《建筑工程测量》课件3

角度测量,1、水平角测量原理2、光学经纬仪的构造与读数3、经纬仪使用方法和水平角观测4、竖直角测量5、经纬仪的检验与校正6、角度测量的误差及注意事项,水平角角值=第二目标读数-第一目标读数,：水平角角值b1：第二目标读数b2：第一目标读数,：,角度测量,1、水平角测量原理2、光学经纬仪的构造与读数3、经纬仪使用方法和水平角观测4、竖直角测量5、经纬仪的检验与校正6、角度测量的误差及注意事项,经纬仪按读数设备不同分为光学经纬仪和电子经纬仪。,光学经纬仪按测角精度，分为DJ07、DJ1、DJ2、DJ6和DJ15等不同级别。下标数字07、1、2、6、15表示仪器的精度等级，即“一测回方向观测中误差的秒数”。,在工程中最常用的是DJ6和DJ2型光学经纬仪。本节主要介绍DJ6型光学经纬仪。,经纬仪的构造,照准部,水平度盘,基座,照准部是指经纬仪水平度盘之上，能绕其旋转轴旋转部分的总称。,*,竖轴,望远镜,横轴（水平轴）,照准部制动和微动螺旋,望远镜制动和微动螺旋,竖直度盘,读数设备,照准部水准管,光学对中器,*,1照准部,*,它是由光学玻璃制成的圆环，环上刻有0360的分划线，在整度分划线上标有注记，并按顺时针方向注记，两相邻分划线间的弧长所对圆心角，称为度盘分划值，通常为1或30。,水平度盘与照准部是分离的。如果需要改变水平度盘的位置，可通过照准部上的水平度盘变换手轮，将度盘变换到所需要的位置。,2水平度盘,基座用于支承整个仪器，并通过中心连接螺旋将经纬仪固定在三脚架上。,基座上有三个脚螺旋，用于整平仪器。,在基座上还有一个轴座固定螺旋，用于控制照准部和基座之间的衔接，使用仪器时，切勿松开轴座固定螺旋，以免照准部与基座分离而坠落。,3基座,二、读数设备及读数方法,光学经纬仪上的水平度盘和竖直度盘的最小度盘分划值一般均为1或30，度盘上小于度盘分划值的读数要利用测微器读出。DJ6型光学经纬仪一般采用分微尺测微器。,*,三、DJ2型光学经纬仪构造简介,1DJ2型光学经纬仪的特点,（1）望远镜放大倍数较大，照准部水准管灵敏度较高。,（2）读数时，通过转动换像手轮，使读数显微镜中出现需要读数的度盘影像。,（3）DJ2型光学经纬仪采用对径符合读数装置以可消除偏心误差的影响，提高读数精度。,角度测量,1、水平角测量原理2、光学经纬仪的构造与读数3、经纬仪使用方法和水平角观测4、竖直角测量5、经纬仪的检验与校正6、角度测量的误差及注意事项,经纬仪的使用,安置经纬仪,照准目标,读数,对中,整平,架设,目镜对光,粗瞄,物镜对光,精确瞄准,选择测量方向,置零,观测、读数,倒镜观测、读数,OSET,左旋/右旋,架设仪器,展开三脚架到适当高度,锤球对中,调平架头,连接仪器,大致对中,借助仪器再对中,双向确定对中效果,精度2mm,整平仪器,利用圆水准器粗平,利用管水准器整平,反复整平，直至哪个方位都平整,左手拇指规则,90度转动,照准目标,调整目镜,十字丝清晰,照准标尺,利用准心粗瞄准,利用望远镜瞄准,利用调焦螺旋调整物镜,利用望远镜瞄准,利用调焦螺旋消除视差,物象清晰,水平角读数,电子读数,盘左为正镜,盘右为倒镜,左置零、右旋读数,右置零、左旋读数,测回法,测回法测量水平角,正镜观测,倒镜观测,角度测量,1、水平角测量原理2、光学经纬仪的构造与读数3、经纬仪使用方法和水平角观测4、竖直角测量5、经纬仪的检验与校正6、角度测量的误差及注意事项,竖直角,竖直角测量,仰角,俯角,特点：1、范围：-90到0再到90；2、起始：水平线所在为0；3、表示：正负之分。,竖直角测量,竖直角测量操作,安置经纬仪,照准目标,读数,对中,整平,架设,目镜对光,粗瞄,物镜对光,精确瞄准,选择零方向,观测、读数,天顶距Q,垂直角Q,距离测量,将仪器安置在基准点A处，标尺立（或平放）在被测点B处；,读出分划板上下（或左右）两视距线在标尺的截距a；,AB两点之间的距离L=a100。,距离测量,坡度测量,斜率百分比值,注明：1、范围：-45到0到45；2、转化：竖直角和坡度转化。,竖直角计算,竖盘顺时针注记,竖盘逆时针注记,盘左竖盘读数,盘右竖盘读数,竖直角观测,竖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(也叫垂直角)。