1《工程測量學(xué)》第三章

角度測量第三章 角度測量§3-1

角度觀測觀原理§3-2

光學(xué)經(jīng)緯儀及其使用§3-3

水平角觀測§3-4豎直角觀測§3-5

角度測量誤差分析§3-6電子經(jīng)緯儀和全站儀23

§3-1角度觀測原理一、水平角觀測原理二、垂直角觀測原理兩種角度：

水平角用于確定點(diǎn)的平面位置,計(jì)算坐標(biāo);

豎直角用于兩點(diǎn)間高差計(jì)算,斜距改算成平距。測角儀器：

經(jīng)緯儀、電子全站儀4一、水平角觀測原理水平角—

從一點(diǎn)A到兩個(gè)目標(biāo)B,C的方向線,垂直投影到水平面上所成的夾角,順時(shí)針計(jì)算水平面bABCcab鉛垂線鉛垂線A1C1B1ob0°<

β

<

360°水平度盤b

=

c

-aβ也是包含BA、BC

視線的兩個(gè)鉛垂面之間的兩面角。二、垂直角觀測原理天頂鉛垂線水平線CB垂直角—在同一鉛垂面內(nèi)，瞄準(zhǔn)目標(biāo)的傾斜視線與水平視線的夾角(也稱豎直角),水平線方向?yàn)?°

α

=

0°～±90°，仰角為正，俯角為負(fù)。天頂距—視線與鉛垂線的夾角Z，以天頂方向?yàn)?°Z

=

0°～180°aα

=

90°-

Z垂直角與天頂距的關(guān)系：bcAαCαA（＋）（－）垂直度盤5§3-2光學(xué)經(jīng)緯儀及其使用一、經(jīng)緯儀的等級(jí)和用途DJ1級(jí)—高級(jí)控制和精密工程測量DJ2級(jí)—一般控制和工程測量DJ6級(jí)—圖根控制、工程測量和地形測量6技術(shù)項(xiàng)目一測回水平方向中誤差望遠(yuǎn)鏡有效孔徑不小于望遠(yuǎn)鏡放大倍數(shù)不小于水準(zhǔn)管分劃值水平度盤垂直度盤主要用途經(jīng)緯儀等級(jí)DJ1

DJ2

DJ6￡±12￡±22￡±62二等平面控制測量及精密工程測量60mm40mm40mm30×

28×

26×

62/2mm202/2mm302/2mm102/2mm202/2mm302/2mm三、四等平面控制測量及一般工程測量圖根控制測量一般工程測量及地形測量經(jīng)緯儀系列的技術(shù)參數(shù)和用途7

DJ6經(jīng)緯儀（6″級(jí)）光學(xué)經(jīng)緯儀8T2經(jīng)緯儀（2″級(jí)）光學(xué)經(jīng)緯儀9二、經(jīng)緯儀的構(gòu)造基座水平度盤照準(zhǔn)部經(jīng)緯儀的構(gòu)造分為三大部分（由下而上）：1.基座—

包括腳螺旋和底板2.水平度盤—包括玻璃度盤和縱軸套

3.照準(zhǔn)部—

包括水準(zhǔn)管,支架,橫軸，豎盤和望遠(yuǎn)鏡10

三、DJ6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀

基座、照準(zhǔn)部、望遠(yuǎn)鏡、水平度盤垂直度盤、讀數(shù)裝置基座水平度盤垂直度盤照準(zhǔn)部望遠(yuǎn)鏡11(一)基座

水平度盤旋轉(zhuǎn)軸(縱軸)插于基座軸套內(nèi)，基座腳螺旋用于整平儀器；基座底板上有螺孔，用連接螺絲與三腳架固連。水平度盤照準(zhǔn)部腳螺旋平盤水準(zhǔn)管連接螺孔底板基座基座軸套12(二)照準(zhǔn)部左右支架，支承橫軸橫軸與垂直度盤(豎盤)和望遠(yuǎn)鏡固連照準(zhǔn)部(水平)制微動(dòng)螺旋望遠(yuǎn)鏡(豎直)制微動(dòng)螺旋望遠(yuǎn)鏡：倒像或正像，放大率26～30倍，目鏡調(diào)焦，物鏡調(diào)焦，十字絲讀數(shù)顯微鏡(望遠(yuǎn)鏡旁)水準(zhǔn)管(分劃值30″/

