工程测量第3章测角

1、1 1 水平角测量原理水平角测量原理2 2 经纬仪结构经纬仪结构3 3 水平角测量方法水平角测量方法4 4 竖直角测量原理及方法竖直角测量原理及方法5 5 经纬仪检验校正经纬仪检验校正6 6 角度测量误差分析角度测量误差分析1 水平角测量原理水平角水平角 地面上地面上两相交直线的夹角在两相交直线的夹角在水平面上的投影。水平面上的投影。OBAnm经纬仪应具备的条件：a) 圆盘中心必须处于角顶点的铅垂线上；圆盘中心必须处于角顶点的铅垂线上；b) 有一个能置于水平位置带刻线的圆盘；有一个能置于水平位置带刻线的圆盘；c) 望远镜不仅能在水平方向转动望远镜不仅能在水平方向转动 而且可以在竖直方而且可以在

2、竖直方 向转动以瞄准不同方向不同高度的目标；向转动以瞄准不同方向不同高度的目标；d) 具有一个读数设备。具有一个读数设备。2 经纬仪结构与度盘读数常用的光学经纬仪：常用的光学经纬仪：经纬仪经纬仪用于测定水平角和竖直角的仪器。用于测定水平角和竖直角的仪器。光学经纬仪光学经纬仪 电子经纬仪电子经纬仪精度指标：室内检定时，一测回水平方向观测中误差。精度指标：室内检定时，一测回水平方向观测中误差。照准部照准部水平度盘水平度盘基座基座DJ6光学经纬仪 v望远镜望远镜v照准部水准管照准部水准管v读数显微镜读数显微镜v竖直度盘竖直度盘v横轴、竖轴横轴、竖轴 望远镜望远镜上下上下制动制动螺旋螺旋 望远镜望远镜

3、上下上下微动微动螺旋螺旋 竖直度盘竖直度盘竖盘指标竖盘指标水准水准管微动管微动螺旋螺旋水平水平制动制动、微动螺旋微动螺旋光学对中器光学对中器水平度盘水平度盘 仪器整平，水平度盘水平；仪器整平，水平度盘水平； 与照准部相互脱离；与照准部相互脱离； 0 360顺时针分划顺时针分划 度盘变换装置度盘变换装置（变换手轮或复测扳手）（变换手轮或复测扳手）度盘读数装置度盘读数装置光路系统光路系统 + 测微器测微器（度盘分划线、分微尺）（度盘分划线、分微尺）HV0123456012345611211389881125506890530度度盘盘读读数数分微尺分微尺测微器测微器HV012345601234562

4、3427327223421002730242电电子子经经纬纬仪仪配盘配盘: : Hold键3 水平角测量方法（一）经纬仪的安置1 1、对中、对中使得使得度盘中心度盘中心处于处于角顶点角顶点的铅垂线上。的铅垂线上。也就是使仪器的中心与测站点的标志中心也就是使仪器的中心与测站点的标志中心在同一铅垂线上。在同一铅垂线上。 方法：方法：垂球垂球对中、对中、光学光学对中对中 1 1）粗略对中）粗略对中 移动三脚架，使垂球尖离测站中心移动三脚架，使垂球尖离测站中心1 1 2cm2cm内；内；2 2）精确对中）精确对中 稍微松开中心螺丝，在脚架头上移动仪器，稍微松开中心螺丝，在脚架头上移动仪器，使垂球尖精确

5、对中测站标志中心，旋紧中心螺使垂球尖精确对中测站标志中心，旋紧中心螺丝。丝。注意：注意：a.a.脚架头首先要放平，三个脚螺旋基本等高；脚架头首先要放平，三个脚螺旋基本等高； b.b.脚架适当踩实；脚架适当踩实； c.c.垂球尖尽量接近标志，便于判断垂球尖尽量接近标志，便于判断。垂球对中步骤垂球对中步骤整平整平123气泡居中，3与1、2等高2 2 整平整平 使仪器纵轴铅垂，水平度盘与横轴水平，竖使仪器纵轴铅垂，水平度盘与横轴水平，竖盘位于铅垂面内。盘位于铅垂面内。气泡居中，1、2等高123使用光学对中器使用光学对中器图3-141 1）打开三脚架，装上经纬仪；）打开三脚架，装上经纬仪；2 2）固定

