1、第第2 2章章 平面测量平面测量一水平角测量二距离测量三直线定向四角度测量误差分析重点与难点：重点与难点：1、经纬仪的构造2、测角原理和方法3、仪器的对中整平基本内容：角度测量角度测量水平角测量水平角测量 -平面平面竖直角测量竖直角测量 -高程高程角度、距离角度、距离：确定地面点位置的两个元素确定地面点位置的两个元素距离测量 -平面平面平面平面第第1 1节节 平面测量概述平面测量概述水平角测量原理水平角测量原理地面上两相地面上两相交直线的交直线的夹夹角角在在水平面水平面上的上的投影投影OCAnm=n m水平面 经纬仪经纬仪 量角器量角器测角设备测角设备经纬仪应具备的条件：经纬仪应具备的条件：1
2、 1、有一个带有一个带有一个带有一个带刻度线刻度线刻度线刻度线能置于水平位置的能置于水平位置的能置于水平位置的能置于水平位置的水平度盘水平度盘水平度盘水平度盘和和和和能置于竖直位置的能置于竖直位置的能置于竖直位置的能置于竖直位置的垂直度盘垂直度盘垂直度盘垂直度盘；2 2、水平度盘水平度盘水平度盘水平度盘中心中心中心中心必须处于角顶点的必须处于角顶点的必须处于角顶点的必须处于角顶点的铅垂线上铅垂线上铅垂线上铅垂线上；3 3、望远镜能在、望远镜能在、望远镜能在、望远镜能在水平方向水平方向水平方向水平方向和和和和竖直方向竖直方向竖直方向竖直方向转动转动转动转动;便于瞄准便于瞄准便于瞄准便于瞄准不同方
3、向不同高度的目标；不同方向不同高度的目标；不同方向不同高度的目标；不同方向不同高度的目标；4 4、有一个读数设备。、有一个读数设备。、有一个读数设备。、有一个读数设备。测角设备：经纬仪测角设备：经纬仪常用的光学经纬仪：常用的光学经纬仪：DJ07 DJ1 DJ2 DJ6 DJ30 经纬仪经纬仪：用于测定：用于测定水平角水平角和和竖直角竖直角的仪器。的仪器。有有光学经纬仪光学经纬仪和和电子经纬仪电子经纬仪之分。之分。第第2 2节节 角度测量仪器角度测量仪器一、DJ6级光学经纬仪基本构造基本构造照准部照准部水平度盘水平度盘基座基座1 照准部照准部2水平度盘水平度盘v水平度盘：顺时针方向刻有水平度盘：
4、顺时针方向刻有0到到360的分划线，用来测量水平角。的分划线，用来测量水平角。v水平度盘转动控制装置：位置变动水平度盘转动控制装置：位置变动手轮和复测装置。手轮和复测装置。v外轴装置：外轴装置：v望远镜：望远镜：v照准部水准管：照准部水准管：v读数显微镜：读数显微镜：v竖直度盘：竖直度盘：v横轴、竖轴：横轴、竖轴：照准部照准部 水平度盘水平度盘 基座基座读数显微镜读数显微镜经纬仪1经纬仪2 望远镜望远镜上下制动螺旋上下制动螺旋 望远镜望远镜上下微动螺旋上下微动螺旋 竖直度盘竖直度盘竖直指标水准竖直指标水准管管微动螺旋微动螺旋水平制动、水平制动、微动螺旋微动螺旋光学对中器光学对中器读数窗反光镜读
5、数窗反光镜读数窗反光镜读数窗反光镜度盘配置按钮度盘配置按钮竖直指标竖直指标 水准管微动螺旋水准管微动螺旋光学对中器光学对中器望远镜上望远镜上下制动阀下制动阀瞄准器瞄准器HV01234560123456二、读数设备与读数方法11211389881125430890442读数练习读数练习HV0123456012345623427327223421062730242全站仪全站仪 是是电子经纬仪电子经纬仪和和测距仪测距仪组合。组合。能完成一个测站的全部能完成一个测站的全部工作（测角、测距、坐标工作（测角、测距、坐标计算、高程计算等）。计算、高程计算等）。测角部分与测角部分与光学经纬仪光学经纬仪主要差别
