《測量學(xué)》第3章角度測量

1、測量學(xué)測量學(xué)第第3章角度測量章角度測量第三章第三章 角度測量角度測量3.1 水平角和豎直角測量原理水平角和豎直角測量原理3.2 DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀和角度測量工具光學(xué)經(jīng)緯儀和角度測量工具3.3 經(jīng)緯儀的使用經(jīng)緯儀的使用3.4 水平角測量水平角測量3.5 豎直角測量豎直角測量3.6 經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)與校正經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)與校正3.7 角度測量誤差與注意事項(xiàng)角度測量誤差與注意事項(xiàng)3.8 其他經(jīng)緯儀簡介其他經(jīng)緯儀簡介 測量學(xué)測量學(xué)第第3章角度測量章角度測量 角度測量包括 水平角測量和豎直角測量。 水平角測量用于確定點(diǎn)的平面位置。 豎直角測量用于測定高差或?qū)?傾斜距離改化成水平距離。 常用儀器 經(jīng)緯儀測量學(xué)測量學(xué)

2、第第3章角度測量章角度測量ABOA1B1O1O2ab水平面1、水平角：相交的兩條直線在同一水平面上的 投影所夾的角度。2、原理： OA投影在水平度盤上讀數(shù)為a，OB投影在水平度盤上讀數(shù)為b。則：ab角值范圍：0360測量學(xué)測量學(xué)第第3章角度測量章角度測量1、定義 ：在同一豎直面內(nèi)，儀器中心至目標(biāo)的傾斜視線與水平視線所夾的銳角。 角值范圍：-90 +90 視線向上傾斜，稱仰角，為正值； 視線向下傾斜，稱俯角，為負(fù)值。2、原理： =目標(biāo)視線讀數(shù)水平視線讀數(shù) Z 天頂距12返回測量學(xué)測量學(xué)第第3章角度測量章角度測量 按精度分為 DJ1、DJ2、DJ6、DJ15等。 D大地測量儀器 J經(jīng)緯儀 數(shù)字測角

3、精度（一測回方向觀測中誤差， 單位為秒） 按讀數(shù)系統(tǒng)分為 光學(xué)經(jīng)緯儀、電子經(jīng)緯儀。 按性能分為 方向經(jīng)緯儀、復(fù)測經(jīng)緯儀 目前建筑測量中使用較多的是光學(xué)經(jīng)緯儀， 一般用DJ6，精度要求較高時用DJ2。測量學(xué)測量學(xué)第第3章角度測量章角度測量 DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀包括基座、度盤、照準(zhǔn)部三大部分。垂直制動水平微動讀數(shù)目鏡水平度盤轉(zhuǎn)換輪垂直微動光學(xué)對點(diǎn)器補(bǔ)償器轉(zhuǎn)換鈕望遠(yuǎn)鏡圓水準(zhǔn)器測量學(xué)測量學(xué)第第3章角度測量章角度測量1、基座 由軸座、腳螺旋、底板、三角壓板等組成。 作用：用于連接和整平。2、度盤 包括水平度盤和豎直度盤，由光學(xué)玻璃制成。 注記：0 360 分劃：20、30 、1 三種注：水平度盤順時針注記，

4、與豎軸不固定，不隨 望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)動； 水平度盤有復(fù)測鈕或變換鈕，用作改變觀測觀測 方向的角度值； 豎直度盤順時針注記或逆時針注記，與望遠(yuǎn) 鏡固定，隨望遠(yuǎn)鏡一起轉(zhuǎn)動。 測量學(xué)測量學(xué)第第3章角度測量章角度測量3、照準(zhǔn)部 主要由望遠(yuǎn)鏡、支架、豎直軸、水平軸、豎直制動微動螺旋、水平制動微動螺旋、讀數(shù)設(shè)備、水準(zhǔn)器和光學(xué)對點(diǎn)器等組成。 望遠(yuǎn)鏡 用于瞄準(zhǔn)目標(biāo) 圓水準(zhǔn)器 用于粗略整平儀器 管水準(zhǔn)器 用于精確整平儀器 光學(xué)對點(diǎn)器 用于使度盤中心和測點(diǎn) 在同一鉛垂線上 讀數(shù)裝置用于讀數(shù)測量學(xué)測量學(xué)第第3章角度測量章角度測量 讀數(shù)裝置由棱鏡、 透鏡、讀數(shù)顯微 鏡組成； 用于讀取度盤 讀數(shù)。 測量學(xué)測量學(xué)第第3章角度測量

