《建筑工程測量》項目二角度測量課件

1、建 筑 工 程 測 量使用規(guī)范說明【項目導(dǎo)讀】 在建筑工程測量中，角度測量是除高程測量之外的另一項重要測量。角度測量主要用來測量水平角或豎直角的角度。其中，水平角是一點到兩個目標(biāo)的方向線垂直投影在水平面上的所成的夾角；豎直角是一點到目標(biāo)的方向線和一特定方向（通常為水平方向或天頂方向）之間在同一個豎直面內(nèi)的夾角。此外，水平方向和目標(biāo)方向間的夾角稱為天頂距。 角度的度量常用60分制和弧度制。60分制即一周為 、 為 、 為 ；弧度制采用圓周角的 分之一為1弧度。1弧度約等于 。 角度測量主要使用經(jīng)緯儀。本項目將詳細(xì)介紹經(jīng)緯儀的構(gòu)造，經(jīng)緯儀的架設(shè)方法和使用經(jīng)緯儀測定水平角和豎直角的方法。 項目二 角

2、度測量使用規(guī)范說明任務(wù)一 經(jīng)緯儀的架設(shè)任務(wù)目標(biāo) 熟悉經(jīng)緯儀的構(gòu)造，經(jīng)緯儀的架設(shè)，熟練使用經(jīng)緯儀進(jìn)行讀數(shù)。相關(guān)知識 經(jīng)緯儀簡介 經(jīng)緯儀是角度測量中最主要的儀器，經(jīng)緯儀可分為光學(xué)經(jīng)緯儀和電子經(jīng)緯儀。這里我們主要介紹DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀（D表示“大地”，J表示“經(jīng)緯儀”，6表示測量誤差為6），其構(gòu)造如圖2-1所示。 項目二 角度測量使用規(guī)范說明圖2-1 DJ6經(jīng)緯儀的構(gòu)造 項目二 角度測量使用規(guī)范說明任務(wù)實施 任務(wù)前每個小組分別在教學(xué)樓前干凈的地面上用記號筆畫一個“”形作為測站點，此“”形的交點即為測站點（標(biāo)志中心），如圖2-2（a）所示。 步驟1 對中 對中的目的是使經(jīng)緯儀水平度盤的中心與測站點（標(biāo)志

3、中心）位于同一鉛垂線上。 （1）張開三腳架，調(diào)節(jié)三腳架的活動架腿使其高度適中，目估架頭水平，擰緊固定伸縮螺旋使三腳架固定；連接上經(jīng)緯儀，使經(jīng)緯儀基座連接板與架頭三邊對齊，擰緊中心連接螺旋，如圖2-2（a）所示。 項目二 角度測量使用規(guī)范說明 （2）調(diào)節(jié)對中器的目鏡調(diào)焦螺旋，使對中的分劃圈清晰；再調(diào)節(jié)對中器的物鏡調(diào)焦螺旋，使地面標(biāo)志清晰；固定三腳架一架腿，用腳前部靠在標(biāo)志中心旁邊（便于在對中器中迅速找到標(biāo)志中心），雙手持三腳架另兩架腿并不斷調(diào)整其位置，同時眼睛觀測對中器，使分劃圈基本對準(zhǔn)地面標(biāo)志中心，最后踩實三腳架。 （3）保持三腳架架腿1不動，調(diào)節(jié)架腿2，使圓水準(zhǔn)器氣泡移動到跟1、2連線垂直且

4、過水準(zhǔn)器零點的直線上；調(diào)節(jié)架腿3，使氣泡位于圓水準(zhǔn)器的零點位置（小圓圈的圓心）。 項目二 角度測量使用規(guī)范說明 （4）松開中心連接螺旋，雙手扶住經(jīng)緯儀，在架頭上移動儀器使標(biāo)識中心剛好落在對中器的分劃圈圓心上，使其精確對中，如圖2-2（b）所示。圖2-2 經(jīng)緯儀對中 項目二 角度測量使用規(guī)范說明 步驟2 整平 整平的目的是使儀器豎軸鉛垂和水平度盤處于水平位置。 （1）松開水平制動螺旋，轉(zhuǎn)動照準(zhǔn)部使照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管與兩個腳螺旋1、2連線平行；雙手相向轉(zhuǎn)動這兩個腳螺旋，使氣泡處于水準(zhǔn)管的中間位置，如圖2-3（a）所示。 （2）再將照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)90，調(diào)節(jié)腳螺旋3，使氣泡處于水準(zhǔn)管的中間位置，如圖2-3（b）

