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经纬仪角度测量


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水平角觀測
步驟:
7. 讀水平讀數,前視(FS, Fore Sight) (a)(b)同6 8. 前視之正倒鏡平均值減去後視之正倒鏡平均值為由後視方向 順時針轉至前視方向之水平角值。 9. 重複4、5、6、7以提升品質(精度)
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水平角觀測
思考: 1. 正倒鏡觀測之目的為何? 2. 步驟8中,若(後視-前視)則意義為何? (考慮水平度盤之刻劃方式) 3. 步驟2,若觀測方向不同,而氣泡位置改變,則有何意義? 如何處理? 4. 步驟9為何可提升精度? 5. 水平角與目標高低是否有關?
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經緯儀角度測量
發展趨勢: (1)與電子測距儀(EDM--Electronic Distance Measurement)結合,並自動紀錄及前端處理:全測 站(Total Station)有助測量之全自動化,並提升成 果品質。 (2)與影像處理技術及人工智慧結合,進一步提升自動化 之程度。 思考:可否取代水準儀?
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• 電子經緯儀
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• 全測站
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• 數位經緯儀
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水平角觀測
步驟:
1. 定心(光學定心器) 2. 定平(調腳螺旋,使水準氣泡居中) 3. 消除視差(調目鏡,使十字絲清晰) 4. 尋目標及聚焦(調物鏡焦距) 5. 精密對正目標 6. 讀水平讀數,後視(BS, Back Sight) (a)正鏡(Face Left,縱角度盤在左) (Direct) (b)倒鏡(Face Right,縱角度盤在右) (Reverse)
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各種水平角觀測方法
方法: 1. 單角法 (Direct Angle Method)
2. 右側角法 (Angle-to-the-Right) 3. 偏角法 (Deflection Angles)
4. 方向組法 (Direction Method)
5. 複測法
(Repetition Method)
註: 1. 以上為工程經緯儀(雙軸經緯儀之構造) 2. 小部份光學讀數之經緯儀亦為雙軸。 3. 大部分之光學經緯儀、及全部之電子經緯儀、全測站及 數位經緯儀為單軸。 (儀器上下部合一) 4. 上述單軸經緯儀無游標之設置,而以光學測微系統或電 子感應式度盤取代。
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• 雙軸經緯儀
• 游標
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• 光學經緯儀
1 2
2
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2. 右側角法
C
A
α B
(1) 經緯儀於B,測夾角α (2) BS:A 得 V A FS:C 得 VC
(若為雙軸經緯儀,則採UM)
(3) VC V A 註:(1)以上僅採FL (2)未做FR,有何影響?
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3. 偏角法
R B A L
D
C
(1)經緯儀於B,測R角 (2)FR,BS:A 得V A (3)FL,FS: C 得VC (4) R VC V A
註:(1) :+ 、 :- (2)封閉之多邊形,偏角之總和為360度
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4. 方向組法
A
B
C
D
E
F
(1)儀器於F,求各方向之讀數,方向之差即為夾角 (2)FL:A、B、C、D、E分別讀數 (3)FR:E、D、C、B、A分別讀數 (4)取 (2) 與 (3) 之均值,並化算使FA為O方向 (5)變換度盤,重複(2)、(3)、(4)之步驟變換度盤(起始 方向讀數)之原則:
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經緯儀之種類
依科技發展之順序,各種經緯儀問世之先後如下: (1)工程經緯儀(Transit) (2)光學經緯儀(Theodolite),亦稱方向經緯儀 (3)電子經緯儀(Electronic Theodolite) (4)全測站(Total Station),亦稱全測儀 (5)數位經緯儀(Digital Theodolite) 註:1.(1)為雙軸,其餘為單軸 (例外:少數之(2)) 2.(1)為游標讀數 為光學測微器讀數,其餘為電子式自動讀數(及紀錄) 3.(4)含EDM 4.(5)結合數位攝影機及影像處理技術
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經緯儀之構造
1. 基座: 基座底鈑,中心固定螺旋,腳螺旋 2. 儀器下部: 下盤(水平度盤),外軸,制動螺旋(Clamp)及微動螺 旋(Tangent Screw)
3. 儀器上部: 上盤(水平度盤之游標盤),內軸,水平及垂直方向之 制動及微動螺旋、水準管、望遠鏡、橫軸、及垂直度盤。
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經緯儀構造
經緯儀角度測量
目的: 使用經緯儀(Theodolite or Transit)度量 (1)水平角(Horizontal Angle) (2)縱角(Vertical Angle) 以提供物空間三維坐標計算之資料 功能: (1)水平角觀測 (2)縱角觀測 (3)視距測量 應用: (1)地形測量 (2)工程放樣、公路(鐵路)定線 (3)工業量測
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1. 單角法
C θ
D
E
(1)經緯儀置於E,目標C、D,觀測θ (2)FL,BS:C 得 Vc 1 VD VC FL,FS:D 得 VD (若為雙軸經緯儀則採上盤動作) (3)FR,BS:C 得 VC 2 VD VC FR,FS:D 得 V D ( 4)
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5. 複測法 適用:雙軸經緯儀 目的:雙軸經緯儀之刻度較單軸經緯儀為粗,使用複測法 可減少讀數誤差之影響(以正倒鏡複測三倍角為例) (1)經緯儀於C,複測∠DCE (2)上盤→;下盤 (3)∠DCE= 1 ((6) (0))
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註:多方向夾角之複測法 如右圖,則每次測一角
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複測法之精密度: 1. 1. 若對點(瞄準)誤差為σp,讀數誤差為σR 2. 2. 假設測角誤差來源僅考慮〝對點〞及〝讀數〞(不考 3. 慮定心,...),則任一方向之誤差為
(a) 先決定方向組數n (b) 180°/n為每次變換度盤時之增量 例如:n=3則起始方向FA於三組方向觀測時,分別 為0°,60°,120°。近似即可
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4. 方向組法
(6)將各方向組之值 (4) 取平均 註:(1)方向組法之目的為何? (2)單一角度觀測,採方向觀測之概念有何優點? (3)若使用雙軸經緯儀作方向組法,則 (a) 以UM結合LM作度盤變換FA (b) 以UM進行FB、FC、FD、FE之觀測 (4)雙軸經緯儀作方向組法精密度較複測法差,方 向組法最適用於單軸經緯儀
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