工程測量角度測量

工程測量角度測量第一頁，共四十六頁，2022年，8月28日第三章角度測量在確定地面點(diǎn)的位置時(shí)，常常要進(jìn)行角度測量進(jìn)行角度測量所使用的儀器是經(jīng)緯儀（theodolite）角度測量分為水平角測量與豎直角測量水平角測量用于求算點(diǎn)的平面位置豎直角測量用于測定高差以及將傾斜距離改化成水平距離第二頁，共四十六頁，2022年，8月28日3-1水平角測量原理

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。

也就是過這兩方向線所作兩豎直面間的二面角。第三頁，共四十六頁，2022年，8月28日3-1水平角測量原理有一刻度盤和在刻度盤上讀數(shù)的指標(biāo)刻度盤中心應(yīng)安放在過測站點(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)軸應(yīng)劃出一豎直面第四頁，共四十六頁，2022年，8月28日3-1水平角測量原理按讀數(shù)系統(tǒng)分類

游標(biāo)經(jīng)緯儀

光學(xué)經(jīng)緯儀

電子經(jīng)緯儀

第五頁，共四十六頁，2022年，8月28日3-1水平角測量原理按讀數(shù)系統(tǒng)分類

按測量精度指標(biāo)分類

DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ15及DJ60

指室內(nèi)條件下,一測回的方向測量中誤差所達(dá)到的精度第六頁，共四十六頁，2022年，8月28日3-2DJ6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀

經(jīng)緯儀的基本結(jié)構(gòu)

1.有照準(zhǔn)器或望遠(yuǎn)鏡2.望遠(yuǎn)鏡可以在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡+豎盤+水平度盤的指針=照準(zhǔn)部3.水平度盤靜置在基座上4.水準(zhǔn)器+腳螺旋=>整平第七頁，共四十六頁，2022年，8月28日3-2DJ6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀經(jīng)緯儀的基本結(jié)構(gòu)

DJ6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造第八頁，共四十六頁，2022年，8月28日3-2DJ6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀DJ6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造1．分微尺測微器及其讀數(shù)方法DJ6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)方法第九頁，共四十六頁，2022年，8月28日3-2DJ6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀DJ6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造1．分微尺測微器及其讀數(shù)方法DJ6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)方法2．單平板玻璃測微器及其讀數(shù)方法第十頁，共四十六頁，2022年，8月28日3-2-2DJ2級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀

采用對(duì)徑重合讀數(shù)法

相當(dāng)于利用度盤上相差180度的兩個(gè)指標(biāo)讀數(shù)并取平均值，可消除度盤偏心的影響。只顯示水平或豎直盤的一種讀數(shù)，有度盤換向輪可以切換第十一頁，共四十六頁，2022年，8月28日3-3經(jīng)緯儀的操作

經(jīng)緯儀的對(duì)中、整平和瞄準(zhǔn)1.對(duì)中目的:是使儀器的中心與測站點(diǎn)位于同一鉛垂線上

方法:①掛垂球法②光學(xué)對(duì)點(diǎn)器法先目估三腳架頭大致水平，且三腳架中心大致對(duì)準(zhǔn)地面標(biāo)志中心，踏緊一條架腳；雙手分別握住另兩條架腿稍離地面前后左右擺動(dòng)，眼睛看對(duì)中器的望遠(yuǎn)鏡，直至分劃圈中心對(duì)準(zhǔn)地面標(biāo)志中心為止，放下兩架腿并踏緊；調(diào)節(jié)架腿使氣泡基本居中，然后用腳螺旋精確整平；檢查地面標(biāo)志是不位于對(duì)中器分劃圈中心，若不居中，可稍旋松連接螺旋，在架頭上平移儀器，使其精確對(duì)中。第十二頁，共四十六頁，2022年，8月28日3-3經(jīng)緯儀的操作經(jīng)緯儀的對(duì)中、整平和瞄準(zhǔn)1.對(duì)中2.整平目的:使儀器豎軸豎直、水平度盤水平對(duì)中、整平要反復(fù)進(jìn)行?。〉谑?，共四十六頁，2022年，8月28日3-3,4水平角的觀測經(jīng)緯儀的對(duì)中、整平和瞄準(zhǔn)1.對(duì)中2.整平3.瞄準(zhǔn)照準(zhǔn)部和望遠(yuǎn)鏡的任何轉(zhuǎn)動(dòng)都必須先松開制動(dòng)螺旋！到精確瞄準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)，先制動(dòng)，再用微動(dòng)螺旋水平角可只用豎絲瞄準(zhǔn);當(dāng)目標(biāo)很細(xì)時(shí)，用目標(biāo)平分雙絲；當(dāng)目標(biāo)稍粗時(shí)，用單絲平分目標(biāo)；當(dāng)目較粗時(shí)，要觀測目標(biāo)的左右邊沿取中值。第十四頁，共四十六頁，2022年，8月28日3-4水平角的觀測測回法用于觀測兩個(gè)方向之間的單角

