土木工程測(cè)量學(xué)第3章

第三章角度測(cè)量3-1角度測(cè)量原理水平角測(cè)量原理豎直角測(cè)量原理一.水平角測(cè)量原理水平角是地面上一點(diǎn)到兩目標(biāo)的方向線投影到水平面上的夾角，也就是過(guò)這兩方向線所作兩豎直面間的二面角。經(jīng)緯儀須有一刻度盤(pán)和在刻度盤(pán)上讀數(shù)的指標(biāo)。觀測(cè)水平角時(shí)，刻度盤(pán)中心應(yīng)安放在過(guò)測(cè)站點(diǎn)的鉛垂線上，并能使之水平。為了瞄準(zhǔn)不同方向，經(jīng)緯儀的望遠(yuǎn)鏡應(yīng)能沿水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)，也能高低俯仰。當(dāng)望遠(yuǎn)鏡高低俯仰時(shí)，其視準(zhǔn)獨(dú)應(yīng)劃出一豎直面，這樣才能使得在同一豎直面內(nèi)高低不同的目標(biāo)有相同的水平度盤(pán)讀數(shù)。二.豎角測(cè)量原理豎直角是同一豎直面內(nèi)視線與水平線間的夾角。其角值為0°~90°。視線上傾斜，豎直角為仰角，符號(hào)為正。視線向下傾斜，豎直角為俯角，符號(hào)為負(fù)。豎直角與水平角一樣，其角值也是度盤(pán)上兩個(gè)方向讀數(shù)之差。不同的是豎直角的兩個(gè)方向中必有一個(gè)是水平方向。任何類型的經(jīng)緯儀，制作上都作要求當(dāng)豎直指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中，望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸水平時(shí)，其豎盤(pán)讀數(shù)是一個(gè)固定值。因此，在觀測(cè)豎直角時(shí)，只要觀測(cè)目標(biāo)點(diǎn)一個(gè)方向并讀取豎盤(pán)讀數(shù)便可算得該目標(biāo)點(diǎn)的豎直角，而不必觀測(cè)水平方向。

3-2DJ6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀3.2.1經(jīng)緯儀概述1．按讀數(shù)系統(tǒng)區(qū)分類：光學(xué)經(jīng)緯儀、游標(biāo)經(jīng)緯儀、電子經(jīng)緯儀2．按編制了標(biāo)準(zhǔn)分類：DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ15

3.2.2光學(xué)經(jīng)緯儀的基本構(gòu)造一.一般構(gòu)造1．照準(zhǔn)部照準(zhǔn)部上有望遠(yuǎn)鏡、橫軸、支架、豎軸、水準(zhǔn)管、水平制微動(dòng)、豎直制微動(dòng)及讀數(shù)裝置等。2．水平度盤(pán)水平度盤(pán)是玻璃制成的圓環(huán)，在其上刻有分劃，從0°~360°，順時(shí)針?lè)较蜃⒂洠脕?lái)測(cè)量水平角。度盤(pán)軸套套在豎軸軸套的外面，繞軸套旋轉(zhuǎn)。在水平度盤(pán)下方的度盤(pán)軸套上，有些儀器裝有金屬圓盤(pán)，用于復(fù)測(cè)，稱為復(fù)測(cè)盤(pán)。3．基座基座用來(lái)支承整個(gè)儀器，并借助中心螺旋使經(jīng)緯儀與腳架結(jié)合其上有三個(gè)腳螺旋，用來(lái)整平儀器。豎軸軸套與基座連在一起。軸座連接螺旋擰緊后，可將照準(zhǔn)部固定在基座上，使用儀器時(shí)，切勿松動(dòng)該螺旋，以免照準(zhǔn)部與基座分離而墜落。

光學(xué)經(jīng)緯儀構(gòu)造二.測(cè)微裝置3.2.2讀數(shù)設(shè)備和讀數(shù)方法(1)測(cè)微尺讀數(shù)裝置和讀數(shù)方法(2)對(duì)徑分劃影像符合讀數(shù)設(shè)置㎝1.分微尺裝置分微尺測(cè)微器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，讀數(shù)方便，具有一定的讀數(shù)精度，廣泛應(yīng)用于J6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀。這類儀器的度盤(pán)分劃度為1°，按順時(shí)針?lè)较蜃⒂洝Ｆ渥x數(shù)設(shè)備是由一系列光學(xué)零件組成的光學(xué)系統(tǒng)。讀數(shù)的主要設(shè)備為讀數(shù)窗上的分微尺，水平度盤(pán)與豎盤(pán)上1°的分劃間隔，成象后與分微尺的全長(zhǎng)相等。上面的窗格里是水平度盤(pán)及其分微尺的影象，下面的窗格里是豎盤(pán)和其分微尺的影象。分微尺分成60等分，格值1′，可估讀到0.1′。讀數(shù)時(shí)，以分微尺上的零線為指標(biāo)。度數(shù)由落在分微尺上的度盤(pán)分劃的注記讀出，小于1′的數(shù)值，即分微尺零線至該度盤(pán)刻度線間的角值，由分微尺上讀出。

