工程測量3、4章 非測繪專業(yè)使用

工程測量3、4章非測繪專業(yè)使用第三章角度測量§1

角度測量的概念§2

經(jīng)緯儀的構(gòu)造§3

水平角觀測§4

豎直角觀測§5直線定向§1

角度測量的概念

測量角度的儀器叫經(jīng)緯儀，其必要條件：

1.儀器的中心必須位于水平角角頂?shù)你U垂線上。

2.照準(zhǔn)部設(shè)備（望遠(yuǎn)鏡）要能上下、左右轉(zhuǎn)動，上下轉(zhuǎn)動時(shí)所形成的是豎直面。

3.要具有有刻劃的度盤，并能安置成水平位置（豎直度盤安放在鉛垂位置）。

4.要有讀數(shù)設(shè)備，讀取投影方向的讀數(shù)。ABCba2a1ab

zO

角度測量是測量的基本工作之一。

水平角：空間相交直線的夾角在水平面上的投影。豎直角：在過目標(biāo)方向的豎直平面內(nèi)，目標(biāo)方向與水平方向之間的夾角（仰角為正，俯角為負(fù)）?！?

經(jīng)緯儀的構(gòu)造

經(jīng)緯儀分光學(xué)經(jīng)緯儀和電子經(jīng)緯儀兩大類。光學(xué)經(jīng)緯儀在我國的系列為：DJ07，DJ1，DJ2，DJ6。D、J分別取大地測量儀器、經(jīng)緯儀的漢語拼音字頭；數(shù)字為一個方向、一測回的方向中誤差。

DJ6級光學(xué)經(jīng)緯儀部件及名稱，參見P29，圖3-2。一、度盤水平度盤：0～360°順時(shí)針刻劃，格值1°或30′；豎直度盤：0～360°順（或逆）時(shí)針刻劃，格值1°或30′?！?

經(jīng)緯儀的構(gòu)造經(jīng)緯儀的主要構(gòu)件二、望遠(yuǎn)鏡其構(gòu)造如水準(zhǔn)儀一章所述，所不同的是安裝在橫軸上，可繞橫軸轉(zhuǎn)動。三、水準(zhǔn)器1.圓盒水準(zhǔn)器：用于粗平儀器；2.水準(zhǔn)管：用于精確整平儀器；3.指標(biāo)水準(zhǔn)器：用于整置豎盤讀數(shù)指標(biāo)，使之豎直。四、轉(zhuǎn)動控制裝置1.望遠(yuǎn)鏡的制微動螺旋2.照準(zhǔn)部的制微動螺旋3.水平度盤轉(zhuǎn)動控制裝置§2

經(jīng)緯儀的構(gòu)造五、基座基座上，軸套供插入儀器豎直軸，側(cè)面有緊固螺絲；三個腳螺旋用來整平儀器；三角墊板上的中心螺絲孔，與三角架上的中心螺絲相連接。

六、光學(xué)對中器對中器的視線（視軸）折射后與儀器豎軸重合，與照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管軸垂直。照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管軸整平（氣泡居中）后，儀器豎軸和對中器的視線（視軸）處于鉛垂線上。通過在三腳架頭平臺上平移儀器（監(jiān)視對中器中地面點(diǎn)的影像），使儀器豎軸位于過地面標(biāo)定點(diǎn)中心的鉛垂線上，達(dá)到“對中”?！?

經(jīng)緯儀的構(gòu)造§3

水平角觀測

測量就是將被測的量與標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較。標(biāo)準(zhǔn)量通過標(biāo)準(zhǔn)器（標(biāo)尺、度盤等）來體現(xiàn)。一、讀數(shù)方法

由于工藝及結(jié)構(gòu)上的原因，標(biāo)準(zhǔn)器的分劃值不可能很小。為測量出分劃值無法反映出的細(xì)微值，必須通過適當(dāng)?shù)难b置對標(biāo)準(zhǔn)器的分劃值進(jìn)行放大和內(nèi)插（細(xì)分）。故測角裝置應(yīng)由以下幾部分組成：1.標(biāo)準(zhǔn)器：光學(xué)度盤2.放大裝置：光學(xué)放大裝置、機(jī)構(gòu)放大裝置3.讀數(shù)測微裝置：根據(jù)測微裝置不同，又有分微尺讀數(shù)和單平板玻璃測微器讀數(shù),參見P31。二、測回法觀測水平角

多用于觀測兩個方向之間的單角?！?

