3土木工程測量--角度測量

1、主要內(nèi)容: （1）       常用經(jīng)緯儀的構(gòu)造 （2）       水平角及豎直角的測量方法 （3）       角度觀測的誤差來源及削減措施 （4） 儀器校驗方法,第三章 角度測量,1. 角度分類 水平角及豎直

2、角測量2. 角度測量目的（1）水平角測量用于確定點的水平位置。（2）豎直角測量是為了確定地面點的高程，或?qū)A斜距離化算為水平距離3. 角度測量采用的儀器（1）經(jīng)緯儀（2）全站儀,3.1 角 度 概 述,1. 水平角 地面上一個點到兩個目標點的方向線垂直投影到水平面上所形成的角稱為水平角。 2. 水平角測量 水平角計算,,水平角測角原理,,3.2 水平角測量原理,注意：永遠是右方向減左方向,1

3、.豎直角： 在一個豎直面內(nèi)，方向線與水平線的夾角稱為該方向線的豎直角。 仰角：符號為正； 俯角：符號為負。 天頂距Z：角值變化范圍 為0o～180o 2.天頂距與豎直角關(guān)系 3. 豎直角測量,,豎直角測量原理,3.3 豎直角測量原理,1. 概述 光學經(jīng)緯儀是集光學、幾何學及測量學理論于一體的測繪儀器。（1）測角常用的儀器 1）光學經(jīng)緯儀

4、 2）電子經(jīng)緯儀 3）全站儀 （2）經(jīng)緯儀的表示方法（國產(chǎn)） DJn 表示大地測量和經(jīng)緯儀漢語拼音，n為數(shù)字，表示儀器的精度，代表一個測回水平方向的中誤差（標準差，秒）。常用經(jīng)緯儀有DJ1、DJ2、DJ6等。（3）角度測量的表示 度分秒（°′″）,3.4 光學經(jīng)緯儀,2. 經(jīng)緯儀的基本組成 主要由望遠鏡、讀數(shù)設(shè)備、豎直度盤、水平度盤、水準器、基座及豎軸等。其中望遠鏡、讀數(shù)設(shè)備、豎直度盤及

5、水平度盤是儀器的主要部分。,,北京博飛儀器公司——TDJ2E正像光學經(jīng)緯儀,3. 經(jīng)緯儀常用旋鈕的作用（1）望遠鏡物鏡對光螺旋：調(diào)清物像，讓目標成像在十字絲分劃板上。（2）望遠鏡目鏡對光螺旋：調(diào)清十字絲，放大物像（3）水平制動螺旋：限制照準部在水平方向上轉(zhuǎn)動（4）水平微動螺旋：精確控制水平方向?qū)c，只有在水平制動旋鈕鎖定后才起作用（5）水平度盤位置變換手輪：用于設(shè)定某一個方向的水平角為某一角度值（6）望遠鏡制動旋鈕：控制望遠

6、鏡繞橫軸轉(zhuǎn)動（7）望遠鏡微動螺旋：精確控制豎直方向?qū)c，只在望遠鏡制動旋鈕鎖定后才起作用,（8）反光鏡：調(diào)節(jié)讀數(shù)窗口的亮度（9）讀數(shù)目鏡對光螺旋：控制讀數(shù)窗口的清晰度（10）測微輪：用于調(diào)整讀數(shù)窗口中上下對徑分劃線的相對位置（當上下對徑分劃線對齊時才能讀數(shù)）（11）光學對中器：用于觀察儀器中心是否與地面測站點對準（12）對中器對光螺旋：用于調(diào)節(jié)對中器目鏡及物鏡的清晰度，以便能看清地面上的測站點（13）度盤換像輪：用于在讀數(shù)窗

7、口中切換水平度盤和豎直度盤的影像。,4. 度盤及讀數(shù) 經(jīng)緯儀兩個度盤：豎直度盤及水平度盤。豎直度盤用于測量豎直角，水平度盤則用于測量水平角。讀數(shù)方法：右圖為DJ2 為讀數(shù)窗口：（1）用測微器對正上 下對徑分劃線（2）讀數(shù)（從上下兩 個窗口中讀取角度值）,,十位數(shù)分值,,秒,,個位數(shù)分值,,,對徑分劃線,度,,,1. 經(jīng)緯儀使用方法（1）儀器安放、整平：方法與水準儀操作一樣（2）對中

8、：通過光學對中器移動儀器使其中心與站點位置重合。（3）瞄準目標及讀數(shù)： 1）對光調(diào)節(jié)：松開水平制動螺旋及望遠鏡制動螺旋，目鏡對光調(diào)節(jié)的方法與水準測量相同。,3.5 水平角觀測方法,2）瞄準目標：利用手動旋轉(zhuǎn)照準部并通過準星與照門粗略對準目標，然后擰緊水平制動螺旋，緩慢旋轉(zhuǎn)水平微動螺旋，使十字絲中央豎線對準目標中心。 3）讀數(shù)窗口調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)反光鏡使讀數(shù)窗口亮度增加，旋轉(zhuǎn)讀數(shù)目鏡對光螺旋使讀數(shù)窗口清晰（注意：必須確保度盤換像輪

