第3章角度測量2

1、2021-7-6測量學(xué) 第三章第三章 角角 度度 測測 量量 學(xué)習(xí)要點 水平角與垂直角觀測原理 光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造及度盤讀數(shù) 水平角觀測 垂直角觀測 經(jīng)緯儀的檢驗與校正 水平角觀測的誤差分析2021-7-6測量學(xué)水平角與垂直角觀測原理水平角觀測原理水平角觀測原理垂直角觀測原理垂直角觀測原理兩種角度兩種角度 水平角水平角 用于確定點的平面位置（計算坐標(biāo)） 豎直角豎直角 用于兩點間高差計算、斜距改正成平距測角儀器測角儀器 經(jīng)緯儀、電子全站儀經(jīng)緯儀、電子全站儀2021-7-6測量學(xué)1.水平角觀測原理水平角觀測原理水平角水平角過一點到兩個目標(biāo)的方向線垂直投影 到水平面上所成的夾角。0360。水平面abc

2、ABC也可看成是包含BA、BC視線 的兩個鉛垂面之間的兩面角。0ca水平度盤水平度盤 =c-a=c-a2021-7-6測量學(xué)2.垂直角觀測原理垂直角觀測原理天頂鉛垂線水平線ACAZCZACB090 180270垂直角垂直角在同一鉛垂面內(nèi)，瞄準(zhǔn)目標(biāo)的傾斜視線與 水平視線的夾角(也叫豎直角)。 =090 ，仰角為正，俯角為負。2021-7-6測量學(xué)經(jīng)緯儀的技術(shù)參數(shù) DJ6經(jīng)緯儀的構(gòu)造 DJ2經(jīng)緯儀光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造 及度盤讀數(shù)2021-7-6測量學(xué)一一. .經(jīng)緯儀的技術(shù)參數(shù)經(jīng)緯儀的技術(shù)參數(shù)技術(shù)項目一測回水平方向中誤差望遠鏡有效孔徑不小于望遠鏡放大倍數(shù)不小于水準(zhǔn)管分劃值水平度盤垂直度盤主要用途經(jīng)緯儀等

3、級DJ1 DJ2 DJ6 1 2 6二等平面控制測量及精密工程測量60mm 40mm 40mm30倍 28倍 26倍 6/2mm 20/2mm 30/2mm 10/2mm 20/2mm 30/2mm 三、四等平面控制測量及一般工程測量圖根控制測量 及一般工程測量技術(shù)參數(shù) 表3-12021-7-6測量學(xué)二二.DJ6DJ6經(jīng)緯儀的構(gòu)造經(jīng)緯儀的構(gòu)造基座、照準(zhǔn)部、水平度盤、讀數(shù)裝置基座、照準(zhǔn)部、水平度盤、讀數(shù)裝置基座基座照準(zhǔn)部照準(zhǔn)部2021-7-6測量學(xué)1.1.基座基座腳螺旋用于整平儀器基座基座水平度盤水平度盤照準(zhǔn)部照準(zhǔn)部2021-7-6測量學(xué)2.2.照準(zhǔn)部照準(zhǔn)部照準(zhǔn)部(水平)制動、微動望遠鏡(豎直)

4、制動、微動圓水準(zhǔn)器 8/2mm； 管水準(zhǔn)器30/2mm望遠鏡：倒像，2630倍， 目鏡調(diào)焦，物鏡調(diào)焦， 粗瞄準(zhǔn)器，十字絲讀數(shù)顯微鏡豎盤部分光學(xué)對點器復(fù)測扳手或度盤變換器 望遠鏡十字絲2021-7-6測量學(xué)3.3.水平度盤水平度盤水平度盤由光學(xué)玻璃制成水平度盤由光學(xué)玻璃制成 順時針0360刻度； 儀器整平，水平度盤水平； 水平度盤與照準(zhǔn)部相互脫離； 改變度盤位置，要使用復(fù)測 扳手或度盤變換手輪。0901802700901802702021-7-6測量學(xué)4.J64.J6經(jīng)緯儀的經(jīng)緯儀的 讀數(shù)裝置讀數(shù)裝置圖3-5 J6經(jīng)緯儀度盤讀數(shù)光路水平度盤垂直度盤讀數(shù)光路2021-7-6測量學(xué)J6J6光學(xué)經(jīng)緯儀

