建筑工程測(cè)量第三章角度測(cè)量

第三章角度測(cè)量★§3-1角度測(cè)量基本概念§3-2DJ6型光學(xué)經(jīng)緯儀§3-3經(jīng)緯儀的使用§3-4水平角觀測(cè)§3-5豎直角觀測(cè)§3-6經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)與校正§3-7水平角觀測(cè)誤差來(lái)源及消減措施重點(diǎn)與難點(diǎn)：儀器使用、角度測(cè)量（水平角，豎直角）§3-8電子經(jīng)緯儀簡(jiǎn)介§3-1角度測(cè)量的基本概念角度測(cè)量包括：水平角(horizontalangle)測(cè)量豎直角(verticalangle)測(cè)量確定點(diǎn)的平面位置間接測(cè)定點(diǎn)的高程位置、把傾斜距離換成水平距離0水平度盤(horizontalcircle)18027090一、水平角的測(cè)量原理=右目標(biāo)讀數(shù)c-左目標(biāo)讀數(shù)aca水平面abcABC定義：從空間一點(diǎn)到兩目標(biāo)的方向線垂直投影在水平面上所成的夾角。也就是過(guò)這兩方向線所作兩豎直面間的二面角。用表示。范圍：順時(shí)針0°~360°

水平角度計(jì)算公式：090180270豎直面B0°180°270°儀器中心豎直度盤90°二.豎直角的測(cè)量原理定義：在同一豎直面內(nèi)，瞄準(zhǔn)目標(biāo)的視線與水平視線的夾角。范圍：=0°90°，●ZA為天頂距俯角為負(fù)。天頂鉛垂線水平線A仰角為正，0°＋90°0°－90°B用途：

1)傾斜距離化算為水平距離2)三角高程測(cè)量§3-2DJ6型光學(xué)經(jīng)緯儀一、經(jīng)緯儀概述1．按讀數(shù)系統(tǒng)分類：光學(xué)經(jīng)緯儀、游標(biāo)經(jīng)緯儀、電子經(jīng)緯儀

2．按精度分類：DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ15及DJ60

“D”和“J”——大地測(cè)量和經(jīng)緯儀的漢語(yǔ)拼音第一個(gè)字母“6”和“2”——儀器的精密度。一測(cè)回方向觀測(cè)中誤差不超過(guò)±6″和±2″在工程中常用DJ2、DJ6型經(jīng)緯儀，一般簡(jiǎn)稱J2、J6經(jīng)緯儀下面我們以DJ6型經(jīng)緯儀為例進(jìn)行經(jīng)緯儀的系統(tǒng)講解二、DJ6經(jīng)緯儀的構(gòu)造

DJ6經(jīng)緯儀的構(gòu)造主要包括：照準(zhǔn)部(alidade)、水平度盤(horizontalcircle)、基座(tribrach)3．基座

基座用來(lái)支承整個(gè)儀器，并借助中心螺旋使經(jīng)緯儀與腳架結(jié)合其上有三個(gè)腳螺旋，用來(lái)整平儀器。豎軸軸套與基座連在一起。軸座連接螺旋擰緊后，可將照準(zhǔn)部固定在基座上，使用儀器時(shí)，切勿松動(dòng)該螺旋，以免照準(zhǔn)部與基座分離而墜落。2．水平度盤水平度盤是玻璃制成的圓環(huán)，在其上刻有分劃，從0°~360°，順時(shí)針?lè)较蜃⒂?，用?lái)測(cè)量水平角。度盤軸套套在豎軸軸套的外面，繞軸套旋轉(zhuǎn)。1．照準(zhǔn)部照準(zhǔn)部上有望遠(yuǎn)鏡、橫軸、支架、豎軸、水準(zhǔn)管、水平制微動(dòng)、豎直制微動(dòng)、讀數(shù)裝置和對(duì)點(diǎn)器等。