2.單平板玻璃測(cè)微器測(cè)微器主要由平板玻璃、測(cè)微尺、測(cè)微輪和傳動(dòng)裝置等組成。三、豎盤(pán)裝置豎盤(pán)裝置包括豎盤(pán)、豎盤(pán)指標(biāo)、指標(biāo)水準(zhǔn)管等。豎盤(pán)的分劃經(jīng)緯儀的安置瞄準(zhǔn)目標(biāo)讀數(shù)3-3經(jīng)緯儀的操作(1)垂求對(duì)中及整平方法(2)光學(xué)對(duì)中器對(duì)中及整平方法(1)對(duì)中及整平方法（2）照準(zhǔn)目標(biāo)（３）讀數(shù)（４）置零１．復(fù)測(cè)經(jīng)緯儀度盤(pán)置零２．方向經(jīng)緯儀度盤(pán)置零

3-4角度觀測(cè)

一.水平角觀測(cè)方法測(cè)回法方法觀測(cè)法一.測(cè)回法這種方法用于觀測(cè)兩個(gè)方向之間的單角。當(dāng)測(cè)角精度要求較高時(shí)，往往要測(cè)幾個(gè)測(cè)回，為了減少度盤(pán)分劃誤差的影響，各測(cè)回間應(yīng)根據(jù)測(cè)回?cái)?shù)n按180°／n變換水平度盤(pán)位置。二.方法觀測(cè)法適用于觀測(cè)兩個(gè)以上的方向。當(dāng)方向多于三個(gè)時(shí)，每半測(cè)回都從一個(gè)選定的起始方向（零方向）開(kāi)始觀測(cè)，在依次觀測(cè)所需的各個(gè)目標(biāo)之后，應(yīng)再次觀測(cè)起始方向（稱為歸零）稱為全圓方向法。方法觀測(cè)法觀測(cè)手薄二.豎直角觀測(cè)

１.豎直角計(jì)算公式２.豎盤(pán)指標(biāo)差當(dāng)視線水平時(shí)，盤(pán)左豎盤(pán)讀數(shù)為90°，盤(pán)右為270°。但指標(biāo)不恰好指在90°或270°，而與正確位置相差一個(gè)小角度x，x稱為豎盤(pán)指標(biāo)差。３.豎直角觀測(cè)記錄BA3-5經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)和校正

