工程測量課件--角度測量

1、第三章第三章 角度測量角度測量3.1 3.1 水平角和豎直角測量原理水平角和豎直角測量原理3.2 3.2 DJ6DJ6、DJ2DJ2光學經(jīng)緯儀和角度測量工具光學經(jīng)緯儀和角度測量工具3.3 3.3 其他經(jīng)緯儀簡介其他經(jīng)緯儀簡介 3.4 3.4 經(jīng)緯儀的使用經(jīng)緯儀的使用3.5 3.5 水平角測量水平角測量3.6 3.6 豎直角測量豎直角測量3.7 3.7 經(jīng)緯儀的檢驗與校正經(jīng)緯儀的檢驗與校正3.8 3.8 角度測量誤差與注意事項角度測量誤差與注意事項 角度測量包括 水平角測量和豎直角測量。 水平角測量用于確定點的平面位置。 豎直角測量用于測定高差或?qū)?傾斜距離改化成水平距離。 常用儀器 經(jīng)緯儀一、

2、水平角測量原理1、水平角：地面上某點到兩目標點的連線在水平面上的投影所夾的角度。2、測量原理： OA投影在水平度盤上讀數(shù)為a，OB投影在水平度盤上讀數(shù)為b。則：ab角值范圍：0360ABOA1B1O1O2ab水平面12返回二.豎直角測量原理1、豎直角 ：在同一豎直面內(nèi)，儀器中心至目標的傾斜視線與水平視線所夾的銳角。 角值范圍：-90 +90 視線向上傾斜，稱仰角，為正值； 視線向下傾斜， 稱俯角，為負值。2、測量原理： =目標視線讀數(shù)與水平視線讀數(shù)求差值 Z 天頂距 90Z 按精度分為 DJ1、DJ2、DJ6、DJ15等。 D大地測量儀器 J經(jīng)緯儀 數(shù)字測角精度（一測回方向觀測中誤差， 單位為

3、秒） 按讀數(shù)系統(tǒng)分為 光學經(jīng)緯儀、電子經(jīng)緯儀。 目前小型建筑測量中使用較多的是光學經(jīng)緯儀。大型工程測量中使用電子經(jīng)緯儀和全站儀 一般用DJ6，精度要求較高時用DJ2。一、DJ6光學經(jīng)緯儀的構(gòu)造 DJ6光學經(jīng)緯儀包括基座、度盤、照準部三大部分。垂直制動水平微動讀數(shù)目鏡水平度盤轉(zhuǎn)換輪垂直微動光學對點器補償器轉(zhuǎn)換鈕望遠鏡圓水準器1、基座 由軸座、腳螺旋、底板、三角壓板等組成。 作用：用于連接和整平。2、度盤 包括水平度盤和豎直度盤，由光學玻璃制成。 注記：0 360（水平度盤） 分劃：30 、1 三種注：水平度盤順時針注記，與豎軸不固定，不隨望遠鏡轉(zhuǎn)動； 水平度盤有復測鈕或變換鈕，用作改變觀測方向的

4、觀測值； 豎直度盤順時針注記或逆時針注記，與望遠鏡固定，隨望遠鏡一起轉(zhuǎn)動。 豎盤水平度盤3、照準部 主要由望遠鏡、支架、豎直軸、橫軸、豎直制動微動螺旋、水平制動微動螺旋、讀數(shù)設(shè)備、水準器和光學對點器等組成。 望遠鏡 用于瞄準目標 圓水準器 用于粗略整平儀器 管水準器 用于精確整平儀器 光學對點器 用于使度盤中心和測點在同一鉛垂線上 讀數(shù)裝置用于讀數(shù)二、讀數(shù)裝置及讀數(shù)方法 讀數(shù)裝置由棱鏡、 透鏡、讀數(shù)顯微 鏡組成； 用于讀取度盤 讀數(shù)。 讀數(shù)方法分分微尺和測微器兩種方法。分微尺測微器水平讀數(shù)：215 0648 豎直讀數(shù)：78 5200單平板玻璃測微器豎直讀數(shù)：92 17 30水平讀數(shù)：轉(zhuǎn)動測微輪

5、重合讀數(shù)三、DJ2光學經(jīng)緯儀 主要用于三、四等角度測量和精密工程測量。特點：1、測角精度高；2、采用對徑符合讀數(shù)；3、測微器可直接讀到秒。 DJ2光學經(jīng)緯儀包括基座、度盤、照準部三大部分。測微輪水平、豎直度盤轉(zhuǎn)換手輪J2-1型光學經(jīng)緯儀J2-2型光學經(jīng)緯儀 DJ2光學經(jīng)緯儀的讀數(shù)(雙平板玻璃讀數(shù))對徑分劃讀數(shù)測微器讀數(shù)四、測釬、標桿和覘牌 測釬、標桿和覘牌均為經(jīng)緯儀瞄準目標時所使用的照準工具。 測釬：適用與距測站較近的目標。 標桿：適用與距測站較遠的目標。 覘牌：固定在三腳架上使用，遠近皆可適用； 一般為紅白或黑白相間且常與棱鏡結(jié) 合，用于電子經(jīng)緯儀或全站儀。 有時也可懸掛垂球用垂球線作為瞄準