090180270照準(zhǔn)部豎直度盤望遠(yuǎn)鏡目鏡粗瞄器自動(dòng)補(bǔ)償器開關(guān)對(duì)點(diǎn)器（光學(xué)對(duì)中器）豎直制動(dòng)、微動(dòng)水平微動(dòng)圓水準(zhǔn)器度盤變換手輪軸座腳螺旋底板圖示DJ6經(jīng)緯儀結(jié)構(gòu)：望遠(yuǎn)鏡十字絲三、DJ6經(jīng)緯儀的讀數(shù)方法（測(cè)微尺讀數(shù)裝置及其讀數(shù)方法）090180270分微尺測(cè)微尺讀數(shù)裝置：水平度盤與豎盤上1°的分劃間隔，成象后與分微尺的全長(zhǎng)相等。分微尺分成60等分，格值1′，可估讀到0.1′讀數(shù)方法：

以分微尺上的零線為指標(biāo)。度數(shù)由落在分微尺上的度盤分劃的注記讀出，小于1′的數(shù)值，即分微尺零線至該度盤刻度線間的角值，由分微尺上讀出?！癏”——水平度盤讀，“V”——豎直度盤讀數(shù)。HV

水平度盤讀數(shù)：319°06.7′319°06′42″0123456134133

例1:0123456134133

例2:01234567978

例3:0123456134133

例4:§3-3經(jīng)緯儀的使用經(jīng)緯儀的安置瞄準(zhǔn)目標(biāo)讀數(shù)(1)垂球?qū)χ屑罢椒椒?2)光學(xué)對(duì)中器對(duì)中及整平方法對(duì)中、整平對(duì)中：目的：把儀器中心安置到過(guò)測(cè)站點(diǎn)的鉛垂線上。要求：對(duì)中偏差應(yīng)小于3mm。整平：目的：使經(jīng)緯儀的豎軸垂直，水平度盤水平。要求：在測(cè)角過(guò)程中，氣泡偏離中心位置不能超出1~2格。B一、經(jīng)緯儀的安置(一)垂球?qū)χ?、整平BCAB（1）腳架的三個(gè)腳成等邊三角形架在點(diǎn)位正上方，并注意使架頭水平。固定好儀器。掛好垂球（2）在腳架頭上移動(dòng)儀器，使垂球?qū)χ小＃?）旋轉(zhuǎn)腳螺旋進(jìn)行整平（包括圓水準(zhǔn)器、管水準(zhǔn)器）。（4）反復(fù)（2）、（3）兩步。

(二)光學(xué)對(duì)中器對(duì)中、整平（1）腳架的三個(gè)腳成等邊三角形架在點(diǎn)位正上方，并注意使架頭水平。固定好儀器。BCA（2）左右旋轉(zhuǎn)光學(xué)對(duì)中器，使里面的2個(gè)同心圓清晰；前后推拉，使地面點(diǎn)位清晰。（3）固定三角架一條腿，后拿另外兩條腿前后、左右移動(dòng)，使儀器中心與測(cè)站點(diǎn)o位于同一條鉛垂線上。對(duì)中偏差應(yīng)小于3mm。（4）固定三角架一條腿，后升降另外兩條腿，使圓水準(zhǔn)器氣泡居中；

b123

c123

123d氣泡始終向高處移動(dòng)a

123注意腳架在地面的位置不要移動(dòng)

（5）腳螺旋精平——左手大拇指法則1）轉(zhuǎn)動(dòng)儀器，使水準(zhǔn)管與腳螺旋1、2連線平行。2）根據(jù)氣泡位置運(yùn)用法則，對(duì)向旋轉(zhuǎn)腳螺旋1、2。3）轉(zhuǎn)動(dòng)儀器900，運(yùn)用法則，旋轉(zhuǎn)腳螺旋3。4)重復(fù)2）、3）兩個(gè)步驟、直到這2個(gè)位置上，水準(zhǔn)管氣泡都居中要求：整平后，照準(zhǔn)部轉(zhuǎn)到任何位置時(shí)，水準(zhǔn)管氣泡偏離中心不超過(guò)水準(zhǔn)管分劃的一格。氣泡居中，1、2等高123氣泡居中，3與1、2等高123平行高(6)架頭上移動(dòng)儀器，精確對(duì)中B(8)反復(fù)（6）、（7）兩步。(7)腳螺旋精平（與第5步驟一樣）