6、在读数系统，其主要差别在读数系统，其他如照准、对中、整平等他如照准、对中、整平等装置是相同的。目前最高装置是相同的。目前最高精度的全站仪可显示到精度的全站仪可显示到0.10.1，测角精度可达，测角精度可达0.50.5。1、安置经纬仪 把仪器安置在测站上。三、经纬仪的安置三、经纬仪的安置 简易标志：混凝土路面简易标志：混凝土路面 木桩木桩 混凝土桩标志：混凝土桩标志：强制对中观测墩：强制对中观测墩：地面坐标点标志形式地面坐标点标志形式:根 直径30的螺纹钢导线标点混凝土桩标志：混凝土桩标志：坐标标定位置水准点标白色瓷砖铜板强制对中底盘强制对中观测墩：强制对中观测墩：坐标标定位置2、对中、整平、对
7、中、整平对中对中-使使度盘中心度盘中心处于处于角顶点角顶点的的铅垂线铅垂线上上整平整平-使使水平度盘水平度盘置于置于水平位置水平位置上上对中方法：对中方法：垂球垂球对中；对中；光学对中器光学对中器对中；对中；激光对点器激光对点器对中。对中。动画（1）垂球对中）垂球对中整平整平123123 首先用首先用圆水准器粗平圆水准器粗平仪器，然后用仪器，然后用长水准管精平长水准管精平。经过反复几次最终使经过反复几次最终使长水准管气泡长水准管气泡在任在任意位置处于意位置处于居中居中 粗平方法：与水准仪粗平方法相同。粗平方法：与水准仪粗平方法相同。(动画动画)精平方法：精平方法：气泡居中，气泡居中，1、2等高
8、等高123气泡居中，气泡居中，3与与1、2等高等高精平方法：转动仪器，使水准管与1、2脚螺旋连线平行。根据气泡位置运用法则，对向旋转1、2脚螺旋。转动仪器90度，运用法则，旋转3脚螺旋。123平行平行高高（2）光学对中器对中、整平光学对中器对中、整平1、用三脚架或角螺旋使分划板上的圆心或十字丝交点对准测点。2、用三脚架腿的伸缩部分调节三脚架腿的长度使仪器基本水平3、用脚螺旋使经纬仪精确整平4、在架头上平移仪器，使仪器精确对中5、重复第3、4步，达到精确对中和整平。照准标志：照准标志：大花杆、大花杆、小花杆和觇标小花杆和觇标经纬仪的十字丝分划板经纬仪的十字丝分划板双丝双丝单丝单丝中丝中丝下丝下丝
9、上丝上丝3 瞄准动画瞄准瞄准瞄准第第3 3节节 水平角测量水平角测量 水平角的观测方法：水平角的观测方法：1、测回法测回法 观测观测两个方向两个方向之间的之间的单角单角 2、方向法（全圆测回法）方向法（全圆测回法）观测观测两个以上方向两个以上方向之间的之间的夹角夹角 基本概念基本概念n 盘左和盘右盘左和盘右盘左盘左/正镜正镜:竖盘竖盘在望远镜的在望远镜的左边左边盘右盘右/倒镜倒镜:竖盘竖盘在望远镜的在望远镜的右边右边n 测回测回上半测回上半测回/下半测回下半测回一个测回一个测回/多个测回多个测回n 配盘配盘竖盘竖盘盘左盘左盘右盘右 测回法测量水平角OABu 观测方法观测方法经纬仪置于经纬仪置于
10、盘左盘左位置，位置，配盘配盘倒镜倒镜，置于，置于盘右盘右位置位置测站测站竖盘竖盘位置位置目标目标读数读数半测回角半测回角一测回均值一测回均值均值均值左左右右左左右右u 测回法观测记录测回法观测记录O（1）ABAB0 01 0685 36 18180 01 24 265 36 3090 00 36175 35 42270 00 48355 35 48ABABO（2）85 35 1285 35 0685 35 0685 35 0085 35 0985 35 0385 35 06上半测回上半测回下半测回下半测回一个测回一个测回第二测回要按第二测回要按(180/m)配盘配盘u 注意及说明注意及说明n
