土木工程测量第三章角度测量

1、土木工程测量第三章角度测量 第三章第三章 角度测量角度测量 土 木 工 程 测 量土 木 工 程 测 量 教学课件 土木工程测量第三章角度测量 在确定地面点的位置时，常常要进行角度测量。角度测量最常在确定地面点的位置时，常常要进行角度测量。角度测量最常 用的仪器是经纬仪。用的仪器是经纬仪。 角度测量的基本原理角度测量的基本原理 光学经纬仪的构造及测角方法光学经纬仪的构造及测角方法 经纬仪的检验校正经纬仪的检验校正 经纬仪测角误差分析和经纬仪测角注意事项经纬仪测角误差分析和经纬仪测角注意事项 3.角度测量角度测量 土木工程测量第三章角度测量 3.1 角度测量原理角度测量原理 水平角是指地面上一点

2、到两个目标点的方向线垂直投影到水平水平角是指地面上一点到两个目标点的方向线垂直投影到水平 面上的夹角，或者是过两条方向线的竖直面所夹的两面角。如图面上的夹角，或者是过两条方向线的竖直面所夹的两面角。如图3-3- 1 1所示。所示。 3.1.1 3.1.1 水平角测量原理水平角测量原理 在过在过O O点的铅垂线上，水平地安置点的铅垂线上，水平地安置 一个有刻度的圆盘一个有刻度的圆盘( (称为水平度盘称为水平度盘) )，度，度 盘中心在盘中心在O O点，过点，过OA 、 O竖直面与竖直面与 水平度盘相交，在水平度盘上读数为水平度盘相交，在水平度盘上读数为a a 、b b。则。则为所测得的水平角。一

3、般水平为所测得的水平角。一般水平 度盘是顺时针刻划，则：度盘是顺时针刻划，则： a ab b 土木工程测量第三章角度测量 3.1 角度测量原理角度测量原理 竖直角是指在同一竖直面内，某一方向线与水平线的夹角。测竖直角是指在同一竖直面内，某一方向线与水平线的夹角。测 量上又称为倾斜角或竖角，用量上又称为倾斜角或竖角，用表示。竖角有仰角和俯角之分。夹表示。竖角有仰角和俯角之分。夹 角在水平线之上为角在水平线之上为“正正”，称为仰角；在水平线之下为，称为仰角；在水平线之下为“负负”，称，称 为为“俯角俯角”。 3.1.2 3.1.2 竖直角测量原理竖直角测量原理 若在竖直面内，竖直方向与某一方向线的

4、夹角，称为若在竖直面内，竖直方向与某一方向线的夹角，称为“天顶天顶 距距”用用Z Z表示。天顶距与竖直角的关系为：表示。天顶距与竖直角的关系为： =90=90-Z-Z 竖直度盘竖直度盘 视线水平时，竖盘读视线水平时，竖盘读 数为固定值数为固定值9090或或270270 。在竖直角测量时，只需。在竖直角测量时，只需 读目标点一个方向值，便读目标点一个方向值，便 可算得竖直角。可算得竖直角。 土木工程测量第三章角度测量 3.1 角度测量原理角度测量原理 根据以上分析，经纬仪须有一刻度盘和在刻度盘上读数的指标根据以上分析，经纬仪须有一刻度盘和在刻度盘上读数的指标 。观测水平角时，刻度盘中心应安放在过

5、测站点的铅垂线上，并能。观测水平角时，刻度盘中心应安放在过测站点的铅垂线上，并能 使之水平。为了瞄准不同方向，经纬仪的望远镜应能沿水平方向转使之水平。为了瞄准不同方向，经纬仪的望远镜应能沿水平方向转 动，也能高低俯仰。当望远镜高低俯仰时，其视准轴应划出一竖直动，也能高低俯仰。当望远镜高低俯仰时，其视准轴应划出一竖直 面，这样才能使得在同一竖直面内高低不同的目标有相同的水平度面，这样才能使得在同一竖直面内高低不同的目标有相同的水平度 盘读数。盘读数。 土木工程测量第三章角度测量 1、经纬仪的分类、经纬仪的分类 l 按读数分：光学经纬仪和电按读数分：光学经纬仪和电 子经纬仪。子经纬仪。 l 按精度

6、分：按精度分：DJ1、DJ2、DJ6等等 几种型号，几种型号，“D”和和“J”分别分别 为为“大地测量大地测量”和和“经纬仪经纬仪” 两词汉语拼音的首字母，两词汉语拼音的首字母，“2”、 “6”表示该仪器所能达到的精表示该仪器所能达到的精 度指标。如度指标。如DJ6表示一测回方表示一测回方 向值的误差为向值的误差为6 。 3.2 DJ6型光学经纬仪型光学经纬仪 土木工程测量第三章角度测量 项项 目目 经经 纬纬 仪仪 等等 级级 DJ2DJ6 水平方向测量一测回方向中误差水平方向测量一测回方向中误差 不大于（不大于（ ） 26 物镜有效孔径不小于（物镜有效孔径不小于（mm）4035 望远镜放大

7、倍率不小于（倍）望远镜放大倍率不小于（倍）3025 水准管分划水准管分划 值不大于值不大于 水平度盘水平度盘20 /2mm30 /2mm 竖直度盘竖直度盘20 /2mm30 /2mm 主主 要要 用用 途途 三、四等三角测量三、四等三角测量 及精密工程测量及精密工程测量 一般工程测量、图一般工程测量、图 根及地形测量；矿根及地形测量；矿 井导线测量井导线测量 经纬仪系列的技术参数经纬仪系列的技术参数 土木工程测量第三章角度测量 3.2 DJ6型光学经纬仪型光学经纬仪 2 2、 DJDJ6 6级光学经纬仪的构造级光学经纬仪的构造 各种型号的各种型号的DJDJ6 6级光学经纬仪的构造大致相同。级光

