土木工程测量角度测量.ppt
主要内容:（1）常用经纬仪的构造（2）水平角及竖直角的测量方法（3）角度观测的误差来源及削减措施（4）仪器校验方法,第三章 角度测量,1.角度分类 水平角及竖直角测量2.角度测量目的（1）水平角测量用于确定点的水平位置。（2）竖直角测量是为了确定地面点的高程，或将倾斜距离化算为水平距离3.角度测量采用的仪器（1）经纬仪（2）全站仪,3.1 角 度 概 述,1.水平角 地面上一个点到两个目标点的方向线垂直投影到水平面上所形成的角称为水平角。2.水平角测量 水平角计算,水平角测角原理,3.2 水平角测量原理,注意：永远是右方向减左方向,1.竖直角：在一个竖直面内，方向线与水平线的夹角称为该方向线的竖直角。仰角：符号为正；俯角：符号为负。天顶距Z：角值变化范围 为0o180o 2.天顶距与竖直角关系 3.竖直角测量,竖直角测量原理,3.3 竖直角测量原理,1.概述 光学经纬仪是集光学、几何学及测量学理论于一体的测绘仪器。（1）测角常用的仪器 1）光学经纬仪 2）电子经纬仪 3）全站仪（2）经纬仪的表示方法（国产）DJn 表示大地测量和经纬仪汉语拼音，n为数字，表示仪器的精度，代表一个测回水平方向的中误差（标准差，秒）。常用经纬仪有DJ1、DJ2、DJ6等。（3）角度测量的表示 度分秒（）,3.4 光学经纬仪,2.经纬仪的基本组成 主要由望远镜、读数设备、竖直度盘、水平度盘、水准器、基座及竖轴等。其中望远镜、读数设备、竖直度盘及水平度盘是仪器的主要部分。,北京博飞仪器公司TDJ2E正像光学经纬仪,3.经纬仪常用旋钮的作用（1）望远镜物镜对光螺旋：调清物像，让目标成像在十字丝分划板上。（2）望远镜目镜对光螺旋：调清十字丝，放大物像（3）水平制动螺旋：限制照准部在水平方向上转动（4）水平微动螺旋：精确控制水平方向对点，只有在水平制动旋钮锁定后才起作用（5）水平度盘位置变换手轮：用于设定某一个方向的水平角为某一角度值（6）望远镜制动旋钮：控制望远镜绕横轴转动（7）望远镜微动螺旋：精确控制竖直方向对点，只在望远镜制动旋钮锁定后才起作用,（8）反光镜：调节读数窗口的亮度（9）读数目镜对光螺旋：控制读数窗口的清晰度（10）测微轮：用于调整读数窗口中上下对径分划线的相对位置（当上下对径分划线对齐时才能读数）（11）光学对中器：用于观察仪器中心是否与地面测站点对准（12）对中器对光螺旋：用于调节对中器目镜及物镜的清晰度，以便能看清地面上的测站点（13）度盘换像轮：用于在读数窗口中切换水平度盘和竖直度盘的影像。,4.度盘及读数 经纬仪两个度盘：竖直度盘及水平度盘。竖直度盘用于测量竖直角，水平度盘则用于测量水平角。读数方法：右图为DJ2 为读数窗口：（1）用测微器对正上 下对径分划线（2）读数（从上下两 个窗口中读取角度值）,十位数分值,秒,个位数分值,对径分划线,度,1.经纬仪使用方法（1）仪器安放、整平：方法与水准仪操作一样（2）对中：通过光学对中器移动仪器使其中心与站点位置重合。（3）瞄准目标及读数：1）对光调节：松开水平制动螺旋及望远镜制动螺旋，目镜对光调节的方法与水准测量相同。,3.5 水平角观测方法,2）瞄准目标：利用手动旋转照准部并通过准星与照门粗略对准目标，然后拧紧水平制动螺旋，缓慢旋转水平微动螺旋，使十字丝中央竖线对准目标中心。3）读数窗口调节：调节反光镜使读数窗口亮度增加，旋转读数目镜对光螺旋使读数窗口清晰（注意：必须确保度盘换像轮在水平度盘上）。调节测微器使读数窗中间的上下对径分划线对齐，最后读数。,注意：一定要消除视差如何判断视差？,2.两种常用的观测盘位：盘左：竖直度盘位于望远镜的左侧（从目镜向物镜方向看）时，称为盘左（盘左观测）；盘右：竖直度盘位于望远镜的右侧（从目镜向物镜方向看）时，称为盘右（盘右观测）；,盘右位置,3.