第三章角度测量

l在学习角度测量基本概念的在学习角度测量基本概念的基础上，明确经纬仪的结构基础上，明确经纬仪的结构原理，掌握经纬仪应用的基原理，掌握经纬仪应用的基本方法，掌握水平角、竖直本方法，掌握水平角、竖直角测量基本技术。角测量基本技术。学习目标学习目标第三章 角度测量武汉科技大学城市学院 角度测量原理角度测量原理 经纬仪经纬仪 水平角观测水平角观测 竖直角观测竖直角观测 水平角测量误差水平角测量误差 经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正第三章 角度测量本章主要内容：本章主要内容：武汉科技大学城市学院3.1 3.1 角度测量原理角度测量原理l角度测量包括角度测量包括 水平角测量水平角测量和和竖直竖直角测量角测量水平角：水平角：水平面上二条相交直线的夹水平面上二条相交直线的夹角，或者说，二个相交竖直面的角，或者说，二个相交竖直面的二面角。二面角。竖直角：竖直角：在同一竖直面内观测视线与在同一竖直面内观测视线与水平线的夹角，称为水平线的夹角，称为竖直角竖直角仰角仰角:竖直面内观测视线在水平线之竖直面内观测视线在水平线之上的竖直角。上的竖直角。俯角俯角:竖直面内观测视线在水平线之竖直面内观测视线在水平线之下的竖直角。俯角为负值。下的竖直角。俯角为负值。第三章 角度测量武汉科技大学城市学院3.1 3.1 角度测量原理角度测量原理l角度测量原理角度测量原理 水平角测量原理水平角测量原理 OA OA投影在水平度盘上读数为投影在水平度盘上读数为a a，OBOB投影在水平度盘上读数为投影在水平度盘上读数为b b。则：则：角值范围：角值范围：0360第三章 角度测量O2OAaA1B1BO1b水平面武汉科技大学城市学院3.1 3.1 角度测量原理角度测量原理l竖直角测量原理竖直角测量原理 =目标视线读数目标视线读数水平视线读数水平视线读数 角值范围：角值范围：-90 +90第三章 角度测量武汉科技大学城市学院3.2 3.2 经纬仪经纬仪3.2.13.2.1经纬仪的分类经纬仪的分类l按按精度精度分为分为 DJ1DJ1、DJ2DJ2、DJ6DJ6、DJ15DJ15等等 D D大地测量仪器大地测量仪器 J J经纬仪经纬仪 数字数字测角精度（一测回方向观测中误差）测角精度（一测回方向观测中误差）l按按读数读数系统分为系统分为 光学经纬仪、电子经纬仪。光学经纬仪、电子经纬仪。l按按性能性能分为分为 方向经纬仪、复测经纬仪方向经纬仪、复测经纬仪 目前建筑测量中使用较多的是光学经纬仪，一般用目前建筑测量中使用较多的是光学经纬仪，一般用DJ6DJ6，精度要求较高时用精度要求较高时用DJ2DJ2。第三章 角度测量武汉科技大学城市学院3.2 3.2 经纬仪经纬仪3.2.2 DJ63.2.2 DJ6光学经纬仪的构造光学经纬仪的构造 DJ6DJ6光学经纬仪包括基座、度盘、照准部三大部分光学经纬仪包括基座、度盘、照准部三大部分第三章 角度测量望远镜补偿器转换钮光学对点器圆水准器垂直制动读数目镜垂直微动水平微动水平度盘转换轮武汉科技大学城市学院3.2 3.2 经纬仪经纬仪1 1、基座、基座 由轴座、脚螺旋、底板、三角压板等组成。作用：用于连接和整平。由轴座、脚螺旋、底板、三角压板等组成。作用：用于连接和整平。2 2、度盘、度盘 包括水平度盘和竖直度盘，由光学玻璃制成。包括水平度盘和竖直度盘，由光学玻璃制成。注记：注记：0 360 分划：分划：20、30 、1 三种三种l注：注：水平度盘顺时针注记，与竖轴不固定，不随望远镜转动；水平度盘顺时针注记，与竖轴不固定，不随望远镜转动；水平度盘有复测钮或变换钮，用作改变观测方向的角度值；水平度盘有复测钮或变换钮，用作改变观测方向的角度值；竖直度盘顺时针注记或逆时针注记，与望远镜固定，随望远镜竖直度盘顺时针注记或逆时针注记，与望远镜固定，随望远镜 一起转动。