文档介绍：第三章角度测量
§3-1 角度测量原理
为确定一点的空间位置,角度是需要测量的基本要素之一,所以角度测量是一种基本的测量工作。角度可分为水平角和竖直角。水平角是指从空间一点出发的两个方向在水平面上的投影所夹的角度;而竖直角是指某一方向与其在同一铅垂面内的水平线所夹的角度。
如图3-1所示:设有从O点出发的OA、OB两条方向线,分别过OA、OB的两个铅垂面与水平面H的交线和所夹的,即为OA、OB间的水平角β。由于ob是水平线,且与OB在同一铅垂面内,所以∠Bob即为OB的竖直角。
图 3-1
如果在O点水平放置一个度盘,且度盘的刻划中心与O点重合,则两投影方向、在度盘上的读数之差即为OA与OB间的水平角值。同样的,在OB铅垂面内放置一个竖直度盘,也使O点与度盘刻划中心重合,则OB和Ob在竖直度盘上的读数之差即为OB的竖直角值。
实际上,水平度盘并不一定要放在过O的水平面内,而是可以放在任意水平面内,但其刻划中心必须与过O的铅垂线重合。因为只有这样,才可根据两方向读数之差求出其水平角值。同理;竖直度盘也不一定要在所测方向的铅垂面内,只要位于与其平行的铅垂面内,且使刻划中心位于过O点且垂直于该铅垂面的直线上即可。
由于竖直角是由倾斜方向与在同一铅垂面内的水平线构成的,而倾斜方向可能向上,也可能向下,所以竖直角要冠以符号。如果向上倾斜规定为正角,用“+”号表示,而向下倾斜规定为负角,用“-”号表示。
§3-2 经纬仪的构造
经纬仪是测量角度的仪器,它虽也兼有其他功能,但主要是用来测角。根据测角精度的不同,我国的经纬仪系列分为DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ30等几个等级。D和J分别是大地测量和经纬仪两词汉语拼音的首字母,角码注字是它的精度指标。
根据上节所述的测角原理,经纬仪的构造必须具有以下一些装置:
(1) 对中整平装置用以将度盘中心(即仪器中心)安置在过所测角度顶点的铅垂线上,并使度盘处于水平位置。
(2) 照准装置要有一个望远镜以照准目标,即建立方向线。且望远镜可上下旋转形成一个铅垂面,以保证照准同一铅垂面上的不同目标时,其在水平面上的投影位置不变。它也可以水平旋转,以保证不在同一铅垂面上的目标,在水平面上有不同的投影位置。
(3) 读数装置用以读取在照准某一方向时水平度盘和竖直度盘的读数。
经纬仪中目前最常用的是DJ6和DJ2级光学经纬仪。图3-2是DJ6级光学经纬仪的外貌,图3-3是DJ2级光学经纬仪的外貌。
(a) (b)
1-物镜;2-竖直度盘;3-竖盘指标水准管微动螺旋;4-圆水准器;5-照准部微动螺旋;6-照准部制动扳钮;7-水准管反光镜;8-竖盘指标水准管;9-度盘照明反光镜;10-测微轮;11-水平度盘;12-基座;13-望远镜调焦筒;4-目镜;15-读数显微镜目镜;16-照准部水准管;17-复测扳手;18-脚螺旋;19-望远镜制动扳钮;20-望远镜微动螺旋;21-轴座固定螺旋。
图 3-2
(a) (b)
1-物镜;2-望远镜调焦筒;3-目镜;4-照准部水准管;5-照准部制动螺旋;6-粗瞄准器;7-测微轮;8-读数显微镜;9-度盘换象旋钮;10-水平度盘变换手轮;11-望远镜制动螺旋;12-望远镜微动螺旋;13-照准部微动螺旋;14-基座;15-脚螺旋;16-基座底板;17-竖盘照明反光镜;18-竖盘指标水准器观察镜;
19-竖盘指标水准器微动螺旋;20-光学对中器;21-水平度盘照明反光镜;22-轴座固定螺旋。
图 3-3
下面分别说明光学经纬仪各种装置的具体构造。
一、对中整平装置
该装置包括三脚架,垂球或光学对中器,脚螺旋,圆水准器及管水准器。
三脚架的作用是用来支撑仪器。移动三脚架的架腿,可使仪器的中心粗略地位于角顶上,并使安装仪器的三脚架头平面粗略地处于水平。架腿一般可以伸缩,以便于携带,但也有不能伸缩的,其优点是较为稳定,故多用于精度较高的经纬仪。
垂球的作用是用来标志仪器是否对中的,它悬挂于连接三脚架与仪器的中心连接螺旋上。当仪器整平,即仪器的竖轴铅垂时,它即与竖轴位于同一铅垂线上。当垂球尖对准地面上角顶的标志时,即表示竖轴的中心线及水平度盘的刻划中心与角顶在同一条铅垂线上。
光学对中器也是用来标志仪器是否对中的。其优点是不像垂球对中会受风力的影响,所以对中精度较垂球为高。它的构造如图3-4所示,它是在一个平置的望远镜前面,安装一块直角棱镜。望远镜的视线通过棱镜而偏转90°,以使其处于铅垂状态,且要保持与仪器的竖轴重合。当仪器整平后,从光学对中器的目镜看去,如果地面点与视场内的圆圈重合,则表示仪器已经对中。旋转目镜可对分划板调焦,推拉目镜可对地面目标调焦。
图 3-4
光学对中器安置的位置,有的是在