土木工程測量-角度測量.ppt

1、主要內(nèi)容: （1） 常用經(jīng)緯儀的構(gòu)造 （2） 水平角及豎直角的測量方法 （3） 角度觀測的誤差來源及削減措施 （4） 儀器校驗(yàn)方法,第三章 角度測量,1. 角度分類 水平角及豎直角測量 2. 角度測量目的 （1）水平角測量用于確定點(diǎn)的水平位置。 （2）豎直角測量是為了確定地面點(diǎn)的高程，或?qū)A斜距離化算為水平距離 3. 角度測量采用的儀器 （1）經(jīng)緯儀 （2）全站儀,3.1 角 度 概 述,1. 水平角 地面上一個(gè)點(diǎn)到兩個(gè)目標(biāo)點(diǎn)的方向線垂直投影到水平面上所形成的角稱為水平角。 2. 水平角測量 水平角計(jì)算,水平角測角原理,3.2 水平角測量原理,注意：永遠(yuǎn)是 右方向減左方向,1.豎直角： 在一個(gè)

2、豎直面內(nèi)，方向線與水平線的夾角稱為該方向線的豎直角。 仰角：符號(hào)為正； 俯角：符號(hào)為負(fù)。 天頂距Z：角值變化范圍 為0o180o 2.天頂距與豎直角關(guān)系 3. 豎直角測量,豎直角測量原理,3.3 豎直角測量原理,1. 概述 光學(xué)經(jīng)緯儀是集光學(xué)、幾何學(xué)及測量學(xué)理論于一體的測繪儀器。 （1）測角常用的儀器 1）光學(xué)經(jīng)緯儀 2）電子經(jīng)緯儀 3）全站儀 （2）經(jīng)緯儀的表示方法（國產(chǎn)） DJn 表示大地測量和經(jīng)緯儀漢語拼音，n為數(shù)字，表示儀器的精度，代表一個(gè)測回水平方向的中誤差（標(biāo)準(zhǔn)差，秒）。常用經(jīng)緯儀有DJ1、DJ2、DJ6等。 （3）角度測量的表示 度分秒（）,3.4 光學(xué)經(jīng)緯儀,2. 經(jīng)緯儀的基本

3、組成 主要由望遠(yuǎn)鏡、讀數(shù)設(shè)備、豎直度盤、水平度盤、水準(zhǔn)器、基座及豎軸等。其中望遠(yuǎn)鏡、讀數(shù)設(shè)備、豎直度盤及水平度盤是儀器的主要部分。,北京博飛儀器公司TDJ2E正像光學(xué)經(jīng)緯儀,3. 經(jīng)緯儀常用旋鈕的作用 （1）望遠(yuǎn)鏡物鏡對(duì)光螺旋：調(diào)清物像，讓目標(biāo)成像在十字絲分劃板上。 （2）望遠(yuǎn)鏡目鏡對(duì)光螺旋：調(diào)清十字絲，放大物像 （3）水平制動(dòng)螺旋：限制照準(zhǔn)部在水平方向上轉(zhuǎn)動(dòng) （4）水平微動(dòng)螺旋：精確控制水平方向?qū)c(diǎn)，只有在水平制動(dòng)旋鈕鎖定后才起作用 （5）水平度盤位置變換手輪：用于設(shè)定某一個(gè)方向的水平角為某一角度值 （6）望遠(yuǎn)鏡制動(dòng)旋鈕：控制望遠(yuǎn)鏡繞橫軸轉(zhuǎn)動(dòng) （7）望遠(yuǎn)鏡微動(dòng)螺旋：精確控制豎直方向?qū)c(diǎn)，只在

4、望遠(yuǎn)鏡制動(dòng)旋鈕鎖定后才起作用,（8）反光鏡：調(diào)節(jié)讀數(shù)窗口的亮度 （9）讀數(shù)目鏡對(duì)光螺旋：控制讀數(shù)窗口的清晰度 （10）測微輪：用于調(diào)整讀數(shù)窗口中上下對(duì)徑分劃線的相對(duì)位置（當(dāng)上下對(duì)徑分劃線對(duì)齊時(shí)才能讀數(shù)） （11）光學(xué)對(duì)中器：用于觀察儀器中心是否與地面測站點(diǎn)對(duì)準(zhǔn) （12）對(duì)中器對(duì)光螺旋：用于調(diào)節(jié)對(duì)中器目鏡及物鏡的清晰度，以便能看清地面上的測站點(diǎn) （13）度盤換像輪：用于在讀數(shù)窗口中切換水平度盤和豎直度盤的影像。,4. 度盤及讀數(shù) 經(jīng)緯儀兩個(gè)度盤：豎直度盤及水平度盤。豎直度盤用于測量豎直角，水平度盤則用于測量水平角。 讀數(shù)方法：右圖為DJ2 為讀數(shù)窗口： （1）用測微器對(duì)正上 下對(duì)徑分劃線 （2）