一起转动。第三章 角度测量武汉科技大学城市学院3.2 3.2 经纬仪经纬仪3 3、照准部、照准部 主要由望远镜、支架、竖直轴、水平轴、竖直制动微动螺旋、主要由望远镜、支架、竖直轴、水平轴、竖直制动微动螺旋、水平制动微动螺旋、读数设备、水准器和光学对点器等组成。水平制动微动螺旋、读数设备、水准器和光学对点器等组成。望远镜望远镜 用于瞄准目标用于瞄准目标 圆水准器圆水准器 用于粗略整平仪器用于粗略整平仪器 管水准器管水准器 用于精确整平仪器用于精确整平仪器 光学对点器光学对点器 用于使度盘中心和测点在同一铅垂线上用于使度盘中心和测点在同一铅垂线上 读数装置读数装置用于读数用于读数第三章 角度测量武汉科技大学城市学院l读数装置及读数方法读数装置及读数方法 读数装置由棱镜、透镜、读数显微读数装置由棱镜、透镜、读数显微镜组成；镜组成；1 1分微尺测微分微尺测微 (1)(1)读取分微尺内度分划的度数；读取分微尺内度分划的度数；(2)(2)读取分微尺读取分微尺0 0分划至该度分划所分划至该度分划所在分微尺上的分数；在分微尺上的分数；(3)(3)计计算算以以上上二二数数之之和和为为读读数数窗窗的的角角度读数度读数()。n水水平平度度盘盘角角度度是是21521506.5 06.5 (即即2152150630)0630)，n竖竖直直度度盘盘角角度度是是787852.4 52.4 (即即87875224)5224)。第三章 角度测量测微尺3.2 3.2 经纬仪经纬仪武汉科技大学城市学院3.2 3.2 经纬仪经纬仪2 2对径符合测微对径符合测微 (1)(1)当当读读数数窗窗为为左左图图时时，转转动动测测微微轮轮控控制制二二个个光光楔楔同同时时偏偏转转，其其折光作用使光线相对移动，度盘对径读数分划线折光作用使光线相对移动，度盘对径读数分划线对称重合对称重合，如右图。，如右图。(2)(2)在读数窗中读取视场左侧正象度数，如图中在读数窗中读取视场左侧正象度数，如图中163。(3)(3)读读整整十十分分。数数正正象象度度数数分分划划与与相相应应对对径径倒倒象象度度数数(相相差差180180)分分划划之之间间的的格格数数n n，得得整整10 10 的的角角值值为为n n1010，图图中中是是3030即即3 31010。有的仪器将数格数。有的仪器将数格数n n得整得整1010的方法改进为直读整的方法改进为直读整n 10的数字。的数字。(4)(4)读取测微窗分、秒的角值，右图是读取测微窗分、秒的角值，右图是816.3。(5)(5)计算整个读数结果，得计算整个读数结果，得1633816.3。第三章 角度测量武汉科技大学城市学院3.2 3.2 经纬仪经纬仪第三章 角度测量武汉科技大学城市学院3.3 3.3 水平角观测水平角观测l水平角观测的主要工作：水平角观测的主要工作：经纬仪的安置、竖立标杆、照准目标、读数、经纬仪的安置、竖立标杆、照准目标、读数、记录及检校成果等记录及检校成果等3.3.13.3.1经纬仪的安置经纬仪的安置 :经经纬纬仪仪的的使使用用包包括括对对中中、整整平平、瞄瞄准准和和读读数数四四项基本操作项基本操作 1.1.对中、整平对中、整平l目的：目的：使测点中心与仪器竖轴中心在同一铅垂线上；使测点中心与仪器竖轴中心在同一铅垂线上；使水平度盘处于水平位置。使水平度盘处于水平位置。l方法：方法：有有垂球对中垂球对中和和光学对点器对中光学对点器对中两种，由于垂球两种，由于垂球对中精度较低，且使用不便，工程测量中一般采用对中精度较低，且使用不便，工程测量中一般采用光学对点器对中。