8、学经纬仪的构造大致相同。 土木工程测量第三章角度测量 3.2.1 光学经纬仪的基本构件光学经纬仪的基本构件 照准部、度盘、基座等照准部、度盘、基座等。 土木工程测量第三章角度测量 1照准部照准部 1)望远镜望远镜 2)水准器水准器 3)基本轴系基本轴系 土木工程测量第三章角度测量 1)望远镜望远镜 望远镜的结构：物镜、凹透镜、十字丝板望远镜的结构：物镜、凹透镜、十字丝板 和目镜和目镜 操作部件操作部件：望远对光螺旋、目镜调焦螺旋望远对光螺旋、目镜调焦螺旋 望远镜的成象过程望远镜的成象过程： (1)物镜前的物象物镜前的物象A 经物镜成为缩小的倒立经物镜成为缩小的倒立 实象，并经凹透镜的调焦作用落

9、在十字丝实象，并经凹透镜的调焦作用落在十字丝 板的焦面上。板的焦面上。 (2)目镜将倒实象和十字丝象一起放大成目镜将倒实象和十字丝象一起放大成 虚象虚象B。 土木工程测量第三章角度测量 实现成象过程的实现成象过程的对光操作对光操作 (1)转动目镜调焦轮，眼睛看清楚十字丝象；转动目镜调焦轮，眼睛看清楚十字丝象； (2)转动望远对光螺旋，眼睛看清楚物象转动望远对光螺旋，眼睛看清楚物象A。 (3)消除视差。消除视差。 视差，即移动眼睛可发现十字丝象与虚象视差，即移动眼睛可发现十字丝象与虚象B的相的相 对变动现象。视差的存在表明物象对变动现象。视差的存在表明物象 A可能没可能没 有落在十字丝板焦面上。

10、操作人员正确重复有落在十字丝板焦面上。操作人员正确重复 (1)(2)对光动作可消除视差。对光动作可消除视差。 土木工程测量第三章角度测量 2)水准器水准器 作用：测量仪器整平指示装置作用：测量仪器整平指示装置 种类：管水准器和圆水准器种类：管水准器和圆水准器 管水准器：管水准器： 结构，结构，管水准轴，管水准轴，分划值。分划值。 管水准器的整平灵敏度较高管水准器的整平灵敏度较高。 ) 32( 2 R mm 土木工程测量第三章角度测量 圆水准器圆水准器 结构，结构，圆水准轴，圆水准轴，分划值。分划值。圆水准器的整平灵敏度较低。圆水准器的整平灵敏度较低。 ) 32( 2 R mm 土木工程测量第三

11、章角度测量 3)基本轴系基本轴系 CC，望远镜视准轴，望远镜视准轴; HH，横轴，横轴; VV，竖轴，竖轴; LL，管水准轴。，管水准轴。 必须满足必须满足: CCHH；HHVV； LLVV。 此外,十字丝板的竖丝平行 于竖轴VV。 土木工程测量第三章角度测量 2度盘及其读数机构度盘及其读数机构 1)度盘的结构形式。度盘的结构形式。 水平度盘、竖直度盘，度盘水平度盘、竖直度盘，度盘 全周刻度全周刻度 0360，按顺时针，按顺时针 顺序注记。顺序注记。 水平度盘套在竖轴中可以自水平度盘套在竖轴中可以自 由转动。由转动。 竖直度盘固定在横轴的一端竖直度盘固定在横轴的一端 与望远镜一起转动。与望远镜

12、一起转动。 2)度盘读数光学系统。度盘读数光学系统。 把水平度盘和竖直度盘的刻把水平度盘和竖直度盘的刻 划影像传送到一个读数窗中。划影像传送到一个读数窗中。 注意注意A、B光路。光路。 土木工程测量第三章角度测量 3)水平度盘配置机构。水平度盘配置机构。 度盘变换钮是一个带有齿轮的转动装置，通过度盘变换钮是一个带有齿轮的转动装置，通过 齿轮的连接带动度盘转动，度盘转动的角度值齿轮的连接带动度盘转动，度盘转动的角度值 可在读数窗中看到。可在读数窗中看到。 复测钮操作与控制作用复测钮操作与控制作用 土木工程测量第三章角度测量 3基座基座 轴套、脚螺旋、连接板、固定旋钮等。 经纬仪照准部的支承装置。

13、 经纬仪照准部装在基座轴套以后必须扭 紧固定旋钮，一般应用不得松开不得松开。 土木工程测量第三章角度测量 v 经纬仪度盘经纬仪度盘 水平度盘和竖直度盘。水平度盘和竖直度盘。 它们分别装在仪器纵、横旋转轴上。它们分别装在仪器纵、横旋转轴上。 水平度盘水平度盘: :为玻璃制成的圆环，在其圆周上刻有精为玻璃制成的圆环，在其圆周上刻有精 密的分划由密的分划由0360顺时针注记，简称度盘。顺时针注记，简称度盘。 竖直度盘竖直度盘: :一般有一般有0360注记注记, ,有顺、逆时针有顺、逆时针 之分，简称竖盘。之分，简称竖盘。 读数显微镜读数显微镜 放大水平度盘、竖直度盘及测微器放大水平度盘、竖直度盘及测

14、微器 的分划影像，能清晰地读取读数。的分划影像，能清晰地读取读数。 v 测微器测微器 w w分微尺测微器分微尺测微器 w w单平板玻璃测微器单平板玻璃测微器 3.2.2 3.2.2 读数设备及方法读数设备及方法 土木工程测量第三章角度测量 1 1分微尺测微器及读数方法分微尺测微器及读数方法 l DJ DJ6 6型光学经纬仪的度盘分划值为型光学经纬仪的度盘分划值为1 1 l l 读数窗上的分微尺：读数窗上的分微尺： 将度盘将度盘1 1 间隔间隔分成分成6060个小格，成像后度盘的个小格，成像后度盘的 最小间隔最小间隔1 1 正好与分微尺正好与分微尺6060格的全长相等。分微格的全长相等。分微 尺

15、的最小读数为尺的最小读数为1 1 ，可估度到，可估度到0.10.1格值格值=0.=0.1 1 =6=6 。 w w 上面：水平度盘及其分微尺的影像，故水平度上面：水平度盘及其分微尺的影像，故水平度 盘读数：盘读数： （H H）应为）应为7373 04.404.4 w w下面：竖直度盘及其分微尺的影像。竖直度盘下面：竖直度盘及其分微尺的影像。竖直度盘 读数：读数： （V V）为）为8787 06.306.3 土木工程测量第三章角度测量 7373 04.404.4 8787 06.306.3 土木工程测量第三章角度测量 2 2单平板玻璃测微器及读数方法单平板玻璃测微器及读数方法 l多见于多见于DJ

