工程測(cè)量第三章(經(jīng)緯儀及角度測(cè))

第三章經(jīng)緯儀及角度丈量第一節(jié)程度角丈量原理如圖：①觀測(cè)BA、BC方向線間的夾角；②將三點(diǎn)沿鉛垂方向投影到程度面P上得到b、a、c三點(diǎn)；③ba、bc的夾角就是BA、BC方向線之間的夾角；可以想象在點(diǎn)B處程度有一帶刻度的圓盤〔刻度順時(shí)針標(biāo)志〕，過方向線BA、BC的鉛垂面在圓盤上的讀數(shù)為a、c，那么夾角β=c-a。程度度盤0ca程度面ac

ABCb程度角：地面上一點(diǎn)到其它兩目的的方向線到同一程度面上的鉛垂投影所構(gòu)成的夾角。要具有丈量程度角的功能的儀器，必需滿足以下條件：1、經(jīng)緯儀可以安頓程度刻度盤，并可以準(zhǔn)確讀取刻度盤上的讀數(shù)；2、可以進(jìn)展程度、豎直旋轉(zhuǎn)，以瞄準(zhǔn)空間上不同方向、不同高度、不同間隔的目的；3、具有使儀器的度盤中心和測(cè)點(diǎn)位于同一條鉛垂線上的設(shè)備。第二節(jié)光學(xué)經(jīng)緯儀經(jīng)緯儀分光學(xué)經(jīng)緯儀和電子經(jīng)緯儀兩大類。按精度分:DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ15五個(gè)等級(jí)。按技術(shù)分:光學(xué)經(jīng)緯儀、電子經(jīng)緯儀、全站儀。D：大地；J：經(jīng)緯儀；下標(biāo)數(shù)字：表示每測(cè)回方向觀測(cè)值中誤差〔″〕。DJ6-2DJ6-2〔華光〕J2-2(蘇一光)TDJ2ETDJ2〔北光〕J6EJ6〔1002廠〕拓普康索佳蔡司徠卡賓得尼康NIKON一、DJ6型光學(xué)經(jīng)緯儀主要由照準(zhǔn)部、程度度盤和基座三部分組成。1、照準(zhǔn)部在角度丈量過程中，作為一整體可圍繞豎軸旋轉(zhuǎn)的部分，由多個(gè)小部分構(gòu)成，由程度制動(dòng)螺旋和微動(dòng)螺旋控制。1〕望遠(yuǎn)鏡用以瞄準(zhǔn)目的，固定在橫軸上，可圍繞橫軸仰俯轉(zhuǎn)動(dòng)；2〕豎直度盤與橫軸連在一同，用以丈量豎直角；3〕照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管用以檢查儀器能否程度；4〕光學(xué)讀數(shù)系統(tǒng)由一系列的棱鏡和透鏡組成，可將程度度盤和豎直度盤的刻度投影到讀數(shù)顯微鏡內(nèi)進(jìn)展讀數(shù)。5〕讀數(shù)顯微鏡用以讀取程度度盤和豎直度盤的讀數(shù)。6〕內(nèi)軸是儀器的豎軸，也是照準(zhǔn)部的旋轉(zhuǎn)軸。2、程度度盤部分主要由程度度盤、度盤變換輪和外軸組成。1〕程度度盤在度盤上按順時(shí)針方向刻有0o~360o的分劃線，度盤上相鄰兩分劃線所對(duì)的圓心角，稱為度盤的分劃值。2〕度盤變換輪丈量時(shí)，有時(shí)需求在特定的方向使得程度度盤的讀數(shù)為某特定值，翻開度盤變換輪的保險(xiǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪并推進(jìn)，到達(dá)數(shù)據(jù)后，關(guān)上保險(xiǎn)。3〕外軸用以銜接程度度盤部分和基座部分。3、基座用以銜接儀器和三腳架4、光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)方法DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)采用分微尺讀數(shù)安裝和單平行玻璃測(cè)微器讀數(shù)安裝兩種。1〕分微尺測(cè)微器讀數(shù)安裝H標(biāo)志為程度度盤讀數(shù)窗V標(biāo)志為豎直度盤讀數(shù)窗刻劃：度盤分劃值為1°；分劃尺分成6大格〔10′〕，每大格又分為10小格，每小格為1′，估讀到0.1′；①先讀分微尺上的度數(shù)；②再讀分劃線在分微尺上的分?jǐn)?shù)。例：H：①度數(shù)180o；②分?jǐn)?shù)6.4′；③讀數(shù)180o+6.4′=180o6′24″V：讀數(shù)64°53′12″。