水利工程测量角度测量讲义图文丰富

水利工程测量

第4章角度测量主讲教师：高飞合肥工业大学土木与水利工程学院测量工程系5/17/20231第4章角度测量测量三项基本工作之一：角度测量角度测量的仪器：经纬仪角度测量分为：水平角测量和竖直角测量水平角测量目的：用于求算地面点的平面位置竖直角测量目的：1.测定地面两点的高差2.将地面两点的倾斜距离改化成水平距离

合肥工业大学22

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4.1角度测量原理

一、水平角测量原理水平角定义1.为地面上O点至A和B两目标方向线在水平面P上投影的夹角β，称为水平角。

2.地面上一点到两目标的方向线间所夹的水平角，就是过这两方向线所作两竖直面间的二面角。合肥工业大学33二、竖直角测量原理仰角俯角视线水平时竖直角视线水平时竖盘读数为一常数，通常为或是的倍数竖直角定义竖直角是同一竖直面内倾斜视线与水平线之间的夹角，其角值

合肥工业大学44合肥工业大学55§

4.2经纬仪及角度观测经纬仪的种类

1.按构造原理和读数系统分为:

游标经纬仪、光学经纬仪、电子经纬仪

2.按精度高低分为：

DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ15、DJ603.一般工程测量最常用:DJ6级光学经纬仪合肥工业大学66经纬仪的精度系列及用途技术项目一测回水平方向中误差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DJ1DJ2DJ6126二等平面控制测量及精密工程测量60mm40mm40mm30倍28倍26倍6/2mm20/2mm30/2mm10/2mm20/2mm30/2mm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合肥工业大学77合肥工业大学88一、DJ6光学经纬仪的构造1.主要部件及作用(1)基座用于支承仪器,连接三脚架,悬挂垂球或光学对中,利用三个脚螺旋可整平仪器。(2)水平度盘0~360度顺时针刻划，最小分划值为1度(3)照准部合肥工业大学993.2.1DJ6光学经纬仪1.DJ6光学经纬仪外观图ＤJ6光学经纬仪外观图ＤJ6光学经纬仪合肥工业大学10102.主要轴线和几何条件主要轴线(1)望远镜视准轴CC(2)仪器横轴HH(3)照准部水准管轴LL(4)仪器竖轴VV几何条件(1)LL垂直于VV(2)VV垂直于HH(3)HH垂直于CC(4)十字丝竖丝垂直于HH合肥工业大学11113.DJ6经纬仪光路图竖直度盘水平度盘合肥工业大学1212二、经纬仪的安置1.对中对中的目的是使仪器的中心与测站点位于同一个铅垂线上。有垂球对中和光学对中两种方法。

对中精度：垂球对中3mm，光学对中1mm2.整平整平的目的是使仪器竖轴处于铅直位置和水平度盘处于水平位置。

3.瞄准（注意消除视差）4.读数合肥工业大学1313BCA1.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：

粗略对中：移动三脚架，使垂球尖离测站中心12cm内；

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。

经纬仪安置对中、整平、瞄准、读数合肥工业大学1414

打开三脚架，装上经纬仪；

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，使光学对点器精确对准测站标志；

伸缩三脚架(二脚)，调平仪器，使圆气泡居中；

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。

有时必须反复上述三步的操作。光学对中步骤：对准、调平、整平、对中合肥工业大学1515123气泡居中，3与1、2等高2.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合肥工业大学1616操作步骤：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。尽量瞄准目标下部，减少目标不垂直引起的方向误差。3.瞄准—用望远镜竖丝精确瞄准目标的标志中心。合肥工业大学1717分微尺测微——利用度盘刻度线，在分微尺上读数。4.读数——DJ6光学经纬仪读数方法两种读数测微装置：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1=60”。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：

73°04′18″0173合肥工业大学1818合肥工业大学1919二、经纬仪的安置1.对中对中的目的是使仪器的中心与测站点位于同一个铅垂线上。有垂球对中和光学对中两种方法。

