第4章-經(jīng)緯儀測(cè)量概要.ppt

1、第四章經(jīng)緯儀測(cè)量、4.1水平角度測(cè)量原理4.2 DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀4.3水平角度觀測(cè)4.4垂直角度觀測(cè)4.5三角高程測(cè)量4.6視距測(cè)量4.7全站儀介紹、4經(jīng)緯儀測(cè)量、角度測(cè)量是包括水平角度測(cè)量和垂直角度測(cè)量在內(nèi)的測(cè)量工作的基本內(nèi)容之一。作用中的：水平角度測(cè)量用于計(jì)算點(diǎn)的平面座標(biāo)，垂直角度測(cè)量用于確定點(diǎn)的高程。角度測(cè)量最常用的工具：光學(xué)經(jīng)緯儀。4.1水平角度測(cè)量原理，水平角度表示角度從水平面到空間兩條直線的垂直投影。水平角度測(cè)量原理，在通過c點(diǎn)的垂直線上的任意點(diǎn)上放置一個(gè)水平圓盤(稱為水平車)，其中心位于通過c點(diǎn)的垂直線上的刻度。CA和CB分別創(chuàng)建垂直面，將兩個(gè)垂直面與水平圓盤相交的線讀數(shù)分別設(shè)置

2、為a和b。水平角度為：=b-a。因此，theodolite必須有一個(gè)撥號(hào)盤和一個(gè)讀數(shù)在撥號(hào)盤上的指針。觀察水平角度，水平度板中心位于過度測(cè)試站點(diǎn)的垂直線上。有瞄準(zhǔn)目標(biāo)的望遠(yuǎn)鏡，如果望遠(yuǎn)鏡的高度改變了，就應(yīng)該能在那個(gè)瞄準(zhǔn)軸上畫出垂直面。4.2 DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀，光學(xué)經(jīng)緯儀的優(yōu)點(diǎn)：體積小，重量輕，密封好，精度高。精度是級(jí)別1、級(jí)別2和級(jí)別6；前兩種是精密儀器，后一種是中等精度儀器，是工程測(cè)量中常用的類型。國內(nèi)經(jīng)緯儀制定的標(biāo)準(zhǔn)：DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ15和DJ60等級(jí)。其中d和j分別表示“大地測(cè)量”和“theodolite”一詞的漢語拼音的第一個(gè)字母，后面的數(shù)字表示該儀器可以達(dá)到的準(zhǔn)

3、確度指標(biāo)。DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀是一種六步工具。4.2 DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀，4.2.1光學(xué)經(jīng)緯儀的結(jié)構(gòu)，4.2.1光學(xué)經(jīng)緯儀結(jié)構(gòu)主要部分的結(jié)構(gòu)(DJ61經(jīng)緯儀):照片、水平光盤和底座三個(gè)主要部分。(a)瞄準(zhǔn)具由以下主要組成部分組成：(1)望遠(yuǎn)鏡作用：精確瞄準(zhǔn)目標(biāo)。由于該望遠(yuǎn)鏡與水平軸相連，水平軸位于支撐物上，經(jīng)緯儀的望遠(yuǎn)鏡可以圍繞水平軸在垂直面上上下自由旋轉(zhuǎn)。為了控制望遠(yuǎn)鏡的上下運(yùn)動(dòng)，安裝了望遠(yuǎn)鏡制動(dòng)按鈕和望遠(yuǎn)鏡微型螺旋。(2)垂直度盤(垂直板)由光學(xué)玻璃制成?；顒?dòng)：觀察垂直角度。和望遠(yuǎn)鏡連接，和望遠(yuǎn)鏡一起旋轉(zhuǎn)。(3)有水平管和一級(jí)播放器。角色：圓形水平用作近似調(diào)平設(shè)備，水平管道用作精確調(diào)平儀器。瞄準(zhǔn)

