角度测量总结ppt课件.ppt

,第四章 经纬仪测量,4.1 水平角测量原理4.2 光学经纬仪4.3 水平角观测4.4 竖直角观测4.5 三角高程测量4.6 视距测量4.7 全站仪简介,三个问题？,1、测量的目标和任务是什么？,2、大家有没有接触过角度测量？,3、测量中有哪些角度需要测量？有何用途？,角度测量包括 水平角测量和竖直角测量。 水平角测量用于确定点的平面位置。 竖直角测量用于测定高差或将 倾斜距离改化成水平距离。 常用仪器 经纬仪,一、水平角定义,4.1 水平角测量原理,B”,A”,也是过这两条直线的铅垂面所夹的两面角。0360,相交的两条直线在同一水平面上的 投影所夹的角度。,A,B,O,A1,B1,O1,O2,a,b,水平面,OA投影在水平度盘上读数为a，OB投影在水平度盘上读数为b。则：,角值范围：0360,二、原理,三、测量角度的仪器（经纬仪）应具的装置,1、水平度盘：,1) 度盘水平,三、测量角度的仪器（经纬仪）应具的装置,1) 度盘水平,2) 范围：顺时针0 360,1、水平度盘：,三、测量角度的仪器（经纬仪）应具的装置,O,3) 读盘中心和观测中心重合,1) 度盘水平,2) 范围：顺时针0 360,1、水平度盘：,2、竖直度盘3、照准装置4、读数装置,4.2 光学经纬仪,经纬仪是测量工作的主要仪器之一，它可用于水平角、竖直角测量，也可用于精密直线定线测量等测量工作。,按精度分为 DJ1、DJ2、DJ6、DJ15等。 D大地测量仪器 J经纬仪 数字测角精度（一测回方向观测中误差， 单位为秒） 按读数系统分为 光学经纬仪、电子经纬仪。 按性能分为 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DJ6，精度要求较高时用DJ2。,垂直制动,水平微动,读数目镜,水平度盘转换轮,垂直微动,光学对点器,补偿器转换钮,望远镜,圆水准器,一、DJ6光学经纬仪的构造,1、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。2、度盘 包括水平度盘和竖直度盘，由光学玻璃制成。 注记：0 360 分划：20、30 、1 三种,3、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、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 用于瞄准目标 圆水准器 用于粗略整平仪器 管水准器 用于精确整平仪器 光学对点器 用于使度盘中心和测点 在同一铅垂线上 读数装置用于读数,望远镜 中的十字丝刻划,双丝,单丝,中丝,下丝,上丝,水准仪,经纬仪,二、读数装置及读数方法 读数装置由棱镜、 透镜、读数显微 镜组成； 用于读取度盘 读数。,读数窗中的标注：H，Hz, ,水平：均指平盘。V，T，垂直：均指竖盘,单平板玻璃测微器,度数和整30数在度盘上读出分数和秒数在测微盘上读出每小格为20，约能估读到五分之一格,测微尺,度盘最小分划值：1分微尺分划值： 1 估读至：0.1 ,水平度盘读数： 21506.8竖直度盘读数： 7852.4,H,V,0,1,2,3,4,5,6,0,1,2,3,4,5,6,23421.1,27302.7,读数练习,三、测钎、标杆和觇牌 测钎、标杆和觇牌均为经纬仪瞄准目标时所使用的照准工具。,测钎：适用与距测站较近的目标。标杆：适用与距测站较远的目标。觇牌：固定在三脚架上使用，远近皆可适用;一般为红白或黑白相间且常与棱镜结 合，用于电子经纬仪或全站仪。垂球有时也可悬挂垂球用垂球线作为瞄准标志。,四、经纬仪应满足的几何条件,主要轴线： 竖轴 VV 水准管轴 LL 横轴 HH 视准轴 CC几何关系： LL VV CC HH HH VV 望远镜十字丝竖丝垂直于横轴,经纬仪的安置：对中和整平对中目的：使仪器中心与测站中心位于同一铅垂线上。整平目的：使仪器的竖轴竖直，水平度盘处于水平。,五、经纬仪的使用,经纬仪的使用包括对中、整平、瞄准和读数四项基本操作。,方法：有垂球和光学对点器对中两种，由于垂球对中精度较低，且使用不便，工程测量中一般采用光学对点器对中。,（一）准备工作：调节脚架高度适中，将三脚架的三条腿等长；打开三脚架使三个脚架的三个脚大致呈等边三角形，并安置在测站点的周围，使三个脚到测站点的距离大致相等；使架头大致水平，连接好仪器。,（二）对中和整平,光学对中： 移动脚架，光学对中测站点； 方法：一个脚固定，移另外两脚或将三脚架做等距离平移。