土木工程測量經(jīng)緯儀及其使用

3.1.2豎直角測量原理1、定義：在同一豎直面內(nèi)，儀器中心至目標(biāo)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，α為正值；視線向下傾斜，稱俯角，α為負(fù)值。2、原理：

α=目標(biāo)視線讀數(shù)—水平視線讀數(shù)Z—天頂距α1α2第三節(jié)豎直角測量按精度分為DJ1、DJ2、DJ6、DJ15等。

D—大地測量儀器

J—經(jīng)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(xué)經(jīng)緯儀、電子經(jīng)緯儀。按性能分為方向經(jīng)緯儀、復(fù)測經(jīng)緯儀目前建筑測量中使用較多的是光學(xué)經(jīng)緯儀，一般用DJ6，精度要求較高時用DJ2。3.2光學(xué)經(jīng)緯儀的基本構(gòu)造及使用一DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造

DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀包括基座、度盤、照準(zhǔn)部三大部分。垂直制動水平微動讀數(shù)目鏡水平度盤轉(zhuǎn)換輪垂直微動光學(xué)對點器補(bǔ)償器轉(zhuǎn)換鈕望遠(yuǎn)鏡圓水準(zhǔn)器（一）照準(zhǔn)部主要由望遠(yuǎn)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(shè)備、水準(zhǔn)器和光學(xué)對點器等組成。望遠(yuǎn)鏡—

用于瞄準(zhǔn)目標(biāo)圓水準(zhǔn)器—

用于粗略整平儀器管水準(zhǔn)器—

用于精確整平儀器光學(xué)對點器—

用于使度盤中心和測點在同一鉛垂線上讀數(shù)裝置—用于讀數(shù)（二）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。（三）度盤包括水平度盤和豎直度盤，由光學(xué)玻璃制成。注記：0?~360?

分劃：20＇、30＇、1?三種注：①水平度盤順時針注記，與豎軸不固定，不隨望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)動；②水平度盤有復(fù)測鈕或變換鈕，用作改變觀測方向的角度值；③豎直度盤順時針注記或逆時針注記，與望遠(yuǎn)鏡固定，隨望遠(yuǎn)鏡一起轉(zhuǎn)動。（四）測釬、標(biāo)桿和覘牌測釬、標(biāo)桿和覘牌均為經(jīng)緯儀瞄準(zhǔn)目標(biāo)時所使用的照準(zhǔn)工具。

測釬：適用與距測站較近的目標(biāo)。標(biāo)桿：適用與距測站較遠(yuǎn)的目標(biāo)。覘牌：固定在三腳架上使用，遠(yuǎn)近皆可適用；一般為紅白或黑白相間且常與棱鏡結(jié)合，用于電子經(jīng)緯儀或全站儀。有時也可懸掛垂球用垂球線作為瞄準(zhǔn)標(biāo)志。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)。

二DJ6級光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)方法

經(jīng)緯儀的使用包括對中、整平、瞄準(zhǔn)和讀數(shù)四項基本操作。一對中、整平

1目的：①使測點中心與儀器豎軸中心在同一鉛垂線上；②使水平度盤處于水平位置。2方法：有垂球?qū)χ泻凸鈱W(xué)對點器對中兩種，由于垂球?qū)χ芯容^低，且使用不便，工程測量中一般采用光學(xué)對點器對中。

三經(jīng)緯儀的使光學(xué)對點器對中及整平的步驟：①安置儀器：高度適中，使測點在視場內(nèi)；②強(qiáng)制對中：調(diào)節(jié)腳螺旋，使光學(xué)對點器中心與測點重合；③粗略整平：調(diào)節(jié)三腳架，使圓水準(zhǔn)氣泡中；④精確整平：調(diào)節(jié)腳螺旋，使長水準(zhǔn)氣泡中；⑤精確對中：移動基座，精確對中（只能前后、左右移動，不能旋轉(zhuǎn)）；⑥重復(fù)④、⑤兩步，直到完全對中、整平。二調(diào)焦與瞄準(zhǔn)

1目的：視準(zhǔn)軸對準(zhǔn)觀測目標(biāo)的中心。

2方法：①調(diào)節(jié)目鏡調(diào)焦螺旋，使十字絲清晰；②利用粗瞄器，粗略瞄準(zhǔn)目標(biāo)，固定制動螺旋；③調(diào)節(jié)物鏡調(diào)焦螺旋使目標(biāo)成像清晰，注意消除視差；④調(diào)節(jié)制動、微動螺旋，精確瞄準(zhǔn)。測水平角用雙絲夾粗目標(biāo)測豎直角用橫絲切目標(biāo)頂部三讀數(shù)方法：