5、讀數(shù)光學(xué)經(jīng)緯儀讀數(shù)兩種讀數(shù)測微裝置兩種讀數(shù)測微裝置：分微尺測微和平行玻璃板測微度盤上1度分劃的間隔 經(jīng)放大后，與分微尺全 長相等。分微尺全長分60格，因 此其最小格值為最小格值為1 1 = =6060。讀數(shù)時，秒數(shù)必須估讀。 估讀至0.1格，因此， 估讀的秒數(shù)都應(yīng)是6的 倍數(shù)。水平度盤讀數(shù)： 730424a).a).分微尺測微分微尺測微利用度盤刻度線，在分微尺上讀數(shù)。0173732021-7-6測量學(xué)b).b).平行玻璃板測微平行玻璃板測微利用測微手輪，用指標(biāo)線讀數(shù)平行玻璃板與分微尺由測微手 輪控制。轉(zhuǎn)動測微手輪，使度 盤像移動，則移動量可在 分微尺上讀出。平行玻璃板最大調(diào)節(jié)范圍為30分， 分

6、微尺全長刻度也等于30分。操作時，調(diào)節(jié)測微手輪，使度盤 某度(或某30分)的刻度線居中于 雙線讀數(shù)指標(biāo)，雙指標(biāo)線所夾刻 度的度數(shù) (或30分)加上分微尺 讀數(shù)，即為該方向的讀數(shù)。圖3-8 平行玻璃板測微器水平度盤讀數(shù)： 9217282021-7-6測量學(xué)水平角觀測一一. .經(jīng)緯儀的操作步驟經(jīng)緯儀的操作步驟 對中對中整平整平瞄準(zhǔn)瞄準(zhǔn)讀數(shù)讀數(shù)掌握對中、整平的目的、方法與要求。瞄準(zhǔn)方法：用豎絲對準(zhǔn)豎立于測點的標(biāo)志中心。 操作：粗瞄，制動，然后用微動螺旋完成 精確瞄準(zhǔn)。二二. .水平角觀測水平角觀測掌握測回法觀測水平角的儀器操作方法、觀測 程序和記錄。了解“方向觀測法”的使用場合、作業(yè)程序與 記錄。2

7、021-7-6測量學(xué)BCA對中對中將儀器中心安置在過測 站點的鉛垂線上。對中 誤差3mm。垂球?qū)χ胁襟E：垂球?qū)χ胁襟E： 粗略對中：粗略對中：移動三腳架，使垂球尖離測 站中心12cm內(nèi)； 精確對中：精確對中：稍微松開中心螺絲，在腳架 頭上移動(不能旋轉(zhuǎn))儀器，使垂球尖精 確對中測站標(biāo)志中心，旋緊中心螺絲。 注意注意腳架頭首先要放平，三個腳螺旋 基本等高； 腳架適當(dāng)踩實； 垂球尖盡量接近標(biāo)志，便于判斷。2021-7-6測量學(xué)圖3-14光學(xué)對中步驟：光學(xué)對中步驟：對準(zhǔn)、調(diào)平、整平、對中2021-7-6測量學(xué)123氣泡居中，3與1、2等高整平整平使儀器縱軸鉛垂，水平度盤與橫軸水平， 豎盤位于鉛垂面內(nèi)。

