工程测量之角度测量

第三章角度测量,3-1角度测量原理,角度测量(angleobservation)包括：,horizontalangle,verticalangle,一、水平角(horizontalangle)定义,从空间一点出发的两条空间直线在水平投影面上的夹角。范围：顺时针0360,如下图所示,二.竖直角(verticalangle)定义,在同一竖直面内，瞄准目标的视线与水平视线的夹角。其范围：=090，仰角为正，俯角为负。,3-2光学经纬仪(opticaltheodolite),经纬仪是测角的仪器，按精度，有：DJ07、DJ1、DJ2精密光学经纬仪，DJ6普通光学经纬仪。,下标数字该仪器一测回方向观测中误差不超过的秒数。,一、DJ6级光学经纬仪构造,适用于各种比例尺的地形图测绘和土木工程施工放样,基本结构,照准部(alidade)水平度盘(horizontalcircle)基座(tribrach),下图为结构图,l-基座；2-脚螺旋；3-轴套制动螺旋；4-脚螺旋压板5-水平度盘外罩；6-水平方向制动螺旋；7-水平方向微动螺旋；8-照准部水准管；9物镜；l0-目镜调焦螺旋；11-瞄准用的准星；12-物镜调焦螺旋；l3-望远镜制动螺旋；l4-望远镜微动螺旋；l5-反光照明镜；l6-度盘读数测微轮；l7-复测机钮；18-竖直度盘水准管；19-竖直度盘水准管微动螺旋；20-度盘读数显微镜,1、照准部(alidade),照准部(水平)制动、微动望远镜(竖直)制动、微动圆水准器水准管望远镜目镜调焦，物镜调焦，粗瞄准器，十字丝读数显微镜竖直度盘光学对点器复测扳手或度盘变换器,2、水平度盘(horizontalcircle),水平度盘由光学玻璃制成顺时针0360刻度；水平度盘与照准部相互脱离；改变度盘位置，要使用度盘变换手轮或复测扳手。,3、基座(tribrach),是支承整个仪器的底座。脚螺旋用于整平仪器,二、J6经纬仪读数方法,（1）分微尺的分划值为1，估读到0.1(6)。（2）“H”水平度盘读数，“V”竖直度盘读数。,水平度盘读数730424,A、分微尺测微,B、单平板玻璃测微器装置及其读数方法,水平度盘整个读数为l51200，竖直度盘整个读数为911806,DJ6型经纬仪读数窗,三、DJ2光学经纬仪的构造,如图与J6相比，增加了：测微轮读数时，对径分划线影像符合。换像手轮水平读数和竖直读数间的互换。竖直读盘反光镜竖直读数时反光。,竖直读盘反光镜,测微轮,换像手轮,四、DJ2的读数方法,一般采用对径重合读数法转动测微轮，使上下分划线精确重合后读数。,5,3-3水平角测量,一、经纬仪的操作,包括对中、整平、照准、读数,1、垂球(plumbbob)法（1）脚架头上移动仪器进行对中。（2）旋转脚螺旋进行整平。（3）反复（1）、（2）两步。,2、光学对中器法,（1）大致水平大致对中,眼睛看着对中器，拖动三脚架两个脚,使仪器大致对中,并保持“架头”大致水平,（2）伸缩脚架粗平,根据气泡位置，伸缩三脚架两个脚，使圆水准气泡居中。,（一）对中,（二）整平脚螺旋精平左手大拇指法则,1）转动仪器，使水准管与脚螺旋1、2连线平行。2）根据气泡位置运用法则，对向旋转脚螺旋1、2。3）转动仪器900，运用法则，旋转脚螺旋3。,4）架头上移动仪器，精确对中5)脚螺旋精平6)反复4）、5）两步。,（三）照准,步骤：粗瞄制动调焦微动精瞄。,四、读数,二、水平角观测,1、测回法：用于两个目标方向之间的水平角观测。,步骤：,（1）盘左瞄准左边A，配度盘至000X，读取a1。（2）顺时针旋转瞄准右边B，读取b1。则上半测回角值:1=b1-a1,（3）倒镜成盘右，瞄准右边B，读取b2。,（4）逆时针旋转瞄准左边A，读取a2。则下半测回角值:2=b2-a2,（5）计算角值若：1-240（图根级）则有：=（1+2）/2,测回法记录格式,2542406,1800500,741906,000418,742342,741924,741915,度盘配置方法:,若观测N个测回，各测回间按180/N的差值来配置度盘。,2、方向观测法,在一个测站上需要观测两个以上方向。,步骤：（有四个观测方向）,（1）上半测回,选择一明显目标A作为起始方向（零方向），用盘左瞄准A，配置度盘，顺时针依次观测A、B，C，D，A。,A,B,O,C,D,（2）下半测回,倒镜成盘右，逆时针依次观测A，D，C，B，A。同理各测回间按180/N的差值，来配置水平度盘,计算、记录,（1）半测回归零差:J212；J618,（2）2C值（两倍照准误差）:,2C=盘左读数（盘右读数180）。,一测回内2C互差：J218；J6不作要求。,（3）各方向盘左、盘右读数的平均值：,平均值=盘左读数+（盘右读数180）/2注意：零方向观测两次，应将平均值再取平均。,（4）归零方向值,将各方向平均值分别减去零方向平均值，即得各方向归零方向值。