①打開反光鏡，使讀數(shù)窗光線均勻；②調(diào)焦使讀數(shù)窗分劃清晰（注意消除視差）；

③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：215?06＇48"豎直角：78?52＇00"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?06＇48"豎直讀數(shù)：78?52＇00"豎直讀數(shù)：92?17＇30"水平讀數(shù)：轉(zhuǎn)動測微輪重合讀數(shù)在讀數(shù)顯微鏡內(nèi)，可以看到水平度盤和豎直度盤的分劃以及相應(yīng)的分微尺像，如圖3-2所示。度盤最小分劃值為1°，分微尺上把度盤為1°的弧長分為60格，所以分微尺上最小分劃值為1′，每10′作一注記，可估讀至0.1′。（一）分微尺測微器及其讀數(shù)法

DJ6級光學(xué)經(jīng)緯儀DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)方法88水平度盤示數(shù)豎直度盤示數(shù)178°00′00″88°24′06″01234560123456豎直水平178177178°28′48″178°50′30″88°57′18″8989°08′06″（二）單平板玻璃測微器的讀數(shù)方法如圖所示讀數(shù)窗內(nèi)可以看到測微盤（上）、豎直度盤（中）和水平度盤（下）的分劃像。度盤凡整度注記，每度分兩格，最小分劃值為30′；測微盤把度盤上30′弧長分為30大格，一大格為1′，每5′一注記，每一大格又分三小格，每小格20″，不足20″的部分可估讀，一般可估讀到四分之一格，即5″。

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?qū)A斜距離改化成水平距離。常用儀器

經(jīng)緯儀OMN3.4水平角觀測水平角觀測方法有測回法和方向觀測法兩種MNO觀測程序：盤左：順時針M→N盤右：逆時針N→M一、操作步驟：①安置儀器于O點，對中整平；②正鏡（盤左）瞄準(zhǔn)M點，度盤歸零；③順時針轉(zhuǎn)動儀器，瞄準(zhǔn)N點讀數(shù)；④倒鏡（盤右），瞄準(zhǔn)N點讀數(shù)；⑤逆時針轉(zhuǎn)動儀器，瞄準(zhǔn)M點讀數(shù)。3.4.1測回法（只有兩個方向）二、記錄與計算（見表)

①盤左（正鏡）觀測瞄M，記錄m左=0°00′36″瞄N，記錄n左=68°42′48″上半測回的角值：

β左=n左-m左=68°42′12″

②盤右（倒鏡）觀測瞄N，記錄n右=248°42′30″瞄M，記錄m右=180°00′24″下半測回角值：

β右=n右-m右=68°42′06″④一測回角值

③檢核對于DJ6經(jīng)緯儀，上下半測回角度之差應(yīng)滿足：，否則，應(yīng)重測。當(dāng)測角精度要求較高時，需觀測多個測回：①第一測回度盤歸零；②其他各測回間按180?/n（n為測回數(shù)）的差值，變換度盤；③各測回角值之差不得超過40"；④取各測回平均值作為最后結(jié)果。測站?＇"豎盤目標(biāo)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第二測回

O左左右右MNMNMNMN00036684248

6842126842091800024

2484230684206684215901012158523027010183385242684218684224684221水平角觀測手簿（測回法）3.4.2方向觀測法（目標(biāo)多于兩個）

在測量中，有時在一個測站上往往需要觀測兩個或兩個以上的角度，此時，可以采用方向法測量水平方向值。兩個相鄰方向的方向值的差即為該兩個方向之間的水平角值。DCABO一、觀測步驟：①安置儀器于測站點O，對中、整平；②經(jīng)緯儀盤左位置，旋轉(zhuǎn)水平度盤位置變換輪，使水平度盤讀數(shù)置于0度附近，精確瞄準(zhǔn)C，讀出水平度盤讀數(shù)為a1，順時針依次照準(zhǔn)目標(biāo)D、A、B讀數(shù)；③繼續(xù)順時針旋轉(zhuǎn)，再次瞄準(zhǔn)C，水平度盤讀數(shù)為a2，讀數(shù)a1與a2差稱為“半測回歸零差”。④倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡（盤右），逆時針方向轉(zhuǎn)動，瞄準(zhǔn)零方向C，依次照準(zhǔn)目標(biāo)C、B、A、D、C（歸零），讀數(shù)；

④歸零后方向值的計算：各方向平均讀數(shù)分別減起始方向平均讀數(shù)。二、記錄與計算(觀測記錄見表)①歸零差的計算:分別計算盤左、盤右兩次瞄準(zhǔn)起始方向讀數(shù)之差Δ；（若Δ超限，應(yīng)及時重測）②計算2c值（兩倍視準(zhǔn)誤差）：2c=盤左讀數(shù)-（盤右讀數(shù)±180?）若2c超限，應(yīng)及時重測。