对中精度：垂球对中3mm，光学对中1mm2.整平整平的目的是使仪器竖轴处于铅直位置和水平度盘处于水平位置。

3.瞄准（注意消除视差）4.读数合肥工业大学2020测回三法：一个三测站三观测2个方三向时三用。方向三观测三法：一个三测站三观测3个或3个以三上方三向时三用,也称“全圆三测回三法”。三、三水平三角测三量JKB测回三法第1方向第2方向测站ABCDE方向三观测三法合肥三工业三大学21211.测回三法观测三程序三：盘左三瞄三准J，读数j左瞄准K，读数k左盘右三瞄三准K，读数k右瞄准J，读数j右第1方向第2方向测站JKB左=k左-j左右=k右-j右精度三要求：左-右±4三0"取:=三(左+右)/2各测三回角三值互三差应三小于24"角三是从三起始三方向(即第1方向)顺时三针转三到第2方向所成三的角三度，三观测三时，三必须三首先三确定三起始三方向三，然后按三照“测回三法”的次三序观三测。水平三角总是三第2方向三读数三减去三第1方向三读数三而得三。合肥三工业三大学2222JKB第1方向第2方向测站起始三方向三第一三个读三数应三调成0或18三0/N三(N为测三回数)；分、三秒数三写足三二位三；一测三回过三程中三，不三得再三调整三水准三管气三泡或三改变三度盘位置三。水平三角观三测手三簿（三测回三法）测站位置目标水平度盘读数半测回角一测回平均角B左J00418741924741915K742342右K2542406741906J1800500合肥三工业三大学2323三、三水平三角测三量1.测回三法(1三)上半三测回(盘左三又称三正镜)三(2三)下半三测回(盘右三又称三倒镜)91º3三3´三03三˝91º3三3´三15三˝91º3三3´三09三˝1º4三5´三12三˝合肥三工业三大学2424零方三向盘左盘右ABCDE方向三观测三法（1）安三置仪三器于C点，三首先三用盘三左，三水平三度盘三设置三在0度略三大一三点的三位置三，瞄三准起三始方三向CA，读取三水平三度盘三读数a（2）顺三时针三方向三转动三仪器三，分三别观三测点B、D、E，并得三到读三数（3）再三次瞄三准点A，读取三读数a’，称为三归零三。a与a’之差三叫做三归零三差。三以上三称为三上半三测回三。三、三水平三角测三量2.方向三观测三法合肥三工业三大学2525方向三观测三法步三骤（4）盘三右位三置。三仍从三点A开始,逆时三针转三动仪三器,依次三观测A、E、D、B、A,读数三并记三入手三簿。三以上三称为三下半三测回三。计算三步骤：（1）两三倍照三准差2c，有2c三=盘左三读数-(盘右三读数±1三80三°）（2）各三方向三的平三均读三数有平均三读数=1三/2［盘三左读三数+(盘右三读数±1三80三°)]（3）归三零后三方向三值有归零三方向三值=方向三平均三读数-起始三方向三平均三读数（4）各三测回三归零三后方三向值三的平三均值（5）将三相邻三两方三向值三相减三，得三到水三平角三值合肥三工业三大学26262.方向三观测三法合肥三工业三大学27271.竖直三角观三测方三法竖直三角(也称三垂直三角)——在同三一铅三垂面三内，三瞄准三目标三的倾三斜视三线与三水平三视线的三夹角三。α=三0±9三0。仰角三为正三，俯三角为三负。天顶铅垂三线水平三线ACB0°90°18三0°27三0°ZAZCAC4.三2.三4竖直三角测三量合肥三工业三大学2828合肥三工业三大学2929构造三特点竖盘三随望三远镜三一起三转动三。竖盘三与读三数指三标相三互脱三离。读数三指标三与竖三盘水三准管三固定三在一三起，三气泡三居中三，指三标铅三垂。视线三水平三、指三标铅三垂时三，竖三盘读三数为三常数三：盘左三时一三般L0=9三0，盘右三时一三般R0=27三0。270900180盘右（1）竖三盘构三造180270090盘左竖直度盘与读数指标合肥三工业三大学3030竖直三角观三测仪器三对中三整平三后，盘左三位置三，十三字丝三横丝三精确三切准三目标三顶部三。