工程测量.第三章-角度测量课件VIP

工程测量学,东南大学交通学院测绘工程系,第三章角度测量学习要点角度测量原理DJ6光学经纬仪及其操作水平角观测垂直角观测DJ6经纬仪的检验与校正角度测量的误差及其注意事项,角度测量，包括水平角测量和垂直角测量，是测量的基本测量工作之一。,水平角测量用于确定地面点位的平面位置，垂直角测量用于测定地面点的高程或将倾斜距离换算成水平距离。,3-1角度测量原理,水平角观测原理垂直角观测原理,1.水平角观测原理,水平角过一点到两个目标的方向线垂直投影到水平面上所成的夹角。0360,用于测量水平角的仪器，必须具备一个能置于水平位置的刻度盘（称为水平度盘），且水平度盘的中心位于水平角顶点的铅垂线上。为了能瞄准高低远近不同的目标，仪器上的望远镜不仅可以在水平面内转动，而且还能在竖直面内转动。,经纬仪就是根据上述基本要求设计制造的测角仪器。,2.垂直角观测原理,垂直角在同一铅垂面内，瞄准目标的倾斜视线与水平视线的夹角(也叫竖直角)。=090，仰角为正，俯角为负。,测角原理：在O点放一竖直度盘，分别测的OA方向读数a，及水平方向读数b，竖直角即为a和b之差。,3-2DJ6光学经纬仪及其操作,经纬仪的分类,DJ6光学经纬仪的构造,DJ6光学经纬仪的操作,配套工具及设备,1、经纬仪的分类,经纬仪按其读数原理划分常有：游标经纬仪、光学经纬仪、电子经纬仪经纬仪按其精度等级划分常有：DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ15等几种。DJ分别为“大地测量”和“经纬仪”的拼音首字母，其下标数字07、1、2、6、15分别为该仪器一测回方向观测中误差，即测角精度。各种精度型号经纬仪基本结构大致相同。DJ07、DJ1、DJ2型经纬仪属于精密光学经纬仪，DJ6型经纬仪属于普通光学经纬仪。,2、DJ6经纬仪的构造,照准部、水平度盘、基座,（1）基座,脚螺旋用于整平仪器,（2）照准部,照准部(水平)制动、微动望远镜(竖直)制动、微动圆水准器8/2mm；管水准器30/2mm望远镜：倒像，2630倍，目镜调焦，物镜调焦，粗瞄准器，十字丝读数显微镜竖盘部分光学对点器复测扳手或度盘变换器,望远镜十字丝,（3）水平度盘,水平度盘由光学玻璃制成顺时针0360刻度；仪器整平，水平度盘水平；水平度盘与照准部相互脱离；改变度盘位置，要使用复测扳手或度盘变换手轮。,（4）J6经纬仪的读数装置,图3-5J6经纬仪度盘读数光路,读数光路,J6光学经纬仪读数,两种读数测微装置：分微尺测微和平行玻璃板测微,度盘上1度分划的间隔经放大后，与分微尺全长相等。分微尺全长分60格，因此其最小格值为1=60。读数时，秒数必须估读。估读至0.1格，因此，估读的秒数都应是6的倍数。,水平度盘读数：730424,a).分微尺测微利用度盘刻度线，在分微尺上读数。,b).平行玻璃板测微利用测微手轮，用指标线读数,平行玻璃板与分微尺由测微手轮控制。转动测微手轮，使度盘像移动，则移动量可在分微尺上读出。,平行玻璃板最大调节范围为30分，分微尺全长刻度也等于30分。操作时，调节测微手轮，使度盘某度(或某30分)的刻度线居中于双线读数指标，双指标线所夹刻度的度数(或30分)加上分微尺读数，即为该方向的读数。,图3-8平行玻璃板测微器,水平度盘读数：921728,光学对中步骤：对准、调平、整平、对中,打开三脚架，装上经纬仪；固定三脚架一脚，双手持脚架另二脚并不断调整其位置，同时观测光学对点器十字分划，使其基本对准测站标志，踩实脚架；调节脚螺旋，使光学对点器精确对准测站标志；伸缩三脚架(二脚)，调平仪器，使圆气泡居中；调脚螺旋，精确整平仪器，并通过在脚架头上移动仪器，精确对中。