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第三章 角度测量 长安大学公路学院
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第三章 角度测量 主要内容: 水平角和垂直角测量原理,DJ6型光学经纬仪的使 用,水平角和垂直角的观测、计算方法,角度测量
第三章 角度测量 主要内容: 水平角和垂直角测量原理,DJ6型光学经纬仪的使 用,水平角和垂直角的观测、计算方法,角度测量 的误差分析、DJ6的检校。 主要目的: 了解经纬仪测角原理,掌握测量水平角和垂直角的 方法。了解经纬仪各轴线间应满足的几何条件。 重点内容: 测回法施测水平角、中丝法施测垂直角的观测方法、 经纬仪各轴线间应满足的几何条件。
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§3-1 角度测量原理 一、水平角测量原理 水平角:从一点出发的两条方向线所构成的空间角水平面上的投影。 =b-a(0。360。)。
§3-1 角度测量原理 一、水平角测量原理 水平角:从一点出发的两条方向线所构成的空间角水平面上的投影。 =b-a(0。360。)。 也可看成是包含 OA、OB视线 的 两个铅垂面之间 的两面角。 c a 水平度盘 A O B 水平面 a o b
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§3-1 角度测量原理 二、竖直角测量原理 垂直角——空间方向线与水平面或天顶方向的夹角,简称竖角,又称垂直角。 =0。-90。
§3-1 角度测量原理 二、竖直角测量原理 垂直角——空间方向线与水平面或天顶方向的夹角,简称竖角,又称垂直角。 =0。-90。 仰角为正, 俯角为负。 空间方向线 的竖角和天顶距 Z之间的关系为: 天顶 铅垂线 水平线 A C B 0° 90 ° 180° 270°
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§3-2 光学经纬仪 一、分类 按其精度等级划分: 一般工程测量最常用: DJ6级光学经纬仪 二、DJ6级光学经纬仪
§3-2 光学经纬仪 一、分类 按其精度等级划分: DJ07、DJ1、DJ2(精密光学经纬仪); DJ6(普通光学经纬仪) 下标数字该仪器一测回方向观测中误差的秒数。 一般工程测量最常用: DJ6级光学经纬仪 二、DJ6级光学经纬仪
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§3-2 光学经纬仪 二、DJ6级光学经纬仪
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§3-2 光学经纬仪 二、DJ6级光学经纬仪
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§3-2 光学经纬仪 二、DJ6级光学经纬仪 经纬仪一般由基座、 水平度盘、照准部三部分 组成。
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§3-2 光学经纬仪 二、DJ6级光学经纬仪 1.照准部 照准部是基座上方能够转动的部分的 总称。主要由望远镜、竖直度盘、
§3-2 光学经纬仪 二、DJ6级光学经纬仪 1.照准部 照准部是基座上方能够转动的部分的 总称。主要由望远镜、竖直度盘、 水准器以及读数设备等组成。 2.水平度盘 水平度盘是由光学玻璃制成的精密刻度 盘,分划从0°至360°,按顺时针注记, 每格1°或30′, 用以测量水平角。 0 90 180 270 90 180 270
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§3-2 光学经纬仪 二、DJ6级光学经纬仪 1.照准部 3.基座 2.水平度盘 基座是支承整个仪器的底座; 脚螺旋用于整平仪器。 照准部
§3-2 光学经纬仪 二、DJ6级光学经纬仪 1.照准部 2.水平度盘 3.基座 基座是支承整个仪器的底座; 脚螺旋用于整平仪器。 基座 水平度盘 照准部
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§3-2 光学经纬仪 二、DJ6级光学经纬仪 DJ6级经纬仪采用的测微装置 1.分微尺测微器及其读数方法 利用度盘刻度线,在分微尺上读数。
§3-2 光学经纬仪 二、DJ6级光学经纬仪 DJ6级经纬仪采用的测微装置 1.分微尺测微器及其读数方法 利用度盘刻度线,在分微尺上读数。 度盘上1度分划的间隔经放大后, 与分微尺全长相等。分微尺全长分 60格,因此其最小格值为1=60秒。 读数估读至0.1格,因此,估读的 秒数都应是6秒的倍数。 例:水平度盘整个读数为: 261°05′24″ 竖直度盘读数为:90°54′36″。 图3-3 分微尽测微器读数装置