转动竖盘三水准三管微三动螺三旋，使竖盘三水准三管气三泡居三中。读取三盘左三读数L，得上三半测三回竖三角：盘右三位置三：十三字丝三横丝三精确三切准三同一三目标三，盘三右读三数为R，得下半测三回竖三角：270900180盘右（2）竖三直角三的观三测与三计算180270090盘左合肥三工业三大学3131竖直三角计三算上半三测回三竖角三（盘三左）三：下半三测回三竖角三（盘三右）三：一测三回竖三角：合肥三工业三大学32322.竖盘三指标三差x当视三线水三平时三，盘三左竖三盘读三数为90三°，盘三右为27三0°。三但指三标不三恰好三指在90三°或27三0°，而三与正三确位三置相三差一三个角三度x，x称为三竖盘三指标三差。4.三2.三4竖直三角测三量合肥三工业三大学3333竖盘三指标三差x的计三算及三竖直三角的三记录三计算盘左:α=(三90°+三x)三-L=αL+x盘右:α=R-三(2三70三°+三x)三=三αR-x有：(9三0°+三x)-L三=R-三(2三70三°+三x)即指三标差x:4要求三：合肥三工业三大学34343.竖盘三指标三的自三动归三零补三偿装三置竖盘三指标三自动三归零三补偿三器：三在仪三器竖三盘光三路中三，安三装一三个补三偿器三来代三替竖三盘指三标管三水准三器，三当仪三器竖三轴偏三离铅三垂线三的角三度在三一定三范围三内时三，通三过补三偿器三仍能三读到三相当三于竖三盘指三标管三水准三气泡三居中三时的三竖盘三读数三。竖盘三指标三自动三归零三补偿三器的三构造三形式三有多三种，三下图三为其三中的三一种三。合肥三工业三大学3535竖盘三指标三自动三归零三补偿三器的三构造三形式《城市三测量三规范》规定三，对三于DJ三6级光三学经三纬仪三，竖三盘指三标自三动归三零补三偿器三的补三偿范三围为±2三′，安三平中三误差三为±1三″。合肥三工业三大学36363.三6经纬三仪的三检验三与校三正一.经纬三仪的三轴线三及其三应满三足的三条件1.经纬三仪的三轴线横轴HH视准三轴CC水准三管轴LL竖轴VV圆水三准轴LL2.应满三足的三条件水准三管轴三垂直三于竖三轴LL⊥VV视准三轴垂三直于三横轴CC⊥HH横轴三垂直三于竖三轴HH⊥VV十字三竖丝三垂直三于横三轴三竖丝⊥HH圆水三准轴三平行三于竖三轴LL∥VV§4.三3经纬三仪的三检验三与校三正合肥三工业三大学37371.不良三影响三：V三V轴无三法铅三垂影响三空间三角投三影为三水平三角和三竖直三角H轴随三方向三而变2.检验三（发三现误三差）三：气三泡居三中后三旋转18三0°是否三仍居三中？3.校正三：用三水准三管校三正螺三旋使三气泡三返回三一半三，用三脚螺三旋纠三正一三半。1.水准三管轴三垂直三于竖三轴的三检验三与校三正合肥三工业三大学38381.不良三影响三：不能三精确三瞄准三目标2.检验三：用十三字丝三交点三精确三照准三远处三一清三晰目三标点A。旋紧三水平三制动三螺旋三与望三远镜三制动三螺旋三，慢三慢转三动望三远镜三微动三螺旋三，如三点A不离三开竖三丝，三则条三件满三足（三图a），否则三需要三校正三（图b）3.校正三：旋下三目镜三分划三板护三盖，三松开4个压三环螺三丝（三图c），慢慢三转动三十字三丝分三划板三座，三然后三再作三检验三，待三条件三满足三后再三拧紧三压环三螺丝三，旋三上护三盖。2.十字三丝竖三丝的三检校合肥三工业三大学39391.不良三影响三：在绕三横轴三旋转三时视三准轴三画出三圆锥三面,观测三同一三铅垂三面内三不同三高度三的目三标时三，将三有不三同的三水平三度盘三读数三，从三而产三生测三角误三差2.检验三：盘左三，先三照准A点，三倒转三望远三镜得B1盘右三，先三照准A点，三倒转三望远三镜得B2若B1，B2不重三合则三有此三误差3.校正三：在B2附近三标出三扣除c影响三后的B点，三平移三十字三丝使三视准三轴照三准B点3.视准三轴的三检校合肥三工业三大学40401.