4、點(diǎn)的下半部有可插入軸心的垂直軸，整個(gè)瞄準(zhǔn)點(diǎn)可以從軸心任意水平旋轉(zhuǎn)。為了控制瞄準(zhǔn)點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)，瞄準(zhǔn)點(diǎn)的下部也安裝了水平制動(dòng)拉按鈕和水平微動(dòng)螺旋。(b)水平盤由光學(xué)玻璃制成。盤子里有順時(shí)針方向注釋的分線。(c)底座是底座的底座，上面有腳螺旋和連接板。測(cè)量時(shí)需要將三腳架的中心螺旋(連接螺旋)旋轉(zhuǎn)到連接板上，儀器和三腳架相互連接。中心螺旋線的底部懸掛垂直圓球，以指示水平度圓盤的中心位置。底座有另一個(gè)軸固定螺旋，可以擰緊這個(gè)螺旋，將瞄準(zhǔn)點(diǎn)的垂直軸和底座連接在一起；松開此螺旋，可以將整個(gè)相機(jī)和水平板從底座上取下。測(cè)量時(shí)要注意的事項(xiàng)：要適當(dāng)擰緊軸固定螺旋和中心螺旋(并隨時(shí)檢查)，防止儀器損壞事故。4.2.2光學(xué)

5、經(jīng)緯儀讀數(shù)設(shè)備和讀數(shù)方法，6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀讀數(shù)設(shè)備有兩種，設(shè)備不同，讀數(shù)方法不同。(a)單平板玻璃微計(jì)及其讀取方法(自學(xué))DJ6-1 theodolite圖4-4設(shè)備圖4-5讀取系統(tǒng)光路圖、4.2.2光學(xué)theodolite讀取裝置和讀取方法、6級(jí)光學(xué)theodolite讀取裝置(a)單平板玻璃千分尺及其讀數(shù)方法(自學(xué))DJ6英寸經(jīng)緯儀采用該裝置的儀器。度盤分割的位移可用于測(cè)量微型盤的旋轉(zhuǎn)量。如圖a所示，上下分割是微磁盤、垂直度磁盤和水平度磁盤的分割。轉(zhuǎn)動(dòng)垂直度讀數(shù)，旋轉(zhuǎn)微輪，垂直度板和刻劃正好平分兩個(gè)指標(biāo)線，度數(shù)和總30在垂直度板上讀數(shù)，分?jǐn)?shù)和秒在微盤上讀數(shù)。微型光盤每格20個(gè)，能讀大約五分之

6、一。水平度盤以這種方式讀取，但是在讀數(shù)之前轉(zhuǎn)動(dòng)微輪，使水平度板分割線正好平分雙指針線，然后讀取讀數(shù)。(b)使用微表讀數(shù)裝置及其讀數(shù)方法西北光學(xué)儀器廠生產(chǎn)的輕光經(jīng)緯儀，微表讀數(shù)裝置。圖版的每個(gè)格子都是1。微米的總長(zhǎng)度等于圖版中每個(gè)網(wǎng)格(1)的寬度，因此微標(biāo)尺的總長(zhǎng)度表示1，微標(biāo)尺分割為60個(gè)小單元，每個(gè)小網(wǎng)格表示1。讀數(shù)，0分劃線，在度數(shù)板上讀取，低于1的讀數(shù)，在微米上讀取。在圖中，水平度磁盤讀數(shù)(符號(hào)“”下)為21501.7，垂直度磁盤讀數(shù)(符號(hào)“”上)為6555.3。為了精確測(cè)量4.2.3光學(xué)theodolite需要滿足的幾何條件角度，在經(jīng)緯儀變平后，望遠(yuǎn)鏡圍繞水平軸上下移動(dòng)時(shí)，該視線必須能

7、夠掃描垂直面。要實(shí)現(xiàn)此目的，每個(gè)軸之間必須有完善的theodolite，必須滿足以下關(guān)鍵幾何條件：也就是說，三個(gè)軸必須相互垂直。水平板的水平軸(LL)必須垂直于垂直軸(vv)。準(zhǔn)直軸(CC)垂直于水平軸(hh)。水平軸(HH)必須垂直于垂直軸(VV)。如果Theodolite符合以上三個(gè)條件，則儀器水平時(shí)垂直軸為垂直軸，水平軸為水平軸，水平軸為水平軸。因?yàn)闇?zhǔn)直軸垂直于水平軸，所以準(zhǔn)直軸圍繞水平軸上下旋轉(zhuǎn)時(shí)，可以掃掠垂直面。4.3水平角度觀測(cè)，4.3.1 theodolite放置theodolite放置，包括中和和整個(gè)平面。1，中間目的：將儀器的中心放置在站點(diǎn)o的垂直線上。練習(xí)：先打開三腳架，懸

