建筑測量-水平角測量2

1、3.2 3.2 水平角測量水平角測量學(xué)習(xí)情境三：地面點(diǎn)位的測設(shè)學(xué)習(xí)情境三：地面點(diǎn)位的測設(shè)課課 題題 ( (章章. .節(jié)節(jié)) )名名 稱稱本本 次次 授授 課課目目 的的 與與 要要 求求本本 次次 授授 課課重重 點(diǎn)點(diǎn) 與與 難難 點(diǎn)點(diǎn)水平角的觀測步驟水平角的觀測步驟 測回法觀測水平角的記錄測回法觀測水平角的記錄,計(jì)算方法計(jì)算方法 多測回觀測水平角的置數(shù)規(guī)定多測回觀測水平角的置數(shù)規(guī)定水平角測設(shè)方法水平角測設(shè)方法水平角的觀測水平角的觀測觀測水平角的記錄觀測水平角的記錄,計(jì)算計(jì)算水平角測設(shè)水平角測設(shè)水平角測量 水平角的觀測方法，一般根據(jù)觀測目標(biāo)的多少，測角精度的要求和施測時(shí)所用的儀器來確定。水平角

2、的觀測方法有： 測回法測回法-適用于觀測兩個(gè)方向之間的單個(gè)角適用于觀測兩個(gè)方向之間的單個(gè)角 。 方向法方向法-適用于在一個(gè)測站上觀測兩個(gè)以上的方向。適用于在一個(gè)測站上觀測兩個(gè)以上的方向。 這里主要介紹測回法。 測回法觀測水平角測回法觀測水平角P39 測回法適用于觀測兩個(gè)方向之間的單個(gè)角。如圖，欲測量 AOB 對(duì)應(yīng)的水平角，先在觀測點(diǎn) A 、 B 上設(shè)置觀測目標(biāo)，根據(jù)觀測目標(biāo)視距離的遠(yuǎn)近，可選擇垂直豎立的標(biāo)桿或測釬，或者懸掛垂球。然后在測站點(diǎn) O 安置儀器，將儀器對(duì)中、整平后，按規(guī)定步驟進(jìn)行觀測。 步驟：首先在測站步驟：首先在測站O上對(duì)中整平，安置好經(jīng)緯儀。上對(duì)中整平，安置好經(jīng)緯儀。（1）盤左盤

3、左瞄準(zhǔn)左手方的目標(biāo)瞄準(zhǔn)左手方的目標(biāo)A（置數(shù)置數(shù)）（2）讀取水平度盤讀數(shù)）讀取水平度盤讀數(shù)A左左（3）順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部瞄準(zhǔn)右方目標(biāo)照準(zhǔn)部瞄準(zhǔn)右方目標(biāo)B（4）讀取水平度盤讀數(shù)）讀取水平度盤讀數(shù)B左左計(jì)算計(jì)算上半測回上半測回角值：角值： 左左=B左左 A左左一、觀測步驟一、觀測步驟: （5 5）盤盤右右先瞄準(zhǔn)右方目標(biāo)先瞄準(zhǔn)右方目標(biāo)C C（6 6）讀記水平度盤讀數(shù)）讀記水平度盤讀數(shù)C C右右（7 7）逆時(shí)針轉(zhuǎn)瞄目標(biāo)）逆時(shí)針轉(zhuǎn)瞄目標(biāo)A A（8 8）讀記水平度盤讀數(shù)）讀記水平度盤讀數(shù)A A右右計(jì)算計(jì)算下半測回下半測回角值角值：右= C C右右 A A右右（9 9）對(duì)于DJ6型光學(xué)經(jīng)緯儀，如果上、

4、上、下兩半測回角值之差下兩半測回角值之差不大于不大于36，認(rèn)為觀測合格。此時(shí)，可取上、下兩半測回角值的平均值作為一測回角值平均值作為一測回角值。一測回角值：一測回角值： =1/2（ 左左+ 右）右）舉例舉例：測水平角：測水平角ABC盤左盤左：A目標(biāo)讀數(shù)目標(biāo)讀數(shù)A左左= 1204512 C目標(biāo)讀數(shù)目標(biāo)讀數(shù)C左左= 2703036上半測回角值上半測回角值左左= 1494524盤右盤右：C目標(biāo)讀數(shù)目標(biāo)讀數(shù)C右右= 903006 A目標(biāo)讀數(shù)目標(biāo)讀數(shù)A右右= 3004448下半測回角值下半測回角值右右=1494518一測回角值一測回角值：左左 右右 36 =（ 左左+右右）/2=1494521測回測回法

