园林测量第三章角度测量ppt课件.ppt

第三章角度测量3 1角度测量原理3 2光学经纬仪的基本构造与基本操作3 3角度测量方法 园林测量 1 第一节角度测量原理 一 水平角的概念和测量原理1 水平角的概念地面上相交的两条直线投影到同一水平面上所夹的角度称为水平角 即 A1B1C1为直线AB和BC的水平角 角值为0 360 2 水平角测量原理 为了测出水平角 的大小 设想在过B点的铅垂线上任意一点O处 安置一个按顺时针注记的全圆量角器 水平度盘 使其中心与O重合 并安置为水平位置 则度盘与过BC BA的两竖直面相交 交线为oa和oc 交线在水平度盘上的读数分别为a和c 则圆心角为 c a 就是水平角 A1B1C1的值 2 第一节角度测量原理 二 竖直角的概念和测量原理1 竖直角的概念在同一竖直面内 某一倾斜视线与水平线之间的夹角称为竖直角 简称竖角 也称倾斜角 用 表示 视线向上倾斜 角值为正 是仰角 视线向下倾斜 角值为负 是俯角 竖直角的角值为0 90 在同一竖直面内 视线与铅垂线的天顶方向之间的夹角称为天顶角 也叫天顶距 用Z表示 角值为0 180 2 竖直角测量原理假设在过O点的铅垂面内 安置一个具有刻度分划的垂直圆盘 竖直度盘 并使其中心过望远镜的横轴 那么 倾斜视线与水平视线的度盘读数之差就是竖直角 3 第二节光学经纬仪的基本构造与基本操作 光学经纬仪的主要特点是采用玻璃度盘和光学测微装置光学经纬仪的种类 按精度可分为DJ07 DJ1 DJ2 DJ6和DJ15等五个级别其中D和J分别为 大地测量 和 经纬仪 的拼音的第一个字母级别中的数字表示仪器的精度 即一测回水平方向中误差的平均数本章主要介绍北京光学仪器厂生产的TDJ6E型光学经纬仪 4 一 TDJ6E型光学经纬仪的基本构造 一 对中整平装置包括基座 轴座 轴座固定螺旋 脚螺旋 垂球或光学对中器 水准器 圆水准器和管水准器 仪器可围绕竖轴水平旋转 竖轴插入轴座的轴套中 并用轴座固定螺旋紧固 二 照准装置包括望远镜 物镜 目镜及对应的螺旋 粗瞄器 十字丝分划板 支架 横轴 和转动控制装置 水平制动 微动 垂直制动 微动螺旋 望远镜围绕横轴可垂直翻转 粗瞄器 物镜对光螺旋 读数显微镜目镜 望远镜目镜 转盘手轮及压杆 光学对点器 对中器 脚螺旋及基座底板 竖直度盘 反光镜 补偿器锁紧轮 水平度盘 基座锁紧轮 固定螺旋 基座 管水准器 5 一 TDJ6E型光学经纬仪的基本构造 三 读数装置包括水平度盘及控制装置 竖直度盘 光路系统 读数显微镜和测微器 1 水平度盘及控制装置水平度盘是由光学玻璃制成的圆盘 边缘按顺时针刻有0 360 分划 压下转盘手轮的压杆 将转盘手轮推进 转动手轮 可改变水平度盘读数 2 竖直度盘及控制装置竖度盘用于观测竖直角 盘体垂直固定在横轴一端 与望远镜同步转动 观测竖直角时 整平仪器 将补偿器锁紧轮转到ON 即可进行观测 观测完毕 要转到OFF 防止损坏补偿器 粗瞄器 望远镜物镜 垂直微动螺旋 照准部水准管 水平微动螺旋 水平制动扳手 圆水准器 垂直制动扳手 转盘手轮压杆 转盘手轮 6 一 TDJ6E型光学经纬仪的基本构造 3 读数显微装置包括读数显微镜 测微器和光路系统 在通过读数显微镜读数前 需要先打开并转动反光镜 使读数窗内亮度适中 读数前还要调整读数显微镜目镜 使度盘和分微尺分划线清晰 H表示水平度盘 V表示竖直读盘 读数时 度 可以直接读取 分微尺上把度盘1 的弧长分为60格 即每个最小分划值为1 每10 作一注记 并估读至0 1 0 1 6 图中 H读数为32 03 42 V读数为89 16 18 7 二 经纬仪的基本基本操作及注意事项 一 经纬仪的基本操作经纬仪的基本操作包括对中 整平 瞄准和读数 1 对中 1 垂球对中 将三脚架张开 调节支脚长度 使其高度适中 目估架头大致水平 把垂球挂在连接螺旋的挂钩上 并把连接螺旋放在架头的中心 并将支脚的尖端踩入土中 如垂球对中偏离较大 可移动三脚架 