《建筑工程测量》项目二角度测量课件

1、建 筑 工 程 测 量使用规范说明【项目导读】 在建筑工程测量中，角度测量是除高程测量之外的另一项重要测量。角度测量主要用来测量水平角或竖直角的角度。其中，水平角是一点到两个目标的方向线垂直投影在水平面上的所成的夹角；竖直角是一点到目标的方向线和一特定方向（通常为水平方向或天顶方向）之间在同一个竖直面内的夹角。此外，水平方向和目标方向间的夹角称为天顶距。 角度的度量常用60分制和弧度制。60分制即一周为 、 为 、 为 ；弧度制采用圆周角的 分之一为1弧度。1弧度约等于 。 角度测量主要使用经纬仪。本项目将详细介绍经纬仪的构造，经纬仪的架设方法和使用经纬仪测定水平角和竖直角的方法。 项目二 角

2、度测量使用规范说明任务一 经纬仪的架设任务目标 熟悉经纬仪的构造，经纬仪的架设，熟练使用经纬仪进行读数。相关知识 经纬仪简介 经纬仪是角度测量中最主要的仪器，经纬仪可分为光学经纬仪和电子经纬仪。这里我们主要介绍DJ6光学经纬仪（D表示“大地”，J表示“经纬仪”，6表示测量误差为6），其构造如图2-1所示。 项目二 角度测量使用规范说明图2-1 DJ6经纬仪的构造 项目二 角度测量使用规范说明任务实施 任务前每个小组分别在教学楼前干净的地面上用记号笔画一个“”形作为测站点，此“”形的交点即为测站点（标志中心），如图2-2（a）所示。 步骤1 对中 对中的目的是使经纬仪水平度盘的中心与测站点（标志

3、中心）位于同一铅垂线上。 （1）张开三脚架，调节三脚架的活动架腿使其高度适中，目估架头水平，拧紧固定伸缩螺旋使三脚架固定；连接上经纬仪，使经纬仪基座连接板与架头三边对齐，拧紧中心连接螺旋，如图2-2（a）所示。 项目二 角度测量使用规范说明 （2）调节对中器的目镜调焦螺旋，使对中的分划圈清晰；再调节对中器的物镜调焦螺旋，使地面标志清晰；固定三脚架一架腿，用脚前部靠在标志中心旁边（便于在对中器中迅速找到标志中心），双手持三脚架另两架腿并不断调整其位置，同时眼睛观测对中器，使分划圈基本对准地面标志中心，最后踩实三脚架。 （3）保持三脚架架腿1不动，调节架腿2，使圆水准器气泡移动到跟1、2连线垂直且

4、过水准器零点的直线上；调节架腿3，使气泡位于圆水准器的零点位置（小圆圈的圆心）。 项目二 角度测量使用规范说明 （4）松开中心连接螺旋，双手扶住经纬仪，在架头上移动仪器使标识中心刚好落在对中器的分划圈圆心上，使其精确对中，如图2-2（b）所示。图2-2 经纬仪对中 项目二 角度测量使用规范说明 步骤2 整平 整平的目的是使仪器竖轴铅垂和水平度盘处于水平位置。 （1）松开水平制动螺旋，转动照准部使照准部水准管与两个脚螺旋1、2连线平行；双手相向转动这两个脚螺旋，使气泡处于水准管的中间位置，如图2-3（a）所示。 （2）再将照准部旋转90，调节脚螺旋3，使气泡处于水准管的中间位置，如图2-3（b）

5、所示。 （3）重复上述步骤，直到照准部旋转到任何位置，气泡都居中为止。 项目二 角度测量使用规范说明图2-3 整平经纬仪 项目二 角度测量使用规范说明 步骤3 瞄准 角度测量时瞄准的目标一般为待测点上的测钎、花杆等。在离经纬仪几十米的地方用记号笔画一个“”形作为待测点，把测钎垂直立于“”形的交叉点上，如图2-4所示。图2-4 经纬仪的瞄准 项目二 角度测量使用规范说明 （1）调节目镜调焦螺旋，使十字丝清晰。 （2）松开水平与竖直制动螺旋，用经纬仪粗瞄准器大致瞄准待测点上的测钎；再调节物镜调焦螺旋，使眼睛能在望远镜里最清晰地看清测钎；反复调节消除视差，最后拧紧水平和竖直制动螺旋。 （3）调节水平

