第03章角度測量

1、第第3章章 角度測量角度測量武漢大學(xué)水利水電學(xué)院武漢大學(xué)水利水電學(xué)院 鄧念武鄧念武3.1 水平角測量原理水平角測量原理水平角的概念：地面上兩直線之間的夾角在水平面上的投影。水平角測量公式： 測量水平角的儀器必須滿足的條件：（1）必須有一個帶刻度的圓盤，測角時能水平放置，且圓盤中心位于角頂O的鉛垂線上。（2）必須有一個能上下、左右轉(zhuǎn)動用以瞄準目標的望遠鏡，且在儀器水平，望遠鏡上下轉(zhuǎn)動時掃出一個豎直面。mnboaaob3.2 DJ6DJ6型光學(xué)經(jīng)緯儀型光學(xué)經(jīng)緯儀 我國生產(chǎn)的光學(xué)經(jīng)緯儀，按精度從高至低排列，分為DJ07、DJ1、DJ2和DJ6數(shù)種。3.2.1 照準部照準部望遠鏡：物鏡、對光透鏡，十字

2、絲分劃板、目鏡水準管橫 軸豎直度盤（豎盤在望遠鏡左邊稱為盤左，反之稱為盤右）3.2.2 水平度盤 水平度盤系用光學(xué)玻璃制成。在度盤上依順時針刻有0到360的分劃，用以測量水平角。 配度盤方式有：方向手輪式和復(fù)測手柄式。3.2.3 基座 基座是用來支承整個儀器的底座，使用中心螺旋把整個經(jīng)緯儀與三腳架相連接。全面認識經(jīng)緯儀3.3 DJ2型光學(xué)經(jīng)緯儀 3.4 電子經(jīng)緯儀 3.5 水平角測量水平角測量3.5.1 經(jīng)緯儀的安置經(jīng)緯儀的安置對中：分為垂球?qū)χ泻凸鈱W(xué)對中。整平：將水準管整平，使水準管在任意方向都居中。注意事項：1、在垂球?qū)χ?，對中與整平相互獨立，應(yīng)先對中后再整平，對中最大偏差一般不大于3mm

3、，整平誤差在任意方向不超過半格2、在光學(xué)對中時，對中和整平相互影響。對中后，要應(yīng)用腳架大致整平儀器（使圓氣泡居中），然后再利用腳螺旋整平，整平后觀測是否對中，如果不對中，可以松開中心螺絲，使精確對中，然后再整平，這個工作重復(fù)兩三次即可完成對中整平工作。光學(xué)對中視頻垂球?qū)χ幸曨l3.5.2 水平角觀測1、測回法、測回法（1）安置儀器，對中和整平；（2）盤左瞄準左方目標A；（3）配度盤使水平度盤的讀數(shù)略大于0；（4）按順時針方向轉(zhuǎn)動照準部，瞄準右方目標B，讀出水平度盤 讀數(shù)，兩者相減為上半測回角值；（5）盤右瞄準左方目標A讀數(shù)，再瞄準右方目標B讀數(shù)，稱為下 半測回。取兩個半測回的平均值為一測回的角值

4、；（6）變換度盤位置，變換數(shù)值按180/n計算（n個測回數(shù)）；（7）計算水平角。 查看表測站（測回）目標豎盤位置水平度盤讀數(shù)半測回角值一測回角值各測回平均角值備注 O(1)A左0 01 06 68 47 1268 47 0968 47 08B68 48 18A右180 01 2468 47 06B248 48 30O(2)A左90 01 24 68 47 1268 47 06B158 48 36A右270 01 4868 47 00B338 48 48 兩者相差不能超過24 查看觀測程序2、全圓測回法、全圓測回法 (1)安置經(jīng)緯儀，對中整平 (2)配度盤讀數(shù)略大于0，以盤左位置瞄準起始方向A點