例1:01234561341330123456134133例2:01234567978例3:0123456134133例4:2〕單平行玻璃測(cè)微器讀數(shù)單平行玻璃測(cè)微器主要由平板玻璃、測(cè)微尺、測(cè)微輪、連接機(jī)構(gòu)組成。讀數(shù)窗口顯示的是由上、下兩排影像組成，下排以o為單位，上排以′為單位。讀數(shù)前，轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微輪，將雙目的線挪動(dòng)到下排分劃線的對(duì)稱兩側(cè)。讀數(shù)：下排讀數(shù)：91o30′；上排讀數(shù)：18′30″；讀數(shù)為：91o30′+18′30″=91o48′30″3〕DJ2型光學(xué)經(jīng)緯儀采用對(duì)徑重合讀數(shù)法。度盤分劃值為20′，測(cè)微窗為測(cè)微尺的影像，左側(cè)注記為分值，右側(cè)注記為整十倍秒值。1〕讀數(shù)前轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微輪，使上下排分劃線準(zhǔn)確重合。2〕找出上排一數(shù)據(jù)〔在左側(cè)〕與下一排數(shù)據(jù)〔在右側(cè)〕相差180o的正像讀數(shù)163o；3〕找出兩相差180o的數(shù)據(jù)間的格數(shù)，四格，即30′；4〕在測(cè)微窗，讀數(shù)：8′16.3″；5〕最后讀數(shù)：163o+30′+8′16.3″=163o38′16.3″第三節(jié)經(jīng)緯儀的根本操作經(jīng)緯儀的操作步驟有對(duì)中、整平、照準(zhǔn)、讀數(shù)四大步。一、對(duì)中目的：使經(jīng)緯儀的豎軸中心與測(cè)站點(diǎn)位于同一鉛垂線上。1、垂球?qū)χ?、光學(xué)對(duì)點(diǎn)器對(duì)中在儀器的豎軸中安裝一個(gè)小望遠(yuǎn)鏡，并有一個(gè)反光棱鏡，可在程度方向檢查能否對(duì)中。垂球?qū)χ孝傧仁鼓_架頭程度，再挪動(dòng)三腳架〔粗略對(duì)中〕②在腳架頭上挪動(dòng)儀器〔準(zhǔn)確對(duì)中〕B※光學(xué)對(duì)中大致程度、大致對(duì)中先將腳架大致對(duì)中、程度；眼睛察看光學(xué)對(duì)中器，兩手抓住兩個(gè)腳架進(jìn)展拖動(dòng)，使大致對(duì)中，垂直放下腳架，并保持腳架頭大致程度，踩實(shí)，伸縮架腿，使儀器盡量程度。二、整平〔僅僅限于曾經(jīng)由伸縮架腿，使儀器根本整平根底上〕目的：是為了使經(jīng)緯儀的豎軸處于鉛垂形狀。1、轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部，使水準(zhǔn)管平行于兩腳螺旋的連線；2、旋轉(zhuǎn)該連線上的兩腳螺旋，使氣泡居中；3、旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部90o；4、旋轉(zhuǎn)另一腳螺旋使氣泡居中；5、反復(fù)前面四步；6、假設(shè)照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)一周，氣泡一直居中，那么闡明豎軸處于鉛垂形狀。7、總體檢查對(duì)中、整平情況。氣泡居中，1、2等高123平行高氣泡居中，3與1、2等高123三、照準(zhǔn)觀測(cè)目的必需求有照準(zhǔn)標(biāo)志，丈量上的照準(zhǔn)標(biāo)志有標(biāo)桿、測(cè)釬、覘牌，都應(yīng)立于丈量點(diǎn)位上。丈量時(shí)，以十字絲的交點(diǎn)瞄準(zhǔn)照準(zhǔn)目的中心。照準(zhǔn)步驟：1、鏡對(duì)光；2、粗瞄目的；3、準(zhǔn)確瞄準(zhǔn)；4、消除視差。四、讀數(shù)瞄準(zhǔn)方法(4點(diǎn))①目鏡對(duì)光使十字絲明晰②用準(zhǔn)星粗瞄目的③物鏡對(duì)光，使目的像明晰④用程度微動(dòng)準(zhǔn)確瞄準(zhǔn)目的TDJ2ETDJ2〔北光〕準(zhǔn)星目鏡程度微動(dòng)物鏡第四節(jié)程度角觀測(cè)讀數(shù)系統(tǒng)兩次在讀數(shù)刻盤上的讀數(shù)之差，即為兩方向的程度角。