6、標志。返回一、電子經(jīng)緯儀 電子經(jīng)緯儀是一種采用光電元件實現(xiàn)測角自動化、數(shù)字化的電子測角儀器。特點：1、采用電子測角系統(tǒng)， 自動顯示測量結(jié)果；2、可與測距儀組成全站儀；3、測量數(shù)據(jù)處理自動化。電子經(jīng)緯儀的支架、軸系、望遠鏡和制動系統(tǒng)與光學經(jīng)緯儀類同，但度盤及其讀數(shù)系統(tǒng)完全不一樣，有兩種：編碼度盤和光柵度盤。1、編碼度盤及其讀數(shù)系統(tǒng)純二進制編碼度盤 碼道 碼區(qū)電子經(jīng)緯儀的測角系統(tǒng)2、光柵度盤及其測角原理 如果兩光柵的相對移動是沿x方向從一條格線移到相鄰的另一條格線，則干涉條紋將在Y方向上移動一整周，即光強由暗到明，再由明到暗變化一個周期，于是干涉條紋移動的總周數(shù)將等于所通過的格線數(shù)。反之，如果數(shù)出

7、和記錄光感器所接收的光強曲線總周數(shù)，便可測得移動量，再經(jīng)過電信號轉(zhuǎn)換，最后得到角度值。 特點：自動讀數(shù)、記錄、計算。電子經(jīng)緯儀顯示屏及操作鍵盤二、激光經(jīng)緯儀在經(jīng)緯儀上安裝激光裝置，使視準軸射出一條可見光。主要用于各種施工測量。激光器激光束彎管目鏡返回 經(jīng)緯儀的使用包括對中、整平、瞄準和讀數(shù)四項基本操作。一、對中、整平 目的： 使測點中心與儀器豎軸中心在同一鉛垂線上； 使水平度盤處于水平位置。 方法：有垂球?qū)χ泻凸鈱W對點器對中兩種，由于 垂球?qū)χ芯容^低，且使用不便，工程測量 中一般采用光學對點器對中。 光學對點器對中及整平的步驟： 安置儀器：高度適中，使測點在視場內(nèi)； 強制對中：調(diào)節(jié)腳螺旋，使

8、光學對點器中心 測點重合； 粗略整平：調(diào)節(jié)三腳架，使圓水準氣泡居中； 精確整平：調(diào)節(jié)腳螺旋，使長水準氣泡居中； 精確對中：移動基座，精確對中（只能前后、 左右移動，不能旋轉(zhuǎn)）； 重復 、兩步，直到完全對中、整平。 二、調(diào)焦與瞄準 目的：視準軸對準觀測目標的中心。 方法： 調(diào)節(jié)目鏡調(diào)焦螺旋，使十字絲清晰； 利用粗瞄器，粗略瞄準目標，固定制動螺旋； 調(diào)節(jié)物鏡調(diào)焦螺旋使目標成像清晰，注意消 除視差； 調(diào)節(jié)制動、微動螺旋，精確瞄準。測水平角單絲重合測水平角用雙絲夾粗目標測豎直角用橫絲切目標頂部三、讀數(shù) 方法： 打開反光鏡，使讀數(shù) 窗光線均勻； 調(diào)焦使讀數(shù)窗分劃清晰 （注意消除視差）； 按不同的測微器直

9、接 讀取水平、豎直度盤 讀數(shù)（度、分、秒，秒為估讀且為6的倍數(shù)）。 水平角：21506 48 豎直角： 7852 00 返回一、測回法（只有兩個方向）OMN1、操作步驟安置儀器于O點，對中整平；正鏡（盤左）瞄準MM點， 度盤歸零（復測裝置或度盤變換手輪）；順時針轉(zhuǎn)動儀器，瞄準N點讀數(shù)；倒鏡（盤右），瞄準N點讀數(shù)；逆時針轉(zhuǎn)動儀器，瞄準M點讀數(shù)。2、記錄與計算（見表3.1) 盤左（正鏡）觀測 瞄M，記錄 m左= 00036 瞄N，記錄 n左= 684248 上半測回的角值： 左= n左- m左= 684212 盤右（倒鏡）觀測 瞄N， 記錄 n右= 2484230 瞄M， 記錄 m右= 18000