观测方法（1）测回法：单角度测量方法。分别利用盘左（正镜）及盘右（倒镜）观测水平角，然后取两半测回角值的平均值作为最终结果。通过多测回观测来提高观测精度、削弱度盘分划误差的影响。,水平角观测记录手簿,（2）全圆测回法：在一个测站点观测多个方向水平度盘读数，以计算任意两方向之间的水平角。需要进行归零测量 计算量：1）半测回归零差 2）两倍照准误差 3）方向平均读数 4）归零方向值 5）归零方向平均 值 6）各方向间的水 平角值,1.仪器误差（1）度盘刻度误差（2）度盘偏心差（3）轴系几何条件未满足2.仪器安置及目标偏心误差（1）对中误差（2）整平误差（3）照准目标偏心误差3.观测误差（1）照准误差（2）读数误差4.环境条件影响,3.6 水平角观测误差来源,思考：竖直角的定义及观测原理是什么？照准部的构造是怎样的？,1.竖直度盘的注记形式：（1）顺时针注记：度盘顺时针刻度（2）逆时针注记：度盘逆时针刻度,3.7 竖 直 角 观 测,注意：注记形式的判断方法及相应角度计算公式,2.竖盘注记观测及竖盘指标差计算（1）度盘注记读数(MO)观测：盘左盘右观测同一目标,（2）竖盘指标差计算 当望远镜视线水平，竖盘指标水准管气泡居中时，指标偏离其正确位置的角值，称为竖盘指标差，用x表示。,指标差误差的限差表,1.经纬仪的主要轴线(带水准管)：（1）横轴HH：控制望远镜做纵向旋转的水平轴中心线（2）视准轴CC：十字丝中央交点和物镜光心的连线（3）水准管轴LL：水准管圆弧中心与顶面圆弧内壁相切的直线（4）竖轴VV：通过照准部底部与基座连结孔的中心与横轴和视准轴交叉点的连线。2.经纬仪轴线应满足的几何关系（1）水准管轴垂直于竖轴（LLVV）（2）十字线的竖丝垂直于横轴（3）视准轴垂直于横轴（CC HH）（4）横轴垂直于竖轴（HH VV）,3.8 经纬仪轴线的几何关系,（1）水准管轴是否垂直于竖轴的检验 用脚螺旋调节水准管气泡居中，然后旋转照准部180度，若气泡仍居中则表明两轴垂直，否则若偏移量超过一格则需要进行校正。（2）十字丝竖线垂直横轴检验 用十字丝交点精确瞄准一目标点，微动旋转望远镜上下转动。若该点不偏离竖丝，表示十字丝竖丝垂直于仪器横轴。否则应进行校正,3.9 经 纬 仪 检 验,（3）视准轴垂直于横轴检验 1）在相距100米的两点中间安放仪器，在一端设置一个标志A，另一端横放一根水准尺；2）盘左对准A点，拧紧水平制动螺旋，纵转望远镜在B尺上读数B1；盘右同样做法得读数B2 若B1与B2重合,则说明两轴垂直。若B1与B2不重合，则可求出角B1OB2的值。若角值大于80秒，则需要校正。（4）横轴垂直于竖轴的检验 距墙2030米左右安放仪器，以盘左使仪器仰角约30度指向墙上一个点M，拧紧水平制动螺旋，将望远镜旋转到水平位置，标出此时的十字丝交叉中心点m1。同理盘右得到另一个点m2。若m1和m2重合，则表明另轴垂直。,（1）电子经纬仪：以光电信号为基础，与光学经纬仪比较有如下优点：1）度盘自动读数：不是按度盘刻划线读取角度值，而是在度盘上取得电信号，根据电信号再转换成角度。2）采用电扫描，度盘自动计数，克服了光学经纬仪的度盘偏心及刻划误差等。3）自动存储，角度测量自动化及数字化。4）三轴自动补偿功能，能对角度观测进行自动改正。5）与电磁波测距组合成为全站式电子速测仪，直接测得点的三维坐标，通过接口传输到计算机，实现测量、计算、绘图一体化。,3.10 角度测量其它仪器,（2）全站仪 高度智能化的测量仪器，自动进行角度、距离、高差测量的计算工作，最后可根据需要直接得到角度值、两点间的斜距及水平距离、两点间的高差，或者待测点的三维坐标。目前常用仪器的精度：1）测角：一般为12，最高可达0.2 2）测距：一般为（2mm3mm）/KM,