程度角的觀測(cè)方法有測(cè)回法和全圓法。一、測(cè)回法測(cè)回法普通用于觀測(cè)兩個(gè)方向間的夾角。如圖，要測(cè)BC、BA兩方向的程度角β：概念：盤左：當(dāng)目鏡對(duì)著觀測(cè)者時(shí)豎盤在望遠(yuǎn)鏡的左邊盤左位置盤右位置盤右：當(dāng)目鏡對(duì)著觀測(cè)者時(shí)豎盤在望遠(yuǎn)鏡的右邊測(cè)回法觀測(cè)步驟測(cè)站盤位目的度盤讀數(shù)半測(cè)回角值一測(cè)回角值各測(cè)回平均值備注12左右左右ABABABAB01212720848715636ABOoAB①在測(cè)站點(diǎn)安頓儀器，目的點(diǎn)豎立目的；②上半測(cè)回a：準(zhǔn)確瞄準(zhǔn)A目的配置程度度盤至0度稍大處，并讀程度度盤讀數(shù)a左，并記錄;b：順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部，準(zhǔn)確瞄準(zhǔn)B目的，讀取b左，并記錄；c：計(jì)算β左=b左－a左③下半測(cè)回〔盤右測(cè)回〕測(cè)站盤位目的度盤讀數(shù)半測(cè)回角值一測(cè)回角值各測(cè)回平均值備注12左右左右ABABABAB0121272084871563625208301801200715630715633900842162052427008303420506715642715636715639715636④檢查a：△β=β左－β右≤±40″ABOoABa：倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部準(zhǔn)確瞄準(zhǔn)B目的，讀取b右，并記錄；b：逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部重新瞄準(zhǔn)A讀取a右；c：計(jì)算β右=b右－a右b：計(jì)算β=〔β左＋β右〕/2計(jì)算程度角度時(shí)，總是用右邊方向的讀數(shù)減去左邊方向的讀數(shù)，假設(shè)不夠減，那么右邊方向的讀數(shù)加上360o再減。假設(shè)為提高測(cè)角精度而施測(cè)多個(gè)測(cè)回，那么第一測(cè)回后各測(cè)回的起始讀數(shù)應(yīng)加上180o/n。各測(cè)回值差值不應(yīng)超越規(guī)范要求。二、全圓測(cè)回法當(dāng)觀測(cè)方向有3個(gè)或3個(gè)以上時(shí)，采用全圓測(cè)回法。1、觀測(cè)步驟1〕盤左位置先選擇觀測(cè)條件較好的目的作為起始方向A，置度盤讀數(shù)為稍大于0o，準(zhǔn)確瞄準(zhǔn)讀數(shù)后，順時(shí)針瞄準(zhǔn)其它目的〔B、C、D、A〕讀數(shù)，為上半測(cè)回；2〕盤右位置照準(zhǔn)目的A，讀數(shù)，逆時(shí)針瞄準(zhǔn)其它目的〔D、C、B、A〕、讀數(shù)，下半測(cè)回。上、下半測(cè)回總稱為一測(cè)回。每半測(cè)回的最后方向?yàn)槠鹗挤较?，這稱為半測(cè)回歸零。每半測(cè)回過程中，照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)一周，故稱為全圓測(cè)回法。OABCD上半測(cè)回OABCD下半測(cè)回2、記錄3、計(jì)算1〕計(jì)算2倍照準(zhǔn)誤差2C，2C=左-〔右±180o〕；2〕計(jì)算盤左盤右讀數(shù)平均值，平均值=[左+(右±180o)]/23〕計(jì)算起始方向讀數(shù)平均值；4〕計(jì)算歸零后方向值；5〕計(jì)算各測(cè)回歸零后方向值的平均值。4、限差規(guī)定1〕歸零差對(duì)J2≤12″，對(duì)J6≤18″2〕測(cè)回差對(duì)J2不超越±12″，對(duì)J6不超越±24″1〕2C互差對(duì)J2不超越±18″，對(duì)J6不做要求。