光学对点器对中。第三章 角度测量武汉科技大学城市学院3.3 3.3 水平角观测水平角观测l光学对点器对中及整平的步骤：光学对点器对中及整平的步骤：安置仪器：安置仪器：高度适中，使测点在视场内；高度适中，使测点在视场内；强制对中：强制对中：调节脚螺旋，使光学对点与测点重合；调节脚螺旋，使光学对点与测点重合；粗略整平：粗略整平：调节三脚架，使圆水准气泡居中；调节三脚架，使圆水准气泡居中；精确整平：精确整平：调节脚螺旋，使长水准气泡居中；调节脚螺旋，使长水准气泡居中；精确对中：精确对中：移动基座，精确对中（只能前后左右移动移动基座，精确对中（只能前后左右移动,不能旋转）不能旋转）。第三章 角度测量武汉科技大学城市学院3.3 3.3 水平角观测水平角观测3.3.23.3.2调焦与瞄准调焦与瞄准l目的：目的：视准轴对准观测目标的中心。视准轴对准观测目标的中心。l方法：方法：调节目镜调焦螺旋，使十字丝清晰；调节目镜调焦螺旋，使十字丝清晰；利用粗瞄器，粗略瞄准目标，固定制动螺旋；利用粗瞄器，粗略瞄准目标，固定制动螺旋；调节物镜调焦螺旋使目标成像清晰，注意消除视差；调节物镜调焦螺旋使目标成像清晰，注意消除视差；调节制动、微动螺旋，精确瞄准。调节制动、微动螺旋，精确瞄准。第三章 角度测量武汉科技大学城市学院3.3 3.3 水平角观测水平角观测3.3.33.3.3水平角观测方法水平角观测方法 二种观众测方法：二种观众测方法：测回法、方向观众测法测回法、方向观众测法 1.1.测回法：测回法：l操作步骤操作步骤 1)1)盘左观测：盘左观测：经纬仪的竖直度盘在望远镜瞄准视线经纬仪的竖直度盘在望远镜瞄准视线左侧的位置，该盘位称为盘左。左侧的位置，该盘位称为盘左。观测基本方法观测基本方法:(1)(1)按顺时针转动照准部的方向瞄准目标；按顺时针转动照准部的方向瞄准目标；(按顺时针转动照准部先瞄准按顺时针转动照准部先瞄准M M目标，后瞄准目标，后瞄准N)N)。(2)(2)在分别瞄准目标后立即读数，记录。在分别瞄准目标后立即读数，记录。第三章 角度测量OMN武汉科技大学城市学院3.3 3.3 水平角观测水平角观测2)2)盘右观测：盘右观测：经经纬纬仪仪的的竖竖直直度度盘盘在在望望远远镜镜瞄瞄准准视视线线右右侧侧的的位位置，该盘位称为盘右。置，该盘位称为盘右。l盘左观测变盘右观测的基本方法：盘左观测变盘右观测的基本方法：(1)(1)沿横轴纵转望远镜沿横轴纵转望远镜180180，转动照准部使仪器，转动照准部使仪器处于盘右位置处于盘右位置;(2)(2)按逆时针转动照准部的方向瞄准目标按逆时针转动照准部的方向瞄准目标;(;(按逆按逆时针转动照准部先瞄准时针转动照准部先瞄准N N目标，后瞄准目标，后瞄准M)M)。(3)(3)在分别瞄准目标后立即读数，记录。在分别瞄准目标后立即读数，记录。第三章 角度测量OMN武汉科技大学城市学院第三章 角度测量方向法观测水平角的记录方向法观测水平角的记录3 3）计算与检核）计算与检核(上半测回上半测回，下半测回下半测回，一个测回一个测回)（1 1）计算半测回角度观测值。）计算半测回角度观测值。盘左：盘左：左左=49=49501250120 00118=490118=4948544854，盘右：盘右：右右=229=229501850181801800148=490148=4948304830。（2 2）检核计算）检核计算=左左右，右，与与容比较。容比较。（3 3）计算一测回平。）计算一测回平。(检核结果检核结果容容)武汉科技大学城市学院3.3 3.3 水平角观测水平角观测2.2.