11、测回间要配盘测回间要配盘n 上上/下两个半测回照准部的水平旋转方向，下两个半测回照准部的水平旋转方向，照准目标的顺序不同：照准目标的顺序不同：上上半测回半测回顺时针顺时针；下下半测回半测回逆时针逆时针n 上上/下半测回下半测回角度较差角度较差应不大于应不大于3636（DJ6DJ6）n 记录时，记录时，分、秒一般都要记分、秒一般都要记两位两位n 计算时，取平均值的原则是计算时，取平均值的原则是“奇进偶不进奇进偶不进”全圆测回法测量水平角盘左盘左：配盘，顺时针观测配盘，顺时针观测盘右盘右：逆时针观测逆时针观测ABCDA（归零归零）ABCDAABCDO零方向零方向u 观测方法观测方法归零归零测测站站
12、目目标标盘左盘左L盘右盘右R平均平均读数读数归零后归零后方向值方向值各测回各测回归零方向归零方向平均值平均值水平角值水平角值 OABCDA 0 01 0671 52 06145 30 48210 12 12 0 01 24 180 01 1830 12 06325 30 48251 52 00180 01 12OABCDA 90 01 24 161 52 06 235 30 54 300 12 24 90 01 36270 01 24120 12 1855 30 48341 52 00270 01 180 01 0971 52 03145 30 48210 12 090 01 2190 01
13、21161 52 03235 30 51300 12 2190 01 30(0 01 15)0 00 0071 50 48145 29 33210 10 54(90 01 26)0 00 0071 50 37145 29 25210 10 550 00 0071 50 42145 29 29210 10 5471 50 4273 38 4764 41 25全圆测回法观测记录（全圆测回法观测记录（DJ6）u 方向法的计算：方向法的计算：n 两倍照准误差两倍照准误差2C2C（C C 视准轴误差）（视准轴误差）（DJ2DJ2）2C=2C=盘左读数盘左读数-(-(盘右读数盘右读数180 180 0 0
14、)n 各方向的平均读数各方向的平均读数 平均读数平均读数=盘左读数盘左读数+(+(盘右读数盘右读数1801800 0)/2)/2n 归零后的方向值归零后的方向值 各方向的平均读数各方向的平均读数-零方向的读数零方向的读数n 各测回归零后的方向平均值各测回归零后的方向平均值 同一方向各测回取平均值同一方向各测回取平均值n 各水平角值各水平角值 两方向值之差两方向值之差（逆时针夹角）（逆时针夹角）n 方向观测和计算同步进行，以便及时发现问题。方向观测和计算同步进行，以便及时发现问题。n 区别区别方向值方向值与与水平角水平角。仪器仪器半测回半测回归零差归零差一测回内一测回内2C互差互差同一方向值同一
15、方向值各测回互差各测回互差J21218 12 J618 36 24 水平角方向法观测的技术要求水平角方向法观测的技术要求u 注意及说明注意及说明（1 1）仪器误差仪器误差（2 2）观测误差观测误差（3 3）外界条件的影响外界条件的影响（4 4）经纬仪的检校经纬仪的检校角度测量的误差分析角度测量的误差分析（1）仪器误差仪器误差1.1.照准部偏心误差照准部偏心误差产产生生情情况况：照照准准部部旋旋转转中中心心与与度度盘盘分分划划中中心心不不重合重合影影响响规规律律：随随瞄瞄准准方方向向而而异异，照照准准方方向向垂垂直直于于偏心方向时对水平方向读数影响最大偏心方向时对水平方向读数影响最大消除与减弱措