10、24 下半測回角值： 右= n右- m右= 684206OMN 一測回角值 9024682 右左檢核 對于DJ6經(jīng)緯儀，上下半測回角度之差應滿足： ，否則，應重測。 當測角精度要求較高時，需觀測多個測回： 第一測回度盤歸零； 其他各測回間按180/n（n為測回數(shù)）的差 值，變換度盤； 各測回角值之差不得超過40； 取各測回平均值作為最后結(jié)果。04 右左測站 豎盤目標水平度盤讀數(shù) 半測回角值一測回角值各測回角值備注 第一測回 O第二測回 O左左右右MNMNMNMN0 00 3668 42 48 68 42 1268 42 09180 00 24 248 42 3068 42 0668 42 15

11、90 10 12158 52 30270 10 18338 52 4268 42 1868 42 2468 42 21測回法觀測手簿表3.1二、方向觀測法（目標多于兩個） 1、 操作步驟 安置儀器于測站點O， 對中、整平； 正鏡（盤左），選擇零方向 C，順時針依次照準目標 D、A、B、C（歸零）， 讀數(shù)； 倒鏡（盤右），瞄準 零方向C，逆時針依 次照準目標B、A、D、 C（歸零），讀數(shù)； DCABO2180 ）（盤右讀數(shù)盤左讀數(shù)平均讀數(shù)歸零后方向值的計算： 各方向平均讀數(shù)分別減起始方向平均讀數(shù)。2、記錄與計算(觀測記錄見表3.2) 歸零差的計算: 分別計算盤左、盤右兩次瞄準起始方向讀數(shù) 之差；

12、（若超限，應及時重測） 計算2c值（兩倍視準誤差）： 2c = 盤左讀數(shù)-（盤右讀數(shù)180） 若2c超限，應及時重測。 各方向平均讀數(shù)的計算： 各測回歸零后平均方向值的計算： 各測回歸零后方向值的平均值。 水平角的計算： 相鄰方向值之差，即為相鄰方向所夾的水平角。同一方向各測回互差 經(jīng)緯儀 型號半測回歸零差一測回內(nèi)2c互差DJ2DJ6818139方向觀測法限差的要求24角值角值1 2 3 4 5 6 7 8 9 方向觀測法觀測手簿測測站站覘覘點點水平度盤讀數(shù)水平度盤讀數(shù)盤左盤左盤右盤右2c平均讀數(shù)平均讀數(shù)一測回歸一測回歸零方向值零方向值各測回平各測回平均方向值均方向值 OO第1測回第2測回CD

13、BACCABDC0 00 5479 27 48142 31 18288 46 30 0 00 42180 00 24259 27 30322 31 00108 46 06180 00 18-12-6+30+18+18+24+24+18+18+30+12+24 0 00 39 79 27 39142 31 09288 46 18 0 00 30 （0 00 34） 0 00 00 79 27 05142 30 35288 45 44 0 00 00 79 26 59142 30 29288 45 47 90 01 06 169 27 54 232 31 30 18 46 48 90 01 00

14、270 00 48 349 27 36 42 31 00 198 46 36 270 00 36 90 00 57 169 27 45 232 31 15 18 46 42 90 00 48 0 00 00 79 26 53142 30 23288 45 50 （90 00 52）79 26 59 63 03 30146 15 18 71 14 13-6-12表3.2返回一、豎直度盤構(gòu)造豎直度盤固定在望遠鏡的旋轉(zhuǎn)軸（橫軸）上。主要由豎直度盤、豎盤指標、（豎盤指標水準管、豎盤指標水準管微動螺旋）， 目前很多儀器用自動補償器代替了水準管。 根據(jù)度盤的刻劃順序不同，分為順時針 注記和逆時針注記兩種。

15、順時針注記逆時針注記、豎直角計算公式順時針注記豎盤 刻劃：目鏡0，物鏡180 盤左: L=90 L（上半測回） 盤右: R=R270（下半測回） 一測回豎直角： =（L+R）/2 =（RL180）/2二、豎直角觀測與計算逆時針注記豎盤 刻劃：目鏡180 ，物鏡0 盤左: L= L 90 （上半測回） 盤右: R= 270R（下半測回） 一測回豎直角： =（L+R）/2 =（LR+180）/2 （L、R分別為盤左、盤右豎盤讀數(shù)） 豎直角計算的通用公式： （1）當望遠鏡視線往上仰，豎盤讀數(shù)增加時： =瞄準目標時的讀數(shù) 視線水平時的常數(shù) （）當望遠鏡視線往上仰，豎盤讀數(shù)減小時： =視線水平時的常數(shù)瞄