从仪器箱中取出经纬仪放于三脚架的架头上 一手扶住仪器 一手旋紧中心连接螺旋 如垂球尖端与测点偏离较小 可旋松连接螺旋 移动架头上的仪器 最后再旋紧螺旋 垂球对中的误差应小于3mm 2 光学对中 点 器对中 仪器经过垂球对中后 将垂球摘下 将圆水准器整平 管水准器气泡居中 旋转光学对点器目镜螺旋 使十字丝清晰 拉伸或推进对点器 使地面点影像清晰 旋松连接螺旋 双手扶住仪器在架上平移 使测站点的影像位于光学对点器的圆圈中心 旋紧连接螺旋 将圆水准器及管水准器整平 通过对点器观察 如测站点影像偏离圆圈中心 需要重复上述步骤 由于光学对点器成的是倒像 所以架头上仪器移动的方向和视觉相反 用光学对点器对中的精度为1mm 8 二 经纬仪的基本基本操作及注意事项 2 整平先将经纬仪圆水准器整平 方法与AL25A水准仪的整平相同 管水准器的整平 a 松开水平制动扳手 转动仪器 使管水准器平行于任意两个脚螺旋的连线 两手同时向内或向外转动两个脚螺旋 使气泡居中 b 将仪器旋转90 旋转第三个脚螺旋 使气泡居中 按上述方法反复操作几次 直至管水准器在任何位置 气泡偏离中央不超过一格为止 技巧 气泡移动方向与左手大拇指移动方向一致 用光学对点器对中时 对中和整平会相互影响 应反复调整 直至两者都满足 9 二 经纬仪的基本基本操作及注意事项 3 瞄准松开水平制动扳手和垂直制动扳手 将望远镜转向明亮的背景 转动目镜对光螺旋 使十字丝清晰 旋转仪器 通过粗瞄器对准目标 拧紧水平制动扳手 转动物镜对光螺旋 使目标成像清晰 并消除视差 转动望远镜 瞄准标杆的底部 拧紧垂直制动扳手 旋转水平微动和垂直微动螺旋 用十字丝单竖丝精确瞄准标杆底部的中央 如果看不到标杆的底部 可用双竖丝夹住直立的标杆 4 读数读数前应熟悉仪器的读数装置和读数方法 分清水平度盘和竖直度盘 用分微尺测微器读数时 估读至0 1 6 10 二 经纬仪的基本基本操作及注意事项 二 使用经纬仪的注意事项1 领取仪器时 应检查仪器箱的背带是否牢固 脚架是否能正常伸缩 2 脚架的开角要适中 连接螺旋要拧紧 但也不要拧得太紧 3 应将仪器箱放在平稳的地方再打开仪器箱 严禁托在手上或抱着开箱 4 从箱中取出仪器前 要看清仪器在箱内的安放位置 避免用后装箱困难 5 取出仪器时 要一手握住仪器支架 另一手托住仪器 连接脚架时 一手握住仪器 另一手旋紧仪器与脚架间的连接螺旋 6 转动仪器时 应先松开制动扳手 转动各种螺旋时 用力要均匀 微动螺旋和脚螺旋都不要旋至极端 7 长距离迁站或通过行走不便的地区时 应将仪器装箱 短距离移动时 应将脚架收拢 制动扳手拧紧 一手抱脚架 另一手扶住仪器 保持仪器近于直立状态搬迁 严禁将仪器横扛在肩上迁移 8 防止烈日暴晒或雨淋 使用仪器时 必须有人看护 防止大风将仪器吹倒 测量时尽量将仪器立于路边 注意躲避车辆 保证人身和仪器安全 9 仪器装箱前 要将制动扳手拧紧 检查补偿器锁紧轮是否关闭 装箱不能用蛮力 将仪器箱关上 扣紧 锁好 仪器箱上严禁坐人 经纬仪装箱位置图 11 课堂实训3 1经纬仪的构造和读数 一 目的熟悉TDJ6E型光学经纬仪的构造 初步掌握经纬仪的使用方法 二 内容1 熟悉TDJ6E经纬仪的一般构造 主要部件的名称 作用和使用方法 2 练习经纬仪对中 整平 瞄准和读数的方法 三 仪器及工具TDJ6E型光学经纬仪1台 标杆2根 记录表和笔 四 方法提示1 在指定测站点上安置经纬仪 熟悉仪器各部件的名称和作用 2 经纬仪操作练习 1 对中练习 垂球对中后用光学对点器对中 三脚架架头要目估大致水平 2 整平练习 整平圆水准器后再整平管水准器 对中和整平互相影响 3 瞄准练习 粗瞄后精确瞄准 用十字丝竖丝瞄准标杆底部的中央 4 读数练习 调节反光镜使视野明亮 旋转读数显微镜目镜使分微尺刻划清晰 估读至0 1 读数后请指导教师检查读数是否正确 12 课堂实训3 1经纬仪的构造和读数 五 注意事项六 上交资料 每人上交一份实训报告 