對(duì)中和整平，一般都需要經(jīng)過(guò)幾次“整平→對(duì)中→整平”的循環(huán)過(guò)程，直至整平和對(duì)中均符合要求。二、瞄準(zhǔn)目標(biāo)目鏡調(diào)焦粗瞄目標(biāo)物鏡調(diào)焦精確瞄準(zhǔn)123123三、讀取讀數(shù)圖中的度盤讀數(shù)是？319°06′48″86°35′30″180°06′24″64°53′12″0水平度盤(horizontalcircle)18027090=右目標(biāo)讀數(shù)c-左目標(biāo)讀數(shù)aca水平面abcABC

定義：從空間一點(diǎn)到兩目標(biāo)的方向線垂直投影在水平面上所成的夾角。也就是過(guò)這兩方向線所作兩豎直面間的二面角。用表示范圍：順時(shí)針0°~360°

水平角度計(jì)算公式：090180270§3-4水平角觀測(cè)盤左/正鏡根據(jù)觀測(cè)目標(biāo)的多少，常用的水平角觀測(cè)方法有：（1）測(cè)回法(methodofobservationset)：

適用兩個(gè)方向之間的單角觀測(cè)。（2）方向觀測(cè)法(methodofdirectionobservation)：當(dāng)觀測(cè)方向?yàn)槿齻€(gè)或多于三個(gè)時(shí)，通常采用方向觀測(cè)法盤右/倒鏡兩個(gè)基本概念：豎直度盤豎直度盤一、測(cè)回法觀測(cè)目標(biāo)B測(cè)站點(diǎn)O觀測(cè)目標(biāo)A1.安置儀器2.盤左位置順時(shí)針aLbL盤左半測(cè)回（也稱上半測(cè)回）,βL=bL-aLb右逆時(shí)針a右盤右半測(cè)回（也稱下半測(cè)回）,β右=b右-a右3.盤右位置一測(cè)回（對(duì)中、整平）對(duì)于DJ6型光學(xué)經(jīng)緯儀，如果上、下兩半測(cè)回角值之差不大于±36″，即|βL—βR|≤36″，認(rèn)為觀測(cè)合格?？扇∩?、下兩半測(cè)回角值的平均值作為一測(cè)回角值β。即觀測(cè)測(cè)回法數(shù)據(jù)記錄格式254

24

06180

05

0074

1906右ABO左AB00

04

1874

234274

192474

19

15ABO測(cè)站豎盤位置目標(biāo)水平度盤讀數(shù)半測(cè)回角值一測(cè)回角值示意圖記錄注意!由于水平度盤是順時(shí)針刻劃注記的，所以計(jì)算水平角時(shí):總是用右目標(biāo)的讀數(shù)減去左目標(biāo)的讀數(shù)。

如果不夠減，則應(yīng)在右目標(biāo)的讀數(shù)上加上360?，再減去左目標(biāo)的讀數(shù)，決不可以倒過(guò)來(lái)減。測(cè)回法觀測(cè)手簿βL

=bL-aLβR=b右-a右度盤配置多個(gè)測(cè)回觀測(cè)：原因：為了減小度盤分劃不均勻所帶來(lái)的誤差，為了提高觀測(cè)精度，往往需要觀測(cè)多個(gè)測(cè)回。方法：各測(cè)回應(yīng)根據(jù)測(cè)回?cái)?shù)n，按180°/n變換水平度盤的位置，n為測(cè)回?cái)?shù)。例如：n＝3時(shí)，各測(cè)回瞄準(zhǔn)起始方向時(shí)水平度盤的讀數(shù)應(yīng)依次配置在等于或略大于0°、60°、120°。1測(cè)站ABO度盤變換手輪盤左2盤右測(cè)站ABOO左A00130

B982048981918右B2782112A1800142

981930981924第一測(cè)回O第二測(cè)回左A900106B1882036右BA82036

2700054981930981942981936981930多測(cè)回觀測(cè)數(shù)據(jù)記錄：測(cè)回法觀測(cè)手簿二、方向觀測(cè)法1．適用：在一個(gè)測(cè)站上觀測(cè)方向?yàn)槿齻€(gè)或多于三個(gè)時(shí)。2．步驟：（有四個(gè)觀測(cè)方向）ABOCD（1）上半測(cè)回選擇一明顯目標(biāo)A作為起始方向（零方向），盤左瞄準(zhǔn)A，配置度盤，順時(shí)針依次觀測(cè)A、B，C，D，A。盤左零方向（2）下半測(cè)回