6、三脚架一脚，双手持脚架另二）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，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，使光学对点器踩实脚架；调节脚螺旋，使光学对点器精确对准测站标志；精确对准测站标志；3 3）伸缩三脚架，调平仪器，使圆气泡）伸缩三脚架，调平仪器，使圆气泡居中；居中；4 4）调脚螺旋，精确整平仪器，并通过）调脚螺旋，精确整平仪器，并通过在脚架头上移动仪器，精确对中在脚架头上移动仪器，精确对中。照准标志照准标志：测杆、测钎和觇标测杆、测钎和觇标3 3 瞄准瞄准 用望远镜用望远镜竖丝

7、竖丝精确瞄准目精确瞄准目标的标志中心；标的标志中心；粗瞄、制动、调焦消除视粗瞄、制动、调焦消除视差、水平微动精确瞄准。差、水平微动精确瞄准。操作步骤操作步骤 尽量尽量瞄准目标下部瞄准目标下部，减少，减少由于目标不垂直引起的方向由于目标不垂直引起的方向误差。误差。 1 1）测回法）测回法适用于观测适用于观测两个方向两个方向之间的单角之间的单角2 2）方向观测法（全圆测回法）方向观测法（全圆测回法）适用于观测适用于观测两个以上的方向两个以上的方向3 水平角测量方法（一）基本方法（二）基本概念 盘左和盘右盘左和盘右盘左（正镜）盘左（正镜） 竖盘在望远镜的左边竖盘在望远镜的左边盘右（倒镜）盘右（倒镜）

8、竖盘在望远镜的右边竖盘在望远镜的右边 测回测回一测回上半测回下半测回一测回上半测回下半测回N N个测回个测回作用：作用： 1) 消除仪器误差对测角影响；消除仪器误差对测角影响； 2) 检核观测中有无错误。检核观测中有无错误。（三）测回法测量水平角左左左ab 以上为以上为上半测回上半测回，得半测回角值，得半测回角值操作步骤操作步骤1）盘左位置盘左位置，瞄准左边的目标，瞄准左边的目标A点。点。配置度盘配置度盘在在0度或稍大于度或稍大于0度，读数度，读数 记于手簿。记于手簿。左a4）逆时针旋转照准部，瞄准左边的目标）逆时针旋转照准部，瞄准左边的目标A点，读点，读数数 ，并记录。，并记录。右a左b2）

9、顺时针顺时针旋转望远镜，瞄准右边的目标旋转望远镜，瞄准右边的目标B点，点，读数读数 记于手簿。记于手簿。3）倒转望远镜，）倒转望远镜，盘右位置盘右位置，逆时针逆时针旋转照准旋转照准部，瞄准右边的目标部，瞄准右边的目标B点，读数点，读数 记录。记录。右b5）恢复盘左位置，重新）恢复盘左位置，重新配盘配盘，进行下面的测回。，进行下面的测回。右右右ab 2/ )(右左以上为以上为下半测回下半测回，得半测回角值，得半测回角值 且一测回角值且一测回角值)(bBb左ABJKO注意事项注意事项1）起始方向调成起始方向调成0或或 180/n 度度附近（附近（配盘配盘）作用：多测回时，减弱度盘分划误差影响。作用

10、：多测回时，减弱度盘分划误差影响。)(bBABJKO4）分、秒数写足分、秒数写足两位两位；5）一测回过程中，一测回过程中，不得再调整不得再调整水准管气泡水准管气泡或改变水平度盘位置。或改变水平度盘位置。2）上、下两个半测回照准部的水平旋转方上、下两个半测回照准部的水平旋转方向，照准目标的向，照准目标的顺序不同顺序不同；3）测站限差）测站限差：上、下两个半测回角值之差小于：上、下两个半测回角值之差小于36，各测回的角度互差应小于，各测回的角度互差应小于24；测测站站竖盘竖盘位置位置目目标标读数读数半测回半测回角角一测回一测回均值均值均值均值左左右右左左右右O(1)ABAB0 01 0685 36