,（5）各测回归零方向值的平均值,同一方向值各测回间互差:J212；J624。,方向观测法记录手薄,方向观测法记录计算的实例讲解：,1、上半测回归零差=00212-00206=6。2、OA方向2C值=00212-1800206=6。OD方向2C值=1820224-20224=0。这两个方向的2C互差=63、OA方向盘左、盘右读数的平均值：(00212+(1800206-180)/2=00209。再取平均得：(00209+00203)/2=00206OD方向盘左、盘右读数的平均值：(1820224+(20224+180)/2=1820224。,4、OB方向的归零方向值：511536-00206=511330。OD方向的归零方向值：1820224-00206=1820018。,5、OB方向各测回归零方向值的平均值：(511330+511325)/2=511328。OB方向值各测回间互差:511330-511325=5。,3-4竖直角测量,竖直角主要用于将观测的倾斜距离化算为水平距离或计算三角高程,一、竖直度盘(verticalcircle)的构造,1包括:竖盘(verticalcircle)、竖盘指标水准管(verticalindexbubbletube)、及其微动螺旋。,竖盘,水准管,微动螺旋,后两部分，多采用竖盘指标自动归零补偿器(verticalindexcompensator)来替代。,2特点：读数指标线固定不动，而整个竖盘随望远镜一起转动。,3竖盘的注记形式：有顺时针与逆时针两种。,（1）顺时针注记,（2）逆时针注记,二、竖直角(verticalangle)的计算公式,1、顺时针注记左=90-L右=R-270故一测回竖直角=（左+右）/2,故有:左=L-90右=270-R一测回竖直角:=（左+右）/2,2、逆时针注记,问题：左=？右=？,三、竖盘指标差(indexerrorofverticalcircle),1、定义,由于指标线偏移，当视线水平时，竖盘读数不是恰好等于90或270上，而是与90或270相差一个x角，称为竖盘指标差。当偏移方向与竖盘注记增加方向一致时，x为正，反之为负。,2、计算公式,或,对于顺时针注记的：正确的竖直角=(90+x)-L=左+x=R-(270+x)=右-x,（2）结论：取盘左盘右平均值，可消除指标差的影响。一般规范规定，指标差变动范围，J625、J215。,（1）指标差,四、竖直角的观测及记录,3-5经纬仪的检验与校正,经纬仪的主要轴线:1、竖轴VV(verticalaxis)2、水准管轴LL(bubbletubeaxis)3、横轴HH(horizontalaxis)4、视准轴CC(collimationaxis)5、圆水准器轴LL(circlebubbleaxis),一、经纬仪轴线应满足的条件,1、VVLL照准部水准管轴的检校。2、HH十字丝竖丝十字丝竖丝的检校3、HHCC视准轴的检校,4、HHVV横轴的检校5、竖盘指标差应为零指标差的检校6、光学垂线与VV重合光学对中器的检校7、LLVV圆水准器的检验与校正(次要),二、经纬仪的检验与校正,1、照准部水准管轴的检校（1）检验：用任意两脚螺旋使水准管气泡居中，然后将照准部旋转180，若气泡偏离1格，则需校正。（2）校正：用脚螺旋使气泡向中央移动一半后，再拨动水准管校正螺丝，使气泡居中。此时若圆水准器气泡不居中，则拨动圆水准器校正螺丝。,2、十字丝竖丝的检校,（1）检验：用十字丝交点对准一目标点，再转动望远镜微动螺旋，看目标点是否始终在竖丝上移动。（2）校正：微松十字丝的四个压环螺丝，转动十字丝环，使目标点始终在竖丝上移动。,3、视准轴的检校,（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。,有：,J6：2c60；J2：2c30时，则需校正。,（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。,4、横轴的检验与校正,（1）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。,有：,J6：i20，则需校正,（2）校正：,用十字丝交点瞄准P1P2的中点M，抬高望远镜，并打开横轴一端的护盖，调整支承横轴的偏心轴环，抬高或降低横轴一端，直至交点瞄准P点。此项校正一般由仪器检修人员进行。,5指标差的检校,(1)检验：用盘左、盘右先后瞄准同一目标，计算指标差x=(L+R-360)/2。J6：x1；J2：x30时，要进行校正。,(2)校正：用指标水准管微动螺旋，使中丝对准（R-x）位置，再有拨针使指标气泡居中。,6光学对中器的检校,（1）检验：精密安置仪器后，将刻划中心在地面上投下一点，再旋转照准部，每隔120投下一点，若三点不重合，则需校正。,（2）校正：用拨针使刻划中心向三点的外接圆心移动一半。,7、圆水准器的检校(次要),（1）检验：精平（水准管气泡居中）后