5、所示。 （3）重復(fù)上述步驟，直到照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)到任何位置，氣泡都居中為止。 項目二 角度測量使用規(guī)范說明圖2-3 整平經(jīng)緯儀 項目二 角度測量使用規(guī)范說明 步驟3 瞄準(zhǔn) 角度測量時瞄準(zhǔn)的目標(biāo)一般為待測點上的測釬、花桿等。在離經(jīng)緯儀幾十米的地方用記號筆畫一個“”形作為待測點，把測釬垂直立于“”形的交叉點上，如圖2-4所示。圖2-4 經(jīng)緯儀的瞄準(zhǔn) 項目二 角度測量使用規(guī)范說明 （1）調(diào)節(jié)目鏡調(diào)焦螺旋，使十字絲清晰。 （2）松開水平與豎直制動螺旋，用經(jīng)緯儀粗瞄準(zhǔn)器大致瞄準(zhǔn)待測點上的測釬；再調(diào)節(jié)物鏡調(diào)焦螺旋，使眼睛能在望遠(yuǎn)鏡里最清晰地看清測釬；反復(fù)調(diào)節(jié)消除視差，最后擰緊水平和豎直制動螺旋。 （3）調(diào)節(jié)水平

6、和豎直微動螺旋，使十字絲的豎絲與測釬重合，十字絲的橫絲盡量對準(zhǔn)測釬底部。 項目二 角度測量使用規(guī)范說明 步驟4 讀數(shù) DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀采用的讀數(shù)裝置是分微尺測微，它分為上下兩個讀數(shù)窗，上半部“H”代表水平度盤讀數(shù)窗，下半部“V”代表豎直度盤讀數(shù)窗。 如圖2-5所示，進(jìn)行水平度盤讀數(shù)時，先讀出位于分微尺中度盤分劃線的注記度數(shù)，圖中73位于分微尺內(nèi)，72在分微尺外，故度數(shù)記作73；然后以度盤分劃線為指針，在分微尺上讀取分?jǐn)?shù)，圖中指針處于4到5之間，記作4；水平讀數(shù)的秒值必須估讀，最小估讀到0.1格。由于1=60，所以估讀的秒值一定是6的整數(shù)倍。此處估讀值為0.4，故記作24。把這三個讀數(shù)相加，所得

7、的水平度盤讀數(shù)記作73424。 同理，進(jìn)行豎直度盤讀數(shù)時，所得的豎直度盤讀數(shù)記作871518。 項目二 角度測量使用規(guī)范說明圖2-5 經(jīng)緯儀讀數(shù) 項目二 角度測量使用規(guī)范說明任務(wù)二 使用測回法測定水平角任務(wù)目標(biāo) 熟悉測回法測定水平角的步驟，掌握測回法的數(shù)據(jù)計算及處理。相關(guān)知識 一、什么是測回法 測回法是測水平角的一個方法，此時應(yīng)有一個測站和兩個目標(biāo)點，即有兩個觀測方向。 將經(jīng)緯儀對中、整平后，首先用盤左觀測兩個目標(biāo)點并計算夾角（稱左半測回），然后用盤右觀測兩個目標(biāo)點并計算夾角（稱右半測回）。左半測回和右半測回合稱一個測回。 項目二 角度測量使用規(guī)范說明 二、水平角測量原理 角度測量可分為水平角

8、測量和豎直角測量。其中，地面上一點到兩個目標(biāo)點連接的兩條空間方向線垂直投影在水平面上所形成的夾角，稱為水平角，通常用表示。如圖2-6所示，A點、O點和B點為地面上的三點，過直線OA、OB的豎直面V1、V2在水平面上的投影為直線 、 ，所夾的角 就是直線OA和OB之間的水平角。 為了測定水平角，我們設(shè)想在過O點的鉛垂線上，水平地安置一個刻度盤（稱為水平度盤），使刻盤刻劃中心（稱為度盤中心）o與O在同一鉛垂線上。豎直面V1、V2與水平度盤相交于直線oA“、oB”。設(shè)直線oA“、oB”在水平度盤上的讀數(shù)分別為a、b（稱為方向觀測值，簡稱方向值）。 項目二 角度測量使用規(guī)范說明圖2-6 水平角的測量原