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§3-2 光学经纬仪 二、DJ6级光学经纬仪 DJ6级经纬仪采用的测微装置 2.单平板玻璃测微器及其读数方法
§3-2 光学经纬仪 二、DJ6级光学经纬仪 DJ6级经纬仪采用的测微装置 2.单平板玻璃测微器及其读数方法 主要包括平板玻璃、测微尺、连接机构和测微轮。 读数时,先转动测微轮,使度盘某分划线精确地移在双指标线的中央,读出该分划线的度盘读数,再根据单指标线在测微尺上读取分、秒数,然后相加,即为全部读数。如图中水平度盘读数为39°30′+22′30″=39°52′30″。
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§3-2 光学经纬仪 三、DJ2光学经纬仪
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§3-2 光学经纬仪 三、DJ2光学经纬仪 J2级光学经纬仪与J6级的区别主要是读数设备及读 数方法。J2级光学经纬仪一般均采用对径分划线影
§3-2 光学经纬仪 三、DJ2光学经纬仪 J2级光学经纬仪与J6级的区别主要是读数设备及读 数方法。J2级光学经纬仪一般均采用对径分划线影 像符合的读数装置。采用符合读数装置,可以消除 照准部偏心的影响,提高读数精度。
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§3-2 光学经纬仪 三、DJ2光学经纬仪 读数规则
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§3-2 光学经纬仪 三、DJ2光学经纬仪 J2经纬仪数字化读数窗
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§3-3 水平角观测方法 一、经纬仪的安置 经纬仪的安置包括对中和整平两项工作。 1.垂球对中和整平
§3-3 水平角观测方法 一、经纬仪的安置 经纬仪的安置包括对中和整平两项工作。 1.垂球对中和整平 (1)对中:使仪器的中心(竖轴)与测站点位于同一铅垂线上。 粗略对中:移动三脚架,使垂球尖离测站中心12cm内; 精确对中:稍微松开中心螺丝,在脚架头上移动(不能旋转) 仪器,使垂球尖精确对中测站标志中心,旋紧 中心螺丝。 (2)整平:使仪器的竖轴竖直,水平度盘处于水平位置。
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§3-3 水平角观测方法 一、经纬仪的安置 1.垂球对中和整平 3 3 2 1 2 1 (1)对中 (2)整平 气泡居中,3与1、2等高
§3-3 水平角观测方法 一、经纬仪的安置 1.垂球对中和整平 (1)对中 (2)整平 1 2 3 气泡居中,3与1、2等高 气泡居中,1、2等高 1 2 3 用左手大拇指法则,转动脚螺旋,调节水准管气泡居中(反复)。 一测回观测过程中,不得再调气泡。
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§3-3 水平角观测方法 一、经纬仪的安置 2.光学对中器对中和整平
§3-3 水平角观测方法 一、经纬仪的安置 2.光学对中器对中和整平 (1)将仪器置于测站点上,三个脚螺旋调至中间位置,架头大致水平,光学对中器大致位于测站点的铅垂线上,将三脚架踩实。 (2)旋转光学对中器的目镜,看清分划板上圆圈,拉或推动目镜使测站点影像清晰。 (3)旋转脚螺旋使光学对中器对准测站点。 (4)利用三脚架的伸缩螺旋调整架腿的长度,使圆水准器气泡居中。 (5)用脚螺旋整平照准部水准管。
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§3-3 水平角观测方法 一、经纬仪的安置 2.光学对中器对中和整平
§3-3 水平角观测方法 一、经纬仪的安置 2.光学对中器对中和整平 (6)用光学对中器观察测站点是否偏离分划板圆圈中心。如果偏离中心,稍微松开三脚架连接螺 旋,在架头上移动仪器,圆圈中心对准测站点后旋 紧连接螺旋。 (7)重新整平仪器,直至在整平仪器后,光学对中 器对准测站点为止。
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§3-3 水平角观测方法 二、水平角观测方法 常用方法有测回法和方向观测法。 1.测回法 步骤: (1) 安置仪器于测站O点,对中、整平