5、記錄手薄法記錄手薄測回測站盤位目標(biāo)水平度盤讀數(shù) 半測回角值 一測回角值 1B盤左A120 45 12149 45 24149 45 21C270 30 36盤右A300 44 48149 45 18 C90 30 06說明：說明：C-A不夠減時(shí)加不夠減時(shí)加360再減。再減。 計(jì)算半測回角值時(shí)必須注意，水平度盤是按順時(shí)針方向注記的，因此半測回角值必須是右目標(biāo)讀數(shù)減左目標(biāo)讀數(shù)，半測回角值必須是右目標(biāo)讀數(shù)減左目標(biāo)讀數(shù)，當(dāng)不夠減時(shí)則將右目標(biāo)讀數(shù)加上當(dāng)不夠減時(shí)則將右目標(biāo)讀數(shù)加上 360 以后再減以后再減。通常瞄準(zhǔn)起始方向時(shí)，把水平度盤讀數(shù)配置在稍大于 0 的位置，以便于計(jì)算。 三、多個(gè)測回觀測同一水平角

6、三、多個(gè)測回觀測同一水平角P41 當(dāng)測角精度要求較高時(shí)，對(duì)一個(gè)角往往需要觀測幾個(gè)測回，然后取各測回角值的平均值為最后成果。為了減小度盤分劃誤差的影響，各測回應(yīng)改變起始方向讀數(shù)，遞增值為 180 n ， n 為測回?cái)?shù)。 例如測回?cái)?shù) n 4 時(shí)，各測回起始方向讀數(shù)應(yīng)分別置于或略大于 0 、 45 、 90 、 135 。 例如測回?cái)?shù) n 2 時(shí)，各測回起始方向讀數(shù)應(yīng)分別置于或略大于 0 、 90 。 用 DJ6 級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀進(jìn)行觀測時(shí)，各測回角值之差不得超過 36 ，否則需重測。測點(diǎn)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各測回平均角值第1測回O左A0 03 5496 48 0696 48

7、 0096 48 04B96 52 00右A180 03 3096 47 54B276 51 24第2測回O左A90 02 3096 48 1296 48 09B186 50 42右A270 02 1296 48 06B6 50 18四、經(jīng)緯儀的軸線及要求四、經(jīng)緯儀的軸線及要求 1經(jīng)緯儀的的主要軸線：經(jīng)緯儀的的主要軸線：P35視準(zhǔn)軸視準(zhǔn)軸CC水準(zhǔn)管軸水準(zhǔn)管軸LL橫軸橫軸HH豎軸豎軸VV2.經(jīng)緯儀軸線應(yīng)滿足的幾何條件經(jīng)緯儀軸線應(yīng)滿足的幾何條件P35為了使儀器能安置成符合測角原理的要求，經(jīng)緯儀的軸為了使儀器能安置成符合測角原理的要求，經(jīng)緯儀的軸線應(yīng)滿足一定的幾何條件。線應(yīng)滿足一定的幾何條件。 （1

8、）水準(zhǔn)管軸）水準(zhǔn)管軸LL豎軸豎軸VV （2）視準(zhǔn)軸）視準(zhǔn)軸CC 橫軸橫軸HH （3）橫軸）橫軸HH豎軸豎軸VV （4）十字絲豎絲應(yīng)鉛垂）十字絲豎絲應(yīng)鉛垂五、角度測量誤差五、角度測量誤差P38 1.儀器誤差儀器誤差如：如：2C誤差、水準(zhǔn)管軸不垂直豎軸誤差、橫軸不垂誤差、水準(zhǔn)管軸不垂直豎軸誤差、橫軸不垂直豎軸誤差、度盤偏心差、豎盤指標(biāo)差等。直豎軸誤差、度盤偏心差、豎盤指標(biāo)差等。2.觀測誤差觀測誤差如：對(duì)中整平誤差、瞄準(zhǔn)誤差、讀數(shù)誤差、目標(biāo)偏如：對(duì)中整平誤差、瞄準(zhǔn)誤差、讀數(shù)誤差、目標(biāo)偏心差等。心差等。3.外界環(huán)境影響的誤差外界環(huán)境影響的誤差如：風(fēng)力、日曬、光線不好、旁折光、震動(dòng)等。如：風(fēng)力、日曬、光

9、線不好、旁折光、震動(dòng)等。儀器誤差：儀器誤差： CC不垂直于HH 。（ 2C誤差） 消除消除方法?。ㄗ笥^測+右觀測）/2HH不垂直于VV。 消除消除方法?。ㄗ笥^測+右觀測）/2豎軸傾斜誤差。 不能消除不能消除；在經(jīng)緯儀使用中應(yīng)嚴(yán)格注意整平。度盤偏心差。 消除消除方法?。ㄗ笥^測+右觀測）/2度盤刻劃誤差。 用多測回變換度盤位置取平均值減小用多測回變換度盤位置取平均值減小。2觀測誤差觀測誤差 儀器對(duì)中誤差（儀器安置誤差）儀器對(duì)中誤差（儀器安置誤差）：概念：在安置儀器時(shí)，由于對(duì)中不準(zhǔn)確，使儀器中心與測站點(diǎn)不在同一鉛垂線上，稱為對(duì)中誤差。 影響因素：影響因素：（1）與偏心距e成正比、與目標(biāo)的距離D成反比