9、理 項目二 角度測量使用規(guī)范說明任務(wù)實施 測回法主要觀測兩個方向的單角。任務(wù)前每個小組分別在教學(xué)樓前地面上用記號筆畫“”形做一個測站點和兩個待測點，三個點形成一個夾角。 步驟1 將經(jīng)緯儀架設(shè)于測站點O點上，然后對中、整平經(jīng)緯儀。將兩個測釬分別垂直立于兩個待測點A點、B點上，如圖2-7所示。 項目二 角度測量圖2-7 測回法測角示意圖使用規(guī)范說明 步驟2 將經(jīng)緯儀的豎盤放置在觀測者的左側(cè)（稱為盤左位置），轉(zhuǎn)動照準(zhǔn)部，用經(jīng)緯儀精確瞄準(zhǔn)待測點A點的測釬底部，從讀數(shù)放大鏡里讀取水平度盤讀數(shù)a；松開水平與豎直制動螺旋，順時針轉(zhuǎn)動照準(zhǔn)部，用經(jīng)緯儀精確瞄準(zhǔn)待測點B點的測釬底部，讀取水平度盤讀數(shù)b。 以上觀測

10、稱為上半測回，則其盤左位置的半測回角值1（即AOB）為 項目二 角度測量使用規(guī)范說明 步驟3 松開制動螺旋，轉(zhuǎn)動照準(zhǔn)部并倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，使經(jīng)緯儀的豎盤放置在觀測者的右側(cè)（稱為盤右位置），用經(jīng)緯儀精確瞄準(zhǔn)B點的測釬底部，讀取水平度盤讀數(shù)c；松開制動螺旋，逆時針轉(zhuǎn)動照準(zhǔn)部，用經(jīng)緯儀精確瞄準(zhǔn)待測點A點的測釬底部，讀取水平度盤讀數(shù)d。 以上觀測稱為下半測回，則其盤右位置的半測回角值2（即BOA）為 上、下半測回合稱為一測回，理論上1和2應(yīng)相等，但由于各種誤差的存在，使1和2之間存在一個差值，當(dāng)容（稱為容許誤差，對于DJ6經(jīng)緯儀為 ）時，成果合格，否則要重測。我們?nèi)∩?、下半測回角值的平均值作為一測回角值，則

11、 項目二 角度測量使用規(guī)范說明 步驟4 根據(jù)上述步驟2和3，配置度盤讀數(shù)為略大于 和 的兩個讀數(shù)，用經(jīng)緯儀觀測兩個測回，將讀數(shù)記入表2-3中。 項目二 角度測量表2-3 測回法觀測水平角記錄手簿使用規(guī)范說明任務(wù)三 使用方向觀測法測定水平角任務(wù)目標(biāo) 熟悉方向觀測法測定水平角的步驟，掌握方向觀測法的數(shù)據(jù)計算及處理。相關(guān)知識 什么是方向觀測法 方向觀測法通常用于兩個以上的方向，是將其中一方向作為起始方向，然后依次觀測各方向并讀數(shù)，最后再次瞄準(zhǔn)起始方向并讀數(shù)的一種觀測方法。 項目二 角度測量使用規(guī)范說明任務(wù)實施 任務(wù)前每個小組分別在教學(xué)樓前地面上用記號筆畫“”形標(biāo)記一個測站點和4個待測點，4個待測點圍

12、繞測站點形成一個圓周。方向觀測法測定水平角時，也需要觀測多個測回。本任務(wù)分為兩個測回，需要對水平度盤進(jìn)行配置。 步驟1 將經(jīng)緯儀架設(shè)于測站點O點上，然后對中、整平經(jīng)緯儀。將4個測釬分別豎直立于四個待測點A點、B點、C點和D點上，如圖2-8所示。 項目二 角度測量使用規(guī)范說明 項目二 角度測量圖2-8 方向觀測法測角示意圖使用規(guī)范說明 步驟2 選取一背景明亮、成像清楚而穩(wěn)定的目標(biāo)作為觀測的起始目標(biāo)，這里假定OA為起始方向（又稱為零方向）。用盤左位置精確瞄準(zhǔn)起始目標(biāo)A點的測釬底部，配置水平度盤讀數(shù)為略大于 的讀數(shù)，記作a，松開水平與豎直制動螺旋，順時針轉(zhuǎn)動照準(zhǔn)部，依次瞄準(zhǔn)目標(biāo)B點、C點、D點和A點