初略对中 精确对中,步骤：光学对中粗平仪器精平仪器平移仪器, 整平粗略整平：升降脚腿，使圆水准气泡居中；这时，仪器可能又不对中了，可稍微松动中心螺旋，在架头上平移仪器，使仪器对中。,精确整平：调节脚螺旋，使长水准气泡居中；,精确整平：调节脚螺旋，使长水准气泡居中；左手大拇指法则,气泡居中，1、2等高,气泡居中，3与1、2等高,1,2,3,光学对点器对中及整平的步骤： 安置仪器：高度适中，使测点在视场内； 强制对中：调节脚螺旋，使光学对点器中心 与测点重合； 粗略整平：调节三脚架，使圆水准气泡居中； 精确整平：调节脚螺旋，使长水准气泡居中； 精确对中：移动基座，精确对中（只能前后、 左右移动，不能旋转）；,重复 、两步，直到完全整平和对中，方能进行瞄准观测。,（三）调焦与瞄准 目的：视准轴对准观测目标的中心。 方法： 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； 调节物镜调焦螺旋使目标成像清晰. 调节制动、微动螺旋，精确瞄准。,测水平角用双丝夹粗目标,测竖直角用横丝切目标顶部,3、读数方法： 打开反光镜，使读数窗光线均匀；调焦使读数窗分划清晰；按不同的测微器直接 读取水平、竖直度盘 读数（度、分、秒，秒为估读且为6的倍数）。水平角：21506 48 竖直角： 7852 00 ,4.3 水平角测量,在测量角度以前，首先要把经纬仪安置在设置有地面标志的测站上。所谓测站，即是所测角度的顶点。安置工作包括对中、整平两项。,一、水平角测量方法,测回法（只有两个方向）,1、操作步骤安置仪器于O点，对中整平；正镜（盘左）瞄准M点， 度盘归零； m左顺时针转动仪器，瞄准N点读数n左；上半测回的角值： 左= n左- m左倒镜（盘右），瞄准N点读数n右；逆时针转动仪器，瞄准M点读数m右。下半测回角值：右= n右- m右,2、记录与计算（见表3.1) 盘左（正镜）观测 瞄M，记录 m左= 00036 瞄N，记录 n左= 684248 上半测回的角值： 左= n左- m左= 684212 盘右（倒镜）观测 瞄N， 记录 n右= 2484230 瞄M， 记录 m右= 1800024 下半测回角值： 右= n右- m右= 684206,一测回角值,检核 对于DJ6经纬仪，上下半测回角度之差应满足： ，否则，应重测。,当测角精度要求较高时，需观测多个测回： 第一测回度盘归零； 其他各测回间按180/n（n为测回数）的差 值，变换度盘； 各测回角值之差不得超过40； 取各测回平均值作为最后结果。,测站, ,第一测回 O,第二测回 O,左,左,右,右,MN,MN,MN,MN,0 00 36,68 42 48,68 42 12,68 42 09,180 00 24,248 42 30,68 42 06,68 42 15,90 10 12,158 52 30,270 10 18,338 52 42,68 42 18,68 42 24,68 42 21,测回法观测手簿,表3.1,一测回角值,检核 对于DJ6经纬仪，上下半测回角度之差应满足： ，否则，应重测。,当测角精度要求较高时，需观测多个测回： 第一测回度盘归零； 其他各测回间按180/n（n为测回数）的差 值，变换度盘； 各测回角值之差不得超过24； 取各测回平均值作为最后结果。,4.4 竖直角测观测,一 、竖直角测量原理 竖直角：同一竖直面内视线与水平线间的夹角。其角值为 0-90。仰角为正，俯角为负。,二 、竖盘装置的构造,构造特点 竖盘随望远镜一起转动。 竖盘与读数指标相互脱离。 竖盘气泡居中，指标铅垂。 视线水平、指标铅垂时，竖盘读数为常数： 盘左时一般 L0=90 ，盘右时一般 R0=270 。 部分仪器采用竖盘指标自动归零装置实现整平即可读数。,根据度盘的刻划顺序不同，分为顺时针 注记和逆时针注记两种。,顺时针注记,逆时针注记,三 、竖直角的观测和计算,用盘左和盘右各观测一次，称为一个测回。这样可以减小误差、提高观测精度。 竖直角的观测和计算方法：,(1) 安置经纬仪，用盘左瞄准目标点B，使十字丝横丝切于目标顶端，转动竖盘指标水准管微动螺旋，使竖盘指标水准管气泡居中，进行读数。设盘左读数L 记入竖直角观测记录手簿。,(2) 倒转望远镜，用盘右位置再瞄准B点，使竖盘指标水准管气泡居中后，进行盘右读数R。,(3) 计算竖直角。竖直角是观测目标的读数与望远镜视准轴水平时的竖盘读数(即0、90、180、270)之差。但哪个是被减数，哪个是减数，则应按竖盘的注记形式来确定。