工程测量第三章角度测量

1、工程工程测量测量 主讲人：主讲人：崔旭忠崔旭忠鲁东大学土木工程学院 第三章第三章 角角 度度 测测 量量 学习要点 水平角与垂直角观测原理 光学经纬仪的构造及度盘读数 水平角观测 垂直角观测 经纬仪的检验与校正 水平角观测的误差分析一、水平角观测原理一、水平角观测原理水平角水平角过一点到两个目标过一点到两个目标的方向线垂直投影到水平面上的方向线垂直投影到水平面上所成的夹角。所成的夹角。0 0360360。也可看成是包含也可看成是包含BABA、BCBC视线视线 的两个铅垂面之间的两面角。的两个铅垂面之间的两面角。水水平平面面abcABC0ca水平度盘水平度盘 =c-a=c-a角度测量原理二、垂直

2、角观测原理二、垂直角观测原理垂直角垂直角在同一铅垂面内，瞄准目标的倾斜视线与在同一铅垂面内，瞄准目标的倾斜视线与 水平视线的夹角水平视线的夹角( (也叫竖直角也叫竖直角) )。 =0=09090 ，仰角为正，俯角为负。，仰角为正，俯角为负。天顶A铅垂线水平线CAZCZACB270180 900经纬仪的技术参数 DJ6经纬仪的构造 DJ2经纬仪读数设备光学经纬仪一一. .经纬仪的技术参数经纬仪的技术参数技术项目一测回水平方向中误差的秒数望远镜有效孔径不小于望远镜放大倍数不小于水准管分划值水平度盘垂直度盘主要用途经纬仪等级DJ1 DJ2 DJ6 1 2 6二等平面控制测量及精密工程测量60mm 4

3、0mm 40mm30倍 28倍 26倍 6/2mm 20/2mm 30/2mm 10/2mm 20/2mm 30/2mm 三、四等平面控制测量及一般工程测量图根控制测量 及一般工程测量技术参数 表3-1二二.DJDJ6 6经纬仪的构造经纬仪的构造基座、照准部、水平度盘、读数装置基座、照准部、水平度盘、读数装置基座基座照准部照准部 望远镜物镜望远镜物镜光学瞄准器光学瞄准器读数显微镜管读数显微镜管望远镜制动望远镜制动 手轮手轮 望远镜望远镜调焦手轮调焦手轮读数显微目镜读数显微目镜望远镜目镜望远镜目镜望远镜垂直望远镜垂直 微动手轮微动手轮光学对点器光学对点器正镜观测外观正镜观测外观望远镜水平微望远镜

4、水平微动手轮动手轮1.1.基座基座脚螺旋用于整平仪器基座基座水平度盘水平度盘照准部照准部2.2.照准部照准部照准部(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3.3.水平度盘水平度盘水平度盘由光学玻璃制成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。0901802700 090901801802702704.J6经纬仪的 读数

5、装置4.J4.J6 6经纬仪的经纬仪的 读数装置读数装置J6经纬仪度盘读数光路水平度盘垂直度盘读数光路J J6 6光学经纬仪读数光学经纬仪读数两种读数测微装置两种读数测微装置：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 此其最小格值为最小格值为1 1 = =6060。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： 730424a).a).分微尺测微分微尺测微利用度盘刻度线，在分微尺上读数。017373b).b).平行玻璃板测微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平行玻

6、璃板与分微尺由测 微手轮控制。转动测微手微手轮控制。转动测微手 轮，使度盘像移动轮，使度盘像移动a a，则移，则移 动量动量a a可在分微尺上读出。可在分微尺上读出。平行玻璃板平行玻璃板最大调节范围最大调节范围 为为3030分，分微尺全长刻度分，分微尺全长刻度 也等于也等于3030分。分。操作时，调节测微手轮，使度盘操作时，调节测微手轮，使度盘 某度某度( (或某或某3030分分) )的刻度线居中于的刻度线居中于 双线读数指标，双指标线所夹刻双线读数指标，双指标线所夹刻 度的度数度的度数 ( (或或3030分分) )加上分微尺加上分微尺 读数，即为该方向的读数。读数，即为该方向的读数。图3-5