有时必须反复上述三步的操作。,整平,b整平使仪器纵轴铅垂，水平度盘与横轴水平，竖盘位于铅垂面内。整平误差1格。,瞄准,(2)瞄准用望远镜竖丝精确瞄准目标的标志中心。,操作步骤：粗瞄、制动、调焦消除视差、水平微动精确瞄准。用水平微动完成瞄准。尽量瞄准目标下部，减少由于目标不垂直引起的方向误差。,(3)读数,水平角：？,竖直角：？,17805.0,8506.1,水平角观测,3-3水平角观测,一.经纬仪的操作步骤对中整平瞄准读数,掌握对中、整平的目的、方法与要求。瞄准方法：用竖丝对准竖立于测点的标志中心。操作：粗瞄，制动，然后用微动螺旋完成精确瞄准。,二.水平角观测掌握测回法观测水平角的仪器操作方法、观测程序和记录。了解“方向观测法”的使用场合、作业程序与记录。,1、测回法的定义,测回法是测角的一种基本方法。用于两个目标方向之间的水平角观测。即先将经纬仪的竖直度盘位于观测者左侧（称为盘左位置，或称为正镜），分别瞄准左、右目标并读出读数（以上称为上半测回）；再将经纬仪的竖直度盘位于观测者右侧（称为盘右位置，或称为倒镜），分别瞄准左、右目标并读出读数（以上称为下半测回）。上半测回和下半测回构成一个测回。,2、测回法观测水平角观测程序：盘左瞄准J，读数j左瞄准K，读数k左盘右瞄准K，读数k右瞄准J，读数j右,角是从起始方向(即第1方向)顺时针转到第2方向所成的角度，观测时，必须首先确定起始方向，然后按照“测回法”的次序观测。水平角总是第2方向读数减去第1方向读数而得。,盘左,盘右,起始方向第一个读数应调成0或180/N，N为测回数）；分、秒数写足二位；读数须估读到0.1改数时按有关规则。一测回过程中，不得再调整水准管气泡或改变度盘位置。,水平角观测记录（测回法）,741906,741924,741915,水平角观测记录（测回法）,表中盘右C读数小于A读数，不够减时，应加360后再减。,2142312,2142254,2142303,011.0,5021.2,5010.2,23020.9,18011.0,5009.9,501003,水平角观测记录（测回法）,010.4,5021.2,5010.8,23020.9,18011.0,5009.9,|LR|=0.940已超限。应该重测！,水平角观测记录（测回法）,3、测回间的度盘配置,当测角精度要求较高需要对一个角度观测若干个测回时，为了减弱度盘分划不均匀误差的影响，测回间通常须进行度盘的配置。如观测n个测回，则各测回间起始方向（零方向）水平度盘读数应变换180/n。例：对某角度观测4个测回，则每测回瞄准起始方向（零方向）后，利用度盘配置手轮将水平度盘读数分别变换为：0；45；90；135,4方向观测法观测三个及以上方向用，一测回操作步骤：选择标志十分清晰的点作零方向，如A点。盘左照准A点配水平度盘盘左(顺时针)：瞄A读数瞄B读数瞄C读数瞄D读数再瞄A读数(盘左归零)。盘右(逆时针)：瞄A读数瞄D读数瞄C读数瞄B读数再瞄A读数(盘右归零)。,方向观测法观测水平角记录格式,方向观测法的限差城市测量规范规定的限差。照准点垂直角超过3时，该方向2C较差按同一观测时段内相邻测回比较。,认识：左角、右角及左、右目标,左角：位于导线前进方向左侧的角。右角：位于导线前进方向右侧的角。,左目标：位于所测角度左侧的目标。右目标：位于所测角度右侧的目标。,例如：,左角：？右角：？,例如：,左角右角,例：,左角B:ACorCA?