2mm)縱軸(插入水平度盤軸套)望遠(yuǎn)鏡內(nèi)十字絲像基座水平度盤腳螺旋水準(zhǔn)管橫軸支架照準(zhǔn)部望遠(yuǎn)鏡垂直度盤縱軸13(三)水平度盤和垂直度盤

度盤由光學(xué)玻璃高精度刻制分劃而成

水平度盤

順時(shí)針0°～

360°刻度；

儀器整平，水平度盤水平。

水平度盤套于縱軸套外圍，

改變度盤位置，要使用復(fù)測扳手或度盤變換手輪。0B90B180B270B090180270水平度盤縱軸套垂直度盤和水平度盤類似，裝于橫軸一端，位置垂直于水平度盤。14(四)度盤讀數(shù)裝置和讀數(shù)方法讀數(shù)光路：

由反光鏡采光，經(jīng)過一系列棱鏡反射，穿越垂直度盤、水平度盤和光學(xué)分微尺，最終到達(dá)讀數(shù)顯微鏡成像，進(jìn)行度盤讀數(shù)。J6經(jīng)緯儀的讀數(shù)裝置水平度盤讀數(shù)豎盤讀數(shù)水平度盤垂直度盤15

J6光學(xué)經(jīng)緯儀讀數(shù)兩種讀數(shù)測微裝置：分微尺與平行玻璃板測微度盤上1度分劃的間隔經(jīng)放大后，與分微尺全長相等。分微尺全長分60格，因此其最小格值為：

1′=

60″讀數(shù)時(shí)，估讀至0.1格(6″)，因此，估讀的秒數(shù)應(yīng)是6″的倍數(shù)。

如圖所示水平度盤讀數(shù)：

73°04’24″1.分微尺測微

－利用度盤刻度線，在分微尺上讀數(shù)。0173讀數(shù)鏡視場16

2.平行玻璃板測微

利用測微手輪，移動(dòng)度盤分劃像使與指標(biāo)線重合，在度盤窗口和測微窗口讀數(shù)。平行玻璃測微器：平行玻璃板與分微尺由測微手輪控制。轉(zhuǎn)動(dòng)測微手輪，使度盤像移動(dòng)，而與指標(biāo)線重合,移動(dòng)量可在測微器上讀出。

讀數(shù)方法為：

度盤窗口讀數(shù)＋測微窗口讀數(shù)

垂直度盤讀數(shù)：

92°17′35″分劃與指標(biāo)線重合分劃與指標(biāo)線重合17水平度盤讀數(shù)：

5°11′45″四、DJ2光學(xué)經(jīng)緯儀及其讀數(shù)5918T2經(jīng)緯儀（2秒級(jí)）DJ2級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀19主要特點(diǎn)：

（1）采用度盤對(duì)徑分劃重合法讀數(shù)，相當(dāng)于取度盤直徑兩端相差180°處兩個(gè)讀數(shù)的平均值，可以抵消照準(zhǔn)部偏心誤差的影響。（2）設(shè)置雙光楔測微器，可使度盤對(duì)徑的分劃線像重合；可以從測微分劃尺上讀出分秒數(shù)。（3）在讀數(shù)顯微鏡中只能看到水平度盤或垂直度盤一種影像，但可以用度盤變換輪使其交替出現(xiàn)。四、DJ2光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)

水平讀盤度數(shù)：

142°47′16″

度盤讀取度數(shù)旋轉(zhuǎn)測微器使度盤對(duì)徑分劃線重合測微器讀取分秒數(shù)及十分?jǐn)?shù)20§3-3

水平角觀測一、經(jīng)緯儀的安置

對(duì)中—整平—瞄準(zhǔn)—讀數(shù)掌握對(duì)中、整平、瞄準(zhǔn)、讀數(shù)的方法與要求。對(duì)中整平經(jīng)緯儀后，用縱絲和(或)橫絲對(duì)準(zhǔn)豎立于地面點(diǎn)上方標(biāo)志；粗瞄,制動(dòng),微動(dòng)精確瞄準(zhǔn)，然后進(jìn)行度盤讀數(shù)。二、水平角觀測要求掌握“測回法”和“方向觀測法”觀測水平角的儀器操作方法、觀測程序、記錄和計(jì)算方法。21BCAb（一）對(duì)中—