③各方向平均讀數(shù)的計算：

⑤各測回歸零后平均方向值的計算：

各測回歸零后方向值的平均值。⑥

水平角的計算：相鄰方向值之差，即為相鄰方向所夾的水平角。同一方向各測回互差"經(jīng)緯儀型號半測回歸零差"一測回內(nèi)2c互差"DJ2DJ6818139方向觀測法限差的要求角值123456789?＇"全圓方向觀測法觀測手簿測站覘點水平度盤讀數(shù)盤左盤右2c平均讀數(shù)一測回歸零方向值各測回平均方向值?＇"?＇"?＇"?＇"?＇""OO第1測回第2測回CDBACΔΔCABDC0005479274814231182884630

0004218000242592730322310010846061800018-12-6+30+18+18+24+24+18+18+30+12+24

000397927391423109288461800030（00034）

0000079270514230352884544

0000079265914230292884547

90010616927542323130184648900100

2700048349273642310019846362700036

90005716927452323115184642900048

0000079265314230232884550

（900052）792659

6303301461518

711413-6-12一豎直角測量原理1、定義：在同一豎直面內(nèi)，儀器中心至目標(biāo)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，α為正值；視線向下傾斜，稱俯角，α為負(fù)值。2、原理：

α=目標(biāo)視線讀數(shù)—水平視線讀數(shù)Z—天頂距α1α23.5豎直角觀測二豎直度盤構(gòu)造豎直度盤固定在望遠(yuǎn)鏡的旋轉(zhuǎn)軸（橫軸）上。主要由豎直度盤、豎盤指標(biāo)、（豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管、豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管微動螺旋），目前很多儀器用自動補(bǔ)償器代替了水準(zhǔn)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１、豎直角計算公式順時針注記豎盤刻劃：目鏡0°，物鏡180°

盤左:

αL=90°－L（上半測回）盤右:

αR=R－270°（下半測回）一測回豎直角：

α=（αL+αR）/2=（R－L－180°）/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:

αL=L－90°

（上半測回）盤右:

αR=270°－R（下半測回）一測回豎直角：

α

=（αL+αR）/2=（L－R+180°）/2

（L、R分別為盤左、盤右豎盤讀數(shù)）豎直角計算的通用公式：（1）當(dāng)望遠(yuǎn)鏡視線往上仰，豎盤讀數(shù)增加時：

α=瞄準(zhǔn)目標(biāo)時的讀數(shù)－視線水平時的常數(shù)

（２）當(dāng)望遠(yuǎn)鏡視線往下仰，豎盤讀數(shù)減小時：

α=視線水平時的常數(shù)－瞄準(zhǔn)目標(biāo)時的讀數(shù)

對不同注記形式的度盤

，首先應(yīng)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?。2觀測、記錄與計算豎直角觀測

①安置儀器，對中、整平；

②盤左瞄準(zhǔn)目標(biāo)某一位置，讀取豎盤讀數(shù)L；③盤右瞄準(zhǔn)原目標(biāo)位置，讀取豎盤讀數(shù)R。（以上盤左、盤右觀測構(gòu)成一個測回）記錄與計算(見表3.3)①分別計算盤左、盤右半測回豎直角，②計算盤左盤右的平均值作為一測回豎直角。測站目標(biāo)豎盤位置豎盤讀數(shù)半測回豎直角指標(biāo)差

"一測回豎直角

?＇"備注OPP＇左右左右?＇"?＇"

7112362884700

961842

2634100-12-9+184712-61851+184724+184700-61842-61900豎直角觀測手簿

αL=90°－LαR=R－270°

x=（

αR－αL

）/2α=（αL+αR）/2四豎盤讀數(shù)指標(biāo)差當(dāng)豎直水準(zhǔn)管的氣泡居中，望遠(yuǎn)鏡的視線水平時，豎直角為0，其讀數(shù)指標(biāo)處于正確位置，即正好指向90°或270°，但是，豎盤水準(zhǔn)管與豎盤讀數(shù)指標(biāo)的關(guān)系不正確，使視線水平時的讀數(shù)與應(yīng)有讀數(shù)有一個小的角度差x，稱為豎盤指標(biāo)差。四豎盤讀數(shù)指標(biāo)差XX如圖：盤左位置，望遠(yuǎn)鏡上仰，讀數(shù)減小，豎盤讀數(shù)為L。則正確的豎直角為：α＝90°－L＋x＝αL＋x（1）

指標(biāo)差計算如圖：盤右位置，望遠(yuǎn)鏡上仰，讀數(shù)增大，豎盤讀數(shù)為R。則正確的豎直角為：α＝R－270°－x=αR－x（2）（1）、（2）兩式聯(lián)立得：通過盤左、盤右豎直角取平均值，可以消除指標(biāo)差；對于DJ6經(jīng)緯儀，同一測站上不同目標(biāo)的指標(biāo)差互差或同方向各測回指標(biāo)差互差，不應(yīng)超過25"。一經(jīng)緯儀應(yīng)滿足的幾何條件

