法，减小和消除仪器误差对观测结果的影响。
(2)安置仪器要稳定，脚架应踏牢，对中整平应仔细，短边时应特别注意对中，在地形起伏较大的地区观测时，应严格整平。
(3)目标处的标杆应竖直，并根据目标的远近选择不同粗细的标杆。
(4)观测时应严格遵守各项操作规定。例如：照准时应消除视差；水平角观测时，切勿误动度盘；竖直角观测时，应在读取竖盘读数前，显示指标水准管气泡居中等。
(5)水平角观测时，应以十字丝交点附近的竖丝照准目标根部。竖直角观测时，应以十字丝交点附近的横丝照准目标顶部。
(6)读数应准确，观测时应及时记录和计算。
(7)各项误差应在规定的限差以内，超限必须重测。课题三 经纬仪在施工测量中的基本应用一、已知水平角的测设（一般方法）已知水平角的测设，就是在已知角顶并根据一个已知边方向，标定出另一边方向，使两方向的水平夹角等于已知水平角角值。当测设水平角的精度要求不高时，可采用盘左、盘右分中的方法测设，如图所示。设地面已知方向AB，A为角顶点，β为已知水平角角值， AC为欲定的方向线。测设方法如下：（1）在A点安置经纬仪，盘左位置瞄准B点，使水平度盘读数为0 00′00″。（2）转动照准部，使水平度盘读数恰好为β值，在此视线上定出C′点。（3）盘右位置，重复上述步骤，再测设一次，定出C″点。（4）取C′和C″的中点C，则∠ABC就是要测设的β角。二、已知水平角的测设（精确方法）选学（略）

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