將儀器中心安置在通過地面點(diǎn)標(biāo)志中心的鉛垂線上。

1.用垂球?qū)χ?/p>

粗略對(duì)中：移動(dòng)三腳架，使垂球尖離標(biāo)志中心1～2cm內(nèi)，踩實(shí)腳架；

精確對(duì)中：稍微松開中心連接螺旋，在腳架頭上移動(dòng)(不要旋轉(zhuǎn))儀器，使垂球尖精確對(duì)準(zhǔn)地面標(biāo)志中心，旋緊連接螺旋。對(duì)中誤差<±2

mm。

注意:腳架頭首先要放平,三個(gè)腳螺旋基本等高,腳架適當(dāng)踩實(shí),調(diào)節(jié)垂球尖高度，使盡量接近標(biāo)志，便于判斷。一、經(jīng)緯儀的安置連接螺旋垂球地面標(biāo)志B22垂球?qū)χ腥_架和垂球232.用光學(xué)對(duì)中器對(duì)中

5.調(diào)焦透鏡6.調(diào)焦環(huán)7.目鏡8.對(duì)中分劃板1.反射棱鏡2.水平度盤3.儀器縱軸4.物鏡光學(xué)對(duì)中器的結(jié)構(gòu)：操作步驟：

(1)安置三腳架，目估對(duì)中，架頭大致水平；

(2)對(duì)中器目鏡調(diào)焦，使十字絲清晰;物鏡調(diào)焦,使地面標(biāo)志清晰；

(3)旋轉(zhuǎn)腳螺旋使對(duì)準(zhǔn)地面標(biāo)志,伸縮三腳架腿,使圓水準(zhǔn)泡居中；

(4)按水準(zhǔn)管氣泡精確置平儀器；

(5)在三腳架頭平移儀器,使對(duì)中誤差<±1mm。對(duì)準(zhǔn)地面標(biāo)志24123轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部90°旋轉(zhuǎn)另一腳螺旋3,使氣泡前后移動(dòng)而居中(二)整平

—

使儀器縱軸鉛垂，水平度盤水平，橫軸水平，豎盤位于鉛垂面內(nèi)。按左手大拇指法則，轉(zhuǎn)動(dòng)腳螺旋，使水準(zhǔn)管氣泡居中。容許的居中偏差應(yīng)小于一格。轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部使水準(zhǔn)管平行一對(duì)腳螺1、2,相對(duì)旋轉(zhuǎn)使氣泡左右移動(dòng)而居中12325瞄準(zhǔn)二、照準(zhǔn)標(biāo)志及瞄準(zhǔn)方法

用望遠(yuǎn)鏡的縱絲和(或)橫絲精確瞄準(zhǔn)目標(biāo)

瞄準(zhǔn)目標(biāo)的標(biāo)志中心操作步驟：粗瞄、制動(dòng)、調(diào)焦消除視差、水平和(或)垂直微動(dòng)精確瞄準(zhǔn)。垂直豎立的標(biāo)志盡量瞄準(zhǔn)目標(biāo)下部，減少由于目標(biāo)不鉛垂而引起的方向誤差。（地面點(diǎn)之上安置各種不同形式的測量標(biāo)志）標(biāo)桿測釬覘牌掛垂球線26三、水平角觀測方法(一)測回法觀測程序：

盤左：瞄準(zhǔn)J，讀數(shù)j左瞄準(zhǔn)K，讀數(shù)k左

盤右：瞄準(zhǔn)K，讀數(shù)k右瞄準(zhǔn)J，讀數(shù)j右第1方向第2方向測站JKBββ左=k左-j左β右=k右-j右精度要求：β左-β右

<

±40"

取:β=

(β左+β右)/2

水平角β是從起始方向(即第1方向)順時(shí)針轉(zhuǎn)到第2方向所成的角度，觀測時(shí)必須首先確定起始方向，然后按照“測回法”的次序觀測。

水平角β總是右方向讀數(shù)減去左方向讀數(shù)而得。27第一個(gè)方向讀數(shù)應(yīng)設(shè)置在0°、180°附近；分?jǐn)?shù)和秒數(shù)的整數(shù)應(yīng)寫足二位，例如04′、06″等。計(jì)算水平角，第二方向減第一方向，如果不夠減則加360°。一測回中,不得再調(diào)整水準(zhǔn)管氣泡或改變度盤位置。測回法水平角觀測記錄第1方向第2方向測站JKBβ右KJ254°24'06"180°05'00"74°19'06"B左JK0°04'18"74°23'42"74°19'24"74°19'15"測站豎盤位置目標(biāo)水平度盤讀數(shù)半測回角一測回平均角28第2方向ACB第1方向β測回法水平角觀測記錄表中盤右C讀數(shù)小于A讀數(shù)，不夠減，則C讀數(shù)應(yīng)加360°后再減A讀數(shù)，而得盤右角值。B左AC0°10'30"

