实验二 方向观测法测水平角和竖直角测量
1. 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
经纬仪1台,三角架1个,
记录
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板1个,铅笔1支。
三.仪器介绍
1.构造
正面 背面
正面 背面
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。
· 仪器对中后不要再碰三脚架的三个脚,以免破坏其位置。
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。
●注意观察脚螺旋的旋转方向与气泡移动方向的关系。
●●在⑷中,气泡若不居中,应校正长水准器,请参阅后面(8.1)的校正方法。
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。
· 观察目镜时,眼睛应放松,以免产生视差和眼睛疲劳。
当光亮度不足难以看清十字丝时,按照明键()照明。
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。
· 对较近目标调焦时,顺时针转动调焦手轮。较远目标则逆时针方向旋转。
· 若⑶未调整好,则视差会歪曲目标与十字丝中心的关系,从而导致观测误差。
· 用微动手轮对目标作最后精确照准时,应保持手轮顺时针方向旋转。如果转动过头,最好返回再重新按顺时针方向旋转手轮进行照准。
● 即使不测竖直角,我们仍建议尽量用十字丝中心位置照准目标。
3 打开或关闭电源
按键式电源开关
操作
显示
按住[PWR]键至显示屏显示全部符号,电源打开。
2秒后显示出水平角值,即可开始测量水平角
。
按[PWR]键大于2秒至显示屏显示OFF 符号后松开,显示
内容
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消失,电源关闭。
●开启电源显示的水平角为仪器内存的原角值,若不需要此值时,可以“水平角置零”
●若设置了“自动断电”功能,30或10分钟内不进行任何操作,仪器会自动关闭电源并将水平角自动存储起来。
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 HR 0º00′00″
· [0 SET] 键只对水平角有效。
· 除已锁定[ HOLD] 键状态外,任何时候水平角均可置“0”。若在操作过程中误按 [ 0 SET] 键盘,只要不按第二次就没关系,当鸣响停止,便可继续以后的操作。
3水平角与竖直角测量(HR、V或HL、V)
(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:
●[ R/L] 键对竖直角无效。
· 再按 [ R/L]键,水平角又由左旋转为右旋方式。
· B方向观测完后可继续照准以后各方向,以获得各方向相应的水平角与竖直角值。
· (1)和(2)仅列举了盘左观测时的步骤,接着应中转望远镜完成盘右的观测。
4.竖直角的零方向设置
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。
记录表格:
测 站
测 回 数
目 标
水平度盘读数
2C
(″)
方向值
(°′″)
归零方向值
(°′″)
各测回平均方向 值
(°′″)
盘左
(°′″)
盘右
(°′″)
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。
记录表格:
竖盘 位置
竖盘读数
半测回竖直角
一测回竖直角
测点
目标
(° ′ ″)
(° ′ ″)
(° ′ ″)
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