10、。 偏心距e愈大，愈大；距離愈短，誤差愈大；（2）與水平角和偏心角的大小有關(guān)，當(dāng)=180，=90時(shí)，最大。 對(duì)中誤差引起的角度誤差不能通過觀測方法消除，所以觀測水平角時(shí)應(yīng)仔細(xì)對(duì)中，當(dāng)邊長較短或兩目標(biāo)與儀器接近在一條直線上時(shí)，要特別注意儀器的對(duì)中，避免引起較大的誤差。一般規(guī)定對(duì)中誤差不超過3mm。 目標(biāo)偏心差目標(biāo)偏心差：概念：水平角觀測時(shí)，常用測釬、測桿或覘牌等立于目標(biāo)點(diǎn)上作為觀測標(biāo)志，當(dāng)觀測標(biāo)志傾斜或沒有立在目標(biāo)點(diǎn)的中心時(shí)，將產(chǎn)生目標(biāo)偏心誤差。 影響因素影響因素 ： 目標(biāo)偏心差與偏心距目標(biāo)偏心差與偏心距e成正比，與距成正比，與距離成反比離成反比。 觀測目標(biāo)時(shí)的要求：為了減小目標(biāo)偏心差，瞄準(zhǔn)測桿

11、時(shí)，測桿應(yīng)立直，并盡可能瞄準(zhǔn)測桿的底部。當(dāng)目標(biāo)較近，又不能瞄準(zhǔn)目標(biāo)的底部時(shí)，可采用懸吊垂線或選用專用覘牌作為目標(biāo)。 儀器整平誤差儀器整平誤差：整平誤差是指安置儀器時(shí)豎軸不豎直的誤差。不能消除，應(yīng)嚴(yán)格整平。規(guī)定在觀測過程中，觀測過程中，水準(zhǔn)管偏離零點(diǎn)不得超過一格水準(zhǔn)管偏離零點(diǎn)不得超過一格。 照準(zhǔn)誤差照準(zhǔn)誤差：瞄準(zhǔn)誤差主要與人眼的分辨能力和望遠(yuǎn)鏡的放大倍率有關(guān) 。瞄準(zhǔn)誤差還與目標(biāo)的大小、形狀、顏色和大氣的透明度等也有關(guān)。因此，在觀測中我們應(yīng)盡觀測中我們應(yīng)盡量消除視差，設(shè)置醒目標(biāo)志，限制距離量消除視差，設(shè)置醒目標(biāo)志，限制距離。 讀數(shù)誤差讀數(shù)誤差：讀數(shù)誤差主要取決于儀器的讀數(shù)設(shè)備，同時(shí)也與照明情況和觀

12、測者的經(jīng)驗(yàn)有關(guān)。 因此，讀數(shù)時(shí)必須仔細(xì)調(diào)節(jié)讀數(shù)顯微鏡，使度盤與測微尺影像清晰，也要仔細(xì)調(diào)整反光鏡，使影像亮度適中，然后再仔細(xì)讀數(shù)。 3.外界條件影響外界條件影響 外界條件的影響很多，如大風(fēng)、松軟的土質(zhì)會(huì)影響儀器的穩(wěn)定，地面的輻射熱會(huì)引起物象的跳動(dòng)，觀測時(shí)大氣透明度和光線的不足會(huì)影響瞄準(zhǔn)精度，溫度變化影響儀器的正常狀態(tài)等等，這些因素都直接影響測角的精度。 因此，要選擇有利的觀測時(shí)間和避開不利的觀測條件，使這些外界條件的影響降低到較小的程度。 六、已知水平角測設(shè)六、已知水平角測設(shè)P42 水平角測設(shè)是根據(jù)地面上已有的一個(gè)點(diǎn)和從該點(diǎn)出發(fā)的一個(gè)已知方向，按設(shè)計(jì)的已知水平角值，在地面上標(biāo)定出另一個(gè)方向。