9、在水平度盤上）。調(diào)節(jié)測微器使讀數(shù)窗中間的上下對徑分劃線對齊，最后讀數(shù)。,注意：一定要消除視差如何判斷視差？？？,2. 兩種常用的觀測盤位：盤左：豎直度盤位于望遠鏡的左側(cè)（從目鏡向物鏡方向看）時，稱為盤左（盤左觀測）；盤右：豎直度盤位于望遠鏡的右側(cè)（從目鏡向物鏡方向看）時，稱為盤右（盤右觀測）；,盤右位置,3. 觀測方法（1）測回法：單角度測量方法。分別利用盤左（正鏡）及盤右（倒鏡）觀測水平角，然后取兩半測回角值的平均值作為最終結(jié)

10、果。通過多測回觀測來提高觀測精度、削弱度盤分劃誤差的影響。,水平角觀測記錄手簿,（2）全圓測回法：在一個測站點觀測多個方向水平度盤讀數(shù)，以計算任意兩方向之間的水平角。需要進行歸零測量 計算量： 1）半測回歸零差 2）兩倍照準誤差 3）方向平均讀數(shù) 4）歸零方向值 5）歸零方向平均 值 6）各方向間的水 平角值,1. 儀器誤差 （1）度盤刻度誤差 （2）度盤偏心差

11、 （3）軸系幾何條件未滿足2. 儀器安置及目標偏心誤差 （1）對中誤差 （2）整平誤差 （3）照準目標偏心誤差3. 觀測誤差 （1）照準誤差 （2）讀數(shù)誤差4. 環(huán)境條件影響,3.6 水平角觀測誤差來源,思考：豎直角的定義及觀測原理是什么？照準部的構(gòu)造是怎樣的？,,1. 豎直度盤的注記形式：（1）順時針注記：度盤順時針刻度（2）逆時針注記：度盤逆時針刻度,,,,,3.7 豎 直 角 觀 測

12、,注意：注記形式的判斷方法及相應角度計算公式,2. 豎盤注記觀測及豎盤指標差計算（1）度盤注記讀數(shù)(MO)觀測：盤左盤右觀測同一目標,,（2）豎盤指標差計算 當望遠鏡視線水平，豎盤指標水準管氣泡居中時，指標偏離其正確位置的角值，稱為豎盤指標差，用x表示。,,,指標差誤差的限差表,1. 經(jīng)緯儀的主要軸線(帶水準管)：（1）橫軸HH：控制望遠鏡做縱向旋轉(zhuǎn)的水平軸中心線（2）視準軸CC：十字絲中央交點和物鏡光心的連線 （3）

13、水準管軸LL：水準管圓弧中心與頂面圓弧內(nèi)壁相切的直線（4）豎軸VV：通過照準部底部與基座連結(jié)孔的中心與橫軸和視準軸交叉點的連線。 2. 經(jīng)緯儀軸線應滿足的幾何關(guān)系（1）水準管軸垂直于豎軸（LL⊥VV）（2）十字線的豎絲垂直于橫軸（3）視準軸垂直于橫軸（CC ⊥HH）（4）橫軸垂直于豎軸（HH ⊥VV）,3.8 經(jīng)緯儀軸線的幾何關(guān)系,（1）水準管軸是否垂直于豎軸的檢驗 用腳螺旋調(diào)節(jié)水準管氣泡居中，然后旋轉(zhuǎn)照準部1

14、80度，若氣泡仍居中則表明兩軸垂直，否則若偏移量超過一格則需要進行校正。（2）十字絲豎線垂直橫軸檢驗 用十字絲交點精確瞄準一目標點，微動旋轉(zhuǎn)望遠鏡上下轉(zhuǎn)動。若該點不偏離豎絲，表示十字絲豎絲垂直于儀器橫軸。否則應進行校正,3.9 經(jīng) 緯 儀 檢 驗,（3）視準軸垂直于橫軸檢驗 1）在相距100米的兩點中間安放儀器，在一端設(shè)置一個標志A，另一端橫放一根水準尺； 2）盤左對準A點，擰緊水平制動螺旋，縱轉(zhuǎn)望遠鏡在

15、B尺上讀數(shù)B1；盤右同樣做法得讀數(shù)B2 若B1與B2重合,則說明兩軸垂直。若B1與B2不重合，則可求出角B1OB2的值。若角值大于80秒，則需要校正。（4）橫軸垂直于豎軸的檢驗 距墻20~30米左右安放儀器，以盤左使儀器仰角約30度指向墻上一個點M，擰緊水平制動螺旋，將望遠鏡旋轉(zhuǎn)到水平位置，標出此時的十字絲交叉中心點m1。同理盤右得到另一個點m2。若m1和m2重合，則表明另軸垂直。,（1）電子經(jīng)緯儀：以光電信號為基礎(chǔ)，

16、與光學經(jīng)緯儀比較有如下優(yōu)點： 1）度盤自動讀數(shù)：不是按度盤刻劃線讀取角度值，而是在度盤上取得電信號，根據(jù)電信號再轉(zhuǎn)換成角度。 2）采用電掃描，度盤自動計數(shù)，克服了光學經(jīng)緯儀的度盤偏心及刻劃誤差等。 3）自動存儲，角度測量自動化及數(shù)字化。 4）三軸自動補償功能，能對角度觀測進行自動改正。 5）與電磁波測距組合成為全站式電子速測儀，直接測得點的三維坐標，通過接口傳輸?shù)接嬎銠C，實現(xiàn)測量、計算、