16、DJ6 6型光学经纬仪。型光学经纬仪。 l读数显微镜中图象见读数显微镜中图象见 w w下窗下窗 水平度盘，每半度一个刻划水平度盘，每半度一个刻划 w 中间中间 竖直度盘每半度一个刻划。竖直度盘每半度一个刻划。 w 上窗口上窗口 测微尺测微尺，有有3030个大格表示个大格表示3030分，每一个大分，每一个大 格划为三小格，每小格为格划为三小格，每小格为2020秒。秒。 l读数：转动测微轮，使度盘分划平分双指标线，双读数：转动测微轮，使度盘分划平分双指标线，双 指标线所夹度盘分划为度盘读数；不足指标线所夹度盘分划为度盘读数；不足3030 的分、秒数从的分、秒数从 测微器窗口中读出（估读到测微器窗口

17、中读出（估读到0.10.1格值格值=2=2 ）。）。 图中水平度盘读数为图中水平度盘读数为：149149 3030 2222 3030 =149=149 5252 3030 土木工程测量第三章角度测量 图图3-7 水平度盘读数水平度盘读数 为为：149149 3030 2222 3030 =149=149 5252 3030 土木工程测量第三章角度测量 一、基本操作一、基本操作 包括经纬仪的安置、目标设置、瞄准及读数。包括经纬仪的安置、目标设置、瞄准及读数。 （一）（一）. .安置经纬仪安置经纬仪 1 1仪器安置仪器安置 伸开三角架于测站点上方，将仪器置于三角架头伸开三角架于测站点上方，将仪器

18、置于三角架头 中央位置，左手握住仪器的横轴支座，右手将三角中央位置，左手握住仪器的横轴支座，右手将三角 架中心连接螺旋旋入仪器基座中心螺孔中并固紧。架中心连接螺旋旋入仪器基座中心螺孔中并固紧。 安置中注意三点：安置中注意三点： l l 三角架架头尽可能水平、仪器中心尽可能地处于测三角架架头尽可能水平、仪器中心尽可能地处于测 站点正上方；站点正上方； l l 将三角架腿的固定螺旋适度拧紧，以防架腿滑落；将三角架腿的固定螺旋适度拧紧，以防架腿滑落； l l 较大坡度处置镜时宜将三角架两条腿置于下坡方向。较大坡度处置镜时宜将三角架两条腿置于下坡方向。 3.2.3 3.2.3 经纬仪的使用经纬仪的使用

19、 土木工程测量第三章角度测量 2 2对中：对中：使仪器中心位于测站点的铅垂线上。使仪器中心位于测站点的铅垂线上。 l l垂球法垂球法（对中误差一般可小于（对中误差一般可小于3mm） 垂球尖对准测站点标志中心。垂球尖对准测站点标志中心。 l l光学对中器法（对中误差一般不大于光学对中器法（对中误差一般不大于1mm） 光学对中器圆心与测站点标志中心重合。光学对中器圆心与测站点标志中心重合。 方法方法1 ：利用架腿利用架腿 ，强制对中：，强制对中： 先放下三脚架的一条架腿；双手分别握住另两条先放下三脚架的一条架腿；双手分别握住另两条 架腿稍离地面前后左右摆动（注意架头要平），眼架腿稍离地面前后左右摆

20、动（注意架头要平），眼 睛同时观察对中器的目镜，直至分划圈中心对准测睛同时观察对中器的目镜，直至分划圈中心对准测 站点标志为止，放下两架腿踩紧三个架腿。站点标志为止，放下两架腿踩紧三个架腿。 土木工程测量第三章角度测量 方法方法2 2：利用脚螺旋强制对中：利用脚螺旋强制对中： 此法适合于松软地面或仪器安置比较困难的测站。此法适合于松软地面或仪器安置比较困难的测站。 先目估三脚架中心大致对准测站点，踩紧三条先目估三脚架中心大致对准测站点，踩紧三条 架腿；调节经纬仪的三个脚螺旋使对中器分划圈架腿；调节经纬仪的三个脚螺旋使对中器分划圈 中心对准测站点标志。中心对准测站点标志。 注：注：光学对中器的使

21、用光学对中器的使用: : 旋转镜筒，目镜调焦，看清对中器分划线；旋转镜筒，目镜调焦，看清对中器分划线； 拉伸镜筒，物镜调焦，看清地面测站点标志；拉伸镜筒，物镜调焦，看清地面测站点标志； 要使对中器分划和测站标志周围同时清晰。要使对中器分划和测站标志周围同时清晰。 土木工程测量第三章角度测量 （1）粗平仪器：）粗平仪器： 分别分别升降两架腿使圆水准气泡居中。升降两架腿使圆水准气泡居中。 （2）精平仪器：先平行，后垂直的方法。）精平仪器：先平行，后垂直的方法。 l l松开照准部水平制动螺旋，使水准管与两脚螺旋的连松开照准部水平制动螺旋，使水准管与两脚螺旋的连 线平行，以相反的方向旋转两脚螺旋使管水

22、准器气泡线平行，以相反的方向旋转两脚螺旋使管水准器气泡 居中。（居中。（a a）先平行）先平行） l l将照准部旋转将照准部旋转90 ，转动第三个脚螺旋，使气泡居中。，转动第三个脚螺旋，使气泡居中。 （b b）后垂直）后垂直） 整平时气泡移动方向和左手大拇指转动方向一致。整平时气泡移动方向和左手大拇指转动方向一致。 顺时针转动脚螺旋时，该脚螺旋升高，顺时针转动脚螺旋时，该脚螺旋升高，气泡往高处走气泡往高处走。 3、整平：使水平度盘水平、竖轴竖直。、整平：使水平度盘水平、竖轴竖直。 土木工程测量第三章角度测量 图图 3加加 土木工程测量第三章角度测量 4 4、精确对中，再次整平、精确对中，再次整