6、和竖直微动螺旋，使十字丝的竖丝与测钎重合，十字丝的横丝尽量对准测钎底部。 项目二 角度测量使用规范说明 步骤4 读数 DJ6光学经纬仪采用的读数装置是分微尺测微，它分为上下两个读数窗，上半部“H”代表水平度盘读数窗，下半部“V”代表竖直度盘读数窗。 如图2-5所示，进行水平度盘读数时，先读出位于分微尺中度盘分划线的注记度数，图中73位于分微尺内，72在分微尺外，故度数记作73；然后以度盘分划线为指针，在分微尺上读取分数，图中指针处于4到5之间，记作4；水平读数的秒值必须估读，最小估读到0.1格。由于1=60，所以估读的秒值一定是6的整数倍。此处估读值为0.4，故记作24。把这三个读数相加，所得

7、的水平度盘读数记作73424。 同理，进行竖直度盘读数时，所得的竖直度盘读数记作871518。 项目二 角度测量使用规范说明图2-5 经纬仪读数 项目二 角度测量使用规范说明任务二 使用测回法测定水平角任务目标 熟悉测回法测定水平角的步骤，掌握测回法的数据计算及处理。相关知识 一、什么是测回法 测回法是测水平角的一个方法，此时应有一个测站和两个目标点，即有两个观测方向。 将经纬仪对中、整平后，首先用盘左观测两个目标点并计算夹角（称左半测回），然后用盘右观测两个目标点并计算夹角（称右半测回）。左半测回和右半测回合称一个测回。 项目二 角度测量使用规范说明 二、水平角测量原理 角度测量可分为水平角

8、测量和竖直角测量。其中，地面上一点到两个目标点连接的两条空间方向线垂直投影在水平面上所形成的夹角，称为水平角，通常用表示。如图2-6所示，A点、O点和B点为地面上的三点，过直线OA、OB的竖直面V1、V2在水平面上的投影为直线 、 ，所夹的角 就是直线OA和OB之间的水平角。 为了测定水平角，我们设想在过O点的铅垂线上，水平地安置一个刻度盘（称为水平度盘），使刻盘刻划中心（称为度盘中心）o与O在同一铅垂线上。竖直面V1、V2与水平度盘相交于直线oA“、oB”。设直线oA“、oB”在水平度盘上的读数分别为a、b（称为方向观测值，简称方向值）。 项目二 角度测量使用规范说明图2-6 水平角的测量原

9、理 项目二 角度测量使用规范说明任务实施 测回法主要观测两个方向的单角。任务前每个小组分别在教学楼前地面上用记号笔画“”形做一个测站点和两个待测点，三个点形成一个夹角。 步骤1 将经纬仪架设于测站点O点上，然后对中、整平经纬仪。将两个测钎分别垂直立于两个待测点A点、B点上，如图2-7所示。 项目二 角度测量图2-7 测回法测角示意图使用规范说明 步骤2 将经纬仪的竖盘放置在观测者的左侧（称为盘左位置），转动照准部，用经纬仪精确瞄准待测点A点的测钎底部，从读数放大镜里读取水平度盘读数a；松开水平与竖直制动螺旋，顺时针转动照准部，用经纬仪精确瞄准待测点B点的测钎底部，读取水平度盘读数b。 以上观测

10、称为上半测回，则其盘左位置的半测回角值1（即AOB）为 项目二 角度测量使用规范说明 步骤3 松开制动螺旋，转动照准部并倒转望远镜，使经纬仪的竖盘放置在观测者的右侧（称为盘右位置），用经纬仪精确瞄准B点的测钎底部，读取水平度盘读数c；松开制动螺旋，逆时针转动照准部，用经纬仪精确瞄准待测点A点的测钎底部，读取水平度盘读数d。 以上观测称为下半测回，则其盘右位置的半测回角值2（即BOA）为 上、下半测回合称为一测回，理论上1和2应相等，但由于各种误差的存在，使1和2之间存在一个差值，当容（称为容许误差，对于DJ6经纬仪为 ）时，成果合格，否则要重测。我们取上、下半测回角值的平均值作为一测回角值，则

11、 项目二 角度测量使用规范说明 步骤4 根据上述步骤2和3，配置度盘读数为略大于 和 的两个读数，用经纬仪观测两个测回，将读数记入表2-3中。 项目二 角度测量表2-3 测回法观测水平角记录手簿使用规范说明任务三 使用方向观测法测定水平角任务目标 熟悉方向观测法测定水平角的步骤，掌握方向观测法的数据计算及处理。相关知识 什么是方向观测法 方向观测法通常用于两个以上的方向，是将其中一方向作为起始方向，然后依次观测各方向并读数，最后再次瞄准起始方向并读数的一种观测方法。 项目二 角度测量使用规范说明任务实施 任务前每个小组分别在教学楼前地面上用记号笔画“”形标记一个测站点和4个待测点，4个待测点围