5、，按順時針方向依次瞄準B、C各點，最后順時針旋轉(zhuǎn)又瞄準A點。讀數(shù)、記錄。 (3)盤右位置瞄準A點，按逆時針方向依次瞄準C、B點，最后又瞄準A點，讀數(shù)記錄。 (4) 變換值同測回法。 (5)計算 各方向歸零方向值相差不能超過24 半測回歸零誤差不能超過24 3.6 豎直角測量豎直角測量3.6.1 豎直角測量的基本概念 豎直角概念：在豎直面內(nèi)視線方向與水平線的夾角。豎直角范圍：9090測量豎直角的條件：要求提供一條水平或豎直的基準線。3.6.2 豎直度盤和讀數(shù)系統(tǒng)儀器構(gòu)造要求：(1) 豎直度盤隨著望遠鏡的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動(2) 望遠鏡視線水平、豎盤指標水準管氣泡居中時，指標線所指的讀數(shù)應(yīng)為0、90、18

6、0或270。(3) 指標線隨著指標水準管微動螺旋的轉(zhuǎn)動而運動。3.6.3 豎直角的計算 度盤順時針注記，計算公式為： L90左270 R右度盤逆時針注記，計算公式為： 90 L左R270右一般性結(jié)論：（1）當物鏡仰起時，如讀數(shù)逐漸增加，則 豎直角=讀數(shù)-始讀數(shù)（2）當物鏡仰起時，如讀數(shù)逐漸減小，則 豎直角=始讀數(shù)-讀數(shù) 上述法則，不論開始讀數(shù)為90 、270 還是0 、 180 ，豎盤注記是順時針還是反時針都適用。3.6.4 豎直角觀測 1、安置儀器，對中整平2、盤左瞄準觀測目標，轉(zhuǎn)動豎盤指標水準管微動螺旋，使指標水準管氣泡居中，讀取豎盤讀數(shù)，記錄。3、盤右，重復(fù)相同步驟。4、計算。3.7 經(jīng)

7、緯儀的檢驗和校正 測量水平角時軸線關(guān)系應(yīng)滿足： l、照準部水準管軸垂直于豎軸； 2、十字絲豎絲垂直于橫軸；3、視準軸垂直于橫軸；4、橫軸垂于豎軸。 經(jīng)緯儀圖像3.7.1 照準部水準管軸垂直于豎軸的檢驗和校正照準部水準管軸垂直于豎軸的檢驗和校正1、檢驗2、校正經(jīng)緯儀圖像3.7.2 十字絲豎絲垂直于橫軸的檢驗和校正1、檢驗2、校正經(jīng)緯儀圖像3.7.3 視準軸垂直于橫軸的檢驗和校正 1、檢驗（1）儀器對中整平，盤左瞄準與儀器大致同高的目標，讀數(shù)m左；（2) 盤右瞄準同一點，讀數(shù)m右；（3)從理論上講，盤左盤右相差180，如果不是，則它們的差與180的差稱為兩倍的視準誤差c?；驹砣缦拢?mm左十c

8、 m180=m右c由上兩式得：）右左180(21mmm）左右180(21mmc2、校正（1）計算盤右位置的正確讀數(shù)，）左右180(21180mmm（2）轉(zhuǎn)動照準部的水平微動螺旋，使讀數(shù)恰為求出的盤右位置的正確讀數(shù)，此時十字的豎絲即離開目標；（3）旋下十字絲校正螺絲的護蓋，略松十字絲分劃板上下校正螺絲，使十字絲中心對準目標。（4）反復(fù)這一過程，如果c小于30則校正結(jié)束。經(jīng)緯儀圖像3.7.4 橫軸垂直于豎軸的檢驗和校正 1、檢驗、檢驗（1）整平儀器，在盤左位置將望遠鏡瞄準墻上高處M點，固定照準部和水平度盤，令望遠鏡俯至水平位置，根據(jù)十字絲交點在墻上標出一點m1；（2）倒轉(zhuǎn)望遠鏡，在盤右位置仍瞄準高