①盤左位置瞄準(zhǔn)左目標(biāo)A，調(diào)整水平度盤為零度稍大，再精確瞄準(zhǔn)左目標(biāo)A，讀數(shù)A左第十五頁，共四十六頁，2022年，8月28日3-4水平角的觀測經(jīng)緯儀的對(duì)中、整平和瞄準(zhǔn)水平角的觀測1.測回法①盤左位置瞄準(zhǔn)左目標(biāo)A，調(diào)整水平度盤為零度稍大，再精確瞄準(zhǔn)左目標(biāo)A，讀數(shù)A左②松開水平制動(dòng)螺旋，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部，瞄準(zhǔn)右方目標(biāo)B，讀取水平度盤讀數(shù)B左。以上稱上半測回。β上=B左-A左。③

松開水平及豎直制動(dòng)螺旋，倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡盤右瞄準(zhǔn)目標(biāo)B，讀取水平度盤讀數(shù)B右。④松開水平制動(dòng)螺旋，再逆時(shí)針瞄準(zhǔn)左方目標(biāo)A，讀數(shù)A右。以上稱下半測回。β下=B右-A右。⑤上、下半測回合稱一測回。ABBA第十六頁，共四十六頁，2022年，8月28日3-4水平角的觀測經(jīng)緯儀的對(duì)中、整平和瞄準(zhǔn)水平角的觀測1.測回法當(dāng)上下半測回角值差不大于±40″時(shí)：β=（β左+β右）/20621240B1820604800180A右362060B60202124206012000A左O″′°″′°″′°備注一測回平均值半測回角值水平度盤讀數(shù)目標(biāo)豎盤位置測站測回法水平角觀測手薄第十七頁，共四十六頁，2022年，8月28日3-4水平角的觀測經(jīng)緯儀的對(duì)中、整平和瞄準(zhǔn)水平角的觀測1.測回法

當(dāng)測角精度要求較高時(shí)，往往要測幾個(gè)測回，為了減少度盤分劃誤差的影響，各測回間應(yīng)根據(jù)測回?cái)?shù)n按180°／n

變換水平度盤位置。第十八頁，共四十六頁，2022年，8月28日3-4水平角的觀測經(jīng)緯儀的對(duì)中、整平和瞄準(zhǔn)水平角的觀測1.測回法2.方向法（全圓測回法）適用于觀測兩個(gè)以上的方向（一次觀測多個(gè)角）當(dāng)方向多于三個(gè)時(shí)，每半測回都從一個(gè)選定的起始方向（零方向）開始觀測，在依次觀測所需的各個(gè)目標(biāo)之后，應(yīng)再次觀測起始方向（稱為歸零）

ABCDA

↓

ABCDA第十九頁，共四十六頁，2022年，8月28日3-4水平角的觀測經(jīng)緯儀的對(duì)中、整平和瞄準(zhǔn)水平角的觀測第二十頁，共四十六頁，2022年，8月28日3-5豎直角觀測

豎直角的測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)。

當(dāng)望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸水平時(shí)，其豎盤讀數(shù)必為一固定值。因此，在觀測豎直角時(shí)，只需觀測目標(biāo)點(diǎn)一個(gè)方向并讀取豎盤讀數(shù)便可算得該目標(biāo)點(diǎn)的豎直角。第二十一頁，共四十六頁，2022年，8月28日豎直角的測量原理豎盤固定在望遠(yuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)軸(橫軸)的一端，隨望遠(yuǎn)鏡一起在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。豎直度盤有順時(shí)針或逆時(shí)針注記最常見的是0-360度全圓順時(shí)針注記為準(zhǔn)確提供讀數(shù)指標(biāo)，經(jīng)緯儀設(shè)有指標(biāo)水準(zhǔn)器及指標(biāo)水準(zhǔn)器微動(dòng)螺旋3-5豎直角觀測第二十二頁，共四十六頁，2022年，8月28日3-5豎直角觀測豎直角的測量原理豎直角的觀測和計(jì)算