§3-3 水平角观测方法 二、水平角观测方法 常用方法有测回法和方向观测法。 1.测回法 步骤: (1) 安置仪器于测站O点,对中、整平 (2)上半测回:盘左,LA ,LB (3)下半测回:盘右,RB , RA 上半测回和下半测回构成一测回。 (4) 若β左- β右≤40″,认为观测合格。此时可取
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§3-3 水平角观测方法 二、水平角观测方法 1.测回法 测回法观测记录手薄 测站 盘位 目标 水平度盘读数 半测回角值 一测回角值 备注
§3-3 水平角观测方法 二、水平角观测方法 1.测回法 测回法观测记录手薄 测站 盘位 目标 水平度盘读数 半测回角值 一测回角值 备注 O 左 A B 右
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§3-3 水平角观测方法 二、水平角观测方法 2. 方向观测法 (1)操作步骤: 盘左位置:瞄准零方向A ,按顺时针旋转照准部,
§3-3 水平角观测方法 二、水平角观测方法 2. 方向观测法 (1)操作步骤: 盘左位置:瞄准零方向A ,按顺时针旋转照准部, 依次照准B、C、D各目标方 向,分别读取水平度盘读数, 最后再观测零方向A ,称为 上半测回归零,以上称为上 半测回。 零方向 盘左 盘右 A B O C D
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§3-3 水平角观测方法 二、水平角观测方法 2. 方向观测法 (1)操作步骤: 盘右位置:先照准零方向A ,
§3-3 水平角观测方法 二、水平角观测方法 2. 方向观测法 (1)操作步骤: 盘右位置:先照准零方向A , 按逆时针方向依次照准D 、C 、 B 各目标方向,分别读取水平 度 盘读数,最后再照准零 方向A ,称为下半测回 归零,此为下半测回。 零方向 盘左 盘右 A B O C D
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§3-4 竖直角测量 一、竖直度盘的构造 竖直度盘部分包括竖盘、 竖盘指标水准管和竖盘指标 水准管微动螺旋. 竖盘的注记形式有顺时针与
§3-4 竖直角测量 一、竖直度盘的构造 竖直度盘部分包括竖盘、 竖盘指标水准管和竖盘指标 水准管微动螺旋. 竖盘的注记形式有顺时针与 逆时针两种。当望远镜视线 水平,竖盘指标水准管气泡 居中时,盘左竖盘读数应为90°,盘右竖盘读数则为270°。
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§3-4 竖直角测量 二、竖直角计算公式 1.顺时针注记形式 盘左 盘右
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§3-4 竖直角测量 二、竖直角计算公式 2.逆时针注记形式
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§3-4 竖直角测量 三、竖盘指标差 竖盘指标差x——竖盘水准管气泡居中时,读数指标线与铅垂线的夹角。竖盘指标的便移方向与竖盘注记增加方向一致时,x为正值,反之为负。 0 270 180 90
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§3-4 竖直角测量 三、竖盘指标差
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§3-4 竖直角测量 四、竖直角观测与计算 观测步骤:
§3-4 竖直角测量 四、竖直角观测与计算 观测步骤: (1)在盘左位置用水平中丝照准目标,调整竖盘指标水准管气泡居中后,读取竖盘读数,记入记录手薄。 (2)在盘右位置用水平中丝照准目标,调整竖盘指标水准管气泡居中后,读取竖盘读数,记入记录手薄,测回观测结束。 (3)根据仪器竖盘注记形式确定竖直角计算公式,计算竖直角和指标差。
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§3-5 经纬仪的检验与校正 C 一、经纬仪轴线应满足的条件 经纬仪的轴线 竖轴VV H L V L’ 横轴HH 望远镜视准轴CC
§3-5 经纬仪的检验与校正 L H C V L’ 一、经纬仪轴线应满足的条件 经纬仪的轴线 竖轴VV 横轴HH 望远镜视准轴CC 照准部水准管轴LL
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§3-5 经纬仪的检验与校正 C 一、经纬仪轴线应满足的条件 轴线间应满足的条件 H L V L’ (l)水准管轴垂直于竖轴 LL⊥VV