=090，仰角为正，俯角为负。,=90-Z,一、竖直角测量原理,如图所示,一）竖直度盘的构造,1包括:竖盘、竖盘指标水准管、及其微动螺旋。,后两部分，多采用竖盘指标自动归零补偿器来替代。,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,三、竖直角观测与计算,、竖直角计算公式顺时针注记盘左：L=90-L盘右：R=R-270故一测回竖直角=(L+R)/2,逆时针注记,问题：,=L-90=270-R一测回竖直角:=(L+R)/2,=？,=？,2、观测、记录与计算,竖直角观测安置仪器，对中、整平；盘左瞄准目标某一位置，读取竖盘读数L；盘右瞄准原目标位置，读取竖盘读数R。（以上盘左、盘右观测构成一个测回）记录与计算分别计算盘左、盘右半测回竖直角L=90-LR=R-270计算盘左盘右的平均值作为一测回竖直角。=(L+R)/2,A,B,C,左,右,左,右,811842,2784130,+84118,+84118,+6,+84124,1240330,-340330,2355654,-340306,+12,-340318,A,记录与计算表,四、竖盘指标差,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）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。,2、计算公式,（1）指标差:,对于顺时针注记的：正确的竖直角=(90+x)-L=L+x=R-(270+x)=R-x,对于逆时针注记的：,指标差则是这样算的:,三角高程测量是测出地面点高程的方法之一。,A,B,仰角为正俯角为负,直觇反觇,1、原理,三角高程测量,R,A,B,I,G,F,E,D,C,S,l,大气折光的影响,地球曲率的影响,R,A,B,I,G,F,E,D,C,S,L,2、地球曲率与大气折光的影响,距离归算,椭球面上的边长计算单向观测高差,高斯平面上的边长计算单向观测高差,距离归算,对向观测计算高差的公式:,经纬仪有以下四个轴线：水准管轴（LL)竖轴(VV)望远镜视准轴(CC)横轴(HH)此外望远镜还有十字丝这些轴系应满足以下条件：（1）照准部水准管轴垂直于竖轴（LLVV）；（2）望远镜视准轴垂直于横轴(CCHH)；（3）横轴垂直于竖轴（HHVV）；（4）十字丝竖丝垂直于横轴。,经纬仪的检验与校正,一、LLVV的检验与校正：1.检验先将仪器大致整平，转动照准部，使其水准管平行于任意两只脚螺旋的连接。相对转动这两只脚螺旋使水准管气泡居中。如图a所示，然后将照准部转动180，如水准管气泡仍居中，说明水准管轴与竖轴垂直，若气泡不再居中，则说明水准管轴与竖轴不垂直，需要校正。2.校正用校正针拨动水准管一端的校正螺丝使气泡向中央退回偏离格数的一半，这时水准管轴与竖轴垂直，如图c所示，然后相对转动这两只脚螺旋，使气泡居中，这时水准管轴水平，竖轴处于竖直位置，如图d所示。此项检验校正要反复进行，直到气泡偏离零点不大于半格为止。,二、十字丝竖丝垂直于横轴的检验与校正：1.检验整平仪器，用十字丝交点精准照准大约与仪器同高的明显目标点P，如下图所示，然后制动照准部与望远镜，转动望远镜微动螺旋，使望远镜绕水平轴上、下微动，若目标点不离开纵丝，如图a所示，则说明条件满足。否则需要校正，如图b所示。2.校正旋下十字丝目镜分划板护盖，松开与目镜筒相连的四个压环螺丝，如图所示，转动目镜筒，使目标点P落在十字丝纵丝上为止。校正好后，将压环螺丝拧紧，旋上护盖。,三、CCHH的检验与校正：1、检验视准轴不垂直于水平轴所偏离的角值c称为视准轴误差。c角是由于十字丝交点位置不正确而产生的。具有视准轴误差的望远镜绕水平轴旋转时，视准轴所形成的轨迹不是一个平面而是一个圆锥面。这样观测同一竖直面内不同高度的点，水平度盘的读数将不相同，从而产生测角误差。检验方法如下：（1）在平坦地面上，选择相距约100m的A、B两点，在AB连线中点O处安置经纬仪，如下图所示，并在A点设置一瞄准标志，在B点横放一根刻有毫米分划的直尺，使直尺垂直于视线OB，A点的标志与B点横放的直尺应大致与仪器大致同高。,（2）用盘左位置瞄准A点，制动照准部，然后纵转望远镜成盘右位置，在B点尺上读得B1，如上图a所示。