16、施：消除与减弱措施：盘左盘右取平均值盘左盘右取平均值可消除可消除 仪器虽经过检验与校正，但仍有残余的误差存仪器虽经过检验与校正，但仍有残余的误差存在。仪器误差的影响，一般都是在。仪器误差的影响，一般都是系统性的系统性的，在测量，在测量中可以通过一定的方法予以中可以通过一定的方法予以消除或减小消除或减小。2.2.度盘刻划误差度盘刻划误差产生原因：产生原因：度盘制造时产生的。度盘制造时产生的。消除与减弱措施：消除与减弱措施：变换度盘位置变换度盘位置（配盘）。（配盘）。3.3.视准误差视准误差(c)(c)产生情况：产生情况：视准轴不垂直于水平轴时产生的误差视准轴不垂直于水平轴时产生的误差影响规律：影
17、响规律：随垂直角增大而增大随垂直角增大而增大消除与减弱措施：消除与减弱措施：盘左盘右取均值盘左盘右取均值可以消除可以消除4.4.横轴误差横轴误差产生情况：产生情况：横轴不水平横轴不水平影影响响规规律律：随随垂垂直直角角增增大大而而增增大大，对对两两等等高高目目标观测时误差为标观测时误差为0 0。消除与减弱措施：消除与减弱措施：盘左盘右取均值盘左盘右取均值可以消除。可以消除。5.5.纵轴误差纵轴误差产生情况：产生情况：竖轴不铅垂竖轴不铅垂影影响响规规律律：随随垂垂直直角角增增大大而而增增大大，与与横横轴轴所所处处的方向有关。的方向有关。消除与减弱措施：消除与减弱措施：精确整平。精确整平。用盘左盘
18、右取均值不可以消除。用盘左盘右取均值不可以消除。1.1.仪器对中误差仪器对中误差产生情况：产生情况：仪器中心与测站点不在同一铅垂线上。仪器中心与测站点不在同一铅垂线上。影响规律：影响规律：偏心越大、边越短，误差越大。偏心越大、边越短，误差越大。消除与减弱措施：消除与减弱措施：精确对中。精确对中。（2）观测误差观测误差2.2.目标偏心误差目标偏心误差产生情况：产生情况：觇标中心偏离目标的标志。觇标中心偏离目标的标志。影影响响规规律律：与与偏偏心心距距成成正正比比，与与边边长长成成反反比比，垂直于视线方向的目标偏心误差最大。垂直于视线方向的目标偏心误差最大。消除与减弱措施：消除与减弱措施：觇标铅垂
19、觇标铅垂。3.3.照准误差照准误差产生原因：产生原因：未精确瞄准目标的几何中心。未精确瞄准目标的几何中心。消除与减弱措施：消除与减弱措施：选择较好的观测条件。选择较好的观测条件。4.4.读数误差读数误差产生原因：产生原因：估读导致。估读导致。5.5.视差和十字丝不清晰的影响视差和十字丝不清晰的影响视差：视差：目标不成象在十字丝板上引起的误差。目标不成象在十字丝板上引起的误差。消除措施：消除措施：观测时认真调焦。观测时认真调焦。大气折光大气折光旁折光：旁折光：长边选有利时间观测，视线离障碍物长边选有利时间观测，视线离障碍物1米以上。米以上。垂直折光：垂直折光：对向观测取均值对向观测取均值 空气
20、抖动空气抖动、温度、湿度、风力等、温度、湿度、风力等:打伞遮阳打伞遮阳外界条件的因素十分复杂，如外界条件的因素十分复杂，如天气天气的变化、的变化、植被植被的不同、的不同、地面地面土质土质松紧的差异、松紧的差异、地形地形的起伏、以及的起伏、以及周围建筑物周围建筑物的状的状况等，都会影响测角的精度。有况等，都会影响测角的精度。有风风会使仪器不稳，地面会使仪器不稳，地面土土松软松软可使仪器下沉，强烈可使仪器下沉，强烈阳光阳光照射会使水准管变形，照射会使水准管变形，视线视线靠近反光物体，则有折光影响。这些在测角时，应注意尽靠近反光物体，则有折光影响。这些在测角时，应注意尽量予以避免。量予以避免。（3）