8、掛垂直球(垂直球必須打結(jié))，然后將三腳架的一條腿固定在o點(diǎn)附近的適當(dāng)位置。用雙手抓住三腳架的其他兩條腿，將三腳架的頭挺直，使其大致與污點(diǎn)樁成直角，兩條腿也戴得很好。然后安裝裝置，擰緊中心螺旋(尚未完全擰緊)，以適當(dāng)移動(dòng)支架，使垂直球體末端正確指向o點(diǎn)。在一般測(cè)量工作中，要求對(duì)中的中間誤差不應(yīng)大于3mm。最后，適當(dāng)擰緊中心螺旋，以免樂器從三腳架上脫落。2，全平面目的：使儀器的垂直軸垂直，水平度板水平。方法：(1)轉(zhuǎn)動(dòng)腳部螺旋，使圓形水平氣泡居中，進(jìn)行儀器的初步平整。(2)旋轉(zhuǎn)相機(jī)，使水平板上的水平管平行于任意雙腳螺旋的連接，根據(jù)左手拇指規(guī)則，將雙腳螺旋反方向旋轉(zhuǎn)，以使氣泡居中。(3)將水平管旋轉(zhuǎn)

9、90，旋轉(zhuǎn)另一條螺旋以使水平管氣泡居中。(4)重復(fù)多次，直到水平管位于兩個(gè)位置氣泡的中心。一個(gè)要求氣泡不要偏離中點(diǎn)一個(gè)或多個(gè)。某些光學(xué)經(jīng)緯儀還具有光學(xué)對(duì)中央，以使對(duì)更精確。您可以使用它將中間精度從3mm提高到0.5mm，而不是垂直球。光學(xué)對(duì)的方法：用上述方法固定三腳架后，將儀表對(duì)準(zhǔn)腳螺旋，抬起三腳架，使圓形水平氣泡居中，儀器可能出錯(cuò)，中心螺旋稍松，將儀器平移到架子頭，使儀器配對(duì)。在光學(xué)對(duì)中目鏡中重復(fù)一兩次，直到看到地面的測(cè)量網(wǎng)站在雙同步圓內(nèi)。(5)利用儀表上的平亭和光學(xué)雙重機(jī)，實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確的溫正對(duì)(此時(shí)移動(dòng)量小，可以稍微轉(zhuǎn)動(dòng)腳螺旋，使平管氣泡居中)。，4.3.2反向法測(cè)量水平角度的觀測(cè)方法分為觀

10、測(cè)條件、準(zhǔn)確度要求和儀器使用、重測(cè)方法、重測(cè)方法、全圓反向法和方向觀測(cè)。以下是一般和簡(jiǎn)單的測(cè)試方法說明。(1)在目標(biāo)點(diǎn)a，b處建立基準(zhǔn)(測(cè)量)，以將theodolite放置在o點(diǎn)處。(2)圓盤左瞄準(zhǔn)(即正鏡位置：觀察時(shí)垂直圓盤位于望遠(yuǎn)鏡左側(cè))，用望遠(yuǎn)鏡大致從a點(diǎn)瞄準(zhǔn)基準(zhǔn)；然后，使用微型螺旋，讓望遠(yuǎn)鏡準(zhǔn)確瞄準(zhǔn)a點(diǎn)，讀取水平板讀數(shù)a。(3)松開水平制動(dòng)扳手按鈕，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)瞄準(zhǔn)點(diǎn)，以上述方法準(zhǔn)確瞄準(zhǔn)b點(diǎn)，讀取水平盤讀數(shù)b。望遠(yuǎn)鏡準(zhǔn)軸從OA方向向OB方向移動(dòng)時(shí)，指向水平線的指針線的角度值是要測(cè)量的水平角度值。左側(cè)=ba按照上述程序測(cè)量水平角度一次，稱為反測(cè)。觀察角度，檢查測(cè)量結(jié)果，為了獲得更精確的角度