倒鏡成盤右，逆時(shí)針依次觀測(cè)A，D，C，B，A。ABOCD盤右零方向多測(cè)回觀測(cè)：

同理各測(cè)回間按180°/N的差值，來(lái)配置水平度盤。3．計(jì)算、記錄方向觀測(cè)法記錄手薄o（第一測(cè)回）o（第二測(cè)回）BACAD△BACAD△002065115421315412182022400212180020023115303115400202241800206+6+12+120+6+6+6002035115361315406182022400209(00206)0000051133013152001820018900330141170022155422720400900336270033692035441553032116542700324+6+6+6+120+6+12900327141165722155362720357900336(900332)0000051132513152041820025000005113281315202182002251132880383436000005008201775938ABOCD(盤左觀測(cè))(零方向)(盤右觀測(cè))2C=盤左讀數(shù)－（盤右讀數(shù)±180°）歸零差平均讀數(shù)=（盤左讀數(shù)+盤右讀數(shù)±180°）/2取平均豎直面B0°180°270°儀器中心豎直度盤90°定義：在同一豎直面內(nèi)，瞄準(zhǔn)目標(biāo)的視線與水平視線的夾角。范圍：=0°90°，俯角為負(fù)。鉛垂線水平線A仰角為正，0°＋90°0°－90°B§3-5豎直角測(cè)量復(fù)習(xí)：豎直角的概念用途：

1)傾斜距離化算為水平距離2)三角高程測(cè)量一、豎直度盤(verticalcircle)的構(gòu)造1．包括:豎盤(verticalcircle)、豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管(verticalindexbubbletube)、及其微動(dòng)螺旋。后兩部分，多采用豎盤指標(biāo)自動(dòng)歸零補(bǔ)償器(verticalindexcompensator)來(lái)替代。2．特點(diǎn)：讀數(shù)指標(biāo)線固定不動(dòng)，而整個(gè)豎盤隨望遠(yuǎn)鏡一起轉(zhuǎn)動(dòng)。3、豎盤的注記形式：順時(shí)針、逆時(shí)針兩種。（1）順時(shí)針注記180°270°

0°90°盤左指標(biāo)線90°0°180°盤右指標(biāo)線270°（2）逆時(shí)針注記270°180°

90°0°盤左指標(biāo)線0°90°270°盤右指標(biāo)線180°視線水平，豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中時(shí)：盤左:90?盤右:270?盤左:0?盤右:180?二、豎直角的計(jì)算(順時(shí)針注記)視線水平讀數(shù)：90°視線傾斜讀數(shù)：L盤左位置盤左位置：盤右位置讀數(shù)：270°讀數(shù)：R盤右位置：一測(cè)回垂直角：豎直角計(jì)算公式推導(dǎo)規(guī)律測(cè)角前，將望遠(yuǎn)鏡大致水平，觀察豎盤讀數(shù)，首先確定視線水平時(shí)的讀數(shù)；然后上仰望遠(yuǎn)鏡：若讀數(shù)增加，則垂直角的計(jì)算公式為：若讀數(shù)減少，則垂直角的計(jì)算公式為：三、豎盤指標(biāo)差

概念：當(dāng)視準(zhǔn)軸水平時(shí)、豎盤讀數(shù)不是90?的整數(shù)倍(90°或270°)，偏離一個(gè)角度值x,該偏離值x稱為豎盤指標(biāo)差x.當(dāng)偏移方向與豎盤注記增加方向一致時(shí)，x為正，反之為負(fù)。0°90°180°270°0°90°180°270°xxααRxαRLααxαL盤左位置盤右位置視線水平視線傾斜讀數(shù)：90°+x讀數(shù)：270°+x讀數(shù)：L讀數(shù)：R豎直角計(jì)算公式傾斜讀數(shù)水平讀數(shù)傾斜讀數(shù)水平讀數(shù)一測(cè)回垂直角：取平均值可以消除豎盤指標(biāo)差的影響。四、豎直角的觀測(cè)BAO*1.安置儀器(對(duì)中、整平）2.盤左瞄準(zhǔn)—讀數(shù)L—計(jì)算(aL)3.盤右瞄準(zhǔn)—讀數(shù)R—計(jì)算(aR)4.計(jì)算注意：讀數(shù)時(shí),應(yīng)先打開自動(dòng)補(bǔ)償器，待豎盤讀數(shù)穩(wěn)定方可進(jìn)行。豎直角觀測(cè)手簿豎直角觀測(cè)數(shù)據(jù)記錄與計(jì)算OA左952200右2643648-52200-52312-36-52236OB左右8112362784554+84724+84554-45+84639§3.6經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)與校正一、經(jīng)緯儀的主要軸線:1、豎軸VV2、水準(zhǔn)管軸LL3、橫軸HH4、視準(zhǔn)軸CC5、圓水準(zhǔn)器軸L’L’LLHHCCVVL’L’二、經(jīng)緯儀軸線應(yīng)滿足的條件1、VV⊥LL——照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管軸的檢校。2、HH⊥十字絲豎絲——十字絲豎絲的檢校3、HH⊥CC——視準(zhǔn)軸的檢校4．HH⊥VV——橫軸的檢校