23、平 1 1）精确对中：检查对中器，若分划圈中心偏离）精确对中：检查对中器，若分划圈中心偏离 测站点标志，则稍松中心连接螺旋，再前后左右测站点标志，则稍松中心连接螺旋，再前后左右 平行移动基座，使之精确对中。平行移动基座，使之精确对中。 2 2）再次精确整平）再次精确整平 重复精确整平步骤，直至仪器既对中且管水准重复精确整平步骤，直至仪器既对中且管水准 气泡在任何方向也居中为止。气泡在任何方向也居中为止。 对中、整平要相互兼顾，多次反复，方能完成。对中、整平要相互兼顾，多次反复，方能完成。 注：注：测水平角时，要将复测扳手拨上或度盘变位手测水平角时，要将复测扳手拨上或度盘变位手 轮退出并做好防护

24、，防止在测角过程中转动度盘轮退出并做好防护，防止在测角过程中转动度盘 变位手轮，造成测角错误。变位手轮，造成测角错误。 土木工程测量第三章角度测量 （二）目标设置及瞄准（二）目标设置及瞄准 1设置目标设置目标 测角时，一般应在目标点上设置照准标志。测角时，一般应在目标点上设置照准标志。 l l 距离较近时，距离较近时， 目标标志可为目标点（如钉子）、垂球线，目标标志可为目标点（如钉子）、垂球线， 也可竖立测钎；也可竖立测钎； l l 距离较远时，距离较远时， 目标标志可为垂直竖立标杆或觇标。目标标志可为垂直竖立标杆或觇标。 土木工程测量第三章角度测量 （1）松开照准部和望远镜制动螺旋（或扳手）

25、；）松开照准部和望远镜制动螺旋（或扳手）； （2）调节目镜）调节目镜将望远镜瞄准远处天空，转动目将望远镜瞄准远处天空，转动目 镜，使十字丝刻划清晰；镜，使十字丝刻划清晰； （3）粗略瞄准目标）粗略瞄准目标: :转动照准部，用望远镜粗瞄器瞄准转动照准部，用望远镜粗瞄器瞄准 目标，固定照准部和望远镜；目标，固定照准部和望远镜； （4）望远镜调焦）望远镜调焦( (对光对光) )：转动物镜调焦筒使目标成像：转动物镜调焦筒使目标成像 最清晰最清晰.(.(要注意消除视差）要注意消除视差） （5）精确瞄准：用照准部和望远镜微动螺旋精确瞄准）精确瞄准：用照准部和望远镜微动螺旋精确瞄准 目标。目标。 观测水平角

26、时用竖丝：当目标较大时用单丝平分目标；观测水平角时用竖丝：当目标较大时用单丝平分目标； 当目标较小时用目标平分双丝。当目标较小时用目标平分双丝。 观测竖直角时用中丝（横丝）切目标的觇标顶部。观测竖直角时用中丝（横丝）切目标的觇标顶部。 3.3.读数读数 先符合后读数。先符合后读数。 2瞄准目标瞄准目标 土木工程测量第三章角度测量 3.4 水平角和竖直角测量方法水平角和竖直角测量方法 3.4.1 3.4.1 水平角测量水平角测量 水平角测量有测回法和方向观测法两种水平角测量有测回法和方向观测法两种 正镜正镜 ：是指观测者正对望远镜目镜时，竖直度盘位于望远是指观测者正对望远镜目镜时，竖直度盘位于望

27、远 镜的左侧叫正镜，也称作盘左位置；镜的左侧叫正镜，也称作盘左位置； 倒镜：是指观测者正对望远镜目镜时，竖直度盘位于望远镜倒镜：是指观测者正对望远镜目镜时，竖直度盘位于望远镜 的右侧叫倒镜，也称作盘右位置。的右侧叫倒镜，也称作盘右位置。 一测回中观测一测回中观测正、倒镜两个盘位观测。正、倒镜两个盘位观测。 理论上，正、倒镜瞄准同一目标时水平度盘读数相差理论上，正、倒镜瞄准同一目标时水平度盘读数相差180 ， 正、倒镜观测可削弱仪器误差影响正、倒镜观测可削弱仪器误差影响,还可检核测角精度。还可检核测角精度。 土木工程测量第三章角度测量 3.4 水平角和竖直角测量方法水平角和竖直角测量方法 3.4

28、.1 3.4.1 水平角测量水平角测量 测回法测回法常用于测量两个方向之间的单角。图常用于测量两个方向之间的单角。图3-143-14。 盘左盘左( (正镜正镜) )、L L=L=LB B-L-LA A 、上、上 半测回半测回(AB)(AB) (3-3) 2 RL 盘右盘右( (倒镜倒镜) )、R R=R=RB B-R-RA A 、下 、下 半测回半测回(BA)(BA) 上、下半测回合称一测回，上、下半测回合称一测回， 计算一测回平均角值。计算一测回平均角值。 土木工程测量第三章角度测量 3.4 水平角和竖直角测量方法水平角和竖直角测量方法 3.4.1 3.4.1 水平角测量水平角测量 测回法用

29、盘左、盘右观测，可以消除仪器某些系统误差对测角测回法用盘左、盘右观测，可以消除仪器某些系统误差对测角 的影响，校核观测结果和提高观测成果精度。同一测回中，上、下的影响，校核观测结果和提高观测成果精度。同一测回中，上、下 半测回角值之差和各测回间角值之差均不应超过相应细则、规范所半测回角值之差和各测回间角值之差均不应超过相应细则、规范所 规定之容许值规定之容许值( (40)40)。否则应重测，如各较差合乎要求，则分别。否则应重测，如各较差合乎要求，则分别 取平均值。取平均值。 当测角精度要求较高时，往往要观测几个测回，为也当测角精度要求较高时，往往要观测几个测回，为也 减少度盘分划误差的影响，各