假設(shè)要求測(cè)角的精度高，可以添加測(cè)回?cái)?shù)。程度角觀測(cè)本卷須知：1.儀器高度要與觀測(cè)者的身高相順應(yīng)，三腳架要踩實(shí)，腳架螺旋要擰緊，中心銜接螺旋要擰緊，操作時(shí)不要用手扶三腳架，運(yùn)用各螺旋時(shí)用力要輕。2.要準(zhǔn)確對(duì)中，邊長(zhǎng)越短，對(duì)中誤差影響越大。3.照準(zhǔn)標(biāo)志要豎直，盡能夠用十字絲交點(diǎn)附近去瞄準(zhǔn)標(biāo)志底部。4.應(yīng)該邊觀測(cè)、邊記錄、邊計(jì)算。發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，立刻重測(cè)。5.程度角觀測(cè)過程中，不得再調(diào)整照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管。如氣泡偏離中央超越一格時(shí)，須重新整平儀器，重新觀測(cè)。第五節(jié)豎直角丈量在同一豎直平面內(nèi)，視野與程度方向的夾角稱為豎直角。視野位于程度方向上方時(shí)，稱為仰角，α為＋，視野位于程度方向下方時(shí)，稱為俯角，α為－。一、豎直度盤與讀數(shù)系統(tǒng)豎盤固定在橫軸上，隨望遠(yuǎn)鏡一同繞橫軸轉(zhuǎn)動(dòng)，豎直度盤的分劃線與分微尺一同成像于讀數(shù)顯微鏡內(nèi)。當(dāng)望遠(yuǎn)鏡水平，豎盤目的水準(zhǔn)管氣泡居中時(shí)的讀數(shù)稱為起始讀數(shù)。二、豎直角觀測(cè)由于豎直度盤的注記方式不同，為了確保豎直角的計(jì)算正確，必需首先確定豎直角的計(jì)算公式。順時(shí)針注記1、豎直角的計(jì)算原那么：1〕抬高物鏡，假設(shè)讀數(shù)逐漸添加，那么：α=讀數(shù)－始讀數(shù)2〕抬高物鏡，假設(shè)讀數(shù)逐漸減少，那么：α=始讀數(shù)－讀數(shù)2、觀測(cè)豎直角的步驟⑴在測(cè)站點(diǎn)安頓儀器⑵判別注記方式，確定計(jì)算公式⑶觀測(cè)：①盤左：用橫絲切住目的，使豎盤目的水準(zhǔn)管氣泡居中，讀豎盤讀數(shù)L，并計(jì)算αL;②盤右：用橫絲切住目的原處，使豎盤目的水準(zhǔn)管氣泡居中，讀豎盤讀數(shù)R，并計(jì)算αR。⑷計(jì)算豎盤目的差及豎直角①X＝〔αR－αL〕／2②α＝〔αR＋αL〕／2測(cè)站目標(biāo)盤位豎盤讀數(shù)半測(cè)回角值指標(biāo)差一測(cè)回角值備注oA左734412+161548+12+161600右2861612+161612B左1140342-240342+18-240324右2455654-240306豎直角觀測(cè)記錄手簿測(cè)站目標(biāo)盤位豎盤讀數(shù)半測(cè)回角值指標(biāo)差一測(cè)回角值備注AM左874524右2721512N左983136右2612912+21436+21512-83136-83048+18+24+21436-83112第六節(jié)經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)由于長(zhǎng)期的運(yùn)用及運(yùn)輸過程中的震動(dòng)，能夠破壞經(jīng)緯儀的軸線間的幾何關(guān)系。因此，進(jìn)展艱苦工程前，應(yīng)進(jìn)展檢驗(yàn)和校正。經(jīng)緯儀的幾何軸線應(yīng)滿足如下條件：1〕照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管軸應(yīng)垂直于儀器豎軸〔LL⊥VV〕；2〕十字絲的豎絲應(yīng)垂直于橫軸；3〕視準(zhǔn)軸應(yīng)垂直于橫軸〔CC⊥HH〕；4〕橫軸應(yīng)垂直于豎軸〔HH⊥VV〕；5〕望遠(yuǎn)鏡視野程度，豎盤目的水準(zhǔn)管氣泡居中時(shí)，讀數(shù)多為0o、90o、270o。