7、 平行玻璃板测微器水平度盘读数： 921820主要特点主要特点（1 1）采用度盘对径分划线影像符合的读数装置，以）采用度盘对径分划线影像符合的读数装置，以 消除度盘偏心误差影响。消除度盘偏心误差影响。（2 2）通过转动测微手轮，操纵测微装置，使度盘上）通过转动测微手轮，操纵测微装置，使度盘上 相差相差180180度的刻度线对应重合，而对应刻度线相度的刻度线对应重合，而对应刻度线相 对移动过的量，可在分微尺上读取。对移动过的量，可在分微尺上读取。（3 3）水平度盘读数和竖直度盘读数由）水平度盘读数和竖直度盘读数由换像手轮换像手轮控控 制，分别单独显示。制，分别单独显示。DJDJ2 2光学经纬仪的

8、读数光学经纬仪的读数水平度盘读数：水平度盘读数： 174174020202.002.0水平角测量一一. .经纬仪的安置经纬仪的安置 对中对中整平整平瞄准瞄准读数读数掌握对中、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。二二. .水平角测量方法水平角测量方法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。BCA对中对中将仪器中心安置在过测 站点的铅垂线上。对中 误差3mm。垂球对中步骤：垂球对中步骤： 粗略对中：粗略对中：移动三脚架，使垂球尖离测 站中心12cm内； 精确

9、对中：精确对中：稍微松开中心螺丝，在脚架 头上移动(不能旋转)仪器，使垂球尖精 确对中测站标志中心，旋紧中心螺丝。 注意注意脚架头首先要放平，三个脚螺旋 基本等高； 脚架适当踩实； 垂球尖尽量接近标志，便于判断。图3-14光学对中步骤：光学对中步骤：对准、对准、调平调平、整平整平、对中对中123气泡居中，3与1、2等高整平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。用左手大拇指法则，转动脚螺旋，调节水准 管气泡居中(反复)。一测回观测过程中，不得再调气泡。气泡居中，1、2等高123瞄准瞄准用望远镜竖丝精确瞄准目标的标志中心。操作步骤操作步骤： 粗瞄、制动、调焦消除

10、视差、水平微动精确瞄准。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。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尽量瞄准目标下部，减少由于目标不垂直引起的 方向误差。方向误差。1.1.测回法观测水平角测回法观测水平角 观测程序： 盘左盘左 瞄准J，读数j左 瞄准K，读数k左 盘右盘右 瞄准K，读数k右 瞄准J，读数j右第1方向第2方向测站测站JKB 左左= =k k左左-j-j左左 右右= =k k右右-j-j右右精度要求精度要求： 左-右40 取: =(左+右)2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

11、向，然后按照“测回法”的次序观测。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；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）第1方向第2方向测站测站ABO右BA23718541800106571748O左AB 00112571848571736571742测站竖盘位置目标水平度盘 读 数半测回角一测回平均角第第2方向方向ACB第第1方向方向水平角观测记录（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。B左AC 010302143342右CA3434121801118214231221422542142303测站竖盘位

12、置目标水平度盘 读 数半测回角一测回平均角2.2.方向观测法方向观测法 一个测站观测3个或3个以上方向时，采用方向观测法，也称“全圆测回法”。ABOCD方向观测法零方向盘左盘右D零方向盘左盘右ABOC方向观测法（1 1）安置仪器于）安置仪器于O O 点，首先用盘左，水平度盘设置在点，首先用盘左，水平度盘设置在0 0度略大一点的位置，瞄准起始方向度略大一点的位置，瞄准起始方向OAOA，读取水平度盘读，读取水平度盘读数数，记入手簿，记入手簿（2 2）顺时针方向转动仪器，）顺时针方向转动仪器，分别观测点分别观测点B B、C C、D D，并得到，并得到读数，记入手簿读数，记入手簿（3 3）再次瞄准点）