30、测回间应根据测回数减少度盘分划误差的影响，各测回间应根据测回数n n，按，按 180180/n/n变换水平度盘位置。变换水平度盘位置。 土木工程测量第三章角度测量 表表31 测回法观测记录表测回法观测记录表 测测 站站 目目 标标 竖竖 盘盘 位位 置置 水平度盘读水平度盘读 数数 半测回角半测回角 值值 一测回一测回 角值角值 平均角平均角 值值 备备 注注 O A 左左 0 20 48 125 14 12 125 14 15 14 19 （多（多 测回）测回） B125 35 00 A 右右 180 21 24 125 14 18 B305 35 42 O A B 土木工程测量第三章角度测

31、量 3.4 水平角和竖直角测量方法水平角和竖直角测量方法 3.4.1 3.4.1 水平角测量水平角测量 方向观测法方向观测法当一个测站上需要测量的方向数多于两个当一个测站上需要测量的方向数多于两个 时，应采用方向观测法。当方向数多于三个时，每半个测回都从一时，应采用方向观测法。当方向数多于三个时，每半个测回都从一 个选定的起始方向个选定的起始方向( (称为零方向称为零方向) )开始观测，在依次观测所需的各个开始观测，在依次观测所需的各个 目标之后，再观测起始方向，称为归零。此法也称为全圆方向法或目标之后，再观测起始方向，称为归零。此法也称为全圆方向法或 全圆测回法。全圆测回法。 上半测回、下半

32、测回、几个测上半测回、下半测回、几个测 回。回。 如要提高观测精度，须观测多如要提高观测精度，须观测多 个测回。各测回仍按个测回。各测回仍按180180/n/n的角度的角度 间隔变换水平度盘的起始位置。间隔变换水平度盘的起始位置。 半测回归零差，对于半测回归零差，对于DJ6DJ6经纬仪经纬仪 ，归零差不应超过，归零差不应超过1818，否则应，否则应 重新观测。重新观测。 土木工程测量第三章角度测量 3.4 水平角和竖直角测量方法水平角和竖直角测量方法 3.4.1 3.4.1 水平角测量水平角测量 方向观测法方向观测法 方向观测法成果计算方向观测法成果计算 计算两倍照准差计算两倍照准差(2c)(

33、2c)值值 2c=2c=盘左读数盘左读数-(-(盘右读数盘右读数180180) (3-4) (3-4) 对于对于DJ2DJ2经纬仪，当竖直角小于经纬仪，当竖直角小于3 3时，时，2c2c不应超过不应超过1818， DJ6DJ6没有限差要求。没有限差要求。 计算各方向的平均读数计算各方向的平均读数 平均读数平均读数=1/2=1/2盘左读数盘左读数+(+(盘右读数盘右读数180180) (3-5) (3-5) 计算的结果称为方向值。起始方向有两个平均值，应将此两数计算的结果称为方向值。起始方向有两个平均值，应将此两数 再次平均，作为起始方向的方向值，并括以括号。再次平均，作为起始方向的方向值，并括

34、以括号。 平均读数平均读数=1/2=1/2盘左读数盘左读数+(+(盘右读数盘右读数180180) (3-5) (3-5) 2c=2c=盘左读数盘左读数-(-(盘右读数盘右读数180180) (3-4) (3-4) 土木工程测量第三章角度测量 3.4 水平角和竖直角测量方法水平角和竖直角测量方法 3.4.1 3.4.1 水平角测量水平角测量 方向观测法方向观测法 计算归零后的方向值计算归零后的方向值 将各方向的平均读数减去起始方向的平均读数将各方向的平均读数减去起始方向的平均读数( (括号内括号内) )，即得，即得 各方向的归零方向值。同一方向值各测回互差不超过各方向的归零方向值。同一方向值各测

35、回互差不超过2424。 起始方向的归零值为零。起始方向的归零值为零。 计算各测回归零后方向值的平均值计算各测回归零后方向值的平均值 取各测回同一方向归零后的方向值的平均值作该方向的最后结取各测回同一方向归零后的方向值的平均值作该方向的最后结 果。在取平均值之前，应计算同一方向归零后的方向值各测回之间果。在取平均值之前，应计算同一方向归零后的方向值各测回之间 的差数有无超限，如果超限，则应重测。的差数有无超限，如果超限，则应重测。 计算各目标间水平角值计算各目标间水平角值 将相邻两方向值减即可求得。将相邻两方向值减即可求得。 土木工程测量第三章角度测量 3.4.1 3.4.1 水平角测量水平角测

36、量 各方向平均读各方向平均读 数数-括号内数括号内数 2c=2c=盘左读数盘左读数- - ( (盘右读数盘右读数 180180) ) 平均读数平均读数 =1/2=1/2盘左读数盘左读数 +(+(盘右读数盘右读数 180180) 土木工程测量第三章角度测量 3.4 水平角和竖直角测量方法水平角和竖直角测量方法 3.4.2 3.4.2 竖直角测量竖直角测量 竖盘结构竖盘结构 经纬仪竖盘包括竖直度盘、竖盘指标水准管和竖盘指标水准管经纬仪竖盘包括竖直度盘、竖盘指标水准管和竖盘指标水准管 微动螺旋。微动螺旋。 竖盘固定在横轴的一端，随望远镜竖盘固定在横轴的一端，随望远镜 一起在竖直面内转动。一起在竖直面

37、内转动。 测微尺的零分划线是竖盘读数的指测微尺的零分划线是竖盘读数的指 标，可以把它看成是与竖盘指标水准管标，可以把它看成是与竖盘指标水准管 连成一体的。指标水准管气泡居中，指连成一体的。指标水准管气泡居中，指 标即处于正确位置，此时，如望远镜视标即处于正确位置，此时，如望远镜视 准轴水平，竖盘读数则应为准轴水平，竖盘读数则应为9090的整数的整数 倍倍( (即即0 0、9090180180、270270中的一个中的一个 ) )，这个读数称始读数。当望远镜转动，这个读数称始读数。当望远镜转动 瞄准不同高度目标时，竖盘随之转动而瞄准不同高度目标时，竖盘随之转动而 指标不动，因而可读得望远镜不同位