5、讀數(shù)（從上下兩 個(gè)窗口中讀取角度值）,十位數(shù)分值,秒,個(gè)位數(shù)分值,對(duì)徑分劃線,度,1. 經(jīng)緯儀使用方法 （1）儀器安放、整平：方法與水準(zhǔn)儀操作一樣 （2）對(duì)中：通過光學(xué)對(duì)中器移動(dòng)儀器使其中心與站點(diǎn)位置重合。 （3）瞄準(zhǔn)目標(biāo)及讀數(shù)： 1）對(duì)光調(diào)節(jié)：松開水平制動(dòng)螺旋及望遠(yuǎn)鏡制動(dòng)螺旋，目鏡對(duì)光調(diào)節(jié)的方法與水準(zhǔn)測量相同。,3.5 水平角觀測方法,2）瞄準(zhǔn)目標(biāo)：利用手動(dòng)旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部并通過準(zhǔn)星與照門粗略對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)，然后擰緊水平制動(dòng)螺旋，緩慢旋轉(zhuǎn)水平微動(dòng)螺旋，使十字絲中央豎線對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)中心。 3）讀數(shù)窗口調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)反光鏡使讀數(shù)窗口亮度增加，旋轉(zhuǎn)讀數(shù)目鏡對(duì)光螺旋使讀數(shù)窗口清晰（注意：必須確保度盤換像輪在水平度盤上）

6、。調(diào)節(jié)測微器使讀數(shù)窗中間的上下對(duì)徑分劃線對(duì)齊，最后讀數(shù)。,注意：一定要消除視差 如何判斷視差？,2. 兩種常用的觀測盤位： 盤左：豎直度盤位于望遠(yuǎn)鏡的左側(cè)（從目鏡向物鏡方向看）時(shí)，稱為盤左（盤左觀測）； 盤右：豎直度盤位于望遠(yuǎn)鏡的右側(cè)（從目鏡向物鏡方向看）時(shí)，稱為盤右（盤右觀測）；,盤右位置,3. 觀測方法 （1）測回法：單角度測量方法。分別利用盤左（正鏡）及盤右（倒鏡）觀測水平角，然后取兩半測回角值的平均值作為最終結(jié)果。通過多測回觀測來提高觀測精度、削弱度盤分劃誤差的影響。,水平角觀測記錄手簿,（2）全圓測回法：在一個(gè)測站點(diǎn)觀測多個(gè)方向水平度盤讀數(shù)，以計(jì)算任意兩方向之間的水平角。需要進(jìn)行歸零

7、測量 計(jì)算量： 1）半測回歸零差 2）兩倍照準(zhǔn)誤差 3）方向平均讀數(shù) 4）歸零方向值 5）歸零方向平均 值 6）各方向間的水 平角值,1. 儀器誤差 （1）度盤刻度誤差 （2）度盤偏心差 （3）軸系幾何條件未滿足 2. 儀器安置及目標(biāo)偏心誤差 （1）對(duì)中誤差 （2）整平誤差 （3）照準(zhǔn)目標(biāo)偏心誤差 3. 觀測誤差 （1）照準(zhǔn)誤差 （2）讀數(shù)誤差 4. 環(huán)境條件影響,3.6 水平角觀測誤差來源,思考：豎直角的定義及觀測原理是什么？照準(zhǔn)部的構(gòu)造是怎樣的？,1. 豎直度盤的注記形式： （1）順時(shí)針注記：度盤順時(shí)針刻度 （2）逆時(shí)針注記：度盤逆時(shí)針刻度,3.7 豎 直 角 觀 測,注意：注記形式的 判