（3）用盘右位置再瞄准A点，制动照准部，然后纵转望远镜成盘左位置，再在B点尺上读得B2，如上图b所示。如果B1与B2两读数相同，说明视准轴垂直于横轴。如果B1与B2两读数不相同，则需要校正。2.校正如上图b所示，B1与B2两读数之差至仪器中心所夹的角度是视准轴误差的4倍，即B1OB2=4c。在尺上定出B3点，使B2B3=1/4B1B2;此时，OB3垂直于仪器的水平轴方向。用校正针拨动十字丝环左右两个校正螺丝，平移十字丝分划板，至十字丝交点与B3点重合为止。,四、HHVV的检验与校正：若横轴不垂直于竖轴，则仪器整平后竖轴虽已竖直，横轴并不水平，因而视准轴绕倾斜的横轴旋转所形成的轨迹是一个倾斜面。这样，当瞄准同一铅垂面内高度不同的目标点时，水平度盘的读数并不相同，从而产生测角误差，影响测角精度，因此必须进行检验与校正。1、检验（1）在距一垂直墙面2030m处，安置经纬仪，整平仪器，如右图所示。（2）盘左位置，瞄准墙面上高处一明显目标P，仰角宜在30左右。（3）固定照准部，将望远镜置于水平位置，根据十字丝交点在墙上定出一点A。（4）倒转望远镜成盘右位置，瞄准P点，固定照准部，再将望远镜置于水平位置，定出点B。如果A、B两点重合，说明横轴是水平的，横轴垂直于竖轴；否则，需要校正。,2、校正（1）在墙上定出A、B两点连线的中点M，仍以盘右位置转动水平微动螺旋，照准M点，转动望远镜，仰视P点，这时十字丝交点必然偏离P点，设为P点。（2）打开仪器支架的护盖，松开望远镜横轴的校正螺钉，转动偏心轴承，升高或降低横轴的一端，使十字丝交点准确照准P点，最后拧紧校正螺钉。此项检验与校正也需反复进行。由于光学经纬仪密封性好，仪器出厂时又经过严格检验，一般情况下横轴不易变动。但测量前仍应加以检验，如有问题，最好送专业修理单位检修。近代高质量的经纬仪，设计制造时保证了横轴与竖轴垂直，故无须校正。,五、竖盘指标差的检验与校正（1）检验安置经纬仪，仪器整平后，用盘左、盘右观测同一目标点A，分别使竖盘指标水准管气泡居中，读取竖盘读数L和R，用式（3-11）计算竖盘指标差x，若x值超过1时，需要校正。（2）校正先计算出盘右位置时竖盘的正确读数R0Rx，原盘右位置瞄准目标A不动，然后转动竖盘指标水准管微动螺旋，使竖盘读数为R0，此时竖盘指标水准管气泡不再居中了，用校正针拨动竖盘指标水准管一端的校正螺钉，使气泡居中。此项检校需反复进行，直至指标差小于规定的限度为止。,水平角测量误差来源及消减措施一、仪器误差：（1）仪器制造和加工不完善引起的误差，如度盘分划不均匀，水平度盘偏心等。（2）仪器检校不完善引起的误差1）视准轴误差：由视准轴不垂直横轴引起的，对水平方向观测值的影响为2c，可采用盘左、盘右观测值取平均的方法加以消除。2）横轴误差：横轴不垂直于竖轴，盘左、盘右观测时对水平角影响为i角误差，也可以采用盘左、盘右观测值取平均的方法消除。,3）竖轴倾斜误差：由水准管轴不垂直于竖轴引起的误差，这种误差无法用观测方法来消除，因此，在视线倾斜过大的地区观测水平角，要特别注意仪器的整平。4）度盘偏心差：由于度盘加工及安装不完善引起的，使照准部旋转中心与水平度盘的圆心不重合。该误差可采用盘左、盘右读数取平均的方法予以减小。5）度盘刻划不均匀误差：由于仪器加工不完善引起的。在高精度测量时，在各测回间变换度盘起始读数（180/n），减小这项误差的影响。6）竖盘指标差：可以用盘左、盘右取平均的方法消除。,二、观测误差（1）对中误差：仪器中心与测站点不在同一铅垂线上，造成测角误差。对中误差的影响与偏心距成正比，与边长成反比。所以测水平角时要仔细对中，在短边测量时更要严格对中。,（2）整平误差整平误差引起的竖轴倾斜误差，在同一测站竖轴倾斜的方向不变，它对水平角观测的影响与观测目标的倾角有关，倾角愈大，影响也愈大。竖轴倾斜误差不能通过盘左、盘右的观测方法加以消除。因此，必须注意仪器照准部水准管轴与竖轴垂直的检校，在观测中注意整平。一般规定，在观测过程中，水准管气泡偏离中央不应超过一格。,（3）目标偏心误差：由标杆倾斜引起。该误差与偏心距e成正比，与边长成反比。因此，在水平角观测中，除注意把标杆立直外，还应尽量照准标杆的底部，尤其当短边较短时，更应注意。,（4）照准误差照准误差与望远镜的放大倍率有关。正常人眼睛的最小分辨角为60，当所观察的