一、照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管軸垂直于儀器豎軸的檢驗(yàn)與校正1、檢驗(yàn)1〕安頓好經(jīng)緯儀，轉(zhuǎn)動(dòng)腳螺旋，使氣泡居中；2〕旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部180o，檢查氣泡能否依然居中。二、十字絲的豎絲垂直于橫軸的檢驗(yàn)和校正1、檢驗(yàn)1〕用十字絲瞄準(zhǔn)墻壁，并將交點(diǎn)用明顯標(biāo)志標(biāo)明；2〕上、下緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，檢查標(biāo)志點(diǎn)能否偏離十字絲的豎絲。三、視準(zhǔn)軸應(yīng)垂直于橫軸的檢驗(yàn)望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸不垂直于橫軸所偏離的角度C稱為視準(zhǔn)誤差，其是由十字絲的交點(diǎn)不正確而產(chǎn)生的。在望遠(yuǎn)鏡繞橫軸旋轉(zhuǎn)的過程中，視野掃過的是一個(gè)圓錐面。這樣假設(shè)測(cè)量同一豎直面上高低兩點(diǎn)，程度度盤的讀數(shù)將不同。1、檢驗(yàn)1〕安頓經(jīng)緯儀，先用盤左瞄準(zhǔn)遠(yuǎn)處明顯點(diǎn)P；2〕假設(shè)十字絲的交點(diǎn)正確時(shí)讀數(shù)為M，由于視準(zhǔn)軸偏轉(zhuǎn)了C角，瞄準(zhǔn)目的時(shí)，望遠(yuǎn)鏡必需左旋轉(zhuǎn)C角，此時(shí)讀數(shù)為M1，M=M1+C①；3〕盤右時(shí)，瞄準(zhǔn)目的，望遠(yuǎn)鏡必需右旋轉(zhuǎn)C角，此時(shí)讀數(shù)為M2，M±180o=M2－C②；由①②可得四、橫軸應(yīng)垂直于豎軸的檢驗(yàn)橫軸不垂直于豎軸的情況下，望遠(yuǎn)鏡繞橫軸旋轉(zhuǎn)，視準(zhǔn)軸掃過的平面是一個(gè)傾斜面。其測(cè)定同一鉛垂面內(nèi)的兩點(diǎn)，測(cè)定的程度角不一樣。1、檢驗(yàn)1〕間隔墻壁安頓儀器、整平；2〕用盤左瞄準(zhǔn)高處某點(diǎn)P；3〕放平望遠(yuǎn)鏡，標(biāo)出十字絲交點(diǎn)P1；4〕用盤右瞄準(zhǔn)點(diǎn)P；5〕放平望遠(yuǎn)鏡，標(biāo)出十字絲交點(diǎn)P2；6〕檢查P1和P2；五、豎盤目的差的檢驗(yàn)豎盤目的差是由目的線位置不正確呵斥的。設(shè)盤左時(shí)目的線讀數(shù)比始讀數(shù)大X，那么盤左時(shí)觀測(cè)的豎直角必然小X，盤右時(shí)觀測(cè)的豎直角必然大X：得：盤左時(shí)α=α左＋X=90o－L＋X盤右時(shí)α=α右－X=R－270o－Xα=〔α左＋α右〕/2=〔R－L－180o〕/2X=〔α右－α左〕/2=〔R＋L－360o〕/2檢驗(yàn)1〕安頓經(jīng)緯儀；2〕盤左瞄準(zhǔn)高處目的P，測(cè)定豎直角α左；3〕盤右瞄準(zhǔn)目的P，測(cè)定豎直角α右；4〕檢查α左、α右；六、對(duì)點(diǎn)器的檢驗(yàn)與校正1、檢驗(yàn)1〕安頓經(jīng)緯儀，將對(duì)點(diǎn)器的分劃圈及地面標(biāo)志調(diào)理成像調(diào)理清楚；2〕在某方向上對(duì)整平、對(duì)中；3〕旋轉(zhuǎn)經(jīng)緯儀180o，檢查對(duì)中情況。

上述六項(xiàng)檢查工程的次序不能混，檢查過程中不能隨意擰動(dòng)螺絲，否那么會(huì)破壞已校正工程。第七節(jié)角度丈量中誤差的來源及其消減方法一、儀器誤差1、儀器制造誤差；2、儀器校正不完善誤差。二、對(duì)中誤差對(duì)測(cè)角的影響1、偏心距e越大，影響越大；2、測(cè)站到目的的間隔越近，影響越大；3、與偏心方向、觀測(cè)方向的夾角θ有關(guān)；4、向內(nèi)偏心，使結(jié)果偏大；向外偏心，使結(jié)果偏小。三、整平誤差對(duì)測(cè)角的影響程度度盤不程度對(duì)觀測(cè)高差較大的目的，測(cè)角影響較大。四、目的傾斜誤差對(duì)測(cè)角的影響假設(shè)目的傾斜而照準(zhǔn)時(shí)照準(zhǔn)目的的頂部，就