11、 18180 01 24 265 36 3090 00 36175 35 42270 00 48355 35 48ABABO(2)85 35 1285 35 0685 35 0685 35 0085 35 0985 35 0385 35 06水平角观测记录（测回法）经纬仪认识与使用（实验经纬仪认识与使用（实验）目的：目的：了解经纬仪构造，掌握其使用方法。了解经纬仪构造，掌握其使用方法。实验内容：实验内容： （1 1）了解经纬仪各部件的构造及其作用。）了解经纬仪各部件的构造及其作用。 （2 2）进行经纬仪安置（对中、整平）、瞄准与读数）进行经纬仪安置（对中、整平）、瞄准与读数。 （3 3）用测回

12、法练习测量水平角。）用测回法练习测量水平角。盘左盘左盘右盘右ABCDAABCDAABCD（三）方向观测法测量水平角 一个测站观测一个测站观测4 4个或个或4 4个以上方向时，个以上方向时，采用方向观测法，也称采用方向观测法，也称“全圆测回法全圆测回法”。ABOCD计算步骤计算步骤1 1）计算半测回归零差；）计算半测回归零差；2 2）计算两倍照准误差）计算两倍照准误差2C2C（注：（注：J6J6不要求）；不要求）；2C=2C=盘左读数盘左读数-(-(盘右读数盘右读数180180) )3 3）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=盘左读数盘左读数+(+(盘右读数盘右读数1

13、80180) /2) /24 4）计算归零后的方向值；）计算归零后的方向值；各方向的平均读数零方向的读数各方向的平均读数零方向的读数5 5）计算各测回归零后的方向值的平均值；）计算各测回归零后的方向值的平均值；6 6）计算各水平角的值。）计算各水平角的值。全圆测回法记录全圆测回法记录测测站站目目标标盘左盘左L盘右盘右R平均读数平均读数归零后方归零后方向值向值各测回归各测回归零方向平零方向平均值均值水平角值水平角值 OABCDA 0 01 0671 52 06145 30 48210 12 12 0 01 24180 01 1830 12 06325 30 48251 52 00180 01 1

14、2OABCDA 90 01 24 161 52 06 235 30 54 300 12 24 90 01 36270 01 24120 12 1855 30 48341 52 00270 01 180 01 0971 52 03145 30 48210 12 090 01 2190 01 21161 52 03235 30 51300 12 2190 01 30(0 01 15)0 00 0071 50 48145 29 33210 10 54(90 01 26)0 00 0071 50 37145 29 25210 10 550 00 0071 50 42145 29 29210 10 54

15、71 50 4273 38 4764 41 25全圆测回法测站限差要求全圆测回法测站限差要求3 竖直角测量原理与方法（一）竖直角测量原理竖直角竖直角在同一铅垂面内，瞄准目标的倾斜视在同一铅垂面内，瞄准目标的倾斜视线与水平视线的夹角线与水平视线的夹角( (也叫垂直角也叫垂直角) )。 通过观测倾斜视线与水平线在竖直度盘上的读数通过观测倾斜视线与水平线在竖直度盘上的读数从而求出竖直角的大小。从而求出竖直角的大小。水平线在竖盘上的读数为固定读数，只需读取倾水平线在竖盘上的读数为固定读数，只需读取倾斜视线的读数（斜视线的读数（可变的可变的），便可获得两读数之差。），便可获得两读数之差。 =0=0909

16、0 仰角仰角为正，为正，俯角俯角为负。为负。天顶天顶铅垂线水平线ACAZCZACB090 180270垂直角的主要用途垂直角的主要用途D=Scos将斜距化为平距将斜距化为平距 tanABhDhhil (2-4-2)三角高程测量三角高程测量 l（二）竖盘构造 竖盘随望远镜一起转动； 竖盘与读数指标相互脱离； 竖盘气泡居中，指标铅垂。（二）竖盘注记090180270900270180090180270270180900顺顺时时针针逆逆时时针针090180270090180270L左左=90L（三）竖直角计算公式090180270090180270R右右=R270（三）竖直角计算公式 定义：定义：