右角D:CEorEC?,例：,左角B:CA右角D:CE,3-4竖直角观测,竖盘构造特点竖直角计算公式竖盘指标差竖直角观测方法,1、竖盘构造特点,构造特点a竖盘随望远镜一起转动。b竖盘与读数指标相互脱离。c竖盘气泡居中，指标铅垂。d视线水平、指标铅垂时，竖盘读数为常数：盘左时一般L0=90，盘右时一般R0=270。,2、竖直角的计算,竖盘刻度为0360，有顺时针和逆时针注记两种形式。我们通常所见的为顺时针注记。根据度盘刻度形式，确定竖直角计算公式，保证仰角为正、俯角为负。,盘左：抬高望远镜时，竖盘读数减少，则竖直角为：=视线水平时竖盘读数瞄准目标时竖盘读数对于竖盘顺时针刻划，竖直角计算公式有：左=90L,盘右：抬高望远镜时，竖盘读数增加，则竖直角为：=瞄准目标时竖盘读数视线水平时竖盘读数对于竖盘顺时针刻划，竖直角计算公式有：右=R270,盘左：左=90L盘右：右=R270最后结果：=(左+右)/2=(RL)180/2,3、竖盘指标差,竖盘指标差的定义竖盘指标差的计算竖盘指标差的意义,(1)竖盘指标差的定义,当望远镜视线水平且竖盘水准管气泡居中时，竖盘指标的正确读数应是90的整数倍。由于竖盘水准管与竖盘读数指标的关系难以完全正确，当视线水平且竖盘水准管气泡居中时的竖盘读数与应有的竖盘指标正确读数（即90的整数倍）有一个小的角度差x，称为竖盘指标差，即竖盘指标偏离正确位置引起的差值。,盘左,视线水平时视线向上时,视线水平时，竖盘读数L为：90+x；读数大了一个x值当望远镜照准目标时，读数同样大了一个x值正确的竖直角为:左=90(Lx)=90L+x,盘右,视线水平时视线向上时,同样,在盘右位置用望远镜照准同一目标时,可得其正确的竖直角为:右=(Rx)270=R270x,(2)竖盘指标差的计算,左=90L+x（1）右=R270x（2）（1）和（2）取平均，可知：=（左+右）/2=（测左+测右）/2=(RL)180)/2（1）（2）得：x=(L+R)360/2,(3)竖盘指标差的意义,竖盘指标差属于仪器本身的误差，属于系统误差。可通过盘左盘右对称观测法进行抵消。竖盘指标差的大小仅与仪器自身有关，对同一台仪器在某一段时间内变化应该很小的。竖盘指标差的大小与观测者和观测角的正负及大小无关。竖盘指标差还可以作为观测者的水平高低或观测成果好坏的判断依据，主要通过看竖盘指标差的变化范围的大小。此时的竖盘指标差已不是真正意义上的竖盘指标差，而是包含观测误差（瞄准误差、读数误差）在内的“竖盘指标差”。此时竖盘指标差的变化实质就是观测误差在变化。,4、观测方法,(1)安置仪器：对中、整平；(2)盘左位置：瞄准、(竖盘水准管)精平、读数；(3)盘右位置：瞄准、(竖盘水准管)精平、读数；(4)计算竖直角和竖盘指标差。,数据记录与计算,8812.5,27137.8,8812.4,8812.1,27137.8,27137.0,+9,+6,27,137.5,137.8,13739,137.6,137.8,13742,超限应该重测！,数据记录与计算,8813.4,27137.7,8813.4,8813.0,27137.8,27137.0,超限应该重测！,注意事项,(1)读数须估读到0.1；(2)竖盘指标差变化范围的限差为25，如超限则应重测；(3)左=90L；右=R270，竖直角有正负值；(4)取平均值作为最后结果，并以“”形式表示。,3-5经纬仪的检验与校正,目的：使经纬仪各轴线间保持正确的几何关系,掌握经纬仪的轴线及其应满足的条件了解经纬仪的检验与校正,经纬仪的轴线,经纬仪是测角仪器，从测角原理可知，它必须满足下面两个条件：（1）照准面必须铅垂，才能形成正确的两面角；（2）水平度盘必须水平，才能正确量度两面角。