11、值，將望遠(yuǎn)鏡向后旋轉(zhuǎn)，以消除儀表誤差(鏡位置，即觀察時(shí)垂直圓盤位于望遠(yuǎn)鏡右側(cè)):(4)將望遠(yuǎn)鏡向后旋轉(zhuǎn)，使垂直圓盤位于光盤右側(cè)位置。這次用望遠(yuǎn)鏡先正確瞄準(zhǔn)b點(diǎn)，讀取水平度讀數(shù)b。(5)松開水平制動(dòng)扳手按鈕，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)瞄準(zhǔn)點(diǎn)，用望遠(yuǎn)鏡準(zhǔn)確瞄準(zhǔn)a點(diǎn)，讀取水平圓盤讀數(shù)a:右側(cè)=b2a2。上面的正面鏡子叫第一次測(cè)試，然后按下半次測(cè)試，叫做第二次測(cè)試旋轉(zhuǎn)。根據(jù)城市測(cè)量規(guī)范(以下簡(jiǎn)稱“規(guī)范”)，如果使用6級(jí)theodolite進(jìn)行觀察，如果通過兩個(gè)半測(cè)試測(cè)量的水平角度的角度差不超過40，則可以將該平均值用作角度觀測(cè)，如果不滿足要求，則應(yīng)重新測(cè)試。4.4垂直角度觀測(cè)，4.4.1垂直角度測(cè)量原理垂直角度：同一

12、垂直面的視線和水平線之間的角度。角度值為0-90。視線在地平線上，垂直角度為“正”，稱為高。視線在地平線下，垂直角度為“負(fù)值”，低著頭。垂直角度測(cè)量的角度值是圖版中兩個(gè)方向讀數(shù)的差值。與水平角度不同，垂直角度的兩個(gè)方向之一必須是水平的。觀察垂直角度時(shí)，可以僅觀察目標(biāo)點(diǎn)的一個(gè)方向，并將其視為該目標(biāo)點(diǎn)的垂直角度。4.4.2垂直磁盤設(shè)備的配置垂直磁盤設(shè)備的作用：觀察垂直角度。建構(gòu)：垂直導(dǎo)板(豎板)、指標(biāo)層級(jí)和指標(biāo)層級(jí)管微螺旋線的三個(gè)部分。豎板固定在望遠(yuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)軸(橫軸)的一端，與望遠(yuǎn)鏡一起在垂直面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。用作垂直板讀數(shù)的指針設(shè)備，與指針級(jí)管微螺旋連接，不隨望遠(yuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)。指標(biāo)層級(jí)管標(biāo)示圈置中時(shí)，指標(biāo)會(huì)放置

13、在正確的位置。例如，如果望遠(yuǎn)鏡繞軸水平，則垂直圓盤讀數(shù)必須是90的整數(shù)倍，即0、90、180、270之一。觀測(cè)時(shí)，使用微螺旋作為垂直板指標(biāo)，將地表水平管氣泡居中，才能讀取。豎板具有順時(shí)鐘和逆時(shí)鐘，通常是完整的圓形注解。垂直磁盤指針自動(dòng)歸零裝置(即自動(dòng)補(bǔ)償裝置)。取消指針級(jí)和指針級(jí)管微螺旋，添加補(bǔ)償器。平整儀器相當(dāng)于指標(biāo)位于正確位置的垂直板讀數(shù)。4.4.3垂直角度觀察計(jì)算盤左右觀察，稱為一次再測(cè)試。這樣可以減少誤差，提高觀測(cè)精度。垂直角度觀測(cè)和計(jì)算如下：(1)定位theodolite，將目標(biāo)點(diǎn)b瞄準(zhǔn)磁盤左側(cè)，使十字光標(biāo)截?cái)嗟侥繕?biāo)頂部，旋轉(zhuǎn)垂直磁盤指針級(jí)管微螺旋，使垂直磁盤指針級(jí)管泡居中，并執(zhí)行讀

14、數(shù)。設(shè)置垂直角度觀測(cè)記錄器上記錄的光盤左側(cè)讀數(shù)l。(2)將望遠(yuǎn)鏡向后轉(zhuǎn)動(dòng)，將b點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)光盤右側(cè)位置，使垂直板指針級(jí)管泡居中，然后繼續(xù)光盤右側(cè)讀數(shù)r。(3)計(jì)算垂直角度。垂直角度是觀察到的對(duì)象的讀數(shù)與望遠(yuǎn)鏡相對(duì)于準(zhǔn)軸注視水平時(shí)的垂直圓盤讀數(shù)(即0，90，180，270)之間的差值。但是，要以豎板的注釋形式?jīng)Q定哪個(gè)是被監(jiān)，哪個(gè)是被監(jiān)。在觀測(cè)之前，將望遠(yuǎn)鏡粗略地展平，讀取垂直板讀數(shù)。使望遠(yuǎn)鏡向上，如果數(shù)值增加，垂直角度等于注視目標(biāo)時(shí)的數(shù)值減去視線水平時(shí)的數(shù)值。讀數(shù)減少時(shí)，垂直角度等于視野水平時(shí)讀數(shù)減去瞄準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)的讀數(shù)。如果按順時(shí)針方向雕刻經(jīng)緯儀垂直板，選擇盤子左側(cè)：90板右側(cè)：270盤的左側(cè)，磁盤右側(cè)