38、置指标不动，因而可读得望远镜不同位置 的竖盘读数，以计算竖直角。的竖盘读数，以计算竖直角。 土木工程测量第三章角度测量 3.4 水平角和竖直角测量方法水平角和竖直角测量方法 3.4.2 3.4.2 竖直角测量竖直角测量 竖盘结构竖盘结构 竖盘是由光学玻璃制成，刻划的注记有顺时针方向与逆时针方竖盘是由光学玻璃制成，刻划的注记有顺时针方向与逆时针方 向两种。见图向两种。见图3-173-17。不同刻划的经纬仪其竖直角公式不同。当望远。不同刻划的经纬仪其竖直角公式不同。当望远 镜抬高，竖盘读数增加时，竖直角为：镜抬高，竖盘读数增加时，竖直角为： =读数读数- -起始读数起始读数=L-90=L-90 (

39、3-6) (3-6) 反之，反之， =起始读数起始读数- -读数读数=90=90-L-L (3-7) (3-7) 土木工程测量第三章角度测量 3.4 水平角和竖直角测量方法水平角和竖直角测量方法 3.4.2 3.4.2 竖直角测量竖直角测量 仪器安置在测站点上，对中、整平。盘左位置瞄准目标点，仪器安置在测站点上，对中、整平。盘左位置瞄准目标点， 使十字丝中横丝精确切准目标顶端，见图使十字丝中横丝精确切准目标顶端，见图3-183-18。调节竖盘指标水准。调节竖盘指标水准 管微动螺旋，使竖盘指标水准管气泡居中，读数为管微动螺旋，使竖盘指标水准管气泡居中，读数为L L。 用盘右位置再瞄准目标点，调节

40、竖盘指标水准管，使气泡居用盘右位置再瞄准目标点，调节竖盘指标水准管，使气泡居 中，读数为中，读数为R R。 竖直角观测与计算竖直角观测与计算 土木工程测量第三章角度测量 3.4 水平角和竖直角测量方法水平角和竖直角测量方法 3.4.2 3.4.2 竖直角测量竖直角测量 计算竖直角时，首先判断竖直角计算公式，如图计算竖直角时，首先判断竖直角计算公式，如图3-193-19所示：所示： 盘左位置盘左位置 L L=90=90-L-L(3-8)(3-8) 盘右位置盘右位置 R R=R-270=R-270(3-9)(3-9) 一测回角值为：一测回角值为： =1/2(=1/2(L L+R R)=1/2(R-

41、L-180)=1/2(R-L-180) (3-10) (3-10) 竖直角观测与计算竖直角观测与计算 将各观测数据将各观测数据 填入竖直角观测手填入竖直角观测手 簿簿( (表表3-3)3-3)，利用，利用 上列各式逐项计算上列各式逐项计算 ，得出一测回竖直，得出一测回竖直 角。角。 低处目标的观低处目标的观 测、计算方法与此测、计算方法与此 相同。相同。 土木工程测量第三章角度测量 3.4 水平角和竖直角测量方法水平角和竖直角测量方法 3.4.2 3.4.2 竖直角测量竖直角测量 竖直角观测手簿竖直角观测手簿 表表3-3 x=1/2(R+L-360) 土木工程测量第三章角度测量 竖盘指标差竖盘

42、指标差 l l 竖盘指标水准管居中（或自动归零装置打开）竖盘指标水准管居中（或自动归零装置打开） 且望远镜视线水平时，竖盘读数应为某一固定且望远镜视线水平时，竖盘读数应为某一固定 读数读数(如如90 或或270 ).见图见图 3-17 l l 竖盘指标差：竖盘指标水准管居中（或自动竖盘指标差：竖盘指标水准管居中（或自动 归零装置打开）且望远镜视线水平时，竖盘读归零装置打开）且望远镜视线水平时，竖盘读 数与理论读数的差值数与理论读数的差值 x，称为。称为。 l l 指标差的计算公式：指标差的计算公式： )360( 2 1 LRx 土木工程测量第三章角度测量 图图3-173-17 土木工程测量第三

43、章角度测量 l l竖盘读数的正确值竖盘读数的正确值:(设指标偏向注字增加的方向设指标偏向注字增加的方向)： L正 正=（ （Lx） R正 正= Rx l l 盘左、盘右取均值可消除指标差盘左、盘右取均值可消除指标差 正确的竖直角：正确的竖直角： =90=90（LxLx）= =左 左+x +x （3737） 或或 = =（R Rx x）270270= =右 右 x x （3838） l l一测回竖直角一测回竖直角 右左右左 ）（）（ 2 1 2 1 xx 土木工程测量第三章角度测量 l l 在多测回竖直角测量中在多测回竖直角测量中,常用指标差来检验竖直常用指标差来检验竖直 角观测的质量角观测的质

44、量: 在观测同一目标的不同测回中在观测同一目标的不同测回中(或同测站的不或同测站的不 同目标时同目标时), 各指标差较差不应超过一定限值各指标差较差不应超过一定限值, 如在一般竖直角测量中如在一般竖直角测量中,指标差较差应小于指标差较差应小于10 。 土木工程测量第三章角度测量 五条主要轴线：五条主要轴线： l l 水准管轴（水准管轴（LL）：通过）：通过 水准管零点的内壁纵向弧水准管零点的内壁纵向弧 线的切线；线的切线； l l 竖轴（竖轴（VV）：经纬仪在）：经纬仪在 水平面内的旋转轴；水平面内的旋转轴； l l 视准轴（视准轴（CC）：望远镜）：望远镜 十字丝交点与物镜光心的十字丝交点与

45、物镜光心的 连线；连线； l l 横轴（横轴（HH）：望远镜的）：望远镜的 旋转轴（又称水平轴）。旋转轴（又称水平轴）。 l l 十字丝竖丝。十字丝竖丝。 此外还有竖盘指标、对点器此外还有竖盘指标、对点器 视准轴、圆水准轴。视准轴、圆水准轴。 图图3-183-18 3.5 经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正 土木工程测量第三章角度测量 表表36经纬仪应满足的主要条件经纬仪应满足的主要条件 应应 满满 足足 条条 件件 目目 的的备备 注注 LLVV当气泡居中时，当气泡居中时，LL水平，水平，VV铅垂，水铅垂，水 平度盘水平。平度盘水平。 V V 铅 垂 是铅 垂 是 前提前提 CCHH望远镜