16、準目標時的讀數(shù)對不同注記形式的度盤 ，首先應正確判讀 視線水平時的常數(shù)，且同一儀器盤左、盤右 的常數(shù)差為180。2、觀測、記錄與計算 豎直角觀測 安置儀器，對中、整平； 盤左瞄準目標某一位置， 讀取豎盤讀數(shù)L； 盤右瞄準原目標位置， 讀取豎盤讀數(shù)R。 （以上盤左、盤右觀測構(gòu)成一個測回） 記錄與計算(見表3.3) 分別計算盤左、盤右半測回豎直角， 計算盤左盤右的平均值作為一測回豎直角。測站目標豎盤位置豎盤讀數(shù)半測回豎直角指標差 一測回豎直角 備注OPP 左右左右 71 12 36288 47 00 96 18 42 263 41 00-12-9+18 47 12-6 18 51+18 47 24

17、+18 47 00-6 18 42-6 19 00豎直角觀測手簿表3.3 L=90 L R=R270 x =（ R L ）/2 =（L+R）/2三、豎盤讀數(shù)指標差 讀數(shù)指標與正確位置之間的小夾角x，稱為豎盤指標差。XX如圖：盤左位置，望遠鏡上仰，讀數(shù)減小，豎盤讀數(shù)為L。則正確的豎直角為： 90LxLx （1） 指標差計算如圖：盤右位置，望遠鏡上仰，讀數(shù)增大，豎盤讀數(shù)為R。則正確的豎直角為： R 270 x=Rx（2）（1）、（2）兩式聯(lián)立得：）（）（1802121LRRL）（）（3602121LRLR 通過盤左、盤右豎直角取平均值，可以消除 指標差； 對于DJ6經(jīng)緯儀，同一測站上不同目標的指

18、標差互差或同方向各測回指標差互差，不應 超過25。返回一、經(jīng)緯儀應滿足的幾何條件 主要軸線： 豎軸 VV 水準管軸 LL 橫軸 HH 視準軸 CC幾何關(guān)系： LL VV CC HH HH VV 望遠鏡十字絲豎絲垂直于橫軸二、檢驗與校正（一）水準管軸垂直于豎軸的檢驗與校正 1、檢驗 儀器粗平：圓水準器 氣泡居中。 水準管平行某兩個腳螺 旋，使水準管氣泡居中。 照準部旋轉(zhuǎn)180， 若氣泡仍居中，則 滿足要求，若氣泡 偏離，則需校正。 2、校正 用腳螺旋調(diào)一半； 用水準管校正螺旋調(diào)一半。 此項檢校需反復進行，直至儀器旋轉(zhuǎn)到任意方向氣泡都居中。校正螺絲（二）十字絲豎絲的檢驗校正 1、檢驗 儀器整平 豎

19、絲瞄準大致水平方向的P點，豎直方向移動望 遠鏡，看P點是否在豎絲上移動 2、校正 用十字絲的交 點瞄準P點。 用十字絲的校 正螺旋調(diào)整。（三）視準軸垂直于橫軸（2c）的檢驗與校正 1、檢驗 平地選DAB=20m左右,安置儀器于中點O； A點設(shè)瞄準標志，B點橫一毫米刻劃標尺 （ 注意標志、標尺與儀器同高）。 盤左：瞄A，倒鏡，讀數(shù)為B1 盤右：瞄A，倒鏡，讀數(shù)為B2 若B1= B2，則滿足要求 若B1 B2，則存在c角， 當c超過1時，需校正。 DBBC4212、校正 在標尺上定出B1、B2兩點連線的中點B； 定出B 、B2兩點連線的中點B3 ； 調(diào)節(jié)十字絲校正螺絲，使十字絲交點對準B3 ；（四

20、） 橫軸垂直于豎軸的檢驗與校正 1、檢驗 距墻壁D=30m安置儀器，墻壁上選一明顯 目標P，30； 盤左:瞄P，望遠鏡水平，讀數(shù)P1，標出P1 ； 盤右:瞄P，望遠鏡水平，讀數(shù)P2 ，標出P2 ； 若P1=P2,則滿足要求， 若P1P2,則存在i角， 需校正。 DctgPPi2212、校正 墻上定出P1、P2的中點PM ； 調(diào)節(jié)水平微動，瞄準P M ，將望遠鏡上仰（十字絲交 點必偏離P點，至P點； 校正橫軸一端支架上的偏心環(huán)，使橫軸一端升高或降低，移動十字絲，精確瞄準P ； 反復檢校，直至i角小于1；（五）豎盤指標差的檢驗與矯正 1、檢驗 儀器整平，用盤左、盤右分別瞄準大致水 平方向的 P點，讀數(shù)為L，R。 計算豎直角和指標差 =（RL180）/2 X=(LR360)/2DJ6: 若 X60，滿足要求， 若 X60 ，需要校正。 2、校正