8、斷方法及相應(yīng) 角度計(jì)算公式,2. 豎盤注記觀測及豎盤指標(biāo)差計(jì)算 （1）度盤注記讀數(shù)(MO)觀測：盤左盤右觀測同一目標(biāo),（2）豎盤指標(biāo)差計(jì)算 當(dāng)望遠(yuǎn)鏡視線水平，豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中時(shí)，指標(biāo)偏離其正確位置的角值，稱為豎盤指標(biāo)差，用x表示。,指標(biāo)差誤差的限差表,1. 經(jīng)緯儀的主要軸線(帶水準(zhǔn)管)： （1）橫軸HH：控制望遠(yuǎn)鏡做縱向旋轉(zhuǎn)的水平軸中心線 （2）視準(zhǔn)軸CC：十字絲中央交點(diǎn)和物鏡光心的連線 （3）水準(zhǔn)管軸LL：水準(zhǔn)管圓弧中心與頂面圓弧內(nèi)壁相切的直線 （4）豎軸VV：通過照準(zhǔn)部底部與基座連結(jié)孔的中心與橫軸和視準(zhǔn)軸交叉點(diǎn)的連線。 2. 經(jīng)緯儀軸線應(yīng)滿足的幾何關(guān)系 （1）水準(zhǔn)管軸垂直于豎軸（LL

9、VV） （2）十字線的豎絲垂直于橫軸 （3）視準(zhǔn)軸垂直于橫軸（CC HH） （4）橫軸垂直于豎軸（HH VV）,3.8 經(jīng)緯儀軸線的幾何關(guān)系,（1）水準(zhǔn)管軸是否垂直于豎軸的檢驗(yàn) 用腳螺旋調(diào)節(jié)水準(zhǔn)管氣泡居中，然后旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部180度，若氣泡仍居中則表明兩軸垂直，否則若偏移量超過一格則需要進(jìn)行校正。 （2）十字絲豎線垂直橫軸檢驗(yàn) 用十字絲交點(diǎn)精確瞄準(zhǔn)一目標(biāo)點(diǎn)，微動(dòng)旋轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡上下轉(zhuǎn)動(dòng)。若該點(diǎn)不偏離豎絲，表示十字絲豎絲垂直于儀器橫軸。否則應(yīng)進(jìn)行校正,3.9 經(jīng) 緯 儀 檢 驗(yàn),（3）視準(zhǔn)軸垂直于橫軸檢驗(yàn) 1）在相距100米的兩點(diǎn)中間安放儀器，在一端設(shè)置一個(gè)標(biāo)志A，另一端橫放一根水準(zhǔn)尺； 2）盤左對(duì)準(zhǔn)A點(diǎn)

10、，擰緊水平制動(dòng)螺旋，縱轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡在B尺上讀數(shù)B1；盤右同樣做法得讀數(shù)B2 若B1與B2重合,則說明兩軸垂直。若B1與B2不重合，則可求出角B1OB2的值。若角值大于80秒，則需要校正。 （4）橫軸垂直于豎軸的檢驗(yàn) 距墻2030米左右安放儀器，以盤左使儀器仰角約30度指向墻上一個(gè)點(diǎn)M，擰緊水平制動(dòng)螺旋，將望遠(yuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)到水平位置，標(biāo)出此時(shí)的十字絲交叉中心點(diǎn)m1。同理盤右得到另一個(gè)點(diǎn)m2。若m1和m2重合，則表明另軸垂直。,（1）電子經(jīng)緯儀：以光電信號(hào)為基礎(chǔ)，與光學(xué)經(jīng)緯儀比較有如下優(yōu)點(diǎn)： 1）度盤自動(dòng)讀數(shù)：不是按度盤刻劃線讀取角度值，而是在度盤上取得電信號(hào)，根據(jù)電信號(hào)再轉(zhuǎn)換成角度。 2）采用電掃描，度盤自動(dòng)計(jì)數(shù)，克服了光學(xué)經(jīng)緯儀的度盤偏心及刻劃誤差等。 3）自動(dòng)存儲(chǔ)，角度測量自動(dòng)化及數(shù)字化。 4）三軸自動(dòng)補(bǔ)償功能，能對(duì)角度觀測進(jìn)行自動(dòng)改正。 5）與電磁波測距組合成為全站式電子速測儀，直接測得點(diǎn)的三維坐標(biāo)，通過接口傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)測量、計(jì)算、繪圖一體化。,3.10 角度