17、竖盘指标水准管气泡居中竖盘指标水准管气泡居中时竖盘读数与理想读数的差。时竖盘读数与理想读数的差。当指标水准管气泡居中时，盘左指标线当指标水准管气泡居中时，盘左指标线所指的度数不一定恰好就是所指的度数不一定恰好就是90度或者度或者0度，度，盘右不一定正好是盘右不一定正好是270度或度或180度，即存度，即存在一个在一个竖盘指标差竖盘指标差 i 。 产生原因：产生原因： 指标线与指标水准管轴不指标线与指标水准管轴不垂直垂直090180270i（四）竖盘指标差盘左盘左090180270L09018027090(90)LiL左测真ii090180270090180270Rii270(270)RRi右测

18、真1(2)(360 )2iLR（四）竖盘指标差计算公式：计算公式：190270(90)(270)LRiLRi左测右测真真（）n 盘左盘右盘左盘右观测竖直角观测竖直角取平均取平均，可消除指标差的影响。，可消除指标差的影响。n 竖盘指标差有正有负，当竖盘指标差有正有负，当指标差超限时指标差超限时，要校正指标水准管；，要校正指标水准管；n 当指标差较小时，当指标差较小时，仅用盘左（或盘右）进行观测仅用盘左（或盘右）进行观测，在测得的竖直，在测得的竖直角上加上角上加上指标差改正指标差改正即可；若测量精度要求不高，此时也可不考虑即可；若测量精度要求不高，此时也可不考虑指标差改正。指标差改正。18022R

19、L左右J6: i 24练习题 用经纬仪观测某一目标的竖直角，测得盘左读用经纬仪观测某一目标的竖直角，测得盘左读数为数为714524，盘右读数为，盘右读数为2881622，计算竖，计算竖直角及指标差。如用这台仪器测得另一目标的盘左直角及指标差。如用这台仪器测得另一目标的盘左读数为读数为921236，求其竖直角？，求其竖直角？1 1）在测站安置经纬仪，对中、整平；）在测站安置经纬仪，对中、整平；2 2）用用中丝中丝精确瞄准目标，调节精确瞄准目标，调节指标水指标水准管准管气泡居中，读数气泡居中，读数L L；3 3）用用中丝中丝精确瞄准目标，调节精确瞄准目标，调节指标水指标水准管准管气泡居中，读数气泡

20、居中，读数R R。（五）竖直角观测方法（五）竖直角观测方法中丝瞄准（六）竖直角观测记录（六）竖直角观测记录测测站站目目标标竖盘竖盘位置位置竖盘读数竖盘读数半测回半测回角值角值指标指标差差一测回一测回角值角值ABAC盘左盘左87 52 182 07 42盘右盘右272 07 302 07 302 07 36盘左盘左93 16 543 16 54盘右盘右266 43 243 16 363 16 45-6+9（一）几何轴系及应满足的条件4 经纬仪的检验与校正1） 纵轴应铅垂，同时水平度盘应水平纵轴应铅垂，同时水平度盘应水平圆水准轴纵轴 平盘水准管轴纵轴2） 望远镜上下转动时，视准轴应在同一个铅垂面内

21、望远镜上下转动时，视准轴应在同一个铅垂面内 望远镜视准轴横轴横轴纵轴3）十字丝竖丝横轴指标水准管轴指标线（二）经纬仪检校1） 平盘水准管轴平盘水准管轴纵轴纵轴的检校的检校2） 十字丝十字丝横轴横轴的检校的检校3） 望远镜望远镜视准轴视准轴横轴横轴的检校的检校4 4） 横轴横轴纵轴纵轴的检校的检校5 5） 竖盘水准管竖盘水准管的检校的检校6 6） 光学对中器光学对中器的检校的检校4 角度观测误差分析及减弱措施（1）照准部偏心差）照准部偏心差（照准部旋转中心与水平度盘中心不重合）照准部旋转中心与水平度盘中心不重合） a. 照准部转向不同方向，偏心读数误差不同；照准部转向不同方向，偏心读数误差不同； b. 盘左盘右取平均可抵消此误差影响。盘左盘右取平均可抵消此误差影响。（2）经纬仪轴系误差）经纬仪轴系误差 视准轴误