13 轴座 轴座固定螺旋 圆水准器 14 管水准器 垂直微动螺旋 水平微动螺旋 15 第三节角度测量方法 一 水平角测量 一 测回法竖直度盘位于望远镜视准轴方向左侧的 为盘左 也称正镜 竖直度盘位于视准轴方向右侧的 为盘右 也称倒镜 测回法多用于观测两个方向之间的单水平角 分为上半测回和下半测回 上 下半测回合称为一测回 盘左读数 目标A a左目标B b左 左 b左 a左盘右读数 目标A a右目标B b右 右 b右 a右 16 一 水平角测量 一 测回法 盘左时的水平角 左 b左 a左盘右时的水平角 右 b右 a右计算角值时 均用右边目标读数b减去左边目标读数a 不够减时加上360 上下半测回合称为一个测回 用DJ6光学经纬仪测角时 上 下两个半测回所测角值之差不超过 40 时 取盘左 盘右两次角值的平均值作为一个测回的测角结果 即 左 右 2若上 下两个半测回所测角值之差超过 40 则应重新观测 当测角精度要求较高时 需要观测n个测回 为了减小度盘刻划不均匀的误差 每个测回应按180 n的差值变换度盘起始位置 同一测回里只在上半测回瞄准第一个目标的时候才改变水平度盘起始位置 转动转盘手轮 其他观测时不要转动转盘手轮 17 一 水平角测量 一 测回法 例3 1 如前图所示 用经纬仪测回法观测水平角 盘左时目标A的读数为0 01 10 目标B的读数为147 12 30 盘右时目标B的读数为327 12 55 目标A的读数为180 01 50 球该测回的水平角 解 左 b左 a左 147 12 30 0 01 10 147 11 20 右 b右 a右 327 12 55 180 01 50 147 11 05 因 左 右 147 11 20 147 11 05 15 40 故 147 11 20 147 11 05 2 147 11 13 18 一 水平角测量 一 测回法 水平角 测回法 观测手簿 57 13 55 B 147 11 10 270 02 45 右 A 237 13 40 B 147 11 08 147 11 05 90 02 35 左 A O 327 12 55 B 147 11 05 180 01 50 右 A 147 12 30 B 147 11 11 147 11 13 147 11 20 0 01 10 左 A O 备注 各测回平均值 一测回角值 半测回角值 水平度盘读数 竖直度盘位置 目标 测站 上 下两个半测回所测角值之差不超过 40 19 二 方向观测法 全圆测回法 若在一个测站上需要观测三个以上方向 如图所示 O为测站点 A B C D为四个观测目标 欲测定O到各目标方向之间的水平角 可采用方向观测法 步骤如下 1 将经纬仪安置于测站O上 选择A为起始方向 即零方向 盘左 瞄准A 将水平度盘调至略大于0 读数a1处 顺时针方向转动仪器 依次瞄准目标B C D各点 分别读取水平度盘读数b1 c1 d1 继续顺时针旋转仪器 再次瞄准起始方向A并读数为a1 这一步称为归零 归零的目的是检查在观测的过程中 水平度盘是否发生变动 两次瞄准零方向的读数之差 称为半测回归零差 DJ6光学经纬仪的半测回归零差的限差为 18 如归零差超限 应重测该半测回 2 纵转望远镜成盘右位置 瞄准起始方向A 读数a2 然后逆时针方向旋转仪器 依次观测D C B各方向 最后回到A点方向 记录读数d2 c2 b2 a2 完成下半测回 检查半测回归零差是否超限 以上完成了一个测回 当精度要求较高时 可观测n个测回 每测回也按180 n的差值变换度盘的起始位置 20 二 方向观测法 全圆测回法 3 计算与限差 半测回归零差的计算 即计算a1 a1 和a2 a2 DJ6经纬仪的半测回归零差的限差为 18 如超限 应检查原因并重测 此项应在归零观测时进行 2c值的计算 在一个测回中 2c 盘左读数 盘右读数 180 也称为两倍照准误差 指望远镜的视准轴与横轴不垂直而相差一个小角c 致使盘左 