第4次課--+經緯儀測量

1、第四章第四章 角度測量角度測量4.1 4.1 水平角和豎直角測量原理水平角和豎直角測量原理4.2 4.2 DJ6DJ6光學經緯儀和角度測量工具光學經緯儀和角度測量工具4.3 4.3 水平角測量水平角測量4.4 4.4 豎直角測量豎直角測量4.5 4.5 三角高程測量三角高程測量4.6 4.6 視距測量視距測量4.7 4.7 全站儀簡介全站儀簡介 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的平面位置。 豎直角測量用于測定高差或將 傾斜距離改化成水平距離。 常用儀器 經緯儀ABOA1B1O1O2ab水平面一、水平角測量原理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、。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：03604.1 水平角測量原理水平角測量原理 按精度分為 DJ1、DJ2、DJ6、DJ15等。 D大地測量儀器 J經緯儀 數(shù)字測角精度（一測回方向觀測中誤差， 單位為秒） 按讀數(shù)系統(tǒng)分為 光學經緯儀、電子經緯儀。 按性能分為 方向經緯儀、復測經緯儀 目前建筑測量中使用較多的是光學經緯儀， 一般用DJ6，精度要求較高時用DJ2。4.2 DJ6光學經緯儀一、DJ6光學經緯儀的構造 DJ6光學經緯儀包括基座、度盤、照準部三大部分。垂直制動水平微動讀數(shù)目鏡水平度盤轉換輪垂直微動光學對點器補償器轉換鈕望遠鏡圓水準

3、器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，與豎軸不固定，不隨 望遠鏡轉動； 水平度盤有復測鈕或變換鈕，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 鏡固定，隨望遠鏡一起轉動。 3、照準部 主要由望遠鏡、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)設備、水準器和光學對點器等組成。 望遠鏡 用于瞄準目標 圓水準器 用于粗略整平儀器 管水準器 用于精確整平儀器 光學對點器 用于使度盤中心和測點 在同一鉛

4、垂線上 讀數(shù)裝置用于讀數(shù)二、讀數(shù)裝置及讀數(shù)方法 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)。 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)：轉動測微輪重合讀數(shù)三、測釬、標桿和覘牌 測釬、標桿和覘牌均為經緯儀瞄準目標時所使用的照準工具。 測釬：適用與距測站較近的目標。 標桿：適用與距測站較遠的目標。 覘牌：固定在三腳架上使用，遠近皆可適用； 一般為紅白或黑白相間且常與棱鏡結 合，用于電子經緯儀或全站儀。 有時也可懸掛垂球用垂球線作為瞄準標志。返回 經緯儀的使用包括對中、整平、瞄準和讀數(shù)四項

5、基本操作。一、對中、整平 目的： 使測點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：有垂球對中和光學對點器對中兩種，由于 垂球對中精度較低，且使用不便，工程測量中一般采用光學對點器對中。4.3 水平角觀測BCA1.1.對中對中將儀器中心安置在過測將儀器中心安置在過測 站點的鉛垂線上。對中站點的鉛垂線上。對中 誤差誤差 3mm3mm。垂球對中步驟垂球對中步驟：v粗略對中：移動三腳架，使垂球尖離測粗略對中：移動三腳架，使垂球尖離測 站中心站中心1 1 2cm2cm內；內；v精確對中：稍微松開中心螺絲，在腳架精確對中：稍微松開中心螺絲，在腳架 頭上移動頭上移動( (不能旋轉不

6、能旋轉) )儀器，使垂球尖精儀器，使垂球尖精 確對中測站標志中心，旋緊中心螺絲。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，三個腳螺旋腳架頭首先要放平，三個腳螺旋 基本等高；基本等高； 腳架適當踩實；腳架適當踩實； 垂球尖盡量接近地面，便于判斷垂球尖盡量接近地面，便于判斷。 光學對點器對中及整平的步驟： 安置儀器：高度適中，使測點在視場內； 強制對中：調節(jié)腳螺旋，使光學對點器中心 與測站點重合； 粗略整平：調節(jié)三腳架，使圓水準氣泡居中； 精確整平：調節(jié)腳螺旋，使長水準氣泡居中； 精確對中：移動基座，精確對中（只能前后、 左右移動，不能旋轉）； 重復 、兩步，直到完全對中、整平

