工程測量第三章角度測量

1、工程工程測量測量 主講人：主講人：崔旭忠崔旭忠魯東大學土木工程學院 第三章第三章 角角 度度 測測 量量 學習要點 水平角與垂直角觀測原理 光學經(jīng)緯儀的構(gòu)造及度盤讀數(shù) 水平角觀測 垂直角觀測 經(jīng)緯儀的檢驗與校正 水平角觀測的誤差分析一、水平角觀測原理一、水平角觀測原理水平角水平角過一點到兩個目標過一點到兩個目標的方向線垂直投影到水平面上的方向線垂直投影到水平面上所成的夾角。所成的夾角。0 0360360。也可看成是包含也可看成是包含BABA、BCBC視線視線 的兩個鉛垂面之間的兩面角。的兩個鉛垂面之間的兩面角。水水平平面面abcABC0ca水平度盤水平度盤 =c-a=c-a角度測量原理二、垂直

2、角觀測原理二、垂直角觀測原理垂直角垂直角在同一鉛垂面內(nèi)，瞄準目標的傾斜視線與在同一鉛垂面內(nèi)，瞄準目標的傾斜視線與 水平視線的夾角水平視線的夾角( (也叫豎直角也叫豎直角) )。 =0=09090 ，仰角為正，俯角為負。，仰角為正，俯角為負。天頂A鉛垂線水平線CAZCZACB270180 900經(jīng)緯儀的技術(shù)參數(shù) DJ6經(jīng)緯儀的構(gòu)造 DJ2經(jīng)緯儀讀數(shù)設(shè)備光學經(jīng)緯儀一一. .經(jīng)緯儀的技術(shù)參數(shù)經(jīng)緯儀的技術(shù)參數(shù)技術(shù)項目一測回水平方向中誤差的秒數(shù)望遠鏡有效孔徑不小于望遠鏡放大倍數(shù)不小于水準管分劃值水平度盤垂直度盤主要用途經(jīng)緯儀等級DJ1 DJ2 DJ6 1 2 6二等平面控制測量及精密工程測量60mm 4

3、0mm 40mm30倍 28倍 26倍 6/2mm 20/2mm 30/2mm 10/2mm 20/2mm 30/2mm 三、四等平面控制測量及一般工程測量圖根控制測量 及一般工程測量技術(shù)參數(shù) 表3-1二二.DJDJ6 6經(jīng)緯儀的構(gòu)造經(jīng)緯儀的構(gòu)造基座、照準部、水平度盤、讀數(shù)裝置基座、照準部、水平度盤、讀數(shù)裝置基座基座照準部照準部 望遠鏡物鏡望遠鏡物鏡光學瞄準器光學瞄準器讀數(shù)顯微鏡管讀數(shù)顯微鏡管望遠鏡制動望遠鏡制動 手輪手輪 望遠鏡望遠鏡調(diào)焦手輪調(diào)焦手輪讀數(shù)顯微目鏡讀數(shù)顯微目鏡望遠鏡目鏡望遠鏡目鏡望遠鏡垂直望遠鏡垂直 微動手輪微動手輪光學對點器光學對點器正鏡觀測外觀正鏡觀測外觀望遠鏡水平微望遠鏡

4、水平微動手輪動手輪1.1.基座基座腳螺旋用于整平儀器基座基座水平度盤水平度盤照準部照準部2.2.照準部照準部照準部(水平)制動、微動望遠鏡(豎直)制動、微動圓水準器 8/2mm； 管水準器30/2mm望遠鏡：倒像，2630倍， 目鏡調(diào)焦， 物鏡調(diào)焦， 粗瞄準器，十字絲讀數(shù)顯微鏡豎盤部分光學對點器復(fù)測扳手或度盤變換器 望遠鏡十字絲3.3.水平度盤水平度盤水平度盤由光學玻璃制成水平度盤由光學玻璃制成 順時針0360刻度； 儀器整平，水平度盤水平； 水平度盤與照準部相互脫離； 改變度盤位置，要使用復(fù)測 扳手或度盤變換手輪。0901802700 090901801802702704.J4.J6 6經(jīng)緯