1．儀器安置于測站點(diǎn)上，盤左瞄準(zhǔn)目標(biāo)點(diǎn)M（中絲切于目標(biāo)頂部）

2．調(diào)節(jié)豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中，讀數(shù)L

3．盤右再瞄準(zhǔn)M點(diǎn)并調(diào)節(jié)豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中，讀數(shù)R4．計(jì)算豎直角α。第二十三頁，共四十六頁，2022年，8月28日3-5豎直角觀測豎直角的測量原理豎直角的觀測和計(jì)算盤左:αＬ＝９０°－Ｌ盤右:αR＝Ｒ－２７０°一測回豎直角為：α＝（αＬ＋αR）/2第二十四頁，共四十六頁，2022年，8月28日3-5豎直角觀測豎直角的測量原理豎直角的觀測和計(jì)算第二十五頁，共四十六頁，2022年，8月28日3-5豎直角觀測豎直角的測量原理豎直角的觀測和計(jì)算豎直盤指標(biāo)差

當(dāng)豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中時(shí)，指標(biāo)并不恰好指向90°或270°，而與正確位置相差一個(gè)小角度x,x稱為豎盤指標(biāo)差第二十六頁，共四十六頁，2022年，8月28日3-5豎直角觀測

由于指標(biāo)差x的存在，豎盤盤左讀數(shù)為90°+x，則正確的豎直角應(yīng)為：

α＝（90°＋x)-L=αＬ+x

盤右時(shí)正確的豎直角應(yīng)為:

α＝R-(270°+x)=αR-x∴α=(αＬ＋αR）/2

,即盤坐、盤右的平均值可消除指標(biāo)差的影響指標(biāo)差為：x=(αR-αL）/2=(R+L-360°)/2第二十七頁，共四十六頁，2022年，8月28日3-5豎直角觀測豎直角的測量原理豎直角的觀測和計(jì)算豎直盤指標(biāo)差豎盤指標(biāo)差自動(dòng)歸零的補(bǔ)償裝置

原理同自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀,大大提高了測量豎直角的測量速度第二十八頁，共四十六頁，2022年，8月28日3-7水平角測量的誤差分析

儀器誤差LL⊥VV，CC⊥HH,HH⊥VV；經(jīng)緯儀的水準(zhǔn)管軸LL,豎軸VV,水平軸HH,視準(zhǔn)軸CC應(yīng)該滿足以下條件:1.視準(zhǔn)軸誤差(C不⊥H)在繞橫軸旋轉(zhuǎn)時(shí)視準(zhǔn)軸畫出圓錐面。從而給方向觀測帶來誤差C的符號(hào)正倒鏡相反,可用正倒鏡的平均值消除其影響第二十九頁，共四十六頁，2022年，8月28日3-7水平角測量的誤差分析儀器誤差1.視準(zhǔn)軸誤差(C不⊥H)2.橫軸誤差(H不⊥V)

視準(zhǔn)軸畫出斜面。從而對(duì)方向的影響為εi=i×tgαi的符號(hào)正倒鏡相反,可用正倒鏡的平均值消除其影響第三十頁，共四十六頁，2022年，8月28日3-7水平角測量的誤差分析儀器誤差1.視準(zhǔn)軸誤差(C不⊥H)2.橫軸誤差(H不⊥V)3.豎軸誤差由于豎軸V不⊥水準(zhǔn)管軸L或者沒有嚴(yán)格整平,從而使儀器豎軸不處于鉛垂方向，偏離一個(gè)δ角度，稱豎軸誤差

豎軸誤差導(dǎo)致水平軸傾斜,但其傾斜量是隨方向的變化而變化的(0-δ),其符號(hào)不因?yàn)檎圭R而變化,所以正倒鏡不能消除其影響4、5照準(zhǔn)部偏心誤差、度盤刻劃誤差第三十一頁，共四十六頁，2022年，8月28日3-7水平角測量的誤差分析儀器誤差對(duì)中誤差與目標(biāo)偏心觀測水平角時(shí)，對(duì)中不準(zhǔn)確，使得儀器中心與測站點(diǎn)的標(biāo)志中心不在同一鉛垂線上即是對(duì)中誤差，也稱測站偏心