7、。123氣泡居中，3與1、2等高2.2.整平整平使儀器縱軸鉛垂，水平度盤與橫軸水平，使儀器縱軸鉛垂，水平度盤與橫軸水平， 豎盤位于鉛垂面內。整平誤差豎盤位于鉛垂面內。整平誤差 1 1格格。用左手大拇指法則，轉動腳螺旋，調節(jié)水準管氣用左手大拇指法則，轉動腳螺旋，調節(jié)水準管氣 泡居中泡居中( (反復反復) )。一測回觀測過程中，不得再調氣泡。一測回觀測過程中，不得再調氣泡。氣泡居中，1、2等高123 二、調焦與瞄準 目的：視準軸對準觀測目標的中心。 方法： 調節(jié)目鏡調焦螺旋，使十字絲清晰； 利用粗瞄器，粗略瞄準目標，固定制動螺旋； 調節(jié)物鏡調焦螺旋使目標成像清晰，注意消 除視差； 調節(jié)制動、微動螺

8、旋，精確瞄準。測水平角用雙絲夾粗目標測豎直角用橫絲切目標頂部三、讀數(shù) 方法： 打開反光鏡，使讀數(shù) 窗光線均勻； 調焦使讀數(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 返回四、測回法觀測水平角（只有兩個方向）OMN1、操作步驟安置儀器于O點，對中整平；正鏡（盤左）瞄準MM點， 度盤歸零（讀數(shù)m左）；順時針轉動儀器，瞄準N點讀數(shù)n左；倒鏡（盤右），瞄準N點讀數(shù)；逆時針轉動儀器，瞄準M點讀數(shù)。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，

9、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 一測回角值 9024682 右左檢核 對于DJ6經緯儀，上下半測回角度之差應滿足： ，否則，應重測。 當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果。04 右左測站 豎盤目標水平度盤讀數(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

10、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 30270 10 18338 52 4268 42 1868 42 2468 42 21測回法觀測手簿表3.14.4 豎直角測量一、豎直角測量原理1、定義 ：在同一豎直面內，儀器中心至目標的傾斜視線與水平視線所加的銳角。 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，為負值。2、原理： =目標視線讀數(shù)水平視線讀數(shù) Z 天頂距12二、豎直度盤構造豎直度盤固定在望遠鏡的旋轉

11、軸（橫軸）上。主要由豎直度盤、豎盤指標、（豎盤指標水準管、豎盤指標水準管微動螺旋）， 目前很多儀器用自動補償器代替了水準管。 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、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）/2三、豎直角觀測與計算逆時針注記豎盤 刻劃：目鏡180 ，物鏡0 盤左: L= 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、

12、盤右豎盤讀數(shù)） 豎直角計算的通用公式： （1）當望遠鏡視線往上仰，豎盤讀數(shù)增加時： =瞄準目標時的讀數(shù) 視線水平時的常數(shù) （）當望遠鏡視線往上仰，豎盤讀數(shù)減小時： =視線水平時的常數(shù)瞄準目標時的讀數(shù)對不同注記形式的度盤 ，首先應正確判讀 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。根據(jù)度盤刻度形式，確定豎直角計算公式，保證仰角為正、根據(jù)度盤刻度形式，確定豎直角計算公式，保證仰角為正、 俯角為負。俯角為負。270: 90:RLRL盤右盤左2、觀測、記錄與計算 豎直角觀測 安置儀器，對中、整平； 盤左瞄準目標某一位置， 讀取豎盤讀數(shù)L； 盤右瞄準原目標位置， 讀取豎盤讀數(shù)R。 （以上

13、盤左、盤右觀測構成一個測回） 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。測站目標豎盤位置豎盤讀數(shù)半測回豎直角指標差 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）/2四、豎盤讀數(shù)指標差 讀數(shù)指標與正確位置之間的小夾角x，稱為豎盤指標差。XX如圖：盤左位置，望遠鏡上仰，讀數(shù)減小，豎