214°33'42"右AC214°23'12"214°22'54"214°23'03"測站豎盤位置目標(biāo)水平度盤讀數(shù)半測回角值一測回平均角值180°11'18"34°34'12"測站盤左、盤右測得角值之差小于±40″，則取其平均值。29當(dāng)測角精度要求較高時(shí)，需觀測多個(gè)測回：①第一測回度盤歸零；②其他各測回間按180?/n（n為測回?cái)?shù)）的差值，變換度盤；③各測回角值之差不得超過限差；④取各測回平均值作為最后結(jié)果。30豎盤目標(biāo)水平度盤讀數(shù)半測回角值一測回角值各測回角值備注?＇"?＇"?＇"測回法觀測手簿第一測回O第二測回O左左右右MNMNMNMN000366842486842126842091800024248423068420668421590101215852302701018338524268421868422468422131(二)方向觀測法

一個(gè)測站觀測3個(gè)或3個(gè)以上方向時(shí)，采用方向觀測法。觀測從零方向開始，最后再回到零方向(水平方向旋轉(zhuǎn)一圓周)。因此,方向法也稱為：

“全圓方向法”ABCDE全圓方向法零方向盤左盤右例：觀測A,B,D,E

四方向的瞄準(zhǔn)讀數(shù)次序：盤左(順時(shí)針方向)A-

B-

D-

E-

A盤右(逆時(shí)針方向)A-

E-

D-

B-

A測站32測站測回?cái)?shù)目標(biāo)水平度盤讀數(shù)2C盤左盤右平均讀數(shù)歸零方向值各測回歸零方向平均值盤左盤右°′″°′″″°′″°′″°′″C1ABDEA051131182002155402020642122412180231311218002155402020030002406+6+12+120+6(0051131182002021554020206)033606240905113118200135200003000182ABDEA901412212729003175504033000420036270321419227003165503032454305436+6+6+12+60(90901412212729003031655030332)27573657360511311820013520000250425051131182001352000028022275

全圓方向法水平角觀測記錄表3-333(1)半測回歸零差

盤左或盤右半測回中,開始和結(jié)束兩次瞄準(zhǔn)起始方向的讀數(shù)之差,稱為歸零差。對(duì)于J2級(jí)應(yīng)<8″,J6級(jí)應(yīng)<18″(2)兩倍視準(zhǔn)差（2C）

一測回中,同一方向盤左、盤右兩次瞄準(zhǔn)讀數(shù)差與180°之差稱為2C。

2C=

R左－（R右±180°）。2C屬于儀器誤差,應(yīng)為一個(gè)常數(shù)；其變化對(duì)于J2級(jí)應(yīng)<13″。(4)歸零方向值

一測回中,各方向的盤左、盤右平均值與零方向的方向值之差,稱為歸零方向值。同一方向各測回間歸零方向值之差，對(duì)于J2級(jí)應(yīng)<9″,對(duì)于J6級(jí)應(yīng)<24″。(3)盤左盤右平均值

R

=

(

R左+

(

R右±180°))34角值123456789?＇"方向觀測法觀測手簿測站覘點(diǎn)水平度盤讀數(shù)盤左盤右2c平均讀數(shù)一測回歸零方向值各測回平均方向值?＇"?＇"?＇"?＇"?＇""OO第1測回第2測回CDBACΔΔCABDC00054792748142311828846300004218000242592730322310010846061800018-12-6+30+18+18+24+24+18+18+30+12+24000397927391423109288461800030（00034）0000079270514230352884544

0000079265914230292884547

900106169275423231301846489001002700048349273642310019846362700036900057169274523231151846429000480000079265314230232884550

（900052）7926596303301461518711413-6-1235§3-4豎直角觀測一、垂直度盤構(gòu)造二、豎直角計(jì)算三、豎盤指標(biāo)差四、豎直角觀測方法3637豎直角觀測原理天頂鉛垂線水平線ACB0°90°180°270°豎直角－在同一鉛垂面內(nèi)，瞄準(zhǔn)目標(biāo)的傾斜視線與水平視線的夾角(也稱垂直角)。α