13、，分別讀取讀數(shù)為b、c、d和e，這就是上半測回的觀測工作，將讀數(shù)記入表2-5中。 步驟3 松開水平與豎直制動螺旋，倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，使豎盤處于盤右位置；然后逆時針轉(zhuǎn)動照準(zhǔn)部，依次瞄準(zhǔn)目標(biāo)A點、D點、C點、B點和A點，分別讀取讀數(shù) e 、d 、c 、b 和a ，這就是下半測回的觀測工作。上、下半測回合稱為一測回，將讀數(shù)記入表2-5中。 項目二 角度測量使用規(guī)范說明 項目二 角度測量表2-5 方向觀測法觀測水平角記錄手簿使用規(guī)范說明任務(wù)四 豎直角測量任務(wù)目標(biāo) 熟悉豎直角的測量原理，掌握豎直角測量的步驟以及豎直角數(shù)據(jù)的計算及處理。相關(guān)知識 一、豎直角測量原理 在同一豎直面內(nèi)，地面某點至目標(biāo)的方向線與水平線

14、的夾角稱為豎直角，通常用表示。如圖2-9所示，O、A為地面上的兩點，作一個過方向線OA的垂直面V1， 是在垂直面上的水平線（平行于水平面），則夾角 為直線OA的豎直角。 項目二 角度測量使用規(guī)范說明 項目二 角度測量圖2-9 豎直角測量原理使用規(guī)范說明 欲測定豎直角，可在過OA的豎直面上安置一個豎直刻度盤（稱為豎直度盤，簡稱豎盤），并使其刻劃中心過O點，OA方向線和水平方向線與豎盤相交于兩點，在豎直度盤上分別讀數(shù)L、M，則所測得的豎直角為 由此可見,仍為兩方向值之差。M為水平方向線的讀數(shù)，當(dāng)豎盤配置完成后即為定值，又稱為初始值。M設(shè)置為90的整倍數(shù)，即90、180、270和360。因此，測定豎

15、直角時，只要讀到目標(biāo)方向線的豎盤讀數(shù)，就可計算出豎直角。 項目二 角度測量使用規(guī)范說明 二、豎直角的計算公式 光學(xué)經(jīng)緯儀的豎直度盤被固定安裝在望遠(yuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)軸（橫軸）的一端，其刻劃中心與橫軸的旋轉(zhuǎn)中心重合，所以在望遠(yuǎn)鏡作豎直方向旋轉(zhuǎn)時，度盤也隨之轉(zhuǎn)動。分微尺的零分劃線作為讀數(shù)指標(biāo)線，它相對于轉(zhuǎn)動的豎盤是固定不動的。根據(jù)豎直角的測量原理，豎直角是視線讀數(shù)與水平線的讀數(shù)之差，水平方向線的讀數(shù)是固定數(shù)值，所以當(dāng)豎盤轉(zhuǎn)動在不同位置時用讀數(shù)指標(biāo)讀取視線讀數(shù)，就可以計算出豎直角。 豎直度盤的刻劃有全圓順時針和全圓逆時針兩種。圖2-10所示為盤左位置的全圓順時針注記豎盤。當(dāng)視線水平時指標(biāo)線所指的盤左讀數(shù)為90，

16、盤右讀數(shù)為270。 項目二 角度測量使用規(guī)范說明 項目二 角度測量圖2-10 豎直角計算公式分析圖使用規(guī)范說明 圖2-10（a）所示為盤左位置的全圓順時針注記豎盤，水平方向讀數(shù)為 。當(dāng)視線上仰時，豎直角角值范圍為 且為正值。此時度盤順時針轉(zhuǎn)動，盤左目標(biāo)讀數(shù)L小于 ，則盤左豎直角為 當(dāng)視線下俯時，豎直角角值范圍為 且為負(fù)值。此時度盤逆時針轉(zhuǎn)動，盤左目標(biāo)讀數(shù)L大于 ，故公式2-6同樣適用。 圖2-10（b）所示為盤右位置的全圓順時針注記度盤，水平方向讀數(shù)為 。當(dāng)視線上仰時，豎直角角值范圍為 且為正值。此時度盤逆時針轉(zhuǎn)動，盤右目標(biāo)讀數(shù)R大于 ，則盤右豎直角為同理，當(dāng)視線下俯時，公式2-7同樣適用。取左和右的平均值，即得豎直角為 項目二 角度測量使用規(guī)范說明任務(wù)實施 各個小組在樓前空曠的地面上用記號筆畫“”形做一個測站點O點，選取樓頂角的位置作為待測點A點，通過經(jīng)緯儀來測量兩點之間方向線OA的豎直角，如圖2-11所示。 項目二 角度測量圖2-11 豎直角測定示意