工程测量第三章.ppt
工程测量,主讲：蔡 颖,东北电力大学 建筑工程学院,第3章 角度测量,第一节 水平角测量原理第二节 DJ6型光学经纬仪第四节 水平角测量方法第五节 竖直角测量方法第六节 经纬仪的检验与校正第七节 角度测量的误差分析 及注意事项第八节 电子经纬仪,重点：经纬仪的使用方法 角度测量方法 角度测量的成果计算。角度测量误差分析难点：经纬仪的安置（整平对中）,第3章 角度测量,O,A,B,o,a,b,水平面,水平角,一、水平角：,空间两相交直线垂直投影到水平面上所形成的夹角。取值范围：0360,第一节 角度的测量原理,D=Scos h=Dtg,观测视线与水平视线在同一竖直面上的夹角。,取值范围：-90+90。仰角为正值，俯角为负值。,竖直角主要用于计算水平距离和确定点的高程。,二、竖直角：,第一节水平角的测量原理,第一节 角度的测量原理,a,b,=b-a,A,O,关键：1、水平放置的度盘。2、既能上下、又能水平旋转的望远镜。3、分划中心、望远镜旋转中心与角顶点位于同一铅垂线上。,B,经纬仪的种类,按测角原理可分为：,光学经纬仪、电子经纬仪。,按测角精度分:,精密（0.7、1）,中精度（2、6）,第二节DJ6光学经纬仪,第二节DJ6光学经纬仪,光学经纬仪,电子经纬仪,全站仪,照 准 部 望远镜、竖盘、水准管、读数设备、控制螺旋等水平度盘 放在竖轴轴套上，分划中心与 仪器竖轴重合，与照准部可分可合。基座 轴座、脚螺旋、连接板等,一、DJ6光学经纬仪的构造,一、DJ6光学经纬仪的构造,物镜调焦螺旋,照准部、度盘、基座之间的关系,经纬仪的构造,一、DJ6光学经纬仪的构造,两种归零方法,照准部、度盘、基座之间的关系,一、DJ6光学经纬仪的构造,归零方法（一）,经纬仪的构造,归零方法（二）,照准部、度盘、基座之间的关系,复测装置,一、DJ6光学经纬仪的构造,读数装置：分微尺式和测微轮式（J6多为分微尺式,如P30图3-4）测微尺式读数方法：先读取落在分微尺内的度盘分划线度数，再读取分微尺上的分和秒值，（秒以6的倍数读取）。,二、DJ6型光学经纬仪的读数装置与读数方法,分微尺读数,85 36 36,读数方法,359 59 24,205 01 30,二、经纬仪的读数装置及读数方法,单平板玻璃测微器及读数方法,经纬仪的使用,（一）安置仪器（二）瞄准目标（三）水平度盘配置（四）读数,三、经纬仪的使用,（一）安置仪器：包括对中和整平,对中：使仪器的旋转轴（竖轴）位于 测站点的铅垂线上整平：使竖轴铅垂，水平度盘水平。,三、经纬仪的使用,1、粗略对中,（1）锤球对中,三、经纬仪的使用,（2）光学对中器对中 眼看光学对中器，固定一个架脚，提起并左右前后摆动另两个架脚，使地面的测站点位于对中器分划圈内。,三、经纬仪的使用,三、经纬仪的使用,（2）粗略整平：调节脚架长短使圆水准器气泡基本居中。,三、经纬仪的使用,（3）精确整平：调节脚螺旋使照准部水准管气泡精确居中。（在两个垂直方向上居中）,（4）精确对中：眼看光学对中器，在架头上平移经纬仪，使地面的测站点标志中心位于对中器分划圈中心。,三、经纬仪的使用,(二)瞄准,正像,倒像,目标粗时,三、经纬仪的使用,(三)置盘,三、经纬仪的使用,(三)读数,三、经纬仪的使用,第四节 水平角测量方法,水平角观测方法:一、测回法 适用于只有二个方向组成的水平角测量二、方向观测法（全圆观测法）适用于二个以上方向组成的水平角测量,步骤：1）首先在测站B上对中整平，安置好经纬仪。2）盘左瞄准左手方的目标A3）调水平度盘变换手轮使读数略大于0。4）读取水平度盘读数A左5）顺时针转动照准部瞄准右方目标C,读取水平度盘 读数C左计算上半测回角值：左=C左 A左,一、测回法,第四节 水平角测量方法,记录手簿见教材34页,6）倒转望远镜，盘右先瞄准右方目标C 读记水平度盘读数C右7）逆时针转瞄目标A，记水平度盘读数A右计算下半测回角值：右=C右 A右一测回角值：=1/2（左+右）,第四节 水平角测量方法,关于度盘变换,为了提高观测精度，常常要对一个角度重复观测多个测回，然后取平均值。为了减少度盘的分划误差，每个测回开始均采用不同的度盘位置。