主要軸線：豎軸VV1水準(zhǔn)管軸LL1橫軸HH1視準(zhǔn)軸CC1幾何關(guān)系：

LL1VV1

CC1HH1

HH1VV1望遠(yuǎn)鏡十字絲豎絲垂直于橫軸3.6經(jīng)緯儀的檢驗與校正二檢驗與校正（一）水準(zhǔn)管軸垂直于豎軸的檢驗與校正

1、檢驗①儀器粗平：圓水準(zhǔn)器氣泡居中。②水準(zhǔn)管平行某兩個腳螺旋，使水準(zhǔn)管氣泡居中。③照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)180°，若氣泡仍居中，則滿足要求，若氣泡偏離，則需校正。

2、校正①用腳螺旋調(diào)一半；②用水準(zhǔn)管校正螺旋調(diào)一半。此項檢校需反復(fù)進(jìn)行，直至儀器旋轉(zhuǎn)到任意方向氣泡都居中。校正螺絲（二）十字絲豎絲的檢驗校正

1、檢驗①儀器整平②豎絲瞄準(zhǔn)大致水平方向的P點，豎直方向移動望遠(yuǎn)鏡，看P點是否在豎絲上移動

2、校正①用十字絲的交點瞄準(zhǔn)P點。②用十字絲的校正螺旋調(diào)整。（三）視準(zhǔn)軸垂直于橫軸（2c）的檢驗與校正

1、檢驗①平地選DAB=20m左右,安置儀器于中點O；

A點設(shè)瞄準(zhǔn)標(biāo)志，B點橫一毫米刻劃標(biāo)尺（注意標(biāo)志、標(biāo)尺與儀器同高）。②盤左：瞄A，倒鏡，讀數(shù)為B1③盤右：瞄A，倒鏡，讀數(shù)為B2④若B1=B2，則滿足要求若B1≠B2，則存在c角，當(dāng)c超過1＇時，需校正。2、校正

①在標(biāo)尺上定出B1、B2兩點連線的中點B；

②定出B、B2兩點連線的中點B3

；③調(diào)節(jié)十字絲校正螺絲，使十字絲交點對準(zhǔn)B3

；（四）橫軸垂直于豎軸的檢驗與校正1、檢驗①距墻壁D=30m安置儀器，墻壁上選一明顯目標(biāo)P，αΡ≥30°；②盤左：瞄P，望遠(yuǎn)鏡水平，讀數(shù)P1，標(biāo)出P1；③盤右：瞄P，望遠(yuǎn)鏡水平，讀數(shù)P2，標(biāo)出P2；④若P1=P2,則滿足要求，若P1≠P2,則存在i角，需校正。2、校正①墻上定出P1、P2的中點PM

；②調(diào)節(jié)水平微動，瞄準(zhǔn)PM，將望遠(yuǎn)鏡上仰（十字絲交點必偏離P點，至P＇點；③校正橫軸一端支架上的偏心環(huán)，使橫軸一端升高或降低，移動十字絲，精確瞄準(zhǔn)P；④反復(fù)檢校，直至i角小于1＇；（五）豎盤指標(biāo)差的檢驗與矯正1、檢驗①儀器整平，用盤左、盤右分別瞄準(zhǔn)大致水平方向的P點，讀數(shù)為L，R。②計算豎直角和指標(biāo)差

α=（R－L－180°）/2

X=(L＋R－360°)/2 DJ6:若X≤60″，滿足要求， 若X>60″，需要校正。2、校正①盤右瞄準(zhǔn)P點；

②調(diào)節(jié)指標(biāo)水準(zhǔn)管微動螺旋，使豎盤讀數(shù)為：R＝α＋x＋270°

③調(diào)節(jié)指標(biāo)水準(zhǔn)管校正螺絲，使氣泡居中。（六）光學(xué)對點器的檢驗與校正

1、檢驗①安置儀器精確整平，在儀器正下方放一白色紙板；②將對點器中心投影到紙板上，并做標(biāo)志P1

；③旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部180?，將對點器中心投影到紙板上，并做標(biāo)志P2；若P1

、P2重合，滿足要求，否則需校正。

2、校正①取P1

、

P2的中點P；②調(diào)節(jié)對點器校正螺絲，使對點器中心投影與P重合。P1P2P一儀器誤差

主要包括儀器檢校后的殘余誤差和儀器制造、加工不完善所引起的誤差。

1、視準(zhǔn)軸誤差（2c值，盤左、盤右取平均可消除）

2、橫軸傾斜誤差（i角，盤左、盤右取平均可消除）

3、度盤偏心差（照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)中心與水平