水平角觀測BAOb①對中：把儀器中心安置到過測站點(diǎn)O的鉛垂線上。對中偏差應(yīng)小于3mm。一般采用垂球?qū)χ小⒐鈱W(xué)對中等；②整平：精確調(diào)節(jié)基座的三個腳螺旋，使經(jīng)緯儀的豎軸垂直，水平度盤水平。在測角過程中，氣泡偏離中心位置不能超出1~2格。③瞄準(zhǔn)：用望遠(yuǎn)鏡筒上的粗瞄準(zhǔn)器對準(zhǔn)目標(biāo)；再使用豎絲切準(zhǔn)目標(biāo)，注意消除視差。④讀數(shù)：用度、分、秒表示觀測結(jié)果。1.經(jīng)緯儀操作§3

水平角觀測2.觀測方法與順序

BAOb①盤左位置（上半測回）：瞄準(zhǔn)A目標(biāo)，配置度盤位置，讀取水平度盤讀數(shù)a；瞄準(zhǔn)B目標(biāo)，讀取水平度盤讀數(shù)b。角值b

L=b-a。②盤右位置（下半測回）：瞄準(zhǔn)B目標(biāo)，讀取水平度盤讀數(shù)b

瞄準(zhǔn)A目標(biāo)，讀取水平度盤讀數(shù)a。角值b

R=b-a。③限差要求：上半測回與下半測回所測角值之差不得超過40″④兩個半測回合起來稱為一測回，取平均值作為最后結(jié)果：

b=（b

L+bR

）/2⑤觀測兩測回，測回間變換度盤位置90°，兩測回間b

角值之差不得超過24″三、方向法觀測水平角

多用于測站上觀測方向多于三個。

1234O§3

水平角觀測1.經(jīng)緯儀操作同測回法2.觀測方法與順序

①盤左位置，瞄準(zhǔn)起始方向目標(biāo)1讀數(shù)，然后順時(shí)針方向依次瞄準(zhǔn)目標(biāo)2、3、4、1并讀數(shù)。（1、2、3、4、1）②盤右位置，瞄準(zhǔn)起始方向目標(biāo)1讀數(shù)，然后逆時(shí)針方向依次瞄準(zhǔn)目標(biāo)4、3、2、1并讀數(shù)。（1、4、3、2、1）③測站限差：半測回歸零差≤18″；同一方向各測回互差≤24″?！?

水平角觀測ABCDO00218150145400212374418110290618002123301448180020021744062902854???????900324240155490033012745362003024270031860154227003243074524203018????????方向觀測法記錄計(jì)算的實(shí)例解釋：上半測回歸零差=-=OA方向2C值=盤左讀數(shù)-（盤右讀數(shù)±180°）

=－

（－180°）

=OA方向盤左、盤右讀數(shù)的平均值：（+（－180°））/2=再取平均得：（+）/2=OB方向的歸零方向值：OC方向的歸零方向值：0°02′18″

0°02′12″

6″

0°02′18″

180°02′12″

6″

0°02′18″

180°02′12″

0°02′15″

0°02′15″

0°02′06″

0°02′10″

37°44′12″

－0°02′10″=

37°42′10″

110°29′00″

－0°02′10″=

110°26′50″

§3

水平角觀測37°42′04″72°44′50″39°45′38″ABCDO00218150145400212374418110290618002123301448180020021744062902854+6+6+12+12+12002151501451002063744121102900(00210)1501241000003742021102650900324240155490033012745362003024270031860154227003243074524203018+6+12+6+12+6900321240154890032712745302003021(900324)15012240000037420611026571501232000003742041102654當(dāng)小數(shù)點(diǎn)后是5時(shí)，奇近偶不進(jìn)：10.5≈10.0；11.5≈12.0；其它情況，四舍五入?！?

豎直角觀測1.豎盤有順時(shí)針刻劃和逆時(shí)針刻劃，與望遠(yuǎn)鏡一起轉(zhuǎn)動ABCba2a1ab

zO一、豎直角測量原理2.讀數(shù)指標(biāo)垂直向下(指標(biāo)水準(zhǔn)管指示其是否垂直)3.望遠(yuǎn)鏡掃出豎直平面；視準(zhǔn)軸俯仰角度由讀數(shù)指標(biāo)從豎盤量度出來。二、豎直角計(jì)算公式

當(dāng)不了解儀器的豎盤的刻劃時(shí)，盤左，慢慢仰起望遠(yuǎn)鏡，觀察讀數(shù)的變化：§4

豎直角觀測

讀數(shù)增加：a＝目標(biāo)讀數(shù)－水平值

讀數(shù)減少：a

＝水平值－目標(biāo)讀數(shù)

注：按上式算得a值：“＋”值為仰角，“－”值時(shí)為俯角。令：L——盤左時(shí)讀數(shù)；R——盤右時(shí)讀數(shù)豎直角：a左=90-L

a右=R-270

a=（a左+a右）/2=（R-L-180）/2三、指標(biāo)差及其計(jì)算公式

指標(biāo)差：當(dāng)指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中時(shí)，讀數(shù)指標(biāo)應(yīng)嚴(yán)格向下，由于安裝、調(diào)試誤差，讀數(shù)指標(biāo)與鉛垂方向偏離，稱豎盤讀數(shù)指標(biāo)差。如圖P37，圖3-11，指標(biāo)偏離方向與度盤刻劃方向一致，指標(biāo)差為正，反之為負(fù)?！?