1.經(jīng)緯儀的主要軸系及應(yīng)滿足的條件LL⊥VV望遠(yuǎn)鏡十字絲應(yīng)垂直于儀器橫軸HHCC⊥HHHH⊥VV豎盤(pán)指標(biāo)差為零2.經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)與校正LL⊥VV的檢驗(yàn)與校核豎絲⊥HH檢驗(yàn)與校核CC⊥HH的檢驗(yàn)與校核HH⊥VV的檢驗(yàn)與校核豎盤(pán)指標(biāo)差的檢驗(yàn)與校核光學(xué)對(duì)中器的檢驗(yàn)與校正LL⊥VV的檢驗(yàn)與校核檢驗(yàn)先整平儀器，照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管平行于任意一對(duì)腳螺旋，轉(zhuǎn)動(dòng)該對(duì)角螺旋使氣泡居中，再將照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)180°，若氣泡仍居中，說(shuō)明此條件滿足，否則需要校正。校正用校正針撥動(dòng)水準(zhǔn)管一端的校正螺絲，先松一個(gè)后緊一個(gè)，使氣泡退回偏離格數(shù)的一半，再轉(zhuǎn)動(dòng)腳螺旋使氣泡居中。重復(fù)檢驗(yàn)校正，直到期水準(zhǔn)管在任何位置時(shí)氣泡偏離量都在一格以內(nèi)。豎絲⊥HH檢驗(yàn)與校核檢驗(yàn)用十字絲豎絲一端瞄準(zhǔn)細(xì)小點(diǎn)狀目標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡微動(dòng)螺旋，使其移至豎絲另一端，若目標(biāo)點(diǎn)始終在豎絲上移動(dòng)，說(shuō)明此條件滿足，否則需要校正。校正旋下十字絲分劃板護(hù)罩，用小改錐松開(kāi)十字絲分劃板的固定螺絲，微微轉(zhuǎn)動(dòng)十字絲分劃板，使豎絲端點(diǎn)至點(diǎn)狀目標(biāo)的間隔減小一半，再返轉(zhuǎn)到起始端點(diǎn)。生復(fù)上述檢驗(yàn)校正，直到無(wú)顯著誤差為止，最后將固定螺絲擰緊。CC⊥HH的檢驗(yàn)與校核檢驗(yàn)在平坦場(chǎng)地選擇相距100m的A、B兩點(diǎn)，儀器安置在兩點(diǎn)中間的O點(diǎn)，在A點(diǎn)設(shè)置和經(jīng)緯儀同高的點(diǎn)標(biāo)志（或在墻上設(shè)同高的點(diǎn)標(biāo)志），在B點(diǎn)設(shè)一根水平尺，該尺與儀器同高且與OB垂直。檢驗(yàn)時(shí)用盤(pán)左瞄準(zhǔn)A點(diǎn)標(biāo)志，固定照準(zhǔn)部，倒罷望遠(yuǎn)鏡，在B點(diǎn)尺上定出B1點(diǎn)的讀數(shù)，再用盤(pán)右同法定出B2點(diǎn)讀數(shù)。若B1與B2重合，說(shuō)明此條件滿足，否則需要校正。校正在B1、B2點(diǎn)間1/4處定出B3讀數(shù)，使B3=B2－(B2－B1)/4。撥動(dòng)－十字絲左、右校正螺旋，使十字絲交點(diǎn)與B3點(diǎn)重合。如此反復(fù)檢校，直到B1B2≤2cm為止。最后旋上十字絲分劃板護(hù)罩。HH⊥VV的檢驗(yàn)與校核在離建筑物10m處安置儀器，盤(pán)左瞄準(zhǔn)墻上高目標(biāo)點(diǎn)標(biāo)志P（垂直角大于30），將望遠(yuǎn)鏡放平，十字絲交點(diǎn)投在墻上定出P1點(diǎn)。盤(pán)右瞄準(zhǔn)P點(diǎn)同法定出P2點(diǎn)。若P1P2點(diǎn)重合，則說(shuō)明此條件滿足，若P1P2＞5mm，則需要校正。由于儀器橫軸是密封的，故該項(xiàng)校正應(yīng)由專業(yè)維修人員進(jìn)行豎盤(pán)指標(biāo)差的檢驗(yàn)與校核3-6水平角測(cè)量的誤差誤差儀器誤差觀測(cè)操作誤差外界條件……照準(zhǔn)部偏心差視準(zhǔn)軸誤差對(duì)中誤差照準(zhǔn)誤差與讀數(shù)誤差目標(biāo)偏心差橫軸誤差豎軸誤差1.儀器誤差照準(zhǔn)部誤差

照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)中心與水平度盤(pán)中心不重合視準(zhǔn)軸誤差

望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸不垂直于橫軸時(shí)，其偏離垂直位置的角值C稱視準(zhǔn)差或照準(zhǔn)差。橫軸誤差

當(dāng)豎軸鉛垂時(shí)，橫軸不水平，而有一偏離值I，稱橫軸誤差或支架差。豎軸誤差

觀測(cè)水平角時(shí)，儀器豎軸不處于鉛垂方向，而偏離一個(gè)δ角度，稱豎軸誤差。

2.觀測(cè)操作誤差對(duì)中誤差觀測(cè)水平角時(shí)，對(duì)中不準(zhǔn)確，使得儀器中心與測(cè)站點(diǎn)的標(biāo)志中心不在同一鉛垂線上即是對(duì)中誤差，也稱測(cè)站偏心。2.觀測(cè)操作誤差目標(biāo)偏心誤差當(dāng)照準(zhǔn)的目標(biāo)與其它地面標(biāo)志中心不在一條鉛垂線上時(shí)，兩點(diǎn)位置的差異稱目標(biāo)偏心或照準(zhǔn)點(diǎn)偏心。其影響類似對(duì)中誤差，邊長(zhǎng)越短，偏心距越大，影響也越大。照準(zhǔn)誤差和讀數(shù)誤差3.外界條件的影響

觀測(cè)在一定的條件下進(jìn)行，外界條件對(duì)觀測(cè)質(zhì)量有直接影響，如松軟的土壤和大風(fēng)影響儀器的穩(wěn)定；日曬和溫度變化影響水準(zhǔn)管氣泡的運(yùn)動(dòng)；大氣層受地面熱輻射的影響會(huì)引起目標(biāo)影像的跳動(dòng)等等，這此都會(huì)給觀測(cè)水平角帶來(lái)誤差。因此，要選擇目標(biāo)成象清晰穩(wěn)定的有利時(shí)間觀測(cè)，設(shè)法克服或避開(kāi)不利條件的影響，以提高觀測(cè)成果的質(zhì)量。3-7DJ2級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀3-8電子經(jīng)緯儀安置儀器及打開(kāi)電源自檢水平角觀