方向测回法（目标多于两个）方向测回法（目标多于两个）1)1)盘左观测：盘左观测：(1)(1)按顺时针转动照准部，依次瞄准目标按顺时针转动照准部，依次瞄准目标A A、B B、C C、D D、A A (2)(2)在分别瞄准每一目标后立即读数和记录。在分别瞄准每一目标后立即读数和记录。2)2)盘右观测：盘右观测：(1)(1)纵转望远镜纵转望远镜180180，转动照准部使仪器处于，转动照准部使仪器处于盘右位置；盘右位置；(2)(2)按逆时针转动照准部，依次瞄准目标按逆时针转动照准部，依次瞄准目标A A、D D、C C、B B、A A (3)(3)在分别瞄准每一目标后立即读数和记录。在分别瞄准每一目标后立即读数和记录。第三章 角度测量武汉科技大学城市学院第三章 角度测量记录表格记录表格武汉科技大学城市学院盘左：从上到下盘左：从上到下盘右：从下到上盘右：从下到上3.3 3.3 水平角观测水平角观测3 3）计算与检核）计算与检核 1)1)归零差的计算与检核。归零差的计算与检核。半测回中起始方向观测值与归零观测值的差值。半测回中起始方向观测值与归零观测值的差值。2)2)二倍照准差二倍照准差2C2C及及2C2C互差互差2C2C的计算与检核：的计算与检核：2C=L盘左-L盘右180 3)3)方向平均值方向平均值L Li i的计算：的计算：4)4)零方向平均值的计算：零方向平均值的计算：5)5)归零方向值的计算：归零方向值的计算：Li=Li-L0 6)6)测回差的计算与检核。测回差的计算与检核。第三章 角度测量武汉科技大学城市学院3.4 3.4 竖直角观测竖直角观测3.4.13.4.1竖直角测量的工程意义：竖直角测量的工程意义：将倾斜距离化成水平距离或测算二点的距离将倾斜距离化成水平距离或测算二点的距离3.4.23.4.2竖直度盘竖直度盘 第三章 角度测量武汉科技大学城市学院3.4 3.4 竖直角观测竖直角观测根据度盘的刻划顺序不同，分为根据度盘的刻划顺序不同，分为顺时针顺时针注记和注记和逆时针逆时针注记两种注记两种 第三章 角度测量逆时针注记逆时针注记顺时针注记顺时针注记武汉科技大学城市学院3.4 3.4 竖直角观测竖直角观测3.4.33.4.3竖直角的观测与计算：竖直角的观测与计算：1.1.准备工作准备工作 1)1)做好经纬仪与目标安置工作；做好经纬仪与目标安置工作；2)2)根据选定的方向做好对光。根据选定的方向做好对光。2.2.盘左观测盘左观测 1)1)瞄瞄准准目目标标。望望远远镜镜视视场场目目标标象象的的顶顶面面与与十十字字丝丝象象靠靠近近中中间间的的中中横横丝丝相相切切；或或目目标标象象的的顶顶面面平平分分十十字字丝丝象象靠靠近近中中间间部部分分的的双双横横丝丝；或或十十字字丝丝的的单单横横丝丝平平分分目标象的中间位置。目标象的中间位置。2)2)精平，即转动微倾旋钮，使精平，即转动微倾旋钮，使竖直度盘的水准器气泡居中竖直度盘的水准器气泡居中。3)3)读数。读数。3.3.盘右观测盘右观测 观测步骤同上述盘左观测。观测步骤同上述盘左观测。第三章 角度测量武汉科技大学城市学院3.4 3.4 竖直角观测竖直角观测4.4.竖直角的观测与计算竖直角的观测与计算 1)1)盘左观测的竖直角：盘左观测的竖直角：左=90-(L+x)2)2)盘右观测的竖直角：盘右观测的竖直角：右=R+x-270 3)3)角度计算：角度计算：第三章 角度测量武汉科技大学城市学院3.4 3.4 竖直角观测竖直角观测3.4.43.4.4竖直角的指标差：竖直角的指标差：读数指标与正确位置之间的读数指标与正确位置之间的小夹角小夹角x x，称为竖盘，称为竖盘指标差指标差。第三章 角度测量武汉科技大学城市学院3.5 3.5 角度测量误差角度测量误差3.5.1 3.5.1 仪器误差：仪器误差：1.