21、外界条件影响外界条件影响选学内容距离距离:地面上两点间的地面上两点间的水平水平长度长度距离距离是确定地面点是确定地面点平面位置平面位置的几何要素的几何要素.距离测量距离测量（测定地面上两点的距离）（测定地面上两点的距离）是测量的是测量的三个基本工作三个基本工作之一。之一。距离测量距离测量通常是测量通常是测量斜距斜距 平距平距第第4 4节节 距离测量距离测量4.1 4.1 钢尺量距钢尺量距一、主要工具一、主要工具 丈量工具：丈量工具：钢尺、皮尺钢尺、皮尺 皮皮尺尺钢钢尺尺钢尺钢尺：3456789100端点尺刻线尺9cm34567890129cm 二二 辅助工具辅助工具测钎测钎垂球垂球温度计温度计
22、弹簧秤弹簧秤花杆花杆直线定线直线定线:三、直线定线三、直线定线在地面上标定出位于在地面上标定出位于同一直线同一直线上上的若干的若干点点，以便分段丈量。，以便分段丈量。方方 法法:目视定线目视定线和和经纬仪定线经纬仪定线。1.目视定线123AB一个整尺段动画2.经纬仪定线12AB1、平地量距2、斜坡量距四、钢尺量距的一般方法四、钢尺量距的一般方法1、平地量距 lllqDAB=n l+qAB1232、斜坡量距l1l2l3DAB=liDAB=L cosL垂球垂球ABAB动画五、钢尺量距的记录方法与精度五、钢尺量距的记录方法与精度测线测线整尺段数整尺段数零尺段零尺段总长度总长度平均长度平均长度精度精度
23、AB往65036.537 336.53765036.428 336.428336.482相对误差：相对误差：K=（D往往D返返）D平平=1 M1 3087K限限=1 2000 或或 1 1000返精密量距：精密量距：指量距精度高于指量距精度高于12000的量距。的量距。1.量距步骤量距步骤（1）定线）定线:经纬仪定线，钢尺概量一整尺（约小经纬仪定线，钢尺概量一整尺（约小5cm）打下木桩，桩顶标点定直线打下木桩，桩顶标点定直线。（2）测定桩顶间高差：）测定桩顶间高差：用水准仪测高差。用水准仪测高差。（3）量距：）量距：精确到精确到0.1毫米，测得斜距。毫米，测得斜距。（4）成果整理：）成果整理：
24、进行尺长、温度、倾斜改正，必要进行尺长、温度、倾斜改正，必要时进行距离改化。时进行距离改化。六、钢尺量距的精密方法六、钢尺量距的精密方法 钢尺应送到检测单位检定钢尺应送到检测单位检定,得到得到尺长方程式尺长方程式，并注，并注明检测时的明检测时的温度、拉力、尺长温度、拉力、尺长。式中：式中：温度温度t时的实际长度；时的实际长度；名义长度，即名义长度，即实际的刻划长度实际的刻划长度；尺长改正数尺长改正数（尺子的刻划长度与实际长度的差）（尺子的刻划长度与实际长度的差）；钢尺的膨胀系数，一般为（钢尺的膨胀系数，一般为（1.161.25）测量时的实时温度；测量时的实时温度；检定时的温度。检定时的温度。2
25、钢尺的检定钢尺的检定尺长方程式：尺长方程式：3 3 距离改正距离改正三项改正数：三项改正数：(1)尺长改正尺长改正：Dl=D l/l0，(2)温度改正温度改正：Dt=D (tt0)，膨胀系膨胀系数数 一般取一般取0.000012/C(3)倾斜改正倾斜改正：Dh=-h2/2D最终距离：最终距离：D=D+Dl+Dt+Dh七、量距的误差分析七、量距的误差分析（选学）（选学）定线误差定线误差AB倾斜误差倾斜误差温度误差温度误差尺长误差尺长误差拉力误差拉力误差丈量本身的误差丈量本身的误差光光电电测测距距:光电测距仪光电测距仪红外测距仪（红外测距仪（红外光红外光为载波）为载波）激光测距仪（激光测距仪（激