盘右瞄准同一目标时读数相差不是180 对于DJ6经纬仪 2c值只作参考 不作限差规定 如果在同一测回内其变动范围不大 说明仪器是稳定的 不需要校正 取盘左 盘右读数的平均值即可消除误差的影响 同测回各方向平均读数的计算 起始方向有两个平均读数 应再取其平均值 即 同一方向的平均读数 盘左读数 盘右读数 180 2 一测回归零方向值的计算 将各个方向 包括起始方向 的平均读数减去起始方向的平均读数 注意 起始方向归零后的值为0 00 00 各测回平均值的计算 当各测回同一方向的归零方向值之差不大于24 取其平均值作为该方向的最后结果 水平角值的计算 将两个方向中的右方向值减去左方向值即为这两个方向之间的水平夹角 21 二 方向观测法 全圆测回法 水平角 方向观测法 观测手簿 0 00 00 90 01 15 6 270 01 18 90 01 12 A 246 45 36 336 46 45 6 156 46 48 336 46 42 D 184 34 33 274 35 42 12 94 35 36 274 35 48 C 72 21 12 162 22 21 6 342 22 18 162 22 24 B 0 00 00 90 01 03 6 270 01 06 90 01 00 A 2 O 0 00 00 0 00 00 0 01 12 12 180 01 18 0 01 06 A 246 45 26 246 45 15 246 46 24 0 66 46 24 246 46 24 D 184 34 38 184 34 42 184 35 51 6 4 35 54 184 35 48 C 72 21 23 72 21 33 72 22 42 12 252 22 48 72 22 36 B 0 00 00 0 00 00 0 01 06 12 180 01 12 0 01 00 A 1 O 盘右 盘左 水平角值 各测回归零方向值平均数 一测回归零方向值 平均读数 2c 水平度盘读数 目标 测回数 测站 注 2c 左 右 180 平均读数 左 右 180 2半测回归零差的限差为 18 各测回同一方向的归零方向值之差不大于24 0 01 09 90 01 09 AOB 72 21 23 BOC 112 13 15 COD 62 10 48 DOA 113 14 34 22 二 竖直角测量 竖直角测量主要用于将地面上两点间斜距改算成水平距 三角高程测量以及视距测量等方面 一 竖直角的观测1 在测站点O上安置仪器 对中 整平后量取仪器高 从望远镜横轴到地面点的垂直距离 以盘左位置瞄准A点上的标尺 使十字丝横丝对准等仪高处 转动竖直度盘指标管水准器微动螺旋 使其气泡居中 读取竖直度盘读数为L 2 纵转望远镜 以盘右位置瞄准A点上标尺的等仪高处 读取竖直度盘读数为R 二 竖直角的计算 L 90 L R R 270 平均值 L R 2 R L 2 90 23 二 竖直角测量 二 竖直角的计算竖直度盘的注记形式不同 由竖直度盘读数计算竖直角的公式也不同 常见光学经纬仪的竖直度盘都为全圆式刻划 有顺时针 逆时针两种注记 TDJ61型经纬仪采用的是顺时针注记的竖直度盘 根据竖直角的测量原理可知 竖直角是倾斜方向读数与水平方向读数之差 盘左 望远镜上倾竖盘读数减小竖角 视线水平时读数 瞄准目标时读数盘右 望远镜上倾竖盘读数增加竖角 瞄准目标时读数 读数视线时水平在盘左位置视线水平时读数为90在盘右位置视线水平时读数为270 L 90 L L 盘左读数 R R 270 R 盘右读数取盘左 盘右竖角平均值作为观测结果 L R 2 R L 2 90 24 二 竖直角测量 三 竖直度盘指标差当望远镜的视线水平时 由于指标线偏移 竖直度盘读数不是恰好等于90 或270 而是与90 或270 相差一个微小的x角 称为竖直度盘指标差 以x表示 用盘左读数计算竖直角 90 x L L x用盘右读数计算竖直角 R 270 x R