三轴误差三轴误差 视准轴误差视准轴误差 横轴误差横轴误差 竖轴误差竖轴误差 2.照准部偏心差（主要是照准部偏心差和度盘偏心差）照准部偏心差（主要是照准部偏心差和度盘偏心差）盘左盘右观测值取平均值进行消除盘左盘右观测值取平均值进行消除 3.度盘分划误差度盘分划误差 多盘位多盘位(各测回配置不同的度盘位置各测回配置不同的度盘位置)观测观测 4.竖直度盘指标差竖直度盘指标差 盘左、盘右观测取平均值的方法消除盘左、盘右观测取平均值的方法消除第三章 角度测量武汉科技大学城市学院3.5 3.5 角度测量误差角度测量误差三轴误差三轴误差第三章 角度测量度盘偏心误差度盘偏心误差武汉科技大学城市学院3.5 3.5 角度测量误差角度测量误差3.5.2 3.5.2 对中误差：对中不准对中误差：对中不准 3.5.3 3.5.3 观测误差：瞄准误差、读数误差观测误差：瞄准误差、读数误差第三章 角度测量对中误差对中误差瞄准误差瞄准误差武汉科技大学城市学院3.6 3.6 经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正第三章 角度测量3.6.13.6.1经纬仪应满足的几何条件经纬仪应满足的几何条件主要轴线：主要轴线：竖轴竖轴 VV 水准管轴水准管轴 LL 横轴横轴 HH 视准轴视准轴 CC几何关系：几何关系：LL VV CC HH HH VV 十字丝竖丝垂直于横轴十字丝竖丝垂直于横轴武汉科技大学城市学院3.6 3.6 经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正第三章 角度测量3.6.23.6.2检验与校正检验与校正 1.1.水准管轴垂直于竖轴的检验与校正水准管轴垂直于竖轴的检验与校正 1)1)检验检验 仪器粗平：圆水准器气泡居中。仪器粗平：圆水准器气泡居中。水准管平行某两个脚螺旋，使水准水准管平行某两个脚螺旋，使水准管气泡居中。管气泡居中。照准部旋转照准部旋转180，若气泡仍居中，若气泡仍居中，则满足要求，若气泡偏离，则需校正。则满足要求，若气泡偏离，则需校正。武汉科技大学城市学院3.6 3.6 经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正第三章 角度测量2)2)校正校正 用脚螺旋调一半；用脚螺旋调一半；用水准管校正螺旋调一半。用水准管校正螺旋调一半。此项检校需反复进行，直至仪器旋转到任意方向气泡都居中。此项检校需反复进行，直至仪器旋转到任意方向气泡都居中。武汉科技大学城市学院3.6 3.6 经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正第三章 角度测量2.2.十字丝竖丝的检验校正十字丝竖丝的检验校正 1)1)检验检验 仪器整平仪器整平 竖丝瞄准大致水平方向的竖丝瞄准大致水平方向的P点，竖直点，竖直 方向移动望远镜，看方向移动望远镜，看P点是否在竖丝上移动点是否在竖丝上移动 2)2)校正校正 用十字丝的交点瞄准用十字丝的交点瞄准P点。点。用十字丝的校正螺旋调整。用十字丝的校正螺旋调整。武汉科技大学城市学院3.6 3.6 经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正第三章 角度测量3.3.视准轴垂直于横轴（视准轴垂直于横轴（2c2c）的检验与校正）的检验与校正 1)1)检验检验 平地选平地选DAB=20m左右左右,安置仪器于中安置仪器于中O；A点设瞄准标志，点设瞄准标志，B点横点横一毫米刻划标尺（一毫米刻划标尺（注意标志、标尺与仪器同高）。注意标志、标尺与仪器同高）。