=

0～±90o，仰角為正，俯角為負(fù)。0°180°天頂距－視線與鉛垂線的夾角

Z

=

0°～180°垂直度盤垂直角的主要用途38豎直角的用途D

=

S

cos

a2

斜距化為平距

已知斜距S、垂直角α，計(jì)算平距D：圖3-20斜距化為平距

2

三角高程測量

已知平距D、垂直角α，計(jì)算A、B兩點(diǎn)間高差hAB：圖3-21三角高程測量斜距化為平距三角高程測量AB兩點(diǎn)高差斜距S平距Dαα39垂直度盤讀數(shù)構(gòu)造特點(diǎn)：豎盤隨望遠(yuǎn)鏡的瞄準(zhǔn)而一起轉(zhuǎn)動(dòng)；讀數(shù)指標(biāo)和水準(zhǔn)管則居于一定位置；豎盤氣泡居中，指標(biāo)應(yīng)鉛垂；視線水平、指標(biāo)鉛垂時(shí)，豎盤讀數(shù)為一常數(shù)，例如：

上圖豎盤，盤左讀數(shù)L0=

90，盤右讀數(shù)R0=

270。270901800右盤（R）027018090盤左（L）垂直度盤與讀數(shù)指標(biāo)270900180270901800豎盤刻度注記及垂直角計(jì)算豎盤逆時(shí)針注記豎盤順時(shí)針注記抬高望遠(yuǎn)鏡時(shí)，讀數(shù)增大抬高望遠(yuǎn)鏡時(shí)，讀數(shù)減小

40盤左豎直角計(jì)算盤右豎直角計(jì)算41豎直角觀測計(jì)算270900180270900180（以順時(shí)針刻度、盤左為例）視線水平視線向上(仰角)抬高望遠(yuǎn)鏡時(shí),讀數(shù)L減小α

=

0°Z

=

90°L=90°α

=

0°Z

=

90°

α

=

90o－L

Z

=LLLZαα42二、豎直角的計(jì)算公式根據(jù)豎盤刻度形式(順時(shí)針或逆時(shí)針)，觀測時(shí)的豎盤位置(盤左或盤右)確定垂直角的計(jì)算公式匯總：

42豎直角計(jì)算公式豎盤順時(shí)針刻度：43盤左盤右盤左盤右垂直角天頂距垂直角天頂距豎盤逆時(shí)針刻度：44027018090

豎盤指標(biāo)差

—

豎盤水準(zhǔn)管氣泡居中時(shí)，讀數(shù)指標(biāo)線與鉛垂線的夾角x

，(x

使度盤讀數(shù)減?。┤?、豎盤指標(biāo)差（順時(shí)針刻度）α

=

90°-

(

L

＋x）α

=

R

+x

-

270°垂直角及指標(biāo)差計(jì)算公式：LR盤左盤右觀測垂直角取平均，可消除指標(biāo)差的影響。也可計(jì)算指標(biāo)差。450270L18090豎盤指標(biāo)差

—豎盤水準(zhǔn)管氣泡居中時(shí)，讀數(shù)指標(biāo)線與鉛垂線的夾角x

,（

x

使度盤讀數(shù)增大)豎盤指標(biāo)差（逆時(shí)針刻度）盤左盤右觀測垂直角取平均，可消除指標(biāo)差的影響。也可計(jì)算指標(biāo)差。α

=

L

-

x–

90°α

=

270°-

(

R–x

)LR垂直角及指標(biāo)差計(jì)算公式：46

270090180盤左計(jì)算公式a左=L-90α右=270-R測站目標(biāo)豎盤位置豎盤讀數(shù)

半測回垂直角一測回豎直角

2x

″豎盤形式及垂直角計(jì)算公式I左右J1121500

+2215002474438

+221522

-22

+221511左右K1183736

+2837362412202

+283758

-22

+283747左右H840610

-0553502755330

-055330

-20

-055340豎直角必須具有“+-”號(hào)豎直角觀測記錄對(duì)于DJ6經(jīng)緯儀，同一測站上不同目標(biāo)的指標(biāo)差互差或同方向各測回指標(biāo)差互差，不應(yīng)

超過25"?！?-5角度測量的誤差分析度盤刻度中心C與照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)中心C′不重合稱為照準(zhǔn)部偏心差。照準(zhǔn)部在度盤不同的方向時(shí)，此誤差對(duì)讀數(shù)的影響也不相同：A方向讀數(shù)影響xa,B方向?yàn)閤b47一、經(jīng)緯儀照準(zhǔn)部偏心差的影響