不良三影响三：视准三轴画三出倾斜面，观三测同三一竖三直面三内不三同高三度的三目标三时，三将有三不同三的水三平度三盘读三数，三从而三产生三测角三误差2.检验三：盘左三，先三照准三高点P，再投三影至三仪器三高度三得A点；盘右三，先三照准三同一三点P，再投三影至三仪器三高度三得B点；如果AB不重三合，三则有三此误三差3.校正三：—标明AB的中三点M照准M点，三抬高三望远三镜至P附近升降三横轴三的一三端使三照准P点。4.横轴三的检三校合肥三工业三大学41411.检验三：安置三仪器三，用三盘左三、盘三右两三个镜三位观三测同三一目三标点三，分三别使三竖盘三指标三水准三管气三泡居三中，三读取三竖盘三读数L和R，计算三指标三差X。如X超出±1三’的范三围，三则需三改正2.校正三：盘右三照准三目标三点，三不含三指标三差的三盘右三读数三应为R-三X。转动三竖直三度盘三指标三水准三管微三动螺三旋，三使竖三盘读三数为R-三X，这时三指标三水准三管气三泡必三然不三再居三中，三可用三拨针三拨动三指标三水准三管校三正螺三旋使三气泡三居中三。5.竖盘三指标三差的三检校合肥三工业三大学4242基本三结构三与光三学经三纬仪三相同三；操三作方三法也三基本三相同三。用三微电三子技三术自动三取得三度盘三的读三数，从三而可三以经三微电三脑进一三步加三工计三算用电三子水三准器三自动三传感三竖轴三的倾三斜，三再由微电三脑自动三对读三数加三倾斜三改正三数。竖三直度三盘处三的电三子水三准器三使“指标三线”自动三处于三标准三位置三。可三以自三动改三正读三数中三的c,i误差三影响§4.三4电子三经纬三仪合肥三工业三大学43431.精密三电子三经纬三仪普通三光学三经纬三仪难三以满三足测三角自三动显三示、三自动三记录三和自三动传三输数三据的三要求三。世界三上第三一台三电子三经纬三仪(e三le三ct三ro三ni三cth三eo三do三li三te)于19三68年研三制成三功，80年代三初生三产出三商品三化的三电子三经纬三仪。采用三光电三扫描三度盘三，利三用光三电转三换原三理和三微处三理器三将角三度方三向值三变为三电信三号，三从而三完成三自动三化测三角的三全过三程，三实现三角度三测量三的自动三显示三、自三动记三录和三自动三传输三数据三，这种三经纬三仪称三为电子三经纬三仪。合肥三工业三大学44442.精密三电子三经纬三仪的三测角三原理电子三经纬三仪与三光学三经纬三仪外三形结三构相三似，三但其三测角三读数三系统三采用三的是三光电三扫描三度盘三和自三动显三示系三统。三根据三光电三扫描三度盘三获取三电信三号的三原理三不同三，电三子经三纬仪三电子三测角三系统三也不三同，三主要三有以三下三三种：1.编码三度盘三测角三系统——即采三用编三码度三盘及三编码三测微三器的三绝对三式测三角系三统；3.动态三测角三系统——即采三用计三时测三角度三盘并三实现三光电三动态三扫描三的绝三对式三测角三系统三。2.光栅三度盘三测角三系统——即采三用光三栅度三盘及三莫尔三干涉三条纹三技术三的增三量式三测角三系统三；合肥三工业三大学4545光栅三电信三号前置三放大鉴三幅采样三保持A/三D转换液晶三显示键三盘串口三通讯电子三手薄CP三U和存三储器判三向可逆三计数三器电源三电路水平三角传三感器竖直三角传三感器电子三经纬三仪工作三原理三框图合肥三工业三大学4646水平三角H计数三器采三样计数三、细三分A/三D转换标准三通讯角度三单位三变换三（DG三M变换三）LE三D液晶三显示可进三行的三各项三改正粗、三精读三数组三合竖直三角V电子三经纬三仪数据三流程三图开始判别结三束合肥三工业三大学4747光栅三度盘三测角三系统三测角三原理合肥三工业三大学4848ET三-0三2电子三经纬三仪的三使用如图三为南三方测三绘仪三器公三司生三产的ET三-0三2电子三经纬三仪。一测三回方三向观三测中三误差三为±2三″，角三度最三小显三示到1″，竖三盘指三标自三动归三零补三偿采三用液三体电三子传三感补三偿器三。可以三与南三方测三绘公三司生三产的三光电三测距三仪和三电子三