9、點M，使望遠鏡俯至水平位置，同法在墻上標出一點m2。（3）若m1與m2兩點不重合，表明橫軸不垂直于豎軸，需要校正。2、校正、校正（1）用尺子量出m1、m2之間的距離，取其中點m；（2）用照準部微動螺旋將望遠鏡的十字絲交點對準m點，然后仰起望遠鏡至M的高度，此時十字絲交點必然不再與原來的M點重合而對著另一點M（3）校正橫軸，使十字絲交點對準M點。經(jīng)緯儀圖像3.7.5 豎直度盤指標差的檢驗和校正 豎盤指標差概念豎盤指標差概念：在正常情況下，當望遠鏡的視線處于水平位置，豎盤指標水準管氣泡居中時，豎直度盤上的讀數(shù)應(yīng)該是一個整數(shù)（90、270或0、180），如果不是，它與整數(shù)的差數(shù)即為豎盤指標差i。2左

10、右i2360RLi2右左1、檢驗 盤左時測得的豎直角 左=90L 正確的豎直角 =左十i 若以盤右位置瞄準同一目標M，則得： 盤右時測得的豎直角 右=R270 正確的豎直角 =右i 由上面關(guān)系有：將豎直角的計算公式帶入上式得 0323608128434752360 RLi0371142711481142 右左例如：盤左時豎直度盤的讀數(shù)為 L7543 則：左=1417 盤右時豎直度盤的讀數(shù)為R28418則：右1418 其指標差為：正確豎直角為：2、校正（1）求盤右正確讀數(shù);（2）旋轉(zhuǎn)豎盤指標水準管微動螺旋，使豎盤讀數(shù)恰為算出的盤右正確讀數(shù)，（3）此時豎盤指標處于正確位置而豎盤指標水準管氣泡不居中

11、，于是打開豎盤指標水準管的蓋板，校正豎盤指標水準管的兩顆校正螺絲，（4）反復(fù)校正，直至豎盤指標差小于24為止。經(jīng)緯儀圖像3.8 經(jīng)緯儀的測量誤差及其消減方法 3.8.1 水平角測量誤差 1、儀器誤差、儀器誤差誤差來源：主要是校正后的殘余誤差。消除方法：視準軸不垂直于橫軸以及橫軸不垂直于豎軸的誤差，可以用盤左和盤右兩個位置觀測，取其平均值來消除。 照準部水準管軸不垂直于豎軸的殘余誤差是不能用盤左、盤右觀測的方法來消除的，因此在測角時應(yīng)細心地整平儀器，使豎軸豎直。 度盤刻劃不均勻的誤差，改變度盤位置觀測幾個測回。2、觀測誤差、觀測誤差誤差來源：照準誤差和讀數(shù)誤差。削弱方法：消除視差、認真瞄準、仔細讀數(shù)。3、儀器對中誤差、儀器對中誤差結(jié)論：偏心距e越大或邊長S越短，則對水平角觀測的影響越大。削弱方法：特別注意儀器對中，采用光學(xué)對中，甚至強制對中。4、照準點偏心誤差、照準點偏心誤差結(jié)論：偏心距愈小或邊長S愈長，則誤差也愈小。削弱方法：測量時應(yīng)將標桿豎直，精度要求較高時，可以采用垂球?qū)χ小⒐鈱W(xué)對中、強制對中等5、外界條件的影響、外界條件的影響結(jié)論：旁折光差影響較大，地面輻射、溫度變化、土質(zhì)松軟或風(fēng)力都會有影響。削弱方法：選擇較好時間，視線應(yīng)離障礙物lm以外，視線應(yīng)離地面在lm以上；觀測時必須打傘保護儀器；儀器從箱子里拿出來后，應(yīng)放置半小時以上，令儀器適應(yīng)外界溫度再開始觀