豎直角觀測

計(jì)算豎盤指標(biāo)差的公式：

x=（R+L-360°）/2

無論豎直度盤順時(shí)針還是逆時(shí)針刻劃，指標(biāo)差公式亦相同。

對于DJ6型經(jīng)緯儀，豎盤指標(biāo)差的變動范圍不應(yīng)超過25″

?！?直線定向一、直線定向的概念二、標(biāo)準(zhǔn)方向

地極

直線定向的實(shí)質(zhì)：確定直線與標(biāo)準(zhǔn)方向之間的水平角。1.真子午線方向（地理子午線）2.磁子午線方向（磁北方向）3.坐標(biāo)縱軸方向天文子午線——天文觀測得到大地子午線——由天文子午線通過拉普拉斯方程計(jì)算得到通過地面某點(diǎn)及地磁南北極的方向線，即磁針自由靜止時(shí)的軸線方向。平行于高斯投影帶的中央子午線方向。磁極

三、標(biāo)準(zhǔn)方向間的關(guān)系

1.真子午線方向與磁子午線方向

2.真子午線方向與坐標(biāo)縱軸方向

x

-g

+g§5直線定向

地極

磁極

-d

+d

因地極與磁極不一致，故過地面某點(diǎn)的真子午線方向與磁子午線方向不一致，兩者的夾角為磁偏角d。某點(diǎn)的磁子午線在真子午線以東稱東偏，磁偏角取正號；西偏時(shí)取負(fù)號。

中央子午線高斯投影后為直線（x軸），其余子午線投影后均為曲線，曲線上各點(diǎn)處的切線與縱軸方向的夾角±g，稱為該點(diǎn)的平面子午線收斂角。

四、方位角與象限角

NⅣⅠ

B

AⅢⅡ§5直線定向

x

真坐子標(biāo)磁午縱子軸午g

d

A真

A磁

Q

a

P1.方位角

2.象限角

從標(biāo)準(zhǔn)方向北端起，順時(shí)針方向計(jì)算到某一直線的角度，稱為該直線的方位角，方位角從0°～360°。直線的坐標(biāo)正反方位角相差180°。

從一標(biāo)準(zhǔn)方向的南端或北端，計(jì)算到某一直線的銳角，稱為該直線的象限角R，象限角0°～90°，加象限名表示。RAB=北東60°RBA=南西60°aAB=60°aBA=240°3.方位角與象限角的關(guān)系

4.方位角的測定

§5直線定向

NⅣⅠ

RAB=北東60°

aAB=60°

B

aBA=240°

RBA=南西60°

AⅢⅡ象限Ⅰ北東R=a象限Ⅱ南東R=180°-a象限Ⅲ南西R=a-180°象限Ⅳ北西R=360°-a①用羅盤測定磁方位角（根據(jù)當(dāng)?shù)卅?、g可換算出坐標(biāo)方位角）②測定真方位角用陀螺測定真方位角用天文觀測測定真方位角第四章

距離測量

§1視距測量§2

普通鋼尺量距§3

光電測距視距測量：低精度1／200～1／300鋼尺量距：中等精度1／1000～1／5000光電測距：高精度，高效率δ§1視距測量測定兩點(diǎn)間的距離D，高差H。

儀器制造時(shí)保證：；f+δ=C=0一、視線水平時(shí)(p108)

由圖可知：

則平距：D=100·l平距：D高差：H=i-vivdlpf二、視線傾斜時(shí)§1視距測量D′=kl′aa

由圖知l′=lcosa

平距

因

高差D′=Kl′=KlcosaD=D′cosa=Klcos2aDH′ivH§2

普通鋼尺量距

工具：30m或50m鋼尺(P47圖4-2、4-3)、拉力計(jì)、溫度計(jì)、花桿、測釬等。

例：一支名義長度30m的鋼尺，尺長方程為

lt=30-0.012+0.000012×30(t-20)

該尺28℃時(shí)的長度為

l28=30-0.012+0.000012×30(28-20)=29.991m一、尺長方程

在溫度t下的尺長方程為

lt=l0+⊿l+al0(t-t0)式中l(wèi)t——溫度t

時(shí)，尺的長度

l0——鋼尺的名義長度⊿l——尺長改正數(shù)，鋼尺檢定時(shí)給出的數(shù)值

a——鋼尺的膨脹系數(shù)，一般取a=0.000012m/℃

t——鋼尺使用時(shí)的溫度

t0——鋼尺檢定時(shí)的溫度

二、直線定線普通量距時(shí)，用目估定線即可。方法：在直線兩端A、B各立一花桿，一觀測者在A花桿后面1～2m處目估定線：指揮在1點(diǎn)處另一人將花桿立于A、B連線上，然后將1點(diǎn)（花桿位置）以測釬標(biāo)出。用同樣方法在地面上標(biāo)定出2點(diǎn)及其它中間點(diǎn)。比較精確的量距用經(jīng)緯儀定線。

§2普通鋼尺量距

B

1

2

A

三、量距

1.每尺段測量工作以規(guī)定拉力拉緊鋼尺，俟鋼尺穩(wěn)定時(shí)，同時(shí)讀定鋼尺兩端讀數(shù)；移動鋼尺數(shù)公分再讀，丈量二次，估讀到1mm，兩次較差3mm（三級鋼尺導(dǎo)線）?！?普通鋼尺量距2.平坦地面量距