13、再次瞄准点A A，读取，读取读数读数 ，称为归零。，称为归零。与与 之差叫做之差叫做半测绘归零半测绘归零差。差。以上称为上半测回。以上称为上半测回。1 1）观测步骤）观测步骤方向观测法步骤（4 4）盘右位置。仍从点）盘右位置。仍从点A A开始开始, ,逆时针转动仪器逆时针转动仪器, ,依次观测依次观测A A、E E、D D、B B、A,A,读数并记入手簿。以上称为下半测回。读数并记入手簿。以上称为下半测回。2 2）计算步骤：）计算步骤：（1 1）计算半测绘归零差，有）计算半测绘归零差，有 与与之差之差（2 2）两倍照准差）两倍照准差2c2c，有，有 2c =2c = 盘左读数盘左读数-( -(

14、 盘右读数盘右读数180180）（3 3）各方向的平均读数，有）各方向的平均读数，有 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)（4 4）归零后方向值，有）归零后方向值，有 归零方向值归零方向值= =方向平均读数方向平均读数- - 起始方向平均读数起始方向平均读数（5 5）各测回归零后方向值的平均值）各测回归零后方向值的平均值（6 6）将相邻两方向值相减，得到水平角值）将相邻两方向值相减，得到水平角值4小于小于小于小于2C：同一方向，盘左盘右读数之差应该：同一方向，盘左盘右读数之差应该相差相差180，左，左-（右（右180180）小于小于同一个方向读

15、同一个方向读数的平均值加数的平均值加减减180平平均均垂直角观测垂直角观测原理垂直角观测原理竖盘构造特点竖盘构造特点垂直角计算公式垂直角计算公式竖盘指标差竖盘指标差垂直角观测原理垂直角观测原理天顶天顶铅垂线水平线ACAZCZACB270180900垂直角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。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 已知斜距S、竖直角， 计算平距D：斜距化为平距lihhDhABtan三角高程测量三角高程测量 已知平距D、竖直角 ， 计算A、B高差h：三角高程测量ABhl竖直度盘

16、竖直度盘(vertical circle)的构造的构造3、竖盘的注记形式：有顺时针与逆时针两种。竖盘的注记形式：有顺时针与逆时针两种。180180270270 0 09090盘左盘左指标线指标线27027090900 0180180盘右盘右指标线指标线（2）逆时针注记）逆时针注记0 0270270 180 1809090盘左盘左指标线指标线27027090901801800 0盘右盘右指标线指标线构造特点构造特点竖盘随望远镜一起转动。竖盘随望远镜一起转动。竖盘与读数指标相互脱离。竖盘与读数指标相互脱离。竖盘气泡居中，指标铅垂。竖盘气泡居中，指标铅垂。视线水平、指标铅垂时，竖盘读数为常数：视线水

17、平、指标铅垂时，竖盘读数为常数： 盘左时一般盘左时一般 L L0 0=90=90 ，盘右时一般，盘右时一般 R R0 0= =270270 。1、顺时针注记、顺时针注记左左=90-L右右=R-270 故一测回竖直角故一测回竖直角=（左左+右右）/2 2、逆时针注记、逆时针注记问题：问题：左左= ？ 右右=？故有故有:左左= L -90 右右=270- R一测回竖直角一测回竖直角: =（左左+右右）/2 竖盘指标差竖盘指标差当当x x为正时，盘左时始读数应为为正时，盘左时始读数应为9090+ + x x ，则正确的竖直角应为，则正确的竖直角应为(90)xL同样，盘右时始读数应为同样，盘右时始读数