5．豎盤指標(biāo)差應(yīng)為零——指標(biāo)差的檢校

6．光學(xué)垂線與VV重合——光學(xué)對(duì)中器的檢校

7.L′L′∥VV——圓水準(zhǔn)器的檢驗(yàn)與校正(次要)三、經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)與校正1．照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管軸的檢校（1）檢驗(yàn)：用任意兩腳螺旋使水準(zhǔn)管氣泡居中，然后將照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)180°，若氣泡偏離1格，則需校正。（2）校正：用腳螺旋使氣泡向中央移動(dòng)一半后，再撥動(dòng)水準(zhǔn)管校正螺絲，使氣泡居中。此時(shí)若圓水準(zhǔn)器氣泡不居中，則撥動(dòng)圓水準(zhǔn)器校正螺絲。

2．十字絲豎絲的檢校

（1）檢驗(yàn)：用十字絲交點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)一目標(biāo)點(diǎn)，再轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡微動(dòng)螺旋，看目標(biāo)點(diǎn)是否始終在豎絲上移動(dòng)。（2）校正：微松十字絲的四個(gè)壓環(huán)螺絲，轉(zhuǎn)動(dòng)十字絲環(huán)，使目標(biāo)點(diǎn)始終在豎絲上移動(dòng)。

3．視準(zhǔn)軸的檢校（1）檢驗(yàn)：在平坦地面上選擇一直線AB，約60m～100m，在AB中點(diǎn)O架儀，并在B點(diǎn)垂直橫置一小尺。盤左瞄準(zhǔn)A，倒鏡在B點(diǎn)小尺上讀取B1；再用盤右瞄準(zhǔn)A，倒鏡在B點(diǎn)小尺上讀取B2。有：（2）校正：

方法：撥動(dòng)十字絲左右兩個(gè)校正螺絲，使十字絲交點(diǎn)由B2點(diǎn)移至B-B2中點(diǎn)B3。4．橫軸的檢驗(yàn)與校正（1）檢驗(yàn)：在20~30m處的墻上選一仰角大于30°的目標(biāo)點(diǎn)P，先用盤左瞄準(zhǔn)P點(diǎn)，放平望遠(yuǎn)鏡，在墻上定出P1點(diǎn)；再用盤右瞄準(zhǔn)P點(diǎn)，放平望遠(yuǎn)鏡，在墻上定出P2點(diǎn)。

有：（2）校正：方法：用十字絲交點(diǎn)瞄準(zhǔn)P1P2的中點(diǎn)M，抬高望遠(yuǎn)鏡，并打開橫軸一端的護(hù)蓋，調(diào)整支承橫軸的偏心軸環(huán)，抬高或降低橫軸一端，直至交點(diǎn)瞄準(zhǔn)P點(diǎn)。此項(xiàng)校正一般由儀器檢修人員進(jìn)行。

5．指標(biāo)差的檢校(1)檢驗(yàn)：用盤左、盤右先后瞄準(zhǔn)同一目標(biāo)，計(jì)算指標(biāo)差x=(L+R-360°)/2。

J6：x>1’；J2：x>30’’時(shí)，要進(jìn)行校正。(2)校正：用指標(biāo)水準(zhǔn)管微動(dòng)螺旋，使中絲對(duì)準(zhǔn)（R-x）位置，再有撥