14、盤讀數(shù)為L。則正確的豎直角為： 90LxLx （1） 指標差計算如圖：盤右位置，望遠鏡上仰，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）（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 指標差； 對于DJ6經緯儀，同一測站上不同目標的指 標差互差或同方向各測回指標差互差，不應 超過25。返回盤左時： 正確=90-L+x； =左+x豎盤指標差豎盤指標差x x 由上式： 2x=右-左，x= (右-左)1212= (左+右)同時可得：盤左盤右觀測豎直角取平均，可消除指標差的影響。盤左盤右觀測豎直角

15、取平均，可消除指標差的影響。盤右時：正確 = R-270-x = 右-xAB大地水準面大地水準面DHAhABHBDtanvi二、三角高程測量二、三角高程測量 三角高程測量原理三角高程測量原理viDhABtanA A、B B兩點間的高差：兩點間的高差：若用測距儀測得斜距：若用測距儀測得斜距：viShABsin直覘直覘 A-BA-B、反覘、反覘 B-A B-A 對向觀測對向觀測等等級級儀器儀器測回數(shù)測回數(shù)三絲法三絲法中絲法中絲法指標較指標較差差 豎直角豎直角較差較差 對向觀測對向觀測高差較差高差較差mmmm附合或環(huán)型附合或環(huán)型閉合差閉合差mmmm四等四等五等五等圖根圖根DJDJ2 2DJDJ2 2

16、DJDJ6 61 13 32 21 177400D400D7710101010D40D60D30D20nHd1 . 0測距儀三角高程測量的主要技術要求測距儀三角高程測量的主要技術要求 三角高程測量的觀測與計算三角高程測量的觀測與計算 電磁波測距三角高程（四等、五等）、經緯儀電磁波測距三角高程（四等、五等）、經緯儀三角高程；三角高程； 可布設三角高程網或高程導線，也可布置為閉可布設三角高程網或高程導線，也可布置為閉合或附合的高程路線。合或附合的高程路線。返回 視距測量利用視距測量利用視距絲視距絲配配合合標尺標尺讀數(shù)來完成的。讀數(shù)來完成的。望遠鏡十字絲環(huán)望遠鏡十字絲環(huán)視距絲視距絲優(yōu)點：優(yōu)點：測量速

17、度快，不受地 形限制。不足：不足：精度低，距離相對誤 差一般約為1/300，高差一般為分米級。用途：用途：主要用于地形圖測繪 (地形點的距離與高差)。三、視距測量三、視距測量對于倒像望遠鏡：下絲在標尺上的讀數(shù)為a，上絲在標尺上的讀數(shù)為b，視距間隔 l（l=a-b），則水平距離D有：KlDlD2211h2 固定值固定值（約（約34.3834.38）1a2a1b2b1v2vl2l112AD1D2ih2通常情況下k=100lKlD100（一）普通視距測量原理視準軸水平時的視準軸水平時的視距視距公式為：公式為：lKlD100測站點到立尺點的測站點到立尺點的高差高差為：為：vihi 儀器高，是樁頂?shù)絻x器

18、水儀器高，是樁頂?shù)絻x器水 平軸的高度；平軸的高度；v 中絲在標尺上的讀數(shù)。中絲在標尺上的讀數(shù)。l12a2b2vl22h211a1b1vD1D2Aih2圖中圖中bboaao90obboaa設設ablbal,則則coscoscoslobaobooaloAiDaabBvbLh 原理：近似近似傾斜距離傾斜距離L為：為：cosKllKL2coscosKlLDviKlhviDh2sin21tan或或oAiDaabBvbLh 公式計算：水平距離水平距離D為：為： 高差高差h為：為：觀測：觀測：在測站安置經緯儀，對中、整平、量儀器高； 在測點豎水準尺，瞄準(要求三絲都能讀數(shù))。讀數(shù)：讀數(shù)：每個測點讀四個讀數(shù) 上絲讀數(shù) a a 讀至毫米 下絲讀數(shù) b b 讀至毫米 中