（只测一个测回可不配置始读数）度盘变换值：180/n 测2个测回 测3个测回测4个测回1 00 03 左右 00 03 左右 00 03 左右 2 90 03 左右 60 03 左右45 03 左右3 120 03 左右 90 03 左右4 135 03 左右测回法技术要求（观测限差）：1）半测回角差40 2）各测回角差24,测回法记录手薄,120 45 12,270 30 36,300 44 48,90 30 06,149 45 24,149 45 18,149 45 21,说明：C-A不够减时加360再减。半测回角差40为合格（J6）,左方目标,右方目标,二、方向观测法 当一个站上观测方向多于二个方向时应采用方向法观测。如三角网水平角观测。由于观测方向多，为了保证观测精度半测回需要归零检查，上半测回归零差合格，再测下半测回。1、观测顺序：上半测回：ABCDA下半测回：ADCBA半测回归零差：DJ6 18，DJ2 12,第四节 水平角测量方法,2、计算每个方向的2C误差2C误差=盘左读数-盘右读数1802C误差即2倍视准轴误差，是由于视准轴不垂直横轴引起的水平角误差。同一测回2C互差限差：J2 18 为合格,J6无规定。盘左盘右观测取平均值可消除2C误差的影响。,请参看35页表3-2,第四节 水平角测量方法,3、计算平均方向值1/2【盘左读数+（盘右读数180）】4、归零后方向值各方向方向值-零方向方向值5、各测回平均方向值6、水平角值,第四节 水平角测量方法,第五节 竖直角测量方法,倾斜视线与水平视线在同一竖直面上的夹角。,取值范围：-90+90。仰角为正值，俯角为负值。,一、竖直角：,第五节 竖直角测量方法,二、竖直度盘,1、度盘竖直放置。2、竖盘与望远镜同轴转动。3、读数指标线与竖盘分离，位于铅垂位置。,第五节 竖直角测量方法,1、盘左：望远镜上仰时，读数L在090之间。=90读数L,三、竖直角计算公式,1、顺时针注记竖直角计算公式,顺时针注记竖直角计算公式L=90LR=R270,R=R270,三、竖直角计算公式,1、顺时针注记竖直角计算公式,第五节 竖直角测量方法,2、逆时针注记竖直角计算公式,第五节 竖直角测量方法,3 竖盘指标差的概念,1）什么是指标差？2）指标差产生的原因:由于竖盘指标线(读数光路)与指标水准管轴不垂直,当水准管气泡居中时,读数指标线偏离正确位置.这偏差即为指标差.用表示.,90,270,L=90(L-)R=(R-)270,第五节 竖直角测量方法,3）对竖直角的影响（顺时针注记）假设指标线左偏,盘左时,读数变大,则L变小;盘右时,读数也变大,则R变大.,第五节 竖直角测量方法,4）指标差的消除：L=90L=L+=90L R=R270=R=R270=1/2（R+L）,的消减方法为盘左盘右观测取中数。,=1/2（L+R360）或=1/2（R-L）,5）指标差的计算：,四、竖直角的观测和计算,（1）在测站上对中整平安置好经纬仪，并量记仪器高（测站点桩面到望远镜旋转中心的高度）。,四、竖直角的观测和计算,（2）盘左瞄准目标（横丝切顶）,（3）调指标水准管气泡居中,（4）读记竖盘读数L计算盘左半测回角值,L=90L,计算指标差：=1/2（L+R360）,（5）盘右瞄准目标,（6）调指标水准管气泡居中,（7）读记竖盘读数R,计算盘右半测回角值 R=R 270,计算一测回竖直角：=1/2（L R）,或=1/2（R L）,四、竖直角的观测和计算,四、竖直角的观测和计算,0,90,180,270,指标差变动范围15,第六节 经纬仪检验与校正,主要轴线：仪器竖轴、横轴、水准管轴、望远镜视准轴，此外还有望远镜十字丝,经纬仪主要轴线,轴线应满足的几何条件：1）水准管轴LL竖轴VV 2）视准轴CC 横轴HH 3）横轴HH竖轴VV 4）十字丝竖丝横轴HH,经纬仪主要轴线,第六节 经纬仪检验与校正,一、水准管轴竖轴的检校,第六节 经纬仪检验与校正,（一）检验方法：,校正方法：,一、水准管轴竖轴的检校P39（一）检验方法：整平水准管后转180，观察气泡偏离情况。校正方法：各调一半,V,L,L,V,第六节 经纬仪检验与校正,一、水准管轴竖轴的检校P39（一）检验方法：整平水准管后转180，观察气泡偏离情况。