46、绕望远镜绕HH纵转时，纵转时，CC移动轨迹为一移动轨迹为一 平面。平面。 否则是一圆否则是一圆 锥面锥面 HHVVLL水平时，水平时，HH也水平，使也水平，使CC移动轨移动轨 迹为一铅垂面。迹为一铅垂面。 否则为一倾否则为一倾 斜面斜面 “ ”HH望远镜绕望远镜绕HH纵转时，纵转时，“ ”位于上述位于上述 铅垂面内；可检查目标是否倾斜或用其铅垂面内；可检查目标是否倾斜或用其 任意位置照准目标。任意位置照准目标。 “ ”指十字指十字 丝竖丝丝竖丝 光学对中器的视光学对中器的视 线与线与VV重合重合 使竖轴旋转中心（水平度盘中心）位于使竖轴旋转中心（水平度盘中心）位于 过测站的铅垂线上。过测站的铅

47、垂线上。 x=0便于竖直角测量。便于竖直角测量。 土木工程测量第三章角度测量 3.5 经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正 检验目的是使仪器满足照准部水准管垂直仪器竖轴的几何条件检验目的是使仪器满足照准部水准管垂直仪器竖轴的几何条件 。使仪器整平后，保证竖轴铅直，水平度盘保持水平。使仪器整平后，保证竖轴铅直，水平度盘保持水平。 检验方法检验方法 校正校正( (图图3-21)3-21) 3.5.1 3.5.1 照准部水准管轴垂直于竖轴的检验与校正照准部水准管轴垂直于竖轴的检验与校正 土木工程测量第三章角度测量 若气泡仍居中（或若气泡仍居中（或0.5格），则格），则LLVV； 否则，说明两者不垂直

48、，需校正。否则，说明两者不垂直，需校正。 l粗平经纬仪粗平经纬仪:转动照准部使水准管平行于任意两个转动照准部使水准管平行于任意两个 脚螺旋，调节脚螺旋使水准管气泡居中。脚螺旋，调节脚螺旋使水准管气泡居中。 l 旋转照准部旋转照准部180 ，检查水准管气泡是否居中：，检查水准管气泡是否居中： 1.1.检验检验 土木工程测量第三章角度测量 2.2.校正校正 l l 目前状态下，调节与水准管平行的两脚螺旋，目前状态下，调节与水准管平行的两脚螺旋， 使气泡回移总偏移量之半；使气泡回移总偏移量之半； l l 用校正针拨动水准管一端的校正螺丝，使气泡用校正针拨动水准管一端的校正螺丝，使气泡 居中；居中；

49、l l 反复检校几次，直至满足要求。反复检校几次，直至满足要求。 说明：若说明：若LL不垂直于不垂直于VV，则气泡居中（，则气泡居中（LL水平）水平） 时，时，VV不铅垂，它与铅垂线有一夹角不铅垂，它与铅垂线有一夹角； 当绕倾斜的当绕倾斜的VV旋转旋转180 后，后，LL便与水平线形便与水平线形 成成2 的夹角，它反映为气泡的总偏移量。的夹角，它反映为气泡的总偏移量。 当用脚螺旋调回总偏移量之半时，当用脚螺旋调回总偏移量之半时，VV已铅垂，已铅垂， 另一半则是由水准管轴不水平所致，可调整水准另一半则是由水准管轴不水平所致，可调整水准 管一端的校正螺丝使水准管水平。管一端的校正螺丝使水准管水平。

50、 土木工程测量第三章角度测量 3.5 经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正 检验方法检验方法检验目的是使竖丝铅直，保证精确瞄准目标检验目的是使竖丝铅直，保证精确瞄准目标 。用十字丝中点精确瞄准一个清晰目标点。用十字丝中点精确瞄准一个清晰目标点P P，然后锁紧望远镜制动，然后锁紧望远镜制动 螺旋。慢慢转动望远镜微动螺旋，使望远镜上、下移动。如螺旋。慢慢转动望远镜微动螺旋，使望远镜上、下移动。如P P点沿点沿 竖丝移动，则满足条件，否则需校正。竖丝移动，则满足条件，否则需校正。 3.5.2 3.5.2 十字丝竖丝垂直于横轴的检验与校正十字丝竖丝垂直于横轴的检验与校正 校正校正其其 校正方法如同水准

51、仪校正方法如同水准仪 校正。校正。 土木工程测量第三章角度测量 3.5 经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正 检验方法检验方法检验目的当横轴水平时，望远镜绕横轴旋转检验目的当横轴水平时，望远镜绕横轴旋转 ，其视准面应是与横轴正交的铅垂面。若视准轴与横轴不垂直，望，其视准面应是与横轴正交的铅垂面。若视准轴与横轴不垂直，望 远镜将扫出一个圆锥面。用该仪器测量同一铅垂面内不同高度目标远镜将扫出一个圆锥面。用该仪器测量同一铅垂面内不同高度目标 时，所测水平度盘读数不一样，产生测角误差。仪器检验常用四分时，所测水平度盘读数不一样，产生测角误差。仪器检验常用四分 之一法。图之一法。图3-233-23，在平

52、坦地区选择距离，在平坦地区选择距离60m60m的的A A、B B两点两点 3.5.3 3.5.3 视准轴垂直于横轴的检验与校正视准轴垂直于横轴的检验与校正 BB1 1OBOB2 2=4C=4C，为，为4 4倍照准差。由此算得：倍照准差。由此算得： (3-11) D BB c 4 21 对于对于DJ6DJ6型经纬仪，当型经纬仪，当c60c60时必须校正。时必须校正。 土木工程测量第三章角度测量 土木工程测量第三章角度测量 3.5 经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正 校正校正 在盘右位置，保持在盘右位置，保持B B尺不动，在尺不动，在B B尺上定出尺上定出B B3 3点，使点，使 3.5.3 3