,如果在一个测站上观测多个方向的竖直角，则在盘左顺时针依次照准各目标，而在盘右时，逆时针依次照准各目标，读数、记录方法同上。,竖直角计算：1）在观测之前，将望远镜大致放平，读取竖盘读数。2）然后将望远镜上仰：若读数增大，则竖直角等于瞄准目标时的读数减去视线水平时的读数；若读数减小，则竖直角等于视线水平时的读数减去瞄准目标时的读数。,四、竖盘指标差,竖盘指标差竖盘水准管气泡居中时，读数指标线与铅垂线的夹角。指标差产生的原因指标水准管未校正完善,盘左盘右观测竖直角取平均，可消除指标差的影响。,指标差计算公式：,逆时针刻划,五、观测记录,270,0,90,180,盘左,计算公式,左=L-90,右=270-R,I,垂直角必须带“”号。,角度测量的注意事项1 观测前应先检验仪器.如不符合要求就进行校正;2安置仪器要稳定,脚架应踩实,应仔细对中和整平.注意:在短边测量时要严格整平对中,同时一测回不能重新对中整平;3目标应竖直,仔细对准地上标志中心,根据远近选择不同粗细的标杆,尽可能瞄准标杆底部;4严格遵守各项操作规定和限差要求.照准时就消除视差,竖直角观测时,应先使竖盘指标水准管气泡居中后,才能读取竖盘读数5进行N测回时,测回间要变换度盘起始位置,这能减小度盘刻划不均匀误差6水平角观测时,应十字丝交点附近的竖丝瞄准目标底部;垂直角观测时,应以十字丝交点附近的横丝照准目标的底部.7读数应果断准确,特别注意估读数.观测结果应及时记录在正规的记录簿上,当场计算.当各项限差满中规定要求后,才能搬站.如有超限或错误,应立即重测8选择有利的观测时间,注意打伞.,4.5 三角高程测量,三角高程测量：根据两点间的水平距离(或倾斜距离)和竖直角计算两点间的高差。,已知A点高程为H，欲测定B点高程H。,在A点安置经纬仪，在B点竖立标杆，用望远镜中丝瞄准标杆的顶点，测得竖直角；,量取经纬仪的水平轴到A点的高度，称为仪器高（i）；量取标杆顶部到B点的高度，称为觇杆高（v）。,三角高程测量一般应进行往返观测（对向观测），由A向B观测(直觇)，由B向A观测(反觇)。对向观测作用：消除地球曲率和大气折光的影响。,普通视距测量的精度一般为1/2001/300，但由于操作简便，不受地形起伏限制，可同时测定距离和高差，被广泛用于测距精度要求不高的地形测量中。,4.6 视距测量,一、普通视距测量原理,视距测量是利用视距丝配合标尺读数来完成的。,对于倒像望远镜：下丝在标尺上的读数为a，上丝在标尺上的读数为b，视距间隔 l（l=a-b），则水平距离D有：,、视距测量原理,通常情况下k=100,视准轴水平时的视距公式为：,测站点到立尺点的高差为：,i 仪器高，是桩顶到仪器水 平轴的高度；v 中丝在标尺上的读数。,2、视准轴水平时的距离和高差公式,3、视准轴倾斜时的距离和高差公式,图中,设,则,原理：,倾斜距离L为：,或,计算：,水平距离D为：,高差h为：,例题：如上图，在A点量取经纬仪高度i=1.400m，望远镜照准B点标尺，中丝、上丝、下丝读数分别为v=1.400m，b=1.242m，a=1.558m，=327,试求A、B两点间的水平距离和高差。,解：1）尺间距,2）水平距离,3）高差,4、 视距测量方法,测A、B两点间的水平距离和高差，测量步骤如下： (1) 在A点安置经纬仪，进行对中、整平，并量取仪器高i; (2) 用望远镜瞄准B点上的视距尺，读取上丝、中丝(v)和下丝读数，然后用微动螺旋使指标水准管气泡居中，再读取竖盘读数。 (3) 计算尺间隔S及竖直角，按求水平距离的公式和用视距表示的三角高差计算公式计算水平距离l和高差h。,5、 视距测量误差及注意事项,此外还有：标尺分划误差、竖直角观测误差、 视距常数误差等。,1.读数误差 2.标尺不竖直误差 3.外界条件的影响,视距测量差,电池,望远镜,屏幕及键盘,基座,垂直度盘,水平度盘,制微动螺旋,全站仪主要部件示意图,光学对点器,全站仪又名电子速测仪 工作原理：利用望远镜瞄准目标，然后借助某种形式的度盘读取方向值。 新特点： A：小型光电测距装置与经纬仪相结合，构成了三维测量系统；B：用光电扫描度盘替代光学玻璃度盘；C：运用微处理机对测量过程和测量数据的现场处理实施控制； D：利用倾斜传感器对竖直角的剩余倾斜值进行自动改正；E：具有液晶数字显示测量值； F：电子数据自动记录装置。,全站仪集测角、测距于一体，由微处理机控制能自动进行测距、测角，能自动归算水平距离、高差和坐标等，还能进行施工放样，能自动记录观测数据。 独立观测值：斜距、水平方向值和垂直角。其他数据如平距、高差、坐标等可由全站仪内的微处理机计算而得。,