5、章角度測量 讀數(shù)方法分測微尺和測微器兩種方法。測微尺測微器水平讀數(shù)：215 0648 豎直讀數(shù)：78 5200豎直讀數(shù)：92 17 30水平讀數(shù)：轉(zhuǎn)動測微輪重合讀數(shù)測量學(xué)測量學(xué)第第3章角度測量章角度測量 測釬、標(biāo)桿和覘牌均為經(jīng)緯儀瞄準(zhǔn)目標(biāo)時所使用的照準(zhǔn)工具。測量學(xué)測量學(xué)第第3章角度測量章角度測量 測釬：適用與距測站較近的目標(biāo)。 標(biāo)桿：適用與距測站較遠(yuǎn)的目標(biāo)。 覘牌：固定在三腳架上使用，遠(yuǎn)近皆可適用； 一般為紅白或黑白相間且常與棱鏡結(jié) 合，用于電子經(jīng)緯儀或全站儀。 有時也可懸掛垂球用垂球線作為瞄準(zhǔn)標(biāo)志。返回測量學(xué)測量學(xué)第第3章角度測量章角度測量 經(jīng)緯儀的使用包括對中、整平、瞄準(zhǔn)和讀數(shù)四項(xiàng)基本操作

6、。一、對中、整平一、對中、整平 目的： 使測點(diǎn)中心與儀器豎軸中心在同一鉛垂線上； 使水平度盤處于水平位置。 方法：有垂球?qū)χ泻凸鈱W(xué)對點(diǎn)器對中兩種，由于 垂球?qū)χ芯容^低，且使用不便，工程測量 中一般采用光學(xué)對點(diǎn)器對中。測量學(xué)測量學(xué)第第3章角度測量章角度測量 光學(xué)對點(diǎn)器對中及整平的步驟： 安置儀器：高度適中，使測點(diǎn)在視場內(nèi)； 強(qiáng)制對中：調(diào)節(jié)腳螺旋，使光學(xué)對點(diǎn)器中心 與測點(diǎn)重合； 粗略整平：調(diào)節(jié)三腳架，使圓水準(zhǔn)氣泡居中； 精確整平：調(diào)節(jié)腳螺旋，使長水準(zhǔn)氣泡居中； 精確對中：移動基座，精確對中（只能前后、 左右移動，不能旋轉(zhuǎn)）； 重復(fù) 、兩步，直到完全對中、整平。測量學(xué)測量學(xué)第第3章角度測量章角度測

7、量 目的：視準(zhǔn)軸對準(zhǔn)觀測目標(biāo)的中心。 方法： 調(diào)節(jié)目鏡調(diào)焦螺旋，使十字絲清晰； 利用粗瞄器，粗略瞄準(zhǔn)目標(biāo)，固定制動螺旋； 調(diào)節(jié)物鏡調(diào)焦螺旋使目標(biāo)成像清晰，注意消 除視差； 調(diào)節(jié)制動、微動螺旋，精確瞄準(zhǔn)。測量學(xué)測量學(xué)第第3章角度測量章角度測量測水平角用雙絲夾粗目標(biāo)測豎直角用橫絲切目標(biāo)頂部測量學(xué)測量學(xué)第第3章角度測量章角度測量三、讀數(shù)三、讀數(shù) 方法： 打開反光鏡，使讀數(shù) 窗光線均勻； 調(diào)焦使讀數(shù)窗分劃清晰 （注意消除視差）； 按不同的測微器直接 讀取水平、豎直度盤 讀數(shù)（度、分、秒，秒為估讀且為6的倍數(shù)）。 水平角：21506 48 豎直角： 7852 00 返回測量學(xué)測量學(xué)第第3章角度測量章角度