8、整平誤差1格。用左手大拇指法則，轉(zhuǎn)動腳螺旋，調(diào)節(jié)水準(zhǔn) 管氣泡居中(反復(fù))。一測回觀測過程中，不得再調(diào)氣泡。氣泡居中，1、2等高1232021-7-6測量學(xué)瞄準(zhǔn)瞄準(zhǔn)用望遠鏡豎絲精確瞄準(zhǔn)目標(biāo)的標(biāo)志中心。操作步驟操作步驟： 粗瞄、制動、調(diào)焦消除視差、水平微動精確瞄準(zhǔn)。 用水平微動完成瞄準(zhǔn)。 盡量瞄準(zhǔn)目標(biāo)下部，減少由于目標(biāo)不垂直引起的 方向誤差。2021-7-6測量學(xué)測回法觀測水平角測回法觀測水平角 觀測程序： 盤左盤左 瞄準(zhǔn)J，讀數(shù)j左 瞄準(zhǔn)K，讀數(shù)k左 盤右盤右 瞄準(zhǔn)K，讀數(shù)k右 瞄準(zhǔn)J，讀數(shù)j右第1方向第2方向測站測站JKB 左左= =k k左左-j-j左左 右右= =k k右右-j-j右右精度

9、要求精度要求： 左-右40 取: =(左+右)2角是從起始方向(即第1方向)順時針轉(zhuǎn)到第2 方向所成的角度，觀測時，必須首先確定起始 方向，然后按照“測回法”的次序觀測。水平角總是第2方向讀數(shù)減去第1方向讀數(shù)而得。2021-7-6測量學(xué)起始方向第一個讀數(shù)應(yīng)調(diào)成0（或180/N，N為測回數(shù)）；分、秒數(shù)寫足二位；改數(shù)時按有關(guān)規(guī)則。一測回過程中，不得再調(diào)整水準(zhǔn)管氣泡或改變度盤 位置。水平角觀測記錄（測回法）第1方向第2方向測站測站JKB右KJ25424061800500741906B左JK 00418742342741924741915測站豎盤位置目標(biāo)水平度盤 讀 數(shù)半測回角一測回平均角2021-7

10、-6測量學(xué)第第2方向方向ACB第第1方向方向水平角觀測記錄（測回法）表中盤右C讀數(shù)小于A讀數(shù)，不夠減時，應(yīng) 加360后再減。B左AC 010302143342右CA3434121801118214231221422542142303測站豎盤位置目標(biāo)水平度盤 讀 數(shù)半測回角一測回平均角2021-7-6測量學(xué)方向觀測法方向觀測法 一個測站觀測4個或4個以上方向時，采用方向觀測法，也稱“全圓測回法”。ABCDE方向觀測法零方向盤左盤右2021-7-6測量學(xué)垂直角觀測垂直角觀測原理垂直角觀測原理豎盤構(gòu)造特點豎盤構(gòu)造特點垂直角計算公式垂直角計算公式豎盤指標(biāo)差豎盤指標(biāo)差2021-7-6測量學(xué)垂直角觀測原理

11、垂直角觀測原理天頂天頂鉛垂線水平線ACAZCZACB090 180270垂直角垂直角在同一鉛垂面內(nèi)，瞄準(zhǔn)目標(biāo)的傾斜視 線與水平視線的夾角(也叫豎直角)。 =090 ，仰角為正，俯角為負。2021-7-6測量學(xué)垂直角的主要用途垂直角的主要用途D=Scos (2-4-1)將斜距化為平距將斜距化為平距 已知斜距S、豎直角， 計算平距D：圖3-20 斜距化為平距l(xiāng)ihhDhABtan(2-4-2)三角高程測量三角高程測量 已知平距D、豎直角 ， 計算A、B高差h：圖3-21 三角高程測量ABhl2021-7-6測量學(xué)豎盤構(gòu)造特點豎盤構(gòu)造特點構(gòu)造特點構(gòu)造特點 豎盤隨望遠鏡一起轉(zhuǎn)動。 豎盤與讀數(shù)指標(biāo)相互脫