x两式相加得 L R 2 R L 2 90 上式与计算竖直角的公式相同 说明利用盘左 盘右两次读数求竖直角 可消除竖直度盘指标差对竖直角的影响 两式相减可得x R L 2 R L 2 180 指标差的大小可检查观测成果的质量 一般用同一仪器在同一测站上观测不同目标时 在某段时间内其指标差应为固定值 但由于误差的影响 使实际测定的指标差数值总是在不断变化 对于DJ6经纬仪 该变化不应超出25 25 二 竖直角测量 6 15 指标差x 3 05 12 266 54 48 右 3 05 18 3 05 24 93 05 24 左 B 6 39 54 276 39 54 右 竖盘注记形式 6 39 39 6 39 24 83 20 36 左 A O 备注 一测回竖直角 半测回竖直角 竖直度盘读数 竖直度盘位置 目标 测站 例3 2 求下表中OA OB方向的竖直角 OA R L 2 90 276 39 54 83 20 36 2 90 6 39 39 OB R L 2 90 266 54 48 93 05 24 2 90 3 05 18 竖直角观测手簿 L 90 L L 盘左读数 R R 270 R 盘右读数x R L 2 竖直度盘指标差的变化范围为 25 26 三 角度测量的误差和注意事项 一 角度测量的误差误差主要来源于仪器误差 人为操作误差和外界条件的影响等方面 1 仪器误差 1 由于仪器制造加工不完善所引起的误差 如度盘偏心 度盘刻划不均匀 水平度盘和竖轴不垂直 2 仪器校正不完善所引起的误差 如竖轴不垂直于水准管轴 视准轴不垂直于横轴 横轴不垂直于竖轴 在这些误差中 有的可以采用适当方法加以削弱或消除 用盘左 盘右两个位置观测 每次瞄准目标同一高度 取平均值作为结果 可抵消视准轴误差 横轴误差及度盘偏心等误差在水平方向上的影响 度盘刻划不均匀的误差 可通过增加测回数 改变各测回度盘起始位置 最后取平均值的方法削弱其影响 竖轴倾斜误差 不能消除 观测时要注意仪器的整平 27 三 角度测量的误差和注意事项 2 人为操作误差 1 仪器对中误差 2 整平误差 3 瞄准误差 4 读数误差 5 标杆倾斜误差3 外界条件的影响地面热辐射影响大气的稳定而引起物像的跳动大风 土壤松软影响仪器的稳定日光的不均匀照射影响仪器的整平 28 三 角度测量的误差和注意事项 二 角度观测的注意事项仪器安置的高度要适中 三脚架要踏实 仪器与三脚架的连接要牢固 在观测时不要用手扶仪器或脚架 对中 整平要准确 水平角观测过程中 如在同一测回内发现照准部水准管气泡偏离居中位置 不允许重新调整管水准器使气泡居中 只要偏离不超过一格 若气泡偏离中央超过一格时 则须重新整平仪器 该测回要重新观测 读取竖直度盘读数之前 必须打开补偿器锁紧轮到ON的位置 观测完毕及时关闭补偿器锁紧轮到OFF的位置 标杆要竖直 立点要准确 并尽可能使用十字丝交点瞄准目标的基部或以垂球对点 照准垂球线 竖直角观测时 要用十字丝横丝切于目标的指定位置 读数要准确 分清水平度盘和竖直度盘 记录要清晰 并当场计算 若误差超限应查明原因及时重测 观测水平角时 同一测回里只在上半测回瞄准第一个目标的时候改变水平度盘起始位置 转动转盘手轮 其他观测时不要转动该手轮 29 课堂实训3 2水平角观测 一 目的掌握测回法观测水平角的方法和步骤 二 内容用测回法观测水平角 每组观测4 6个水平角 三 仪器及工具TDJ6E型光学经纬仪1台 标杆2根 记录表 记录笔 四 方法提示1 测站为O 左边目标为A 右边目标为B 2 仪器安置在O点 对中 整平 盘左瞄准A 读取水平度盘读数 顺时针转动照准部 瞄准B 读数 记录 并计算上半测回角值 3 盘右瞄准B A两点 读取水平度盘读数 记录 计算下半测回角值 4 若上 下步测回角值之差 40 取平均值作为观测结果 否则重测 五 注意事项1 严格对中和整平 瞄准目标并消除视差 并尽量瞄准目标底部的中央 2 同一测回中 不要转动转盘手轮