Δβ與偏心距e成正比,與邊長d成反比，也和所測角β的大小有關(guān)，β接近180時(shí)影響最大，對(duì)于短邊、鈍角尤其要注意對(duì)中第三十二頁，共四十六頁，2022年，8月28日3-7水平角測量的誤差分析儀器誤差對(duì)中誤差與目標(biāo)偏心簡單的取Δβ=ρ”e/d觀來討論一下對(duì)中不準(zhǔn)確對(duì)測角的影響ed5m10m20m50m100m0.5mm20”10”5”2”1”1mm41”20”10”4”2”2mm82”41”20”8”4”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，邊長越短，偏心距越大，影響也越大。

第三十三頁，共四十六頁，2022年，8月28日3-7水平角測量的誤差分析儀器誤差對(duì)中誤差與目標(biāo)偏心觀測誤差1.瞄準(zhǔn)誤差mv=±60”/V2.讀數(shù)誤差mt=±0.1t外界條件的影響

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

第三十四頁，共四十六頁，2022年，8月28日3-6經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)和校正一.照準(zhǔn)部水準(zhǔn)軸應(yīng)垂直于儀器豎軸的檢驗(yàn)和校正第三十五頁，共四十六頁，2022年，8月28日3-6經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)和校正一.照準(zhǔn)部水準(zhǔn)軸應(yīng)垂直于儀器豎軸的檢驗(yàn)和校正二.十字絲豎絲應(yīng)垂直于儀器橫軸的檢驗(yàn)校正第三十六頁，共四十六頁，2022年，8月28日3-6經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)和校正一.照準(zhǔn)部水準(zhǔn)軸應(yīng)垂直于儀器豎軸的檢驗(yàn)和校正二.十字絲豎絲應(yīng)垂直于儀器橫軸的檢驗(yàn)校正三.視準(zhǔn)軸應(yīng)垂直于橫軸的檢驗(yàn)和校正第三十七頁，共四十六頁，2022年，8月28日3-6經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)和校正四.橫軸與豎軸垂直的檢驗(yàn)和校正在離建筑物10m處安置儀器，盤左瞄準(zhǔn)墻上高目標(biāo)點(diǎn)標(biāo)志P（垂直角大于30度），將望遠(yuǎn)鏡放平，十字絲交點(diǎn)投在墻上定出P1點(diǎn)。盤右瞄準(zhǔn)P點(diǎn)同法定出P2點(diǎn)。若P1、P2點(diǎn)重合，則說明此條件滿足，若P1P2＞5mm，則需要校正。第三十八頁，共四十六頁，2022年，8月28日3-6經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)和校正六.光學(xué)對(duì)中器的檢驗(yàn)校正五.豎盤指標(biāo)差的檢驗(yàn)和校正

用盤左、盤右觀測同一目標(biāo)點(diǎn)，計(jì)算指標(biāo)差x,如果x>1’則需校正。校正：轉(zhuǎn)動(dòng)指標(biāo)水準(zhǔn)器使盤右的讀數(shù)為R-x,指標(biāo)水準(zhǔn)器必然偏離中心，然后校正指標(biāo)水準(zhǔn)器使其居中。四.橫軸與豎軸垂直的檢驗(yàn)和校正有裝在照準(zhǔn)部上和裝在基座上兩種第三十九頁，共四十六頁，2022年，8月28日3-8電子經(jīng)緯儀簡介根本區(qū)別：電子測角系統(tǒng)代替光學(xué)讀數(shù)系統(tǒng),讀數(shù)自動(dòng)化有微處理器，實(shí)現(xiàn)許多光學(xué)經(jīng)緯儀不具備的功能（自動(dòng)讀數(shù)、自動(dòng)記錄、軸系誤差補(bǔ)償、積木式結(jié)構(gòu)）電子經(jīng)緯儀的電子測角原理1.編碼度盤絕對(duì)式測角原理第四十頁，共四十六頁，2022年，8月28日3-8電子經(jīng)緯儀簡介

顯然，編碼度盤的測角分辨率為360o/2n

度盤直徑D一般只有80mm，若n=10,即測角分辨率為360o/210=21.1’,其最外圈的寬度也只有:πx80mm