13、水平角測設(shè)的儀器工具主要是經(jīng)緯儀，也可使用全站儀，下面介紹用經(jīng)緯儀測設(shè)水平角的方法。放樣已知數(shù)據(jù)的水平角地面已有地面已有：測站A、后視方向B已知已知：水平角數(shù)據(jù) (設(shè)計(jì)值已知) 確定：確定：C方向方向1.一般方法放樣一般方法放樣角角(經(jīng)緯儀正倒鏡分中法)。一般水平角測設(shè)精度要求：一般水平角測設(shè)精度要求：（1）用盤左、盤右各測設(shè)）用盤左、盤右各測設(shè)1個(gè)點(diǎn)位，兩個(gè)點(diǎn)位，兩點(diǎn)間距不大于點(diǎn)間距不大于1cm。（2）對(duì)中誤差）對(duì)中誤差3mm，整平誤差，整平誤差1格。格。（3）所測設(shè)的水平角與設(shè)計(jì)角值之差不）所測設(shè)的水平角與設(shè)計(jì)角值之差不超過超過50。(1)在角頂在角頂A點(diǎn)安置經(jīng)緯儀，對(duì)中整平。點(diǎn)安置經(jīng)緯儀

14、，對(duì)中整平。(2)用盤左狀態(tài)瞄準(zhǔn)用盤左狀態(tài)瞄準(zhǔn)B點(diǎn)，調(diào)水平度盤置數(shù)螺旋，使水平度盤置數(shù)為點(diǎn)，調(diào)水平度盤置數(shù)螺旋，使水平度盤置數(shù)為00000。(準(zhǔn)確準(zhǔn)確) (3)旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部，當(dāng)水平度盤讀數(shù)為旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部，當(dāng)水平度盤讀數(shù)為=911830時(shí)，固定照準(zhǔn)部，在此方向線時(shí)，固定照準(zhǔn)部，在此方向線上合適的位置定出上合適的位置定出C1點(diǎn)。點(diǎn)。(4)倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡成盤右狀態(tài)，后視倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡成盤右狀態(tài)，后視B點(diǎn)，水平度盤置數(shù)為點(diǎn)，水平度盤置數(shù)為00000，順時(shí)針測設(shè)，順時(shí)針測設(shè)角，在此方向線上合適的位置定出角，在此方向線上合適的位置定出C2點(diǎn)。點(diǎn)。(5)取取C1和和C2的中點(diǎn)的中點(diǎn)C，則角，則角BAC就是要測設(shè)的水平角

15、。采用盤左和盤右兩次就是要測設(shè)的水平角。采用盤左和盤右兩次測設(shè)，可以檢核所測設(shè)的角度是否有誤，取其中點(diǎn)，可以測設(shè)，可以檢核所測設(shè)的角度是否有誤，取其中點(diǎn)，可以消除經(jīng)緯儀視準(zhǔn)軸消除經(jīng)緯儀視準(zhǔn)軸不垂直于橫軸、橫軸不垂直于豎軸、不垂直于橫軸、橫軸不垂直于豎軸、度盤偏心差度盤偏心差等儀器誤差等儀器誤差引起的水平角測引起的水平角測設(shè)誤差。設(shè)誤差。2. 水平角的精確測設(shè)方法水平角的精確測設(shè)方法P42精確方法又稱為垂線改正法。當(dāng)角度測設(shè)的精度要求較高時(shí)采用該法測設(shè)。先用一般方法測設(shè)出B點(diǎn)。 用測回法對(duì)AOB觀測若干個(gè)測回(測回?cái)?shù)根據(jù)要求的精度而定)，求出各測回平均值1，并計(jì)算與應(yīng)測角差值量取OB的水平距離。

16、 按下式計(jì)算改正距離。自B點(diǎn)沿OB的垂直方向量出距離BB，定出B點(diǎn)，則AOB就是要測設(shè)的角度。量取改正距離時(shí)，如為正，則沿OB的垂直方向向外量?。蝗鐬樨?fù)，則沿OB的垂直方向向內(nèi)量取。1 BOBOBBtan例：例：已知AC=85.00米，設(shè)計(jì)值=36， 設(shè)測得1=355942，計(jì)算修正值C1C 。解：=-1=18 CC=85tantan（/）=85tan（18/206265） =0.0074m7mm 得：點(diǎn)位修正值為7mm(向外)3.在已知水平角測設(shè)中，如果精度要求不高還可以采用一些簡易的幾何測設(shè)方法。90度角的測設(shè)方法：度角的測設(shè)方法：1）.用鋼尺自直線上一點(diǎn)B向線外作垂線按勾股定理測設(shè)方法(或稱為3-4-5法)測設(shè),如圖2-34所示。(1)用鋼尺由B點(diǎn)向A點(diǎn)方向量4m,定出M點(diǎn)。(2)分別將鋼尺零點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)B點(diǎn)和M點(diǎn),向AB線的同一側(cè)量取3m和5m,相交于地面上N點(diǎn),做好標(biāo)志;則BN即為AB的垂線。注意要點(diǎn):當(dāng)場地允許時(shí),在3 : 4 : 5比例不變的條件下,盡量選