8、測量一、測回法一、測回法（只有兩個方向）OMN1、操作步驟安置儀器于O點(diǎn)，對中整平；正鏡（盤左）瞄準(zhǔn)MM點(diǎn)， 度盤歸零；順時針轉(zhuǎn)動儀器，瞄準(zhǔn)N點(diǎn)讀數(shù)；倒鏡（盤右），瞄準(zhǔn)N點(diǎn)讀數(shù)；逆時針轉(zhuǎn)動儀器，瞄準(zhǔn)M點(diǎn)讀數(shù)。測量學(xué)測量學(xué)第第3章角度測量章角度測量2、記錄與計算（見表3.1) 盤左（正鏡）觀測 瞄M，記錄 m左= 00036 瞄N，記錄 n左= 684248 上半測回的角值： 左= n左- m左= 684212 盤右（倒鏡）觀測 瞄N， 記錄 n右= 2484230 瞄M， 記錄 m右= 1800024 下半測回角值： 右= n右- m右= 684206測量學(xué)測量學(xué)第第3章角度測量章角度測量 一

9、測回角值 9024682 右左檢核 對于DJ6經(jīng)緯儀，上下半測回角度之差應(yīng)滿足： ，否則，應(yīng)重測。 當(dāng)測角精度要求較高時，需觀測多個測回： 第一測回度盤歸零； 其他各測回間按180/n（n為測回數(shù)）的差 值，變換度盤； 各測回角值之差不得超過40； 取各測回平均值作為最后結(jié)果。04 右左測量學(xué)測量學(xué)第第3章角度測量章角度測量測站 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 第一測回 O第二測回 O左左右右MNMNMNMN0 00 3668 42 48 68 42 1268 42 09180 00 24 248 42 3068 42 0668 42 1590 10 12158 52

10、 30270 10 18338 52 4268 42 1868 42 2468 42 21測回法觀測手簿表3.1測量學(xué)測量學(xué)第第3章角度測量章角度測量二、方向觀測法二、方向觀測法（目標(biāo)多于兩個） 1、 操作步驟 安置儀器于測站點(diǎn)O， 對中、整平； 正鏡（盤左），選擇零方向 C，順時針依次照準(zhǔn)目標(biāo) D、A、B、C（歸零）， 讀數(shù)； 倒鏡（盤右），瞄準(zhǔn) 零方向C，逆時針依 次照準(zhǔn)目標(biāo)B、A、D、 C（歸零），讀數(shù)； DCABO測量學(xué)測量學(xué)第第3章角度測量章角度測量2180 ）（盤右讀數(shù)盤左讀數(shù)平均讀數(shù)歸零后方向值的計算： 各方向平均讀數(shù)分別減起始方向平均讀數(shù)。2、記錄與計算(觀測記錄見表3.2)

11、歸零差的計算: 分別計算盤左、盤右兩次瞄準(zhǔn)起始方向讀數(shù) 之差；（若超限，應(yīng)及時重測） 計算2c值（兩倍視準(zhǔn)誤差）： 2c = 盤左讀數(shù)-（盤右讀數(shù)180） 若2c超限，應(yīng)及時重測。 各方向平均讀數(shù)的計算： 測量學(xué)測量學(xué)第第3章角度測量章角度測量 各測回歸零后平均方向值的計算： 各測回歸零后方向值的平均值。 水平角的計算： 相鄰方向值之差，即為相鄰方向所夾的水平角。同一方向各測回互差 經(jīng)緯儀 型號半測回歸零差一測回內(nèi)2c互差DJ2DJ6818139方向觀測法限差的要求測量學(xué)測量學(xué)第第3章角度測量章角度測量角值角值1 2 3 4 5 6 7 8 9 方向觀測法觀測手簿測測站站覘覘點(diǎn)點(diǎn)水平度盤讀數(shù)水

