《建筑工程测量》3角度测量.ppt

第三章 角度测量 角度测量，包括水平角测量水平角测量和垂直垂直 角测量角测量，是测量的基本测量工作之一。 水平角测量用于确定地面点位的平 面位置，垂直角测量用于测定地面点的 高程或将倾斜距离换算成水平距离。 第一节 水平角测量原理 一、水平角的概念 相交于一点的两方向线在水平面上的垂直投影 所形成的夹角，称为水平角。水平角一般用表示 ，角值范围为0360。 二、水平角测角原理 B A O O1 A1 B1 (左) (右) O 0 270 b a 水平面(H) 铅垂线 用于测量水平角的仪器，必须具备一个 能置于水平位置的刻度盘（称为水平度盘） ，且水平度盘的中心位于水平角顶点的铅垂 线上。为了能瞄准高低远近不同的目标，仪 器上的望远镜不仅可以在水平面内转动，而 且还能在竖直面内转动。 经纬仪就是根据上述基本要求设计制造的测角 仪器。 返回下一节 第二节 光学经纬仪的构造 经纬仪按读数设备不同分为光学经纬仪 和电子经纬仪。 光学经纬仪按测角精度，分为DJ07、DJ1、DJ2 、DJ6和DJ15等不同级别。下标数字07、1、2、6、 15表示仪器的精度等级，即“一测回方向观测中误 差的秒数”。 在工程中最常用的是DJ6和DJ2型光学经 纬仪。本节主要介绍DJ6型光学经纬仪。 一、DJ6型光学经纬仪的构造 照准部 水平度盘 基座 1照准部 照准部是指经纬仪水平度盘之上，能绕 其旋转轴旋转部分的总称。 * 竖轴 望远镜 横轴（水平轴） 照准部制动和微动螺旋 望远镜制动和微动螺旋 竖直度盘 读数设备 照准部水准管 光学对中器 * * 2水平度盘 它是由光学玻璃制成的圆环，环上刻有 0360的分划线，在整度分划线上标有注 记，并按顺时针方向注记，两相邻分划线间 的弧长所对圆心角，称为度盘分划值，通常 为1或30。 水平度盘与照准部是分离的。如果需要 改变水平度盘的位置，可通过照准部上的水 平度盘变换手轮，将度盘变换到所需要的位 置。 3基座 基座用于支承整个仪器，并通过中心连接螺旋 将经纬仪固定在三脚架上。 基座上有三个脚螺旋，用于整平仪器。 在基座上还有一个轴座固定螺旋，用于控制照 准部和基座之间的衔接，使用仪器时，切勿松开轴 座固定螺旋，以免照准部与基座分离而坠落。 二、读数设备及读数方法 光学经纬仪上的水平度盘和竖直度盘的最小度 盘分划值一般均为1或30，度盘上小于度盘分划 值的读数要利用测微器读出，DJ6型光学经纬仪一 般采用分微尺测微器。 * 三、DJ2型光学经纬仪构造简介 1DJ2型光学经纬仪的特点 （1）望远镜放大倍数较大，照准部水准管灵 敏度较高。 （2）读数时，通过转动换像手轮，使读数显 微镜中出现需要读数的度盘影像。 （3）DJ2型光学经纬仪采用对径符合读数装 置以可消除偏心误差的影响，提高读数精度。 2DJ2型光学经纬仪的读数方法 采用对径符合读数装置。 4 6566 0 0 1 2 5 6566 40 41 返回下一节 第三节 经纬仪的使用 经纬仪的使用 安置仪器 瞄准目标 读数 安置仪器可按初步对中整平和精确 对中整平两步进行。 1初步对中整平 用光学对中器对中 2精确对中和整平 安置仪器 对中的目的是使仪器中心与测站点标志中心位 于同一铅垂线上。 整平的目的是使仪器竖轴处于铅垂位置，水平 度盘处于水平位置。 对中和整平，一般都需要经 过几次“整平对中整平”的循 环过程，直至整平和对中均符合 要求。 二、瞄准目标 三、读数 （1）打开反光镜，调节反光镜镜面位置 ，使读数窗亮度适中。 （2）转动读数显微镜目镜对光螺旋，使 度盘、测微尺及指标线的影像清晰。 （3）根据仪器的读数设备进行读数。 返回下一节 第四节 水平角的测量方法 水平角测量的方法 测回法 方向观测法 一、测回法 测回法适用于观测两个方向之间的 单角，是水平角观测的基本方法。 1测回法的观测方法 设O为测站点，A、B为观测目标，用测回法观测OA 与OB两方向之间的水平角。 A B O （1）在测站点O安置经纬仪，在A、B两点竖立测杆 或测钎等，作为目标标志。 A B O （2）盘左位置 瞄准左目标A，读取水平度盘读数aL。 瞄准右目标B，读取水平度盘读数bL。 盘左位置的水平角角值（也称上半测回角值）L 为： 上半测回 。 。 。 测回法观测手簿 测测站 竖竖 盘盘 位置 目 标标 水平度盘读盘读 数 半测测回角值值 一测测回角值值 各测测回平均值值 O 左 A 0 01 30 。 B98 20 48 。