取度盤對(duì)徑讀數(shù)的平均數(shù)，或用盤左和盤右測量水平角或垂直角，取其平均數(shù)，均可以抵消此誤差的影響。簡而言之:度盤對(duì)徑讀數(shù)盤左盤右觀測刻度中心C

C1旋轉(zhuǎn)中心

二、經(jīng)緯儀軸系誤差的影響

經(jīng)緯儀的視準(zhǔn)軸,橫軸,縱軸之間的幾何關(guān)系不正確對(duì)水平角觀測的影響。48

(一)視準(zhǔn)軸誤差的影響

(二)橫軸誤差的影響

(三)縱軸誤差的影響視準(zhǔn)軸不垂直于橫軸橫軸不垂直于縱軸縱軸不位于鉛垂線上，即經(jīng)緯儀未精確置平（一）視準(zhǔn)軸誤差的影響

視準(zhǔn)軸不垂直于橫軸，在繞橫軸旋轉(zhuǎn)時(shí)視準(zhǔn)軸畫出圓錐面。(不是垂直面)從而給方向觀測帶來誤差為：

49C不垂直H的誤差當(dāng)垂直角越大，影響水平方向也越大；用盤左和盤右測量水平角取平均數(shù)可抵消影響；兩個(gè)目標(biāo)高度相等亦可抵消影響。

水平角誤差為：與橫軸垂直的平面盤左視準(zhǔn)軸盤右視準(zhǔn)軸（二）橫軸誤差的影響如果存在橫軸誤差i,對(duì)水平向讀數(shù)的影響為：50

H不垂直V對(duì)水平方向的影響隨垂直角的增大而增大；用盤左和盤右觀測取平均值,其影響得到抵消。觀測水平角的兩個(gè)目標(biāo)高度相等影響也抵消。對(duì)水平角的影響為：盤左橫軸位置盤右橫軸位置橫軸水平位置盤左視準(zhǔn)軸盤右視準(zhǔn)軸（三）縱軸誤差的影響510B90B180B270B090180270縱軸不鉛垂對(duì)水平角觀測產(chǎn)生影響。產(chǎn)生原因是水準(zhǔn)管軸不垂直于縱軸，或儀器未嚴(yán)格置平,稱為縱軸誤差。V

′Vδ縱軸傾角δ縱軸鉛垂縱軸傾斜δ鉛垂線水平度盤縱軸縱軸誤差引起橫軸誤差的影響52縱軸誤差使橫軸的傾角i隨水平方向而改變：δ為縱軸的傾角，θ為水平方向角。因此,縱軸傾斜對(duì)水平方向的影響也隨方向而改變：且這種影響不會(huì)因盤左、盤右而改變其正負(fù)號(hào),因而縱軸誤差對(duì)水平方向的影響無法用盤左盤右觀測的操作方法消除。

因此，角度觀測時(shí)必須精確置平經(jīng)緯儀！三、儀器對(duì)中誤差和目標(biāo)偏心誤差的影響53（一）儀器對(duì)中誤差的影響偏心角θ偏心距e儀器對(duì)中誤差對(duì)水平角觀測的影響與偏心距成正比，與角度的兩邊長成反比。地面標(biāo)志中心儀器中心（二）目標(biāo)偏心差的影響設(shè)A為測站點(diǎn)，B為目標(biāo)點(diǎn)，照準(zhǔn)標(biāo)志在B’點(diǎn)。e1為目標(biāo)偏心距，θ1為偏心角。對(duì)水平角觀測的影響為：54目標(biāo)偏心誤差誤差對(duì)水平角觀測的影響與偏心距成正比，與角度的邊長成反比。垂直于瞄準(zhǔn)方向的偏心影響最大。測站照準(zhǔn)標(biāo)志目標(biāo)點(diǎn)偏心距偏心角§3-6電子經(jīng)緯儀和全站儀55電子經(jīng)緯儀基本結(jié)構(gòu)與光學(xué)經(jīng)緯儀相同；操作方法也基本相同。用微電子技術(shù)自動(dòng)顯示度盤的讀數(shù)。56