5、儀的經(jīng)緯儀的 讀數(shù)裝置讀數(shù)裝置J6經(jīng)緯儀度盤讀數(shù)光路水平度盤垂直度盤讀數(shù)光路J J6 6光學經(jīng)緯儀讀數(shù)光學經(jīng)緯儀讀數(shù)兩種讀數(shù)測微裝置兩種讀數(shù)測微裝置：分微尺測微和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 此其最小格值為最小格值為1 1 = =6060。讀數(shù)時，秒數(shù)必須估讀。 估讀至0.1格，因此， 估讀的秒數(shù)都應(yīng)是6的 倍數(shù)。水平度盤讀數(shù)： 730424a).a).分微尺測微分微尺測微利用度盤刻度線，在分微尺上讀數(shù)。017373b).b).平行玻璃板測微平行玻璃板測微利用測微手輪，用指標線讀數(shù)平行玻璃板與分微尺由測平行玻璃板與分微尺由測 微手輪控

6、制。轉(zhuǎn)動測微手微手輪控制。轉(zhuǎn)動測微手 輪，使度盤像移動輪，使度盤像移動a a，則移，則移 動量動量a a可在分微尺上讀出?？稍诜治⒊呱献x出。平行玻璃板平行玻璃板最大調(diào)節(jié)范圍最大調(diào)節(jié)范圍 為為3030分，分微尺全長刻度分，分微尺全長刻度 也等于也等于3030分。分。操作時，調(diào)節(jié)測微手輪，使度盤操作時，調(diào)節(jié)測微手輪，使度盤 某度某度( (或某或某3030分分) )的刻度線居中于的刻度線居中于 雙線讀數(shù)指標，雙指標線所夾刻雙線讀數(shù)指標，雙指標線所夾刻 度的度數(shù)度的度數(shù) ( (或或3030分分) )加上分微尺加上分微尺 讀數(shù)，即為該方向的讀數(shù)。讀數(shù)，即為該方向的讀數(shù)。圖3-5 平行玻璃板測微器水平度盤

7、讀數(shù)： 921820主要特點主要特點（1 1）采用度盤對徑分劃線影像符合的讀數(shù)裝置，以）采用度盤對徑分劃線影像符合的讀數(shù)裝置，以 消除度盤偏心誤差影響。消除度盤偏心誤差影響。（2 2）通過轉(zhuǎn)動測微手輪，操縱測微裝置，使度盤上）通過轉(zhuǎn)動測微手輪，操縱測微裝置，使度盤上 相差相差180180度的刻度線對應(yīng)重合，而對應(yīng)刻度線相度的刻度線對應(yīng)重合，而對應(yīng)刻度線相 對移動過的量，可在分微尺上讀取。對移動過的量，可在分微尺上讀取。（3 3）水平度盤讀數(shù)和豎直度盤讀數(shù)由）水平度盤讀數(shù)和豎直度盤讀數(shù)由換像手輪換像手輪控控 制，分別單獨顯示。制，分別單獨顯示。DJDJ2 2光學經(jīng)緯儀的讀數(shù)光學經(jīng)緯儀的讀數(shù)水平度

8、盤讀數(shù)：水平度盤讀數(shù)： 174174020202.002.0水平角測量一一. .經(jīng)緯儀的安置經(jīng)緯儀的安置 對中對中整平整平瞄準瞄準讀數(shù)讀數(shù)掌握對中、整平的目的、方法與要求。瞄準方法：用豎絲對準豎立于測點的標志中心。 操作：粗瞄，制動，然后用微動螺旋完成 精確瞄準。二二. .水平角測量方法水平角測量方法掌握測回法觀測水平角的儀器操作方法、觀測 程序和記錄。了解“方向觀測法”的使用場合、作業(yè)程序與 記錄。BCA對中對中將儀器中心安置在過測 站點的鉛垂線上。對中 誤差3mm。垂球?qū)χ胁襟E：垂球?qū)χ胁襟E： 粗略對中：粗略對中：移動三腳架，使垂球尖離測 站中心12cm內(nèi)； 精確對中：精確對中：稍微松開中