§3-5 经纬仪的检验与校正 L H C V L’ 一、经纬仪轴线应满足的条件 轴线间应满足的条件 (l)水准管轴垂直于竖轴 LL⊥VV (2)十字竖丝垂直于横轴 竖丝⊥HH (3)视准轴垂直于横轴 CC⊥HH (4)横轴垂直于竖轴 HH⊥VV (5)竖盘指标差应为零 (6) 光学对点器的视准轴应与竖轴重合。
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§3-5 经纬仪的检验与校正 二、经纬仪的检验与校正 1.照准部水准管轴的检验校正 (1)不良影响:V V轴无法铅垂
§3-5 经纬仪的检验与校正 二、经纬仪的检验与校正 1.照准部水准管轴的检验校正 (1)不良影响:V V轴无法铅垂 影响空间角投影为水平角和竖直角 横轴随方向而变 (2)检验(发现误差):气泡居中后旋转180°是否仍居中? (3)校正:用水准管校正螺旋使气泡返回一半,用脚螺旋纠正一半。
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§3-5 经纬仪的检验与校正 二、经纬仪的检验与校正 2.十字丝竖丝的检验校正 (1)不良影响:不能精确瞄准目标。 (2)检验 (3)校正
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§3-5 经纬仪的检验与校正 二、经纬仪的检验与校正 3.视准轴的检验校正
§3-5 经纬仪的检验与校正 二、经纬仪的检验与校正 3.视准轴的检验校正 (1)不良影响:在绕横轴旋转时视准轴画出圆锥面,观测同一铅垂面内不同高度的目标时,将有不同的水平度盘读数,从而产生测角误差。 (2)检验: (3)校正: B3B2=1/4B1B2 平移十字丝使视准轴照准B3点
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§3-5 经纬仪的检验与校正 二、经纬仪的检验与校正 4.横轴的检验校正 (1)不良影响:视准轴画出 倾斜面,观测同一竖直面内不
§3-5 经纬仪的检验与校正 二、经纬仪的检验与校正 4.横轴的检验校正 (1)不良影响:视准轴画出 倾斜面,观测同一竖直面内不 同高度的目标时,将有不同的 水平度盘读数,从而产生测角 误差。 (2)检验 (3)校正:升降横轴
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§3-5 经纬仪的检验与校正 二、经纬仪的检验与校正 5. 竖盘指标差的检验与校正 (1)检验:
§3-5 经纬仪的检验与校正 二、经纬仪的检验与校正 5. 竖盘指标差的检验与校正 (1)检验: 用盘左、盘右两个镜位观测同一目标点,分别使竖 盘指标水准管气泡居中,读取竖盘读数L和R,计算 指标差X。如X 超出±1’的范围,则需改正。 (2)校正: 盘右照准目标点,不含指标差的盘右读数应为 R-X。转动竖直度盘指标水准管微动螺旋,使竖盘读 数为R-X,这时指标水准管气泡必然不再居中,可用 拨针拨动指标水准管校正螺旋使气泡居中。
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§3-5 经纬仪的检验与校正 二、经纬仪的检验与校正 6. 光学对中器的检验校正 严格整平仪器,在三角架下方放置一白纸,并固
§3-5 经纬仪的检验与校正 二、经纬仪的检验与校正 6. 光学对中器的检验校正 严格整平仪器,在三角架下方放置一白纸,并固 定,旋转和抽动目镜使分化板圆圈和白纸看清楚, 并将圆圈中心在纸上标出,照准部旋转180度,如果 标出之点仍在圆圈中心,说明视准轴与竖轴重合, 否则,应将旋转180度后圆圈中心在纸上标出,取两 点的中点,调整转向棱镜使圆圈中心对准中点。
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§3-6 角度测量误差及注意事项 水平角测量的误差亦来自仪器误差、观测误差和外 界条件的影响三个方面。 一、仪器误差 1. 视准轴误差
§3-6 角度测量误差及注意事项 水平角测量的误差亦来自仪器误差、观测误差和外 界条件的影响三个方面。 一、仪器误差 1. 视准轴误差 盘左、盘右观测取其平均值,可以消除视准轴误差 的影响。
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§3-6 角度测量误差及注意事项 一、仪器误差 2. 横轴误差 盘左、盘右观测取其平均值,可以消除视准轴误差 的影响。
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§3-6 角度测量误差及注意事项 一、仪器误差 3. 竖轴误差 由于用盘左、盘右观测同一方向,竖轴误差所引起