蘇州光學(xué)儀器廠DJD系列電子經(jīng)緯儀（2″級(jí)和6″級(jí)）五、電子經(jīng)緯儀的度盤讀數(shù)基本結(jié)構(gòu)與光學(xué)經(jīng)緯儀相同，操作方法也基本相同。用編碼度盤及光電掃描技術(shù)在顯示屏自動(dòng)顯示度盤的讀數(shù)?？墒顾蕉缺P讀數(shù)置零、垂直角測量模式轉(zhuǎn)換。57度盤讀數(shù)顯示屏電源開關(guān)和操作按鈕電子經(jīng)緯儀的顯示屏度盤讀數(shù)和控制鍵豎盤讀數(shù)(天頂距)水平度盤讀數(shù)操作按鈕電源開關(guān)58電子全站儀

一、電子全站儀概述59電子全站儀是一種利用機(jī)械、光學(xué)、微電腦等元件組合而成、可以同時(shí)進(jìn)行角度測量和距離測量、并可進(jìn)行有關(guān)計(jì)算的高科技測量儀器。由于只要在測站上一次安置該儀器,便可以完成該測站上所有的測量工作,故稱為“電子全站儀”,簡稱“全站儀”（TotalStation

Instrument）。起初的全站儀是將電子經(jīng)緯儀和測距儀組裝在一起，并可分離成兩個(gè)獨(dú)立的部分，稱為積木式全站儀。后來改進(jìn)為將光電測距儀的調(diào)制光發(fā)射接收系統(tǒng)的光軸和經(jīng)緯儀的視準(zhǔn)軸組合成分光同軸的整體式全站儀，并配置電子計(jì)算機(jī)的微處理機(jī)和系統(tǒng)軟件，使具有將測量數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、計(jì)算、輸入、輸出等功能。60全站儀的組合框圖61地面測量儀器發(fā)展簡史－全站儀誕生前1952197019211973測距儀器：測角儀器：（經(jīng)緯儀）19781980199019901980（由獨(dú)立測距儀到附加于經(jīng)緯儀之上）62地面測量儀器發(fā)展簡史－全站儀誕生

90年代起：電腦型全站儀特點(diǎn)：菜單操作，機(jī)載軟件，可系統(tǒng)開發(fā)，與GNSS接收機(jī)聯(lián)合。

TC16101991雙軸補(bǔ)償菜單功能鍵操作

TPS10001994雙軸補(bǔ)償軟功能鍵操作(圖標(biāo)操作)自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別

TPS11001999雙軸補(bǔ)償軟功能鍵操作(圖標(biāo)操作)自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別免棱鏡測距

TPS12002004雙軸補(bǔ)償軟功能鍵+快捷鍵操作(圖標(biāo)操作)自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別免棱鏡測距與GNSS聯(lián)合作業(yè)通過輸入、輸出設(shè)備，可以與計(jì)算機(jī)交互通訊，使測量數(shù)據(jù)直接進(jìn)入計(jì)算機(jī)，據(jù)此進(jìn)行計(jì)算和繪圖；測量作業(yè)所需要的已知數(shù)據(jù)也可以從計(jì)算機(jī)輸入全站儀。一些全站儀將電荷耦合器件（CCD—ChargeCoupledDevice）與傳動(dòng)馬達(dá)相結(jié)合，使具有對(duì)目標(biāo)棱鏡的自動(dòng)識(shí)別、跟蹤和瞄準(zhǔn)（ATR，

AutomaticTargetRecognition）功能；CCD還用于度盤讀數(shù)、構(gòu)成電子水準(zhǔn)器等。一些全站儀將全球定位系統(tǒng)(GNSS)接收機(jī)與之結(jié)合，以解決儀器自由設(shè)站的定位問題。全站儀的這些功能不僅使測量的外業(yè)工作高效化，而且可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)測量作業(yè)的高度自動(dòng)化。電子全站儀已廣泛用于控制測量、地形測量、施工放樣等方面的測量工作。63全站儀功能的逐步改進(jìn)64全站儀的發(fā)展趨勢－儀器作業(yè)進(jìn)一步自動(dòng)化儀器對(duì)中自動(dòng)化基座安平自動(dòng)化儀高量取自動(dòng)化對(duì)目標(biāo)自動(dòng)跟蹤和瞄準(zhǔn)目標(biāo)中心位置十字絲中心位置搜索跟蹤照準(zhǔn)65蘇光810系列全站儀特點(diǎn)：彩色觸摸屏,可實(shí)時(shí)成圖,WINCE5.0操作系統(tǒng),64M存儲(chǔ)器。測角精度±2″測距精度±(2＋2D×10-6)mmSET-230R

全站儀66操作面板70TCA2003全站儀67操作面板高精度多功能測角精度±0.5″測距精度±(1+D×10－6)mm68二、全站儀的特殊部件與功能（一）多功能同軸望遠(yuǎn)鏡