9、心螺絲，在腳架 頭上移動(不能旋轉(zhuǎn))儀器，使垂球尖精 確對中測站標志中心，旋緊中心螺絲。 注意注意腳架頭首先要放平，三個腳螺旋 基本等高； 腳架適當踩實； 垂球尖盡量接近標志，便于判斷。圖3-14光學對中步驟：光學對中步驟：對準、對準、調(diào)平調(diào)平、整平整平、對中對中123氣泡居中，3與1、2等高整平整平使儀器縱軸鉛垂，水平度盤與橫軸水平， 豎盤位于鉛垂面內(nèi)。整平誤差1格。用左手大拇指法則，轉(zhuǎn)動腳螺旋，調(diào)節(jié)水準 管氣泡居中(反復(fù))。一測回觀測過程中，不得再調(diào)氣泡。氣泡居中，1、2等高123瞄準瞄準用望遠鏡豎絲精確瞄準目標的標志中心。操作步驟操作步驟： 粗瞄、制動、調(diào)焦消除視差、水平微動精確瞄準。粗

10、瞄、制動、調(diào)焦消除視差、水平微動精確瞄準。 用水平微動完成瞄準。用水平微動完成瞄準。 盡量瞄準目標下部，減少由于目標不垂直引起的盡量瞄準目標下部，減少由于目標不垂直引起的 方向誤差。方向誤差。1.1.測回法觀測水平角測回法觀測水平角 觀測程序： 盤左盤左 瞄準J，讀數(shù)j左 瞄準K，讀數(shù)k左 盤右盤右 瞄準K，讀數(shù)k右 瞄準J，讀數(shù)j右第1方向第2方向測站測站JKB 左左= =k k左左-j-j左左 右右= =k k右右-j-j右右精度要求精度要求： 左-右40 取: =(左+右)2角是從起始方向(即第1方向)順時針轉(zhuǎn)到第2 方向所成的角度，觀測時，必須首先確定起始 方向，然后按照“測回法”的次

11、序觀測。起始方向第一個讀數(shù)應(yīng)調(diào)成0（或180/N，N為測回數(shù)）；分、秒數(shù)寫足二位；一測回過程中，不得再調(diào)整水準管氣泡或改變度盤 位置。水平角觀測記錄（測回法）第1方向第2方向測站測站ABO右BA23718541800106571748O左AB 00112571848571736571742測站豎盤位置目標水平度盤 讀 數(shù)半測回角一測回平均角第第2方向方向ACB第第1方向方向水平角觀測記錄（測回法）表中盤右C讀數(shù)小于A讀數(shù)，不夠減時，應(yīng) 加360后再減。B左AC 010302143342右CA3434121801118214231221422542142303測站豎盤位置目標水平度盤 讀 數(shù)半測

12、回角一測回平均角2.2.方向觀測法方向觀測法 一個測站觀測3個或3個以上方向時，采用方向觀測法，也稱“全圓測回法”。ABOCD方向觀測法零方向盤左盤右D零方向盤左盤右ABOC方向觀測法（1 1）安置儀器于）安置儀器于O O 點，首先用盤左，水平度盤設(shè)置在點，首先用盤左，水平度盤設(shè)置在0 0度略大一點的位置，瞄準起始方向度略大一點的位置，瞄準起始方向OAOA，讀取水平度盤讀，讀取水平度盤讀數(shù)數(shù)，記入手簿，記入手簿（2 2）順時針方向轉(zhuǎn)動儀器，）順時針方向轉(zhuǎn)動儀器，分別觀測點分別觀測點B B、C C、D D，并得到，并得到讀數(shù)，記入手簿讀數(shù)，記入手簿（3 3）再次瞄準點）再次瞄準點A A，讀取，讀