校正方法：各调一半,V,V,L,L,第六节 经纬仪检验与校正,L,第六节 经纬仪检验与校正,二、十字丝竖丝垂直于横轴的检验与校正,p,第六节 经纬仪检验与校正,H,H,C,C,三、视准轴横轴的检校,第六节 经纬仪检验与校正,三、视准轴横轴的检校,检验方法：四分之一法,2C,C,90-C,90-C,C,H,A,（纵转望远镜180的读数）,B,盘左瞄准A点,横放直尺,C=（B2-B1）/4D,=206265,O,B1,第六节 经纬仪检验与校正,三、视准轴横轴的检校,检验方法：四分之一法,H,2C,C,90-C,90-C,C,H,A,B1（纵转望远镜180读数）,B,横放直尺,2C,B2,盘右瞄准A点,（纵转望远镜180读数）,B3,B3=B2-（B2-B1）/4,O,四、横轴竖轴的检校(即横轴水平)（高低点法）,P,P,P1,P2,检验原理：检验方法：高低点法，i20需校正校正方法：升或降横轴支架校正螺丝误差消除方法：盘左盘右观测取中数,i,tgi=P1P2/2D tg,D,P0,五、竖盘指标差的检校检验原理：检验方法：盘左盘右测一点的竖直角，计算指标差。=(L+R360)/2当指标差1要校正。校正方法：取盘右位瞄准，用指标水准管微动螺旋使竖盘 读数对准正确读数(+270),校正指标水准管 气泡居中。误差消除方法：盘左盘右观测取中数（正倒镜观测）,第七节 角度测量误差分析及注意事项,一、角度测量误差来源,（一）仪器误差,1、视准轴误差（CCHH）,盘左盘右观测取平均消除,2、横轴误差（HHVV）,盘左盘右观测取平均消除,3、竖轴误差（LLVV）,盘左盘右观测取平均不能抵消，仔细整平。,4、度盘偏心差,盘左盘右观测取平均消除,5、度盘刻划不均匀误差,6、竖盘指标差,盘左盘右观测取平均消除,（二）观测误差,1、对中误差,第七节 角度测量误差分析及注意事项,一、角度测量误差来源,角度测量误差源,2、目标偏心误差,3、照准误差,4、读数误差,（三）外界条件的影响,第七节 角度测量误差分析及注意事项,（二）观测误差,如：风力、日晒、光线不好、旁折光、震动等。,二、水平角观测注意事项,（1）仪器安置的高度应合适，脚架应踩实，中心螺旋拧紧，观测时手不扶脚架，转动照准部及使用各种螺旋时，用力要轻。,（2）若观测目标的高度相差较大，特别要注意仪器整平。,（3）对中要准确。测角精度要求越高，或边长越短，则对中要求越严格。,第七节 角度测量误差分析及注意事项,水平角观测注意事项,（5）按观测顺序记录水平度盘读数，注意检查限差。发现错误，立即重测。,（6）水准管气泡应在观测前调好，一测回过程中不允许再调，如气泡偏离中心超过两格时，应再次整平重测该测回。,第七节 角度测量误差分析及注意事项,（4）观测时要消除视差，尽量用十字丝交点照准目标底部或桩上小钉,思考题盘左盘右取中数法能消除哪些误差？,盘左盘右取中数可消除下列误差,视准轴误差（CCHH）,盘左盘右观测取平均消除,横轴误差（HHVV）,盘左盘右观测取平均消除,度盘偏心差,盘左盘右观测取平均消除,竖盘指标差,盘左盘右观测取平均消除,1、电子经纬仪的特点 1）外形2）测角方式3）操作、显示,3.8电子经纬仪简介,电子经纬仪的功能：同时测定水平角、竖直角,2、电子经纬仪的测角原理(P49),1)编码度盘测角原理2)光栅度盘测角原理,3、电子经纬仪的使用,电子经纬仪的操作步骤与光学经纬仪基本相同。安置仪器（对中和整平）开机瞄准第一个目标,并置零瞄准第二个目标显示角度值记录,2.7 电子经纬仪,本章小结,1.基本概念 水平角、竖直角、2.简答 1)简述经纬仪的使用步骤 2）水平角测量的主要方法有哪两种？各适用于什么情况？3）简述用DJ6级经纬仪进行测回法观测水平角的步骤？测回法观测水平角有哪几项限差？4）安置经纬仪包括那两步？各自的目的是什么？5）经纬仪有哪些主要几何轴线？几何轴线之间应该满足哪些条件？6）经纬仪进行角度测量时主要有哪些误差？其中哪些误差可以通过盘左盘右观测求平均值的方法消除或减弱？3.计算 1）测回法水平角记录手簿 2）竖直角记录手簿4.熟练使用经纬仪进行水平角竖直角测量,