將瞄準(zhǔn)用的物鏡、目鏡、調(diào)焦透鏡與紅外測距、激光測距的發(fā)射和接收安裝在同一光學(xué)系統(tǒng)中，成為多功能的同軸望遠(yuǎn)鏡。69操作面板包括控制按鍵、數(shù)碼(字母和數(shù)字)按鍵和較大的顯示屏，顯示屏包含軟鍵(功能鍵)以及觸摸功能；顯示屏還可以分頁，可展示主菜單和若干級(jí)子菜單；顯示屏還可以顯示圖形，例如野外實(shí)時(shí)顯示所測地形圖的局部圖形，便于檢查和修測或補(bǔ)測。（三）傳感器全站儀中的傳感器包括：度盤讀數(shù)傳感器,縱軸傾斜傳感器,目標(biāo)搜索傳感器等。利用發(fā)光二極管或外來光線及CCD(電荷耦合器件)陣列。701.度盤讀數(shù)傳感器

較先進(jìn)的全站儀用條碼度盤和CCD傳感器讀數(shù)，發(fā)光管發(fā)光透過度盤編碼，由一組線性CCD陣列讀數(shù)。一般在度盤對(duì)徑設(shè)置一對(duì)線性CCD傳感器，以消除度盤偏心誤差。度盤條碼條碼度盤發(fā)光二極管線性CCD陣列反光棱鏡2.縱軸傾斜傳感器71儀器的縱軸傾斜影響視準(zhǔn)軸的瞄準(zhǔn)、水平度盤和垂直度盤的讀數(shù)。對(duì)此，全站儀設(shè)置“雙軸傾斜補(bǔ)償器”雙軸指視準(zhǔn)軸在水平面上投影和橫軸方向。傳感器通過屏幕顯示該兩方向的傾角和水準(zhǔn)氣泡。據(jù)此可用腳螺旋精確置平儀器，而遺留的雙軸傾斜則傳感器按其傾角計(jì)算改正值，自動(dòng)顯示改正后的度盤讀數(shù)?？v橫方向的傾角虛擬水準(zhǔn)氣泡影像72（四）存儲(chǔ)器

（五）通訊接口站儀的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)可以通過RS232C串行接口或USB接口與計(jì)算機(jī)雙向通訊。一些全站儀有無線電收發(fā)裝置或藍(lán)牙通訊裝置與外圍設(shè)備(如遙控器等)雙向通信。存儲(chǔ)器分為機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)卡。前者相當(dāng)于計(jì)算機(jī)的硬盤和內(nèi)存，后者相當(dāng)于優(yōu)盤。全站儀有相當(dāng)大的存儲(chǔ)量，例如蘇光RTS810全站儀有64MB

(RAM)和32

MB

(ROM)?？梢杂涗洈?shù)天的野外觀測，數(shù)千個(gè)細(xì)部點(diǎn)的距離角度觀測值和計(jì)算的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。73（六）360°棱鏡與鏡站遙控系統(tǒng)

360°棱鏡使多臺(tái)全站儀可以同時(shí)瞄準(zhǔn)一點(diǎn)，也可使立于細(xì)部點(diǎn)的棱鏡(鏡站)可忽略棱鏡的方向。

360°棱鏡鏡站遙控器鏡站遙控器有發(fā)射和接收裝置，可以由鏡站指揮全站儀(全站儀要有目標(biāo)自動(dòng)跟蹤功能)的操作，實(shí)現(xiàn)無人測站，因?yàn)榧?xì)部點(diǎn)的選擇主要由鏡站人員決定。鏡站遙控全站儀進(jìn)行細(xì)部測量74

360°棱鏡和發(fā)射接收裝置全站儀鏡站遙控器三、全站儀的功能和使用

全站儀的功能比較全面，幾乎包括地面測量的所有工作，例如各種地面控制測量（導(dǎo)線測量、交會(huì)定點(diǎn)、三角高程測量）、地形測量的數(shù)據(jù)采集、工程測量的施工放樣和變形觀測等。經(jīng)常使用的操作功能為：角度測量、距離測量、極坐標(biāo)法坐標(biāo)測量、極坐標(biāo)法施工方樣。75以下介紹SET230R全站儀的功能和使用：76（一）SET230R全站儀的功能及使用1.觀測前的準(zhǔn)備工作2.角度測量3.