盘左：瞄盘左：瞄A，倒镜，读数为，倒镜，读数为B1 盘右：瞄盘右：瞄A，倒镜，读数为，倒镜，读数为B2 若若B1=B2，则满足要求，则满足要求 若若B1 B2，则存在，则存在c角角:武汉科技大学城市学院第三章 角度测量2)2)校正校正 在标尺上定出在标尺上定出B1、B2两点连线的中点两点连线的中点B；定出定出B、B2两点连线的中点两点连线的中点B3；调节十字丝校正螺丝，使十字丝交点对准调节十字丝校正螺丝，使十字丝交点对准B3 武汉科技大学城市学院3.6 3.6 经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正第三章 角度测量4.4.横轴垂直于竖轴的检验与校正横轴垂直于竖轴的检验与校正 1)1)检验检验 距墙壁距墙壁D=30m安置仪器，墙壁上选一明目标安置仪器，墙壁上选一明目标P30；盘左：瞄盘左：瞄P，望远镜水平，读数，望远镜水平，读数P1，标出，标出P1；盘右：瞄盘右：瞄P，望远镜水平，读数，望远镜水平，读数P2，标出，标出P2；若若P1=P2,则满足要求，若则满足要求，若P1P2,则存在则存在i角，需校正。角，需校正。2)2)校正校正 墙上定出墙上定出P1、P2的中点的中点PM ；调节水平微动，瞄准调节水平微动，瞄准P M ，将望远镜上仰（十字丝交点必偏离，将望远镜上仰（十字丝交点必偏离P 点，至点，至P点；点；校正横轴一端支架上的偏心环，使横轴一端升高或降低，移动十校正横轴一端支架上的偏心环，使横轴一端升高或降低，移动十字丝，精确瞄准字丝，精确瞄准P ；反复检校，直至反复检校，直至i角小于角小于1；武汉科技大学城市学院3.6 3.6 经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正第三章 角度测量横轴垂直于竖轴的校正横轴垂直于竖轴的校正武汉科技大学城市学院3.6 3.6 经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正3.6 3.6 经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正第三章 角度测量5.5.竖盘指标差的检验与矫正竖盘指标差的检验与矫正 1 1)检验检验 仪器整平，用盘左、盘右分别瞄准大致水平方向的仪器整平，用盘左、盘右分别瞄准大致水平方向的 P点，读数点，读数 为为L，R。计算竖直角和指标差计算竖直角和指标差 =（RL180）/2 X=(LR360)/2 DJ6:若若 X60，满足要求，若，满足要求，若 X60，需要校正。，需要校正。2 2)校正校正 盘右瞄准盘右瞄准P点；点；调节指标水准管微动螺旋，使竖盘读数为：调节指标水准管微动螺旋，使竖盘读数为：Rx270 调节指标水准管校正螺丝，使气泡居中。调节指标水准管校正螺丝，使气泡居中。武汉科技大学城市学院3.6 3.6 经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正第三章 角度测量6.6.光学对点器的检验与校正光学对点器的检验与校正 1)1)检验检验 安置仪器精确整平，在仪器正下方放一白色纸板；安置仪器精确整平，在仪器正下方放一白色纸板；将对点器中心投影到纸板上，并做标志将对点器中心投影到纸板上，并做标志P1；旋转照准部旋转照准部180，将对点器中心投影到纸板上，并做标志，将对点器中心投影到纸板上，并做标志P2；若若 P1、P2重合，满足要求，否则需校正。重合，满足要求，否则需校正。2)2)校正校正 取取P1、P2的中点的中点 P；调节对点器校正螺丝，使对点器中心投影与调节对点器校正螺丝，使对点器中心投影与P重合。重合。武汉科技大学城市学院