26、光激光为载波）为载波）微波测距仪（微波测距仪（微波微波为载波）为载波）分分 类类按电磁波传播方式按电磁波传播方式脉冲式测距仪（测定脉冲式测距仪（测定时间时间）相位式测距仪（测定相位式测距仪（测定相位差相位差）通通过过测测定定调调制制光光波波在在两两点点间间传传播播的的时间时间或或相位差相位差来求得来求得距离。距离。4.2 4.2 电磁波电磁波测距测测 程程远程远程：20 km 以上以上中程中程：5-20km短程短程 ：5 km 以下以下 精精 度度（短程短程）低精度：低精度：5mm+5ppm中精度：中精度：3mm+2ppm高精度；高精度；1mm+1ppm测测 距距 仪仪电子经纬仪电子经纬仪全站
27、仪全站仪主要构成：主要构成：主机主机反光镜反光镜一、测距仪的构造一、测距仪的构造ND3000/2000红外测距仪主机主机：主机：照准器照准器控制键控制键显示显示一、测距仪的构造一、测距仪的构造测距仪反光棱镜测距仪反光棱镜单棱镜单棱镜三棱镜三棱镜对中杆对中杆对中点对中点二、相位式光电测距仪的基本原理二、相位式光电测距仪的基本原理D由于光速由于光速 c c 为为3030万万km/skm/s，无法测得，无法测得 t t,因此采取测因此采取测量相位量相位由于相位测量仅能测出不足一个整周的相位由于相位测量仅能测出不足一个整周的相位差差，因此，要，因此，要采用几个调制光波长配合测采用几个调制光波长配合测距
28、距。三、测量距离的步骤三、测量距离的步骤1.将将测距仪测距仪和和反光镜反光镜分别安置在测段两点上。分别安置在测段两点上。2.望远镜瞄准反光镜，反射镜面与入射光线垂直。望远镜瞄准反光镜，反射镜面与入射光线垂直。3.打开开关，检查光电信号的强弱，合乎要求后开打开开关，检查光电信号的强弱，合乎要求后开始测距。始测距。4.记录若干次读数，为一测回。并记录大气温度和记录若干次读数，为一测回。并记录大气温度和气压。气压。四、光电测距成果整理四、光电测距成果整理1 1、仪器常数改正仪器常数改正 乘常数改正乘常数改正S SK K=K KSS 加常数改正加常数改正S SC C=C C2 2、气象改正气象改正S
29、 SA A=A(T,P)A(T,P)SS3 3、倾斜改正倾斜改正S S=S(COS-1)=S(COS-1)最终平距最终平距:D=S+SK+SC+SA+S第第5 5节节 直线定向直线定向5.1 5.1 标准方向标准方向 5.2 5.2 直线方向的表示方法直线方向的表示方法直线定向：确定直线相对于标准起始方向的位置。5.1 标准起始方向标准起始方向1 真子午线方向：地面上某点指向地球北极的方向。P3 坐标纵轴（x轴）：高斯投影带的中央子午线。2 磁子午线方向：磁针在地球磁场的作用下自由静止时所指的方向。XYP磁北xxABABBA根据所取的标准方向不同，方位角可分为：真方位角磁方位角坐标方位角正、反坐标方位角相差180。5.2 5.2 方位角方位角1.1.定义定义 从标准方向北端顺时针转至某一直线方向的水平角。123若已知直线12的方位角，12和23间的水平角 （或 ），来推算直线23的方位角 。推算公式：或：2.坐标方位角的推算坐标方位角的推算3.坐标方位角值确定坐标方位角值确定根据x、y值判断：象限方位角xy+-+-+-oxy计算器算得象限角为：课后练习：P43 第6、7、11题P44 第14、15、16题课堂练习
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