53、.5.3 视准轴垂直于横轴的检验与校正视准轴垂直于横轴的检验与校正 214 1 32 BBBB OBOB3 3便与横轴垂直。用校正便与横轴垂直。用校正 针拨十字丝校正螺旋针拨十字丝校正螺旋( (左、右左、右) ) ，见图，见图3-243-24，一松一紧，平移，一松一紧，平移 十字丝分划板，直到十字丝交十字丝分划板，直到十字丝交 点与点与B B3 3点重合，最后旋紧螺丝点重合，最后旋紧螺丝 。 土木工程测量第三章角度测量 3.5 经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正 检验检验此项检验是保证当竖轴铅直时，横轴应水平；否此项检验是保证当竖轴铅直时，横轴应水平；否 则，视准轴绕横轴旋转轨迹不是铅垂面，

54、而是一个倾斜面。则，视准轴绕横轴旋转轨迹不是铅垂面，而是一个倾斜面。 3.5.4 3.5.4 横轴垂直于竖轴的检验与校正横轴垂直于竖轴的检验与校正 在距墙在距墙30m30m处安置经纬仪，在盘左位置处安置经纬仪，在盘左位置 瞄准墙上一个明显高点瞄准墙上一个明显高点P P，见图，见图3-253-25。要求仰。要求仰 角应大于角应大于3030。固定照准部，将望远镜大致。固定照准部，将望远镜大致 水平。在墙上标出十字丝中点对应位置水平。在墙上标出十字丝中点对应位置P P1 1。 再用盘右瞄准再用盘右瞄准P P点，同法在墙上标出点，同法在墙上标出P P2 2点。若点。若 P P1 1与与P P2 2重合

55、，表示横轴垂直于竖轴。不重合重合，表示横轴垂直于竖轴。不重合 ，则条件不满足，对水平角测量影响为，则条件不满足，对水平角测量影响为i i角，角， 可用下式计算：可用下式计算： (3-12) cot 2 21 D pp i 对于对于DJ6型经纬仪，若型经纬仪，若I20则需则需 校正。校正。 土木工程测量第三章角度测量 3.5 经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正 校正校正用望远镜瞄准用望远镜瞄准P P1 1P P2 2直线的中点直线的中点P PM M，固定照准部。，固定照准部。 然后抬高望远镜使十字丝交点移到然后抬高望远镜使十字丝交点移到PP点。由于点。由于i i角的影响，角的影响，PP与与P

56、P 不重合。校正时应打开支架，放松支架内的校正螺丝，使横轴一端不重合。校正时应打开支架，放松支架内的校正螺丝，使横轴一端 升高或降低，直到十字丝交点对准升高或降低，直到十字丝交点对准P P点。注意，由于经纬仪横轴密点。注意，由于经纬仪横轴密 封在支架内，该项校正应由专业维修人员进行。封在支架内，该项校正应由专业维修人员进行。 3.5.4 3.5.4 横轴垂直于竖轴的检验与校正横轴垂直于竖轴的检验与校正 土木工程测量第三章角度测量 1检验检验 l l 用盘左、盘右观测同一目标，计算出仪器的指用盘左、盘右观测同一目标，计算出仪器的指 标差标差 x 。 2校正（带竖盘指标水准管经纬仪）校正（带竖盘指

57、标水准管经纬仪） l l 保持盘右位置瞄准原目标，转动竖盘指标水保持盘右位置瞄准原目标，转动竖盘指标水 准管调节螺旋，使竖盘读数为准管调节螺旋，使竖盘读数为Rx，这时竖直度盘，这时竖直度盘 指标水准管气泡不居中；指标水准管气泡不居中； l l 用校正针拨动竖盘指标水准管上、下校正螺用校正针拨动竖盘指标水准管上、下校正螺 丝，使气泡居中；丝，使气泡居中； l l 重复上述操作，直至满足要求为止。重复上述操作，直至满足要求为止。 3.5 经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正 3.5.5 3.5.5 竖盘指标差及其检校竖盘指标差及其检校 土木工程测量第三章角度测量 若关系不满足，仪器对中整平后，转动

58、照准部时若关系不满足，仪器对中整平后，转动照准部时 光学对点器的对中标志会偏离测站点标志。光学对点器的对中标志会偏离测站点标志。 1.检验检验 l 安置仪器于平坦之地，严格整平，在三脚架所安置仪器于平坦之地，严格整平，在三脚架所 在地面中央固定一张白纸在地面中央固定一张白纸； l光学对点器调焦，用对中标志在纸上标记出一点；光学对点器调焦，用对中标志在纸上标记出一点； l 转动照准部转动照准部180 ，若光学对点器的对中标志离开，若光学对点器的对中标志离开 原来位置且偏离超限原来位置且偏离超限,则需进行校正则需进行校正(专业人员进行专业人员进行)。 3.5 经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正

59、3.5.6 3.5.6 光学对点器的检校光学对点器的检校 土木工程测量第三章角度测量 检校说明检校说明： l l 上述各项校正，一般都需反复进行几次，直至上述各项校正，一般都需反复进行几次，直至 在允许范围之内。其中视准轴的检校是主要一项；在允许范围之内。其中视准轴的检校是主要一项； l l 校正时，应遵循先松后紧的原则；校正时，应遵循先松后紧的原则； l l 一般地，若前一项未校正会影响到下一项的检验一般地，若前一项未校正会影响到下一项的检验 时时,校正次序不宜颠倒；校正次序不宜颠倒； l l 同是校正一个部位的两项同是校正一个部位的两项,宜将重要的置于后面宜将重要的置于后面; 土木工程测量

60、第三章角度测量 3.6 角度测量误差分析及注意事项角度测量误差分析及注意事项 仪器误差仪器误差仪器误差包括仪器校正之后的残余误差及仪器仪器误差包括仪器校正之后的残余误差及仪器 加工不完善引起的误差。加工不完善引起的误差。 3.6.1 3.6.1 角度测量误差源角度测量误差源 视准轴误差视准轴误差望远镜视准轴不垂直于横轴时，其偏离垂直望远镜视准轴不垂直于横轴时，其偏离垂直 位置的角值位置的角值C C称为视准误差或照准差。由于盘左、盘右观测时符号称为视准误差或照准差。由于盘左、盘右观测时符号 相反，故水平角测量时，可采用盘左、盘右取平均的方法加以消除相反，故水平角测量时，可采用盘左、盘右取平均的方