18、应为270270+ + x x ，则正确的竖直角应为，则正确的竖直角应为(270)Rx180180270270 0 09090 x盘左盘左2、计算公式、计算公式）或左右(21)360(21xRLx（1）指标差）指标差: 结论：取盘左盘右平均值，可消除指标差的影响结论：取盘左盘右平均值，可消除指标差的影响。一般情况下竖盘指标差一般情况下竖盘指标差的变化很小，可视为定值。如果观察各目标的指标差变化较大，说明观察质量的变化很小，可视为定值。如果观察各目标的指标差变化较大，说明观察质量较差。一般规范规定，指标差变动范围，较差。一般规范规定，指标差变动范围，J J6 61515。 J J6 6级竖盘指标

19、差要求的限级竖盘指标差要求的限差为差为30.30.（2 2）校正：经纬仪位置不动（此时为盘右，且照准目标点）。转）校正：经纬仪位置不动（此时为盘右，且照准目标点）。转动竖盘指标水准管微动螺旋，使竖盘读数为动竖盘指标水准管微动螺旋，使竖盘读数为R Rx x，这时指标水准，这时指标水准管气泡必然不再居中，可用拨针拨动竖盘指标水准管校正螺丝，管气泡必然不再居中，可用拨针拨动竖盘指标水准管校正螺丝，使气泡居中。这项检验校正也需反复进行。使气泡居中。这项检验校正也需反复进行。 270090180盘左计算公式左=L-90右=270-R测站目标竖盘位置竖盘读数 半 测 回垂 直 角 一 测 回垂 直 角 2

20、x 备 注I左右J112 15 00 +22 15 00247 44 38 +22 15 2222 +22 15 11左右K118 37 36 +28 37 36241 22 02 +28 37 5822 +28 37 47左右H 84 06 10 5 53 50275 53 30 5 53 30 20 5 53 40垂直角必须带“”号。垂直角观测记录垂直角观测记录不超过不超过两倍指两倍指标差标差经纬仪的检验与校正经纬仪的轴线及其应满足的条件经纬仪的轴线及其应满足的条件经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正目的：使经纬仪各轴线间保持正确的目的：使经纬仪各轴线间保持正确的 几何关系几何关系 横轴横

21、轴 HHHH 视准轴视准轴 CCCC 水准管轴水准管轴 LLLL 竖轴竖轴 VVVV 圆水准轴圆水准轴 L LL LLLHHCCVVLL经纬仪的轴线经纬仪的轴线一、经纬仪轴线应满足的条件一、经纬仪轴线应满足的条件1 1、VVLL VVLL 照准部照准部 水准管轴的检校。水准管轴的检校。2 2、HHHH十字丝竖丝十字丝竖丝 十字丝竖丝的检校十字丝竖丝的检校3 3、HHCC HHCC 视准轴视准轴 的检校的检校LLHHCCVVLL4 4HHVV HHVV 横轴的检校横轴的检校5 5光学垂线与光学垂线与VVVV重合重合 光学对中器的检校光学对中器的检校LLHHCCVVLL OBBBc421有： tg

22、DPPi221有：角度测量误差及注意事项误差来源与处理方法误差来源与处理方法一、仪器误差：仪器校正的残余误差一、仪器误差：仪器校正的残余误差 视准轴误差（视准轴误差（CCCCHHHH） 盘左盘右观测取平均消除盘左盘右观测取平均消除 横轴误差横轴误差 （HHHHVVVV）盘左盘右观测取平均消除盘左盘右观测取平均消除 竖轴误差竖轴误差 （LLLLVVVV）盘左盘右观测取平均不能抵消，盘左盘右观测取平均不能抵消， 仔细整平。仔细整平。 照准部偏心差：照准部偏心差：盘左盘右观测取平均消除盘左盘右观测取平均消除 竖盘指标差：竖盘指标差：盘左盘右观测取平均消除盘左盘右观测取平均消除 读盘分划误差：读盘分划误差：读盘刻划不精密引起的误差，可通过读读盘刻划不精密引起的误差，可通过读 盘变换手轮或复测扳手，在各测回之间盘变换手轮或复测扳手，在各测回之间 变换读盘起始位置的方法减少其影响。变换读盘起始位置的方法减少其影响。二、观测误差二、观测误差1.1.仪器安置误差：对中误差，整平误差