为了能正确地测出水平角和竖直角，仪器要能够精确地安置在测站点上；仪器竖轴能安置在铅垂位置；视线绕横轴旋转时，能够形成一个铅垂面；当视线水平时，竖盘读数应为90或270。因此仪器应具备下述的理想关系：1.照准部的水准管轴应垂直于竖轴2.圆水准器轴应平行于竖轴3.十字丝竖丝应垂直于横轴4.视线应垂直于横轴5.横轴应垂直于竖轴6.光学对中器的视线应与竖轴的旋转中心线重合7.视线水平时竖盘读数应为90或270,经纬仪应满足的条件,轴线间应满足的条件,水准管轴垂直于竖轴LLVV视准轴垂直于横轴CCHH横轴垂直于竖轴HHVV十字竖丝垂直于横轴竖丝HH竖盘指标差应为零圆水准轴平行于竖轴LLVV,轴线间应满足的条件,二、照准部水准管轴垂直于竖轴的检验与校正,1.检验目的与检验原理：长水准管轴LL应垂直于仪器的竖轴VV。安置仪器后，旋转脚螺旋使长水准管居中，将仪器绕竖轴旋转180。看气泡的偏离情况。,2.校正方法：相对转动两个脚螺旋使气泡向中心移回偏离值的一半，其余的一半用校正针拨动管水准器下面的校正螺丝，使气泡居中。反复进行。,3.校正原理：,三、十字丝竖丝垂直于横轴的检验与校正,1.检验目的与检验原理：使十字丝竖丝垂直与仪器的横轴。整平仪器，用竖丝的一端瞄准墙上的一固定点，转动竖直微动螺旋，观察点是否离开竖丝。,不同装置需采取不同的方法。如图2-24。需旋下目镜端的十字丝环外罩，用螺丝刀松开十字丝环的四个固定螺丝，按竖丝倾斜的反方向小心地转动十字丝环，直至竖丝竖直。,2.校正方法：,四、视准轴垂直于横轴的检验与校正,（1）检验：在平坦地面上选择一直线AB，约60m100m，在AB中点O架仪，并在B点垂直横置一小尺。盘左瞄准A，倒镜在B点小尺上读取B1；再用盘右瞄准A，倒镜在B点小尺上读取B2。,（2）校正：,方法：拨动十字丝左右两个校正螺丝，使十字丝交点由B2点移至BB2中点B3。,五、横轴垂直于竖轴的检验与校正,1.检验目的横轴垂直于竖轴。整平后竖轴铅直，横轴水平。,检验：在2030m处的墙上选一仰角大于30的目标点P，先用盘左瞄准P点，放平望远镜，在墙上定出P1点；再用盘右瞄准P点，放平望远镜，在墙上定出P2点。,六、竖盘指标差应为零的检验与校正,目的：消除竖盘指标差x检验：仪器整平后，盘左、盘右分别用横丝瞄准高处一目标，各在竖盘水准管气泡居中时读取竖盘读数，算得垂直角左与右，如果左=右，说明指标差为零；如果左右,即有指标差存在。求出x值,如果x值超过60”，则需要校正。校正时,盘右（或盘左）位置瞄准原目标，转动竖盘水准管微动螺旋，使竖盘读数为R（或L）;此时，竖盘水准气泡不再居中，拨动竖盘水准管校正螺丝，使气泡居中。此项检验和校正需反复进行，直至左与右的差数小于1为止。,七、光学对中器的检验和校正光学对中器是由目镜、分划板、物镜和直角棱镜组成，分划板刻划圈中点与物镜光心的连线是对中器的视准轴。光学对中器的视准轴应与仪器的纵轴重合，否则，会产生对中误差，影响测角精度。,检验：仪器架于一般工作高度，严格整平仪器，在脚架的中央地面放置一张白纸，在白纸上画一十字形的标志A。移动白纸，使对中器视场中的小圆圈中心对准标志，将照准部在水平方向旋转180o，如果小圆圈中心偏离标志A，而得到另一点A,则说明对中器的视准轴没有和仪器的纵轴相重合。校正：定出A,A两点的中点0，转动对中器的校正螺丝使对准0点。光学对中器上的校正螺丝随仪器类型而异，有些校正使视线转向的直角棱镜，有些校正分划板。,经纬仪的检验与校正,校正项目校正目的1.平盘水准管的检验与