12、绕测站点形成一个圆周。方向观测法测定水平角时，也需要观测多个测回。本任务分为两个测回，需要对水平度盘进行配置。 步骤1 将经纬仪架设于测站点O点上，然后对中、整平经纬仪。将4个测钎分别竖直立于四个待测点A点、B点、C点和D点上，如图2-8所示。 项目二 角度测量使用规范说明 项目二 角度测量图2-8 方向观测法测角示意图使用规范说明 步骤2 选取一背景明亮、成像清楚而稳定的目标作为观测的起始目标，这里假定OA为起始方向（又称为零方向）。用盘左位置精确瞄准起始目标A点的测钎底部，配置水平度盘读数为略大于 的读数，记作a，松开水平与竖直制动螺旋，顺时针转动照准部，依次瞄准目标B点、C点、D点和A点

13、，分别读取读数为b、c、d和e，这就是上半测回的观测工作，将读数记入表2-5中。 步骤3 松开水平与竖直制动螺旋，倒转望远镜，使竖盘处于盘右位置；然后逆时针转动照准部，依次瞄准目标A点、D点、C点、B点和A点，分别读取读数 e 、d 、c 、b 和a ，这就是下半测回的观测工作。上、下半测回合称为一测回，将读数记入表2-5中。 项目二 角度测量使用规范说明 项目二 角度测量表2-5 方向观测法观测水平角记录手簿使用规范说明任务四 竖直角测量任务目标 熟悉竖直角的测量原理，掌握竖直角测量的步骤以及竖直角数据的计算及处理。相关知识 一、竖直角测量原理 在同一竖直面内，地面某点至目标的方向线与水平线

14、的夹角称为竖直角，通常用表示。如图2-9所示，O、A为地面上的两点，作一个过方向线OA的垂直面V1， 是在垂直面上的水平线（平行于水平面），则夹角 为直线OA的竖直角。 项目二 角度测量使用规范说明 项目二 角度测量图2-9 竖直角测量原理使用规范说明 欲测定竖直角，可在过OA的竖直面上安置一个竖直刻度盘（称为竖直度盘，简称竖盘），并使其刻划中心过O点，OA方向线和水平方向线与竖盘相交于两点，在竖直度盘上分别读数L、M，则所测得的竖直角为 由此可见,仍为两方向值之差。M为水平方向线的读数，当竖盘配置完成后即为定值，又称为初始值。M设置为90的整倍数，即90、180、270和360。因此，测定竖

15、直角时，只要读到目标方向线的竖盘读数，就可计算出竖直角。 项目二 角度测量使用规范说明 二、竖直角的计算公式 光学经纬仪的竖直度盘被固定安装在望远镜旋转轴（横轴）的一端，其刻划中心与横轴的旋转中心重合，所以在望远镜作竖直方向旋转时，度盘也随之转动。分微尺的零分划线作为读数指标线，它相对于转动的竖盘是固定不动的。根据竖直角的测量原理，竖直角是视线读数与水平线的读数之差，水平方向线的读数是固定数值，所以当竖盘转动在不同位置时用读数指标读取视线读数，就可以计算出竖直角。 竖直度盘的刻划有全圆顺时针和全圆逆时针两种。图2-10所示为盘左位置的全圆顺时针注记竖盘。当视线水平时指标线所指的盘左读数为90，

16、盘右读数为270。 项目二 角度测量使用规范说明 项目二 角度测量图2-10 竖直角计算公式分析图使用规范说明 图2-10（a）所示为盘左位置的全圆顺时针注记竖盘，水平方向读数为 。当视线上仰时，竖直角角值范围为 且为正值。此时度盘顺时针转动，盘左目标读数L小于 ，则盘左竖直角为 当视线下俯时，竖直角角值范围为 且为负值。此时度盘逆时针转动，盘左目标读数L大于 ，故公式2-6同样适用。 图2-10（b）所示为盘右位置的全圆顺时针注记度盘，水平方向读数为 。当视线上仰时，竖直角角值范围为 且为正值。此时度盘逆时针转动，盘右目标读数R大于 ，则盘右竖直角为同理，当视线下俯时，公式2-7同样适用。取左和右的平均值，即得竖直角为 项目二 角度测量使用规范说明任务实施 各个小组在楼前空旷的地面上用记号笔画“”形做一个测站点O点，选取楼顶角的位置作为待测点A点，通过经纬仪来测量两点之间方向线OA的竖直角，如图2-11所示。 项目二 角度测量图2-11 竖直角测定示意