13、取讀數(shù)讀數(shù) ，稱為歸零。，稱為歸零。與與 之差叫做之差叫做半測繪歸零半測繪歸零差。差。以上稱為上半測回。以上稱為上半測回。1 1）觀測步驟）觀測步驟方向觀測法步驟（4 4）盤右位置。仍從點）盤右位置。仍從點A A開始開始, ,逆時針轉(zhuǎn)動儀器逆時針轉(zhuǎn)動儀器, ,依次觀測依次觀測A A、E E、D D、B B、A,A,讀數(shù)并記入手簿。以上稱為下半測回。讀數(shù)并記入手簿。以上稱為下半測回。2 2）計算步驟：）計算步驟：（1 1）計算半測繪歸零差，有）計算半測繪歸零差，有 與與之差之差（2 2）兩倍照準差）兩倍照準差2c2c，有，有 2c =2c = 盤左讀數(shù)盤左讀數(shù)-( -( 盤右讀數(shù)盤右讀數(shù)1801

14、80）（3 3）各方向的平均讀數(shù)，有）各方向的平均讀數(shù)，有 平均讀數(shù)平均讀數(shù)=1/2=1/2盤左讀數(shù)盤左讀數(shù)+ +(盤右讀數(shù)盤右讀數(shù)180180)（4 4）歸零后方向值，有）歸零后方向值，有 歸零方向值歸零方向值= =方向平均讀數(shù)方向平均讀數(shù)- - 起始方向平均讀數(shù)起始方向平均讀數(shù)（5 5）各測回歸零后方向值的平均值）各測回歸零后方向值的平均值（6 6）將相鄰兩方向值相減，得到水平角值）將相鄰兩方向值相減，得到水平角值4小于小于小于小于2C：同一方向，盤左盤右讀數(shù)之差應(yīng)該：同一方向，盤左盤右讀數(shù)之差應(yīng)該相差相差180，左，左-（右（右180180）小于小于同一個方向讀同一個方向讀數(shù)的平均值加數(shù)

15、的平均值加減減180平平均均垂直角觀測垂直角觀測原理垂直角觀測原理豎盤構(gòu)造特點豎盤構(gòu)造特點垂直角計算公式垂直角計算公式豎盤指標差豎盤指標差垂直角觀測原理垂直角觀測原理天頂天頂鉛垂線水平線ACAZCZACB270180900垂直角垂直角在同一鉛垂面內(nèi)，瞄準目標的傾斜視 線與水平視線的夾角(也叫豎直角)。 =090 ，仰角為正，俯角為負。垂直角的主要用途垂直角的主要用途D=Scos將斜距化為平距將斜距化為平距 已知斜距S、豎直角， 計算平距D：斜距化為平距l(xiāng)ihhDhABtan三角高程測量三角高程測量 已知平距D、豎直角 ， 計算A、B高差h：三角高程測量ABhl180180270270 0 09

16、090盤左盤左指標線指標線27027090900 0180180盤右盤右指標線指標線0 0270270 180 1809090盤左盤左指標線指標線27027090901801800 0盤右盤右指標線指標線構(gòu)造特點構(gòu)造特點豎盤隨望遠鏡一起轉(zhuǎn)動。豎盤隨望遠鏡一起轉(zhuǎn)動。豎盤與讀數(shù)指標相互脫離。豎盤與讀數(shù)指標相互脫離。豎盤氣泡居中，指標鉛垂。豎盤氣泡居中，指標鉛垂。視線水平、指標鉛垂時，豎盤讀數(shù)為常數(shù)：視線水平、指標鉛垂時，豎盤讀數(shù)為常數(shù)： 盤左時一般盤左時一般 L L0 0=90=90 ，盤右時一般，盤右時一般 R R0 0= =270270 。當當x x為正時，盤左時始讀數(shù)應(yīng)為為正時，盤左時始讀數(shù)