§3-6 角度测量误差及注意事项 一、仪器误差 3. 竖轴误差 由于用盘左、盘右观测同一方向,竖轴误差所引起 的水平度盘读数误差大小相等但符号相同,因此不 能用盘左和盘右观测消除其影响。此外这一影响亦 与竖直角的大小成正比,所以在山区或坡度较大的 地区进行测量时,应对仪器进行严格的检验和校 正,并在测量中仔细整平。
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§3-6 角度测量误差及注意事项 一、仪器误差 4. 照准部偏心差
§3-6 角度测量误差及注意事项 一、仪器误差 4. 照准部偏心差 对于单指标读数的J6级光学经纬仪,取同一方向盘左、盘右观测的平均值,即可消除此项影响。
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§3-6 角度测量误差及注意事项 一、仪器误差 5. 竖盘指标差 采用盘左、盘右观测一测回,取其平均值作为竖角 成果可消除竖盘指标差的影响。
§3-6 角度测量误差及注意事项 一、仪器误差 5. 竖盘指标差 采用盘左、盘右观测一测回,取其平均值作为竖角 成果可消除竖盘指标差的影响。 6. 度盘分划误差 在水平角精密测量时,为提高测角精度,可利用度 盘位置变换手轮或复测板手,在各测回之间变换度 盘起始位置的方法减小其影响。
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§3-6 角度测量误差及注意事项 二、观测误差 1. 对中误差 对中误差对测角的影响与偏心距成正比,与边长成反比。
§3-6 角度测量误差及注意事项 二、观测误差 1. 对中误差 对中误差对测角的影响与偏心距成正比,与边长成反比。 在水平角测量时,应认真精确地进行对中,在边长较短的情况下尤应如此。
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§3-6 角度测量误差及注意事项 二、观测误差 2. 目标偏心差 目标倾斜越大,瞄准部位越高,则目标偏心越 大,对测角的影响就越大。
§3-6 角度测量误差及注意事项 二、观测误差 2. 目标偏心差 目标倾斜越大,瞄准部位越高,则目标偏心越 大,对测角的影响就越大。 目标偏心对测角的影响与边长成反比。
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§3-6 角度测量误差及注意事项 二、观测误差 3. 瞄准误差 瞄准误差是指望远镜瞄准目标的精确程度。 4. 读数误差
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§3-6 角度测量误差及注意事项 三、外界条件的影响 外界条件的影响主要是指各种外界条件的变化对角
§3-6 角度测量误差及注意事项 三、外界条件的影响 外界条件的影响主要是指各种外界条件的变化对角 度观测值精度的影响。如温度变化、大风、地面辐 射热和空气透明度等。
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§3-7 电子经纬仪 电子经纬仪在结构及外观上和光学经纬仪相类似。 主要不同点在于读数系统,它采用光电扫描和电子
§3-7 电子经纬仪 电子经纬仪在结构及外观上和光学经纬仪相类似。 主要不同点在于读数系统,它采用光电扫描和电子 元件进行自动读数和液晶显示。
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§3-7 电子经纬仪 一、编码度盘测角原理
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§3-7 电子经纬仪 二、光栅度盘测角原理 1. 光栅与莫尔条纹
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§3-7 电子经纬仪 二、光栅度盘测角原理 2. 莫尔条纹的特性 莫尔条纹运动与光栅移动具有对应关系,光栅的位
§3-7 电子经纬仪 二、光栅度盘测角原理 2. 莫尔条纹的特性 莫尔条纹运动与光栅移动具有对应关系,光栅的位 移量可用莫尔条纹移过的数目来度量。 3. 光栅度盘测角
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§3-7 电子经纬仪 三、动态测角原理
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第三章 教学内容回顾 1.角度测量原理 2.光学经纬仪 3.水平角测量 4.竖直角测量 5. 经纬仪的检验与校正 6.角度测量误差及注意事项 7.电子经纬仪 That's all for this chapter!
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