98 19 18 右 B 278 21 12 * A 180 01 42 * 98 19 30 98 19 24 第一测回 O 第二测回 左 A 90 01 06 B188 20 36 右 B A 8 20 36 270 00 54 98 19 30 98 19 42 98 19 36 98 19 30 * * * * * * A B O * （3）盘右位置 瞄准右目标B，读取水平度盘读数bR。 瞄准左目标A，读取水平度盘读数aR。 下半测回 盘右位置的水平角角值（也称下半测回角值）R为： * * 上半测回和下半测回构成一测回。 （4）对于DJ6型光学经纬仪，如果上 、下两半测回角值之差不大于40，即|L R|40，认为观测合格。 可取上、下两半测回角值的平均值作为一测 回角值。即 在本例中： * * 注意 ! 由于水平度盘是顺时针刻划注记的，所 以计算水平角时: 总是用右目标的读数减去左目标的读数。 如果不够减，则应在右目标的读数上加上360 ，再减去左目标的读数，决不可以倒过来减。 * 对一个角度观测多个测回时： 为了减弱度盘分划误差的影响，各测回在盘左 位置观测起始方向时，需要起始方向安置水平度盘 读数。 根据测回数n，以180/n的差值，进行水平度盘 读数的安置。 安置起始方向水平度盘读数的办法： 对DJ6经纬仪，各测回角值互差如果不超 过40，取各测回角值的平均值作为最后角 值。 * * 二、方向观测法 方向观测法简称方向法，也称全圆方向 观测法或全圆测回法。 适用于在一个测站上观测两个以上的方向。 1方向观测法的观测方法 O A B C D 设O为测站点，A、B、C、D为观测点。 （1）在测站点O安置经纬仪 在A、B、C、D观测目标处竖立观测标志。 O A B C D （2）盘左位置 选择一个明显目标A作为起始方向，瞄准零方向A，将 水平度盘读数安置在稍大于0处，读取水平度盘读数； * 顺时针方向依次瞄准B、C、D各目标，分别读取水平 度盘读数。 为了校核，再次瞄准零方向A，称为半测回归零，读 取水平度盘读数。 * * 测测 站 测测 回 数 目 标标 水平度盘读盘读 数 2c平均读读数归归零后方 向值值 各测测回归归 零后方向 平均值值 略图图及角值值 盘盘左盘盘右 123 45678910 O 1 A 0 02 12 180 02 00 +12 (0 02 10) 0 02 06 0 00 00 0 00 00 B 37 44 15217 44 05 +1037 44 1037 42 0037 42 04 C 110 29 04 290 28 52+12110 28 58 110 26 48110 26 52 D150 14 51 330 14 43+8150 14 47150 12 37150 12 33 A0 02 18180 02 08+100 02 13 2 A90 03 30 270 03 22 +8 (90 03 24) 90 03 26 0 00 00 B 127 45 34 307 45 28+6127 45 3137 42 07 C 200 30 2420 30 18+6200 30 21110 26 57 D240 15 5760 15 49 +8240 15 53150 12 29 A90 03 25270 03 18+790 03 22 方向观测法观测手簿 。 。 。 。 * * * * * * * 零方向A的两次读数之差的绝对值，称 为半测回归零差。 归零差不应超过相应的规定。 具体规定是： 如果归零差超限，应重新观测。 以上称为上半测回。 幻灯片 24 幻灯片 15 O A B C D （3）盘右位置 逆时针方向依次照准目标A、D、C、B、A。 并将水平度盘读数由下向上记入观测表中。 以上称为下半测回。 * 上、下两个半测回合称一测回。 需要观测n个测回，则各测回起始方向仍 按180/n的差值，安置水平度盘读数。 幻灯片 15 2方向观测法的计算方法 （1）计算两倍视准轴误差2c值 2c =盘左读数（盘右读数180） 以OA方向为例： * 平均读数又称为各方向的方向值。 （2）计算各方向的平均读数 以OB方向为例： * 起始方向有两个平均读数，故应再取其 平均值。 将起始方向两个平均读数的平均值，写 在起始方向平均读数栏内，并加括号。 * 将各方向的平均读数减去起始方向的平均读数（括号 内数值）。起始方向归零后的方向值为零。 （3）计算归零后的方向值 * （4）计算各测回归零后方向值的平均值 多测回观测时，同一方向值各测回互差，符合 规定，则取各测回归零后方向值的平均值。 （5）计算各目标间水平角角值 * 各测回归零后方向值的平均值 * 经纬仪型号 半测回归零差 一测回内 2c互差 同一方向值 各测回互差 DJ2 121812 DJ6 1824 方向观测法的技术要求 * * 下一节返回 第五节 垂直角的测量方法 一、垂直角测量原理 1垂直角的概念 在同一铅垂面内，观测视线与水平线之间的夹角，称 为垂直角，又称倾角，用表示。 + B A O 角值范围为090。 视线在水平线的上方，垂直角为仰角，符号为正（+）； 视线在水平线的下方，为俯角，符号为负（）。 2垂直角测量原理 由于视线水平时的竖盘读数都应为90的 倍数。所以，测量垂直角时，只要瞄准目标 读出竖盘读数，即可计算出垂直角。 二、竖直度盘构造 光学经纬仪竖直度盘的构造包括: 竖直度盘 竖盘指标 竖盘指标水准管 竖盘指标水准管微动螺旋 当竖盘指标水准管气泡居中时，竖盘指标所处 的位置称为正确位置。 观测垂直角时，竖盘指标必须处于正确位置才 能读数。 * * * * * * 光学经纬仪的竖直度盘得注记形式有两种： 顺时针方向注记逆时针方向注记 0 90 180 270 0 180 90 270 竖直度盘构造的特点是： 当望远镜视线水平，竖盘指标水准管气 泡居中时，盘左位置的竖盘读数为90，盘右 位置的竖盘读数为270。 三、垂直角计算公式 顺时针注记的竖盘垂直角计算的公式: 270 90 1800 0 90 180 270 L R 盘左位置 盘右位置 盘左位置： 盘右位置： 一测回垂直角： * 逆时针注记的竖盘垂直角的计算公式为： 在观测垂直角之前，将望远镜大致放置水平， 观察竖盘读数，首先确定视线水平时的读数；然后 上仰望远镜： 若读数增加，则垂直角的计算公式为： 若读数减少，则垂直角的计算公式为： 这个规定，适合任何竖直度盘注记形式和盘左 盘右观测。 * * 四、竖盘指标差 在垂直角计算公式中，认为当视准轴水平、竖 盘指标水准管气泡居中时，竖盘读数应是90的整 数倍。 竖盘指标常常偏离正确位置，这个偏离的差值 x角，称为竖盘指标差。 竖盘指标差x本身有正负号，一般规定当竖盘 指标偏移方向与竖盘注记方向一致时，x取正号， 反之x取负号。 * * * 0 90 180 270 0 90 180 270 L R 盘左位置 盘右位置 x x x x R L 盘左位置，其正确的 垂直角计算公式为： 盘右位置，其正确的 垂直角计算公式为： 垂直角的计算公式 ： 用盘左、盘右观测，取平均值作为垂直角的观测结果，可以消 除竖盘指标差的影响。 竖盘指标差的计算公式 ： * 下一节8 指标差互差的限差，DJ2型仪器不得超过 15； DJ6型仪器不得超过25。 五、垂直角观测 B A O （1）在测站点O安置经纬仪，在目标点A竖立观测标 志，确定该仪器垂直角计算公式。 （2）盘左位置：瞄准目标A。转动竖盘指标水准管微 动螺旋，使水准管气泡严格居中，然后读取竖盘读数L。* （3）盘右位置：重复步骤2。 * * * （4）根据垂直角计算公式计算，得 * * 竖盘指标差为： * 那么一测回垂直角为： * 垂直角观测手簿 测测 站 目 标标 竖盘竖盘 位置 竖盘读竖盘读 数 半测测回 垂直角 指标标 差 一测测回 垂直角 备备 注 12345678 OA 左 95 22 00 * 右 264 36 48 -5 22 00* * -5 23 12 * -36 * -5 22 36 OB 左 右 81 12 36 278 45 54 +8 47 24 +8 45 54 -45+8 46 39 注意： 每次读数前必须使竖盘指标水准管气泡 居中。 采用了竖盘指标自动归零装置的经纬仪 ，整平，瞄准目标后，打开自动补偿器。 下一节返回 第六节 经纬仪的检验与校正 一、经纬仪的轴线及各轴线间应满足的几何条件 经纬仪的主要轴线有: 竖轴VV、横轴HH、 视准轴CC、水准管轴LL。 经纬仪各轴线之间应满 足以下几何条件： （1）水准管轴LL应垂直于竖轴VV； （2）十字丝纵丝应垂直于横轴HH； （3）视准轴CC应垂直于横轴HH； （4）横轴HH应垂直于竖轴VV； 二、经纬仪的检验与校正 1水准管轴LL垂直于竖轴VV的检验与校正 （1）检验方法 （2）校正方法 2十字丝竖丝的检验与校正 （1）十字丝竖丝的检验 P P （2）十字丝纵丝的校正 十字丝固定螺钉 十字丝校正螺钉 3视准轴CC垂直于横轴HH的检验与校正 视准轴不垂直于水平轴所偏离的角值c称为视准轴误 差。 （1）检验方法 A B B1 D H H H1 H1 90c 90c 1802c 2c A H H H1 H1 D B1 B B2 B390c 90c 1802c 2c 2c 直尺 直尺 盘左瞄准A点 盘右瞄准A点 倒转望远镜定出B1点 倒转望远镜定出B2点 c c 对于DJ6 经纬仪，如果 c 60，则需 要校正。 （2）校正方法 在直尺上 定出一点B3。 4横轴HH垂直于竖轴VV的检验与校正 5竖盘水准管的检验与校正 竖盘指标差x若超过1时，需要校正。 返回下一节 * 第七节 角度测