12、平度盤讀數(shù)盤左盤左盤右盤右2c平均讀數(shù)平均讀數(shù)一測回歸一測回歸零方向值零方向值各測回平各測回平均方向值均方向值 OO第1測回第2測回CDBACCABDC0 00 5479 27 48142 31 18288 46 30 0 00 42180 00 24259 27 30322 31 00108 46 06180 00 18-12-6+30+18+18+24+24+18+18+30+12+24 0 00 39 79 27 39142 31 09288 46 18 0 00 30 （0 00 34） 0 00 00 79 27 05142 30 35288 45 44 0 00 00 79 26

13、59142 30 29288 45 47 90 01 06 169 27 54 232 31 30 18 46 48 90 01 00 270 00 48 349 27 36 42 31 00 198 46 36 270 00 36 90 00 57 169 27 45 232 31 15 18 46 42 90 00 48 0 00 00 79 26 53142 30 23288 45 50 （90 00 52）79 26 59 63 03 30146 15 18 71 14 13-6-12表3.2返回測量學(xué)測量學(xué)第第3章角度測量章角度測量一、豎直度盤構(gòu)造一、豎直度盤構(gòu)造豎直度盤固定在望遠(yuǎn)鏡

14、的旋轉(zhuǎn)軸（橫軸）上。主要由豎直度盤、豎盤指標(biāo)、（豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管、豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管微動螺旋）， 目前很多儀器用自動補(bǔ)償器代替了水準(zhǔn)管。 測量學(xué)測量學(xué)第第3章角度測量章角度測量 根據(jù)度盤的刻劃順序不同，分為順時針 注記和逆時針注記兩種。順時針注記逆時針注記測量學(xué)測量學(xué)第第3章角度測量章角度測量、豎直角計算公式順時針注記豎盤 刻劃：目鏡0，物鏡180 盤左: L=90 L（上半測回） 盤右: R=R270（下半測回） 一測回豎直角： =（L+R）/2 =（RL180）/2二、豎直角觀測與計算二、豎直角觀測與計算測量學(xué)測量學(xué)第第3章角度測量章角度測量逆時針注記豎盤 刻劃：目鏡180 ，物鏡0 盤左: L

15、= L 90 （上半測回） 盤右: R= 270R（下半測回） 一測回豎直角： =（L+R）/2 =（LR+180）/2 （L、R分別為盤左、盤右豎盤讀數(shù)）測量學(xué)測量學(xué)第第3章角度測量章角度測量 豎直角計算的通用公式： （1）當(dāng)望遠(yuǎn)鏡視線往上仰，豎盤讀數(shù)增加時： =瞄準(zhǔn)目標(biāo)時的讀數(shù) 視線水平時的常數(shù) （）當(dāng)望遠(yuǎn)鏡視線往上仰，豎盤讀數(shù)減小時： =視線水平時的常數(shù)瞄準(zhǔn)目標(biāo)時的讀數(shù)對不同注記形式的度盤 ，首先應(yīng)正確判讀 視線水平時的常數(shù)，且同一儀器盤左、盤右 的常數(shù)差為180。測量學(xué)測量學(xué)第第3章角度測量章角度測量2、觀測、記錄與計算 豎直角觀測 安置儀器，對中、整平； 盤左瞄準(zhǔn)目標(biāo)某一位置， 讀取