12、離。 豎盤氣泡居中，指標(biāo)鉛垂。 視線水平、指標(biāo)鉛垂時，豎盤讀數(shù)為常數(shù)： 盤左時一般 L0=90 ，盤右時一般 R0=270 。27027090901801800 0盤右盤右0 02702701801809090盤左盤左垂直度盤與讀數(shù)指標(biāo)2021-7-6測量學(xué)90L左確定垂直角的計算公式確定垂直角的計算公式圖3-24 豎盤讀數(shù)與垂直角計算根據(jù)度盤刻度形式，確定豎直角計算公式，保證仰角為保證仰角為 正、俯角為負。正、俯角為負。R 270右2021-7-6測量學(xué)0 02702701801809090 x豎盤指標(biāo)差豎盤指標(biāo)差豎盤水準(zhǔn)管氣泡居中時，讀數(shù)指 標(biāo)線與鉛垂線的夾角豎盤指標(biāo)差豎盤指標(biāo)差盤左盤右觀

13、測豎直角取平均，可消除指標(biāo)差的影響。指標(biāo)差計算公式：指標(biāo)差計算公式：）或右左(21)360(21xRLx2021-7-6測量學(xué) 270090180盤左計算公式左=L-90右=270-R測站目標(biāo)豎盤位置豎盤讀數(shù) 半 測 回垂 直 角 一 測 回垂 直 角 2x 備 注I左右J112 15 00 +22 15 00247 44 38 +22 15 2222 +22 15 11左右K118 37 36 +28 37 36241 22 02 +28 37 5822 +28 37 47左右H 84 06 10 5 53 50275 53 30 5 53 30 20 5 53 40垂直角必須帶“”號。垂直

14、角觀測記錄垂直角觀測記錄2021-7-6測量學(xué)經(jīng)緯儀的檢驗與校正經(jīng)緯儀的軸線及其應(yīng)滿足的條件經(jīng)緯儀的軸線及其應(yīng)滿足的條件經(jīng)緯儀的檢驗與校正經(jīng)緯儀的檢驗與校正目的：使經(jīng)緯儀各軸線間保持正確的目的：使經(jīng)緯儀各軸線間保持正確的 幾何關(guān)系幾何關(guān)系2021-7-6測量學(xué) 橫軸 HH 視準(zhǔn)軸 CC 水準(zhǔn)管軸 LL 豎軸 VV 圓水準(zhǔn)軸 LLLLHHCCVVLL經(jīng)緯儀的軸線經(jīng)緯儀的軸線2021-7-6測量學(xué) 水準(zhǔn)管軸垂直于豎軸 LLVV 視準(zhǔn)軸垂直于橫軸 CCHH 橫軸垂直于豎軸 HHVV 十字豎絲垂直于橫軸 豎絲HH 圓水準(zhǔn)軸平行于豎軸 LLVV軸線間應(yīng)滿足的條件軸線間應(yīng)滿足的條件LLHHCCVTLL20

15、21-7-6測量學(xué)二、經(jīng)緯二、經(jīng)緯儀的檢驗儀的檢驗和校正和校正 （）平盤水（）平盤水準(zhǔn)管的檢驗和準(zhǔn)管的檢驗和校正校正 目的：使水準(zhǔn)管軸垂直于縱軸（L V） 2021-7-6測量學(xué)（二）圓水準(zhǔn)器的檢驗和校正 目的：使圓水準(zhǔn)軸平行于縱軸（L/ V）。 檢驗：根據(jù)校正后的平盤水準(zhǔn)管，將經(jīng)緯儀整平，此時，圓水準(zhǔn)器氣泡如不居中，則需要校正。校正：用校正針撥動圓水準(zhǔn)器下面的校正螺絲，使圓水準(zhǔn)器氣泡居中。2021-7-6測量學(xué)（三）十字絲的檢驗和校正 1十字絲位置的檢驗和校正 目的：儀器整平后，十字絲的縱絲在鉛垂面內(nèi)，橫絲水平。 2021-7-6測量學(xué) 2視準(zhǔn)軸的檢驗和校正視準(zhǔn)軸的檢驗和校正 目的: 視準(zhǔn)軸

