测量学_方向观测法测水平角和竖直角测量

实验二 方向观测法测水平角和竖直角测量

一．实验目的

1．掌握方向观测法测水平角的方法。 2．掌握竖直角测量的方法。

3．弄清归零、归零差、归零方向值、2c变化值的概念。

4．在每个半测回中，起始方向首末两次读数之差（即归零差）≤18''。 5．同一方向值各测回互差≤24'' 二．实验仪器

正面 背面

正面 背面

经纬仪1台，三角架1个，记录板1个，铅笔1支。 1．构造 三．仪器介绍

2．键盘功能与信息显示

四．测量前的准备

1．仪器的安置、对中与整平

安置三脚架和仪器

⑴选择坚固地面放置脚架之三脚，架设脚架头至适当高度，以方便观测操作。

⑵将垂球挂在三脚架的挂钩上，使脚架头尽量水平地移动脚架位置并让垂球粗略对准地面测量中心，然后将脚尖插入地面使其稳固。

⑶检查脚架各固定螺丝固紧后，将仪器置于脚架头上并用中心联接螺丝联结固定。 使用光学对中器对中

⑴调整仪器三个脚螺旋使圆水准器气泡居中。通过对中器目镜观察，调整目镜环，使对中分划标记清晰。

⑵调整对中器的调焦手轮，直至地面测量标志中心清晰并与对中分划标记在同一成像平面内。

⑶松开脚架中心螺丝（松至仪器能移动即可），通过光学对中器观察地面标志，小心地平移仪器（勿旋转），直到对中十字丝（或圆点）中心与地面标志中心重合。

⑷再调整脚螺旋，使圆水准器的气泡居中。

⑸再通过光学对中器，观察在面标志中心是否与对中器中心重合，否则重复（3）和（4）操作，直至重合为止。

⑹确认仪器对中后，将中心螺丝旋紧固定好仪器。

用长水准器精确整平仪器

⑴旋转仪器照准部让长水准器与任意两个脚螺旋连线平行，调整这两个脚螺旋，使长水准器气泡居中。调整两个脚螺旋时，旋转方向应相反（如图）。

⑵将照准部转动90°，用另一脚螺旋使长水准器气泡居中。 ⑶重复 ⑴和⑵，使长水准器在该两个位置上气泡都居中。

⑷在⑴的位置将照准部转动180°，如果气泡居中并且照准部转动至任何方向气泡都居中，则长水准器安置正确且仪器已整平。

2 望远镜目镜调整和目标照准

目镜调整

⑴取下望远镜镜盖。

⑵将望远镜对准天空，通过望远镜观察，调整目镜环，使分划板十字丝最清晰。

目标照准

⑴用粗瞄准器的准星对准目标。

⑵调整望远镜调焦手轮，直至看清目标。

⑶旋紧水平与垂直制动手轮，微调两微动手轮，将十字丝中心精确照准目标，只时眼睛左右上下轻微移动观察，若目标与十字丝两影像间有相对移位现象，则应该再微调望远镜调焦手轮，直至两影像清晰且相对静止时止。

3 打开或关闭电源

五．角度测量

1 盘左/盘右观测

“盘左”是指观测者对着望远镜时竖盘在望远镜的左边；“盘右”指的是观测者对着望远镜目镜时竖盘在望远镜的右边（如图所示）。取盘左和盘右读数的平均数作为观测值，可以有效地消除仪器相应的系统误差对成果的影响。因此，在进行水平和竖直角观测时，要在完成盘左观测之后，中转望远镜180°再完成盘右观测。

2水平角置“0”（O SET）

将望远镜十字丝中心照准目标A后，按 [0 SET] 键两次，使水平角读数为“0º00′00″”。显示为“

照准目标A显示 HR50º10′20″→ 按两次 [0 SET]键 → 显示目标A方向为

（1） 设置水平角右旋与竖直角天顶为0测量方式（HR．V）。 顺时针方向转动照准部（HR），以十字丝中心照准目标A，按两次[ 0 SET] 键，目标A的水平角度设置为0º00′00″

，作为水平角起算的零方向。照准目标

A

时的具体步骤及显示为：

顺时针方向转动照准部（HR），以十字丝中心照准目标B时显示为：

按 [R/L] 键后，水平角设置成左旋测量方式（HL．Ｖ）。

逆时针方向转动照准部（HL），以十字丝中心照准目标A，按两次 [0 SET ]键将A方

向水平角置“0 ”。步骤和显示结果与（1）之A目标相同。

逆时针方向转动照准部（HL），以十字丝中心照准目标B时显示为：

竖直角在作业开始前就应依作业需要而进行初始设置，选择天顶方向为0º或水平方向为0º。（方法参阅初始设置说明），天顶距与垂直角的测量： ⑴天顶距：如竖直角选择天顶方向为0°,测得（显示）的竖直角V为天顶距，如图。

天顶距=（L+360-R）/2 指标差=（L+R-360）/2

⑵垂直角：如竖直角选择水平方向为0°，则测得（显示）的竖直角V为垂直角，如图。

垂直角=（L±180-R）/2 指标差=（L+R—180°\540°）/2

六．水平角和垂直角测量原理

1．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°。空间两直线OA和OB相交于点O，将点A，O，B沿铅垂方向投影到水平面上，得相应的投影点A′，O′，B′，水平线O′A′和O′B′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。

水平角的大小与地面点的高程无关。 2．垂直角的测量原理

垂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，也称竖直角或高度角；垂直角的角值为0°～±90°。

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°。

当视线在水平线以上时垂直角称为仰角，角值为正；视线在水平线以下时为俯角，角值为负。

八．实验任务

1．方向观测法测水平角。 步骤：

1．在指定的地面点安置仪器。在测站周围确定4个目标。

2．进行对中，整平并配置度盘起始读数。观测二个测回。

3．盘左：瞄准起始方向目标读数，顺时针方向依次瞄准各方向目标读数，转回至起始方向仍瞄准目标读数。检查归零差是否超限。

4．盘右：瞄准起始方向目标读数，逆时针方向依次瞄准各方向目标读数，转回至起始方向仍瞄准目标读数。检查归零差是否超限。

5．计算：同一方向两倍照差2C=盘左读数－盘右读数±180°；各方向的读数平均值=1/2[盘左读数+盘右读数±180°]；归零后的方向值。

6．测完各测回后，计算各测回同一方向的平均值，并检查同一方向值各测回互差是否超限。计算水平角。

数据计算公式：

同一方向两倍照差2C=盘左-(盘右180°)，方向值=（盘左+盘右180°)/2，半侧回归零差Δ=（第二次起始方向读数平均值-第一次起始方向读数平均值）/2，归零方向值=每个测回的同名方向值-Δ，各测回归零方向平均值=取各测回同名方向平均值

此次试验中有关差要求有如下，半侧回归零差18″，同一测回2C误差60″，各测回同一方向值较差24″。

2．竖直角测量。

方法与步骤：

1．在指定地点安置经纬仪，并进行对中、整平转动望远镜，观察竖直读数的变化规律。写出竖直角的计算公式。

2．盘左：瞄准目标，用十字丝横线切于目标某一部位（事先确定好）；转动竖盘指标水准管微动螺旋，使指标水准管气泡居中；读取竖盘读数，计算竖直角。 3．盘右：同法观测、记录、计算。

4．计算上、下半测回竖直角的平均值。检查各测回竖直角互差是否超限。计算同一目标各测回竖直角的平均值。