16、豎盤讀數(shù)L； 盤右瞄準(zhǔn)原目標(biāo)位置， 讀取豎盤讀數(shù)R。 （以上盤左、盤右觀測構(gòu)成一個測回） 記錄與計算(見表3.3) 分別計算盤左、盤右半測回豎直角， 計算盤左盤右的平均值作為一測回豎直角。測量學(xué)測量學(xué)第第3章角度測量章角度測量測站目標(biāo)豎盤位置豎盤讀數(shù)半測回豎直角指標(biāo)差 一測回豎直角 備注OPP 左右左右 71 12 36288 47 00 96 18 42 263 41 00-12-9+18 47 12-6 18 51+18 47 24+18 47 00-6 18 42-6 19 00豎直角觀測手簿表3.3 L=90 L R=R270 x =（ R L ）/2 =（L+R）/2測量學(xué)測量學(xué)第第

17、3章角度測量章角度測量三、豎盤讀數(shù)指標(biāo)差三、豎盤讀數(shù)指標(biāo)差 讀數(shù)指標(biāo)與正確位置之間的小夾角x，稱為豎盤指標(biāo)差。XX測量學(xué)測量學(xué)第第3章角度測量章角度測量如圖：盤左位置，望遠(yuǎn)鏡上仰，讀數(shù)減小，豎盤讀數(shù)為L。則正確的豎直角為： 90LxLx （1） 指標(biāo)差計算測量學(xué)測量學(xué)第第3章角度測量章角度測量如圖：盤右位置，望遠(yuǎn)鏡上仰，讀數(shù)增大，豎盤讀數(shù)為R。則正確的豎直角為： R 270 x=Rx（2）測量學(xué)測量學(xué)第第3章角度測量章角度測量（1）、（2）兩式聯(lián)立得：）（）（1802121LRRL）（）（3602121LRLR 通過盤左、盤右豎直角取平均值，可以消除 指標(biāo)差； 對于DJ6經(jīng)緯儀，同一測站上不同

18、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。返回測量學(xué)測量學(xué)第第3章角度測量章角度測量一、經(jīng)緯儀應(yīng)滿足的幾何條件一、經(jīng)緯儀應(yīng)滿足的幾何條件 主要軸線： 豎軸 VV 水準(zhǔn)管軸 LL 橫軸 HH 視準(zhǔn)軸 CC幾何關(guān)系： LL VV CC HH HH VV 望遠(yuǎn)鏡十字絲豎絲垂直于橫軸測量學(xué)測量學(xué)第第3章角度測量章角度測量二、檢驗(yàn)與校正二、檢驗(yàn)與校正（一）水準(zhǔn)管軸垂直于豎軸的檢驗(yàn)與校正 1、檢驗(yàn) 儀器粗平：圓水準(zhǔn)器 氣泡居中。 水準(zhǔn)管平行某兩個腳螺 旋，使水準(zhǔn)管氣泡居中。 照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)180， 若氣泡仍居中，則 滿足要求，若氣泡 偏離，則需校正。 測量學(xué)測量學(xué)第第3章角度測量章角度測量2

19、、校正 用腳螺旋調(diào)一半； 用水準(zhǔn)管校正螺旋調(diào)一半。 此項(xiàng)檢校需反復(fù)進(jìn)行，直至儀器旋轉(zhuǎn)到任意方向氣泡都居中。校正螺絲測量學(xué)測量學(xué)第第3章角度測量章角度測量（二）十字絲豎絲的檢驗(yàn)校正 1、檢驗(yàn) 儀器整平 豎絲瞄準(zhǔn)大致水平方向的P點(diǎn)，豎直方向移動望 遠(yuǎn)鏡，看P點(diǎn)是否在豎絲上移動 2、校正 用十字絲的交 點(diǎn)瞄準(zhǔn)P點(diǎn)。 用十字絲的校 正螺旋調(diào)整。測量學(xué)測量學(xué)第第3章角度測量章角度測量（三）視準(zhǔn)軸垂直于橫軸（2c）的檢驗(yàn)與校正 1、檢驗(yàn) 平地選DAB=20m左右,安置儀器于中點(diǎn)O； A點(diǎn)設(shè)瞄準(zhǔn)標(biāo)志，B點(diǎn)橫一毫米刻劃標(biāo)尺 （ 注意標(biāo)志、標(biāo)尺與儀器同高）。 盤左：瞄A，倒鏡，讀數(shù)為B1 盤右：瞄A，倒鏡，讀數(shù)