15、中心，則垂直角度為：()/2在一個(gè)樁號(hào)處觀察多個(gè)方向的垂直角度時(shí)，目標(biāo)從左到順時(shí)針方向，從磁盤的右到順時(shí)針方向依次瞄準(zhǔn)，讀數(shù)，記錄方法如上所示。1，1，4.4.4踢面指示器差異上方的垂直角度計(jì)算基于以下假設(shè)：垂直墊指示器水平管道氣泡居中時(shí)，指針必須位于正確位置，此時(shí)踢面讀數(shù)應(yīng)為90或270。但是，實(shí)際上位于踢面指針標(biāo)高管道編號(hào)的中心時(shí)，指針與精確位置的小角度x、x稱為踢面指示器差異，而不是精確指向90或270。指標(biāo)不良是因?yàn)橹笜?biāo)平均管沒有正確校準(zhǔn)。以順時(shí)針注釋的踢面為例，說明如何計(jì)算指針差異。垂直邊與(90 x)L=x類似，(270 x)=x加上前兩個(gè)表達(dá)式，除以2等于=2。=()/2。通過正

16、向翻轉(zhuǎn)觀察平均值，可以消除豎板指示器差的影響。可計(jì)算：可以使用x=(R L360)/2=()/2指針差x測(cè)量觀測(cè)值的質(zhì)量。在同一樁號(hào)處觀測(cè)不同目標(biāo)時(shí)，j級(jí)theodolite不應(yīng)超過25，否則結(jié)果將不合格，需要重新測(cè)試。對(duì)于逆時(shí)針注釋的圖版，指針差x的公式為x=(l r3100)/2=()/2，4.5三角高程測(cè)量三角形高程測(cè)量根據(jù)兩點(diǎn)之間的水平距離(或坡度距離)和垂直角度計(jì)算兩點(diǎn)之間的高度差。已知a點(diǎn)高程為h(如圖所示)，并且您希望測(cè)量b點(diǎn)高程h。您可以將經(jīng)緯儀放置在點(diǎn)a上，在點(diǎn)b上建立勘測(cè)，使用望遠(yuǎn)鏡的導(dǎo)線瞄準(zhǔn)勘測(cè)頂點(diǎn)，測(cè)量垂直角度，測(cè)量由儀器高度表示的經(jīng)緯儀水平軸上的點(diǎn)a的高度；測(cè)量基準(zhǔn)頂

17、部到點(diǎn)b的高度，稱為spider height，表示為v。根據(jù)AB之間的水平距離l，可以得到高度差h。H=ltan iv無論垂直角度高還是彎曲角度高，都將應(yīng)用象形文字。斜面壓印時(shí)，將替換為垂直角度的負(fù)值。點(diǎn)b的高程必須考慮h=Hltaniv a和點(diǎn)b之間的距離大于300m時(shí)地球曲率和大氣折射高差異的影響。如果H=ltan IVF(此處)在煤礦測(cè)量時(shí)直接測(cè)量a和b之間的坡度距離l，則h=Lsiniv三角高程測(cè)量通常需要進(jìn)行a-b觀測(cè)(稱為直線間諜)和b-a觀測(cè)(稱為反向間諜)的往返觀測(cè)。這種觀測(cè)稱為大方向觀測(cè)。方向觀測(cè)的效果：消除地球曲率和大氣折射的影響。4.6視距測(cè)量視距測(cè)量：使用望遠(yuǎn)鏡的視距和視距同時(shí)測(cè)量?jī)牲c(diǎn)之間的水平距離和垂直距離。優(yōu)點(diǎn)：操作容易、速度快，不受地形起伏的影響等。缺點(diǎn)：準(zhǔn)確度低，通常只達(dá)到1/300的精度。復(fù)蓋范圍：滿足確定破碎點(diǎn)位