17、應(yīng)為9090+ + x x ，則正確的豎直角應(yīng)為，則正確的豎直角應(yīng)為(90)xL同樣，盤右時始讀數(shù)應(yīng)為同樣，盤右時始讀數(shù)應(yīng)為270270+ + x x ，則正確的豎直角應(yīng)為，則正確的豎直角應(yīng)為(270)Rx180180270270 0 09090 x盤左盤左）或左右(21)360(21xRLx（1）指標差）指標差: 結(jié)論：取盤左盤右平均值，可消除指標差的影響結(jié)論：取盤左盤右平均值，可消除指標差的影響。一般情況下豎盤指標差一般情況下豎盤指標差的變化很小，可視為定值。如果觀察各目標的指標差變化較大，說明觀察質(zhì)量的變化很小，可視為定值。如果觀察各目標的指標差變化較大，說明觀察質(zhì)量較差。一般規(guī)范規(guī)定，

18、指標差變動范圍，較差。一般規(guī)范規(guī)定，指標差變動范圍，J J6 61515。 J J6 6級豎盤指標差要求的限級豎盤指標差要求的限差為差為30.30.（2 2）校正：經(jīng)緯儀位置不動（此時為盤右，且照準目標點）。轉(zhuǎn)）校正：經(jīng)緯儀位置不動（此時為盤右，且照準目標點）。轉(zhuǎn)動豎盤指標水準管微動螺旋，使豎盤讀數(shù)為動豎盤指標水準管微動螺旋，使豎盤讀數(shù)為R Rx x，這時指標水準，這時指標水準管氣泡必然不再居中，可用撥針撥動豎盤指標水準管校正螺絲，管氣泡必然不再居中，可用撥針撥動豎盤指標水準管校正螺絲，使氣泡居中。這項檢驗校正也需反復(fù)進行。使氣泡居中。這項檢驗校正也需反復(fù)進行。 270090180盤左計算公式

19、左=L-90右=270-R測站目標豎盤位置豎盤讀數(shù) 半 測 回垂 直 角 一 測 回垂 直 角 2x 備 注I左右J112 15 00 +22 15 00247 44 38 +22 15 2222 +22 15 11左右K118 37 36 +28 37 36241 22 02 +28 37 5822 +28 37 47左右H 84 06 10 5 53 50275 53 30 5 53 30 20 5 53 40垂直角必須帶“”號。垂直角觀測記錄垂直角觀測記錄不超過不超過兩倍指兩倍指標差標差經(jīng)緯儀的檢驗與校正經(jīng)緯儀的軸線及其應(yīng)滿足的條件經(jīng)緯儀的軸線及其應(yīng)滿足的條件經(jīng)緯儀的檢驗與校正經(jīng)緯儀的檢

20、驗與校正目的：使經(jīng)緯儀各軸線間保持正確的目的：使經(jīng)緯儀各軸線間保持正確的 幾何關(guān)系幾何關(guān)系 橫軸橫軸 HHHH 視準軸視準軸 CCCC 水準管軸水準管軸 LLLL 豎軸豎軸 VVVV 圓水準軸圓水準軸 L LL LLLHHCCVVLL經(jīng)緯儀的軸線經(jīng)緯儀的軸線LLHHCCVVLLLLHHCCVVLL OBBBc421有： tgDPPi221有：角度測量誤差及注意事項誤差來源與處理方法誤差來源與處理方法一、儀器誤差：儀器校正的殘余誤差一、儀器誤差：儀器校正的殘余誤差 視準軸誤差（視準軸誤差（CCCCHHHH） 盤左盤右觀測取平均消除盤左盤右觀測取平均消除 橫軸誤差橫軸誤差 （HHHHVVVV）盤左盤右觀測取平均消除盤左盤右觀測取平均消除 豎軸誤差豎軸誤差 （LLLL