20、為B2 若B1= B2，則滿足要求 若B1 B2，則存在c角， 當(dāng)c超過1時，需校正。 DBBC421測量學(xué)測量學(xué)第第3章角度測量章角度測量2、校正 在標(biāo)尺上定出B1、B2兩點(diǎn)連線的中點(diǎn)B； 定出B 、B2兩點(diǎn)連線的中點(diǎn)B3 ； 調(diào)節(jié)十字絲校正螺絲，使十字絲交點(diǎn)對準(zhǔn)B3 ；測量學(xué)測量學(xué)第第3章角度測量章角度測量（四） 橫軸垂直于豎軸的檢驗(yàn)與校正 1、檢驗(yàn) 距墻壁D=30m安置儀器，墻壁上選一明顯 目標(biāo)P，30； 盤左：瞄P，望遠(yuǎn)鏡水平，讀數(shù)P1，標(biāo)出P1 ； 盤右：瞄P，望遠(yuǎn)鏡水平，讀數(shù)P2 ，標(biāo)出P2 ； 若P1=P2,則滿足要求， 若P1P2,則存在i角， 需校正。 DctgPPi221測

21、量學(xué)測量學(xué)第第3章角度測量章角度測量2、校正 墻上定出P1、P2的中點(diǎn)PM ； 調(diào)節(jié)水平微動，瞄準(zhǔn)P M ，將望遠(yuǎn)鏡上仰（十字絲交 點(diǎn)必偏離P點(diǎn)，至P點(diǎn)； 校正橫軸一端支架上的偏心環(huán)，使橫軸一端升高或降低，移動十字絲，精確瞄準(zhǔn)P ； 反復(fù)檢校，直至i角小于1；測量學(xué)測量學(xué)第第3章角度測量章角度測量（五）豎盤指標(biāo)差的檢驗(yàn)與矯正 1、檢驗(yàn) 儀器整平，用盤左、盤右分別瞄準(zhǔn)大致水 平方向的 P點(diǎn)，讀數(shù)為L，R。 計算豎直角和指標(biāo)差 =（RL180）/2 X=(LR360)/2DJ6: 若 X60，滿足要求， 若 X60 ，需要校正。 2、校正 盤右瞄準(zhǔn)P點(diǎn)； 調(diào)節(jié)指標(biāo)水準(zhǔn)管微動螺旋，使豎盤讀數(shù) 為：R

22、x270 調(diào)節(jié)指標(biāo)水準(zhǔn)管校正螺絲，使氣泡居中。測量學(xué)測量學(xué)第第3章角度測量章角度測量（六）光學(xué)對點(diǎn)器的檢驗(yàn)與校正 1、檢驗(yàn) 安置儀器精確整平，在儀器正下方放一白色紙板； 將對點(diǎn)器中心投影到紙板上，并做標(biāo)志P1 ； 旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部180，將對點(diǎn)器中心投影到紙板上，并 做標(biāo)志P2；若 P1 、P2重合，滿足要求，否則需校正。 2、校正 取P1 、 P2的中點(diǎn) P ； 調(diào)節(jié)對點(diǎn)器校正螺絲， 使對點(diǎn)器中心投影 與P重合。P1P2P返回測量學(xué)測量學(xué)第第3章角度測量章角度測量一、儀器誤差一、儀器誤差 主要包括儀器檢校后的殘余誤差和儀器制造、 加工不完善所引起的誤差。 1、視準(zhǔn)軸誤差（2c值，盤左、盤右取平均可消除） 2、橫軸傾斜誤差（i角，盤左、盤右取平均可消除） 3、度盤偏心差（照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)中心與水平度盤分劃中 心不重合，盤左、盤右取平均可消除） 4、度盤