16、垂直于橫軸(CH)檢驗:在大致水平方向選擇遠處一目標(biāo)P ,盤左,在十字絲交點附近用縱絲瞄準(zhǔn) ,水平度盤讀數(shù)為L ;盤右,再瞄準(zhǔn)P 點,水平度盤讀數(shù)為R。如果L-(R180o)20” ,則認(rèn)為視準(zhǔn)軸垂直于橫軸的條件沒有得到滿足,需要進行校正。校正:計算盤左、盤右瞄準(zhǔn)同一目標(biāo)的水平度盤讀數(shù)的盤右平均數(shù) (因檢驗時最后瞄準(zhǔn)目標(biāo)為盤右位置) r 旋轉(zhuǎn)水平微動螺旋,使盤右的水平度盤讀數(shù)為r,此時, 十字絲縱絲必定偏離目標(biāo),用校正針旋轉(zhuǎn)左、右一對十字絲校正螺絲,使縱絲對準(zhǔn)目標(biāo)P。2021-7-6測量學(xué)（四）橫軸的檢驗和校正（四）橫軸的檢驗和校正 目的：使橫軸垂直于縱軸（HV） 2021-7-6測量學(xué)（五）

17、豎盤指標(biāo)差的檢驗和校正五）豎盤指標(biāo)差的檢驗和校正 目的：消除豎盤指標(biāo)差x。 檢驗：儀器整平后，盤左、盤右分別用橫絲瞄準(zhǔn)高處一目標(biāo)，各在豎盤水準(zhǔn)管氣泡居中時讀取豎盤讀數(shù)，算得垂直角左與右，如果左=右，說明指標(biāo)差為零；如果左右,即有指標(biāo)差存在。求出x值,如果x值超過30”，則需要校正。校正時,盤右（或盤左）位置瞄準(zhǔn)原目標(biāo)，轉(zhuǎn)動豎盤水準(zhǔn)管微動螺旋，使豎盤讀數(shù)為R（或L）;此時，豎盤水準(zhǔn)氣泡不再居中，撥動豎盤水準(zhǔn)管校正螺絲，使氣泡居中。此項檢驗和校正需反復(fù)進行，直至左與右的差數(shù)小于1為止。 2021-7-6測量學(xué)（六）光學(xué)對中器的檢驗和校正（六）光學(xué)對中器的檢驗和校正 光學(xué)對中器是由目鏡、分劃板、物鏡

18、和直角棱鏡組成，分劃板刻劃圈中點與物鏡光心的連線是對中器的視準(zhǔn)軸。光學(xué)對中器的視準(zhǔn)軸應(yīng)與儀器的縱軸重合，否則，會產(chǎn)生對中誤差，影響測角精度。 2021-7-6測量學(xué)檢驗：儀器架于一般工作高度，嚴(yán)格整平儀器，在腳架的中央地面放置一張白紙，在白紙上畫一十字形的標(biāo)志A。移動白紙，使對中器視場中的小圓圈中心對準(zhǔn)標(biāo)志，將照準(zhǔn)部在水平方向旋轉(zhuǎn)180o，如果小圓圈中心偏離標(biāo)志A，而得到另一點A,則說明對中器的視準(zhǔn)軸沒有和儀器的縱軸相重合。 校正：定出A,A兩點的中點0，轉(zhuǎn)動對中器的校正螺絲使對準(zhǔn)0點。光學(xué)對中器上的校正螺絲隨儀器類型而異，有些校正使視線轉(zhuǎn)向的直角棱鏡，有些校正分劃板。 2021-7-6測量學(xué)經(jīng)緯儀的檢驗與校正經(jīng)緯儀的檢驗與校正 校正項目 校正目的 1.1.平盤水準(zhǔn)管的檢驗與校正 LLVV 2.2.圓水準(zhǔn)器的檢驗與校正 LLVV(次要) 3.3.視準(zhǔn)軸的檢驗與校正 CCHH 4.4.橫軸的檢驗與校正 HHVV 5.5.豎盤指標(biāo)差的檢驗與校正掌握各項目的校正原理與方法2021-7-6測量學(xué)水平角觀測的誤差分析誤差來源與處理方法1.1.儀器誤差：儀器誤差：儀器校正的殘余誤差 視準(zhǔn)軸誤差（CCHH） 盤左盤右觀測取平均消除 橫軸誤差 （HHVV）