建筑工程测量学习情境.ppt

学习情境三 认识角度测量,目录,学习单元 1掌握水平角观测与竖直角观测,学习单元 2 认识光学经纬仪的构造及其使用,TEXT,学习单元 1掌握水平角观测与竖直角观测,学习单元 1,用于测量水平角的仪器，必须具备以下条件： （1）能安置成水平位置的且全圆顺时针注记的刻度盘（称水平度盘，简称平盘），并且圆盘的中心一定要位于所测角顶点A的铅垂线上。,“,一、水平角测量方法,学习单元 1,（2）有一个不仅能在水平方向转动，而且能在竖直方向转动的照准设备，使之能在过AB、AC的竖直面内照准目标。 （3）应有读取读数的指标线。 望远镜瞄准目标后，利用指标线读取AB、AC方向线在相应水平度盘上的读数a1与b1。,“,一、水平角测量方法,学习单元 1,计算公式为： 水平角角值 右目标读数b1-左目标读数a1。 若b1a1，则b1360。a1。 水平角没有负值。,“,一、水平角测量方法,学习单元 1,（一）测回法 测回法用于观测两个方向之间的夹角。如图3-2所示，需观测OA、OB两个方向之间的水平角，先将经纬仪安置在测站O上，并在A、B两点上分别设置照准标志(竖立标杆或测钎)，其观测方法和步骤如下：,“,一、水平角测量方法,学习单元 1,“,一、水平角测量方法,学习单元 1,1.盘左位置 松开照准部制动螺旋，瞄准左边的目标A，对望远镜应进行调焦并消除视差，使测钎或标杆准确地夹在双竖丝中间，为了减少标杆或测钎竖立不直的影响，应尽量瞄准测钎或标杆的根部。,“,一、水平角测量方法,学习单元 1,读取水平度盘读数a左，并记录。顺时针方向转动照准部，用同样的方法瞄准目标B，读取水平度盘读数b左。 左=左-左,“,一、水平角测量方法,学习单元 1,2.盘右位置 按上述方法先瞄准右边的目标B，读取水平度盘读数b右。逆时针方向转动照准部，瞄准左边的目标A，读取水平度盘读数a右。,“,一、水平角测量方法,学习单元 1,以上操作为盘右半测回或下半测回，测得的角值为右=右-右 两个半测回测得的角值的平均值就是一测回的观测结果，即=（左+右）/,“,一、水平角测量方法,学习单元 1,（二）方向观测法 方向观测法适用于三个以上方向所形成的多个角度测量。如下图所示，在测站O上，用方向观测法观测A、B、C、D各方向之间的水平角，可按下述操作步骤进行。,“,一、水平角测量方法,学习单元 1,“,一、水平角测量方法,1.盘左位置 先观测所选定的起始方向(又称零方向)A，再按顺时针方向依次观测B、C、D各方向，每观测一个方向均读取水平度盘读数并记入观测手簿。,“,一、水平角测量方法,学习单元 1,如果方向数超过三个，最后还要回到起始方向A，并记录读数。最后一步称为归零，A方向两次读数之差称为归零差，目的是为了检查水平度盘的位置在观测过程中是否发生变动。此为盘左半测回或上半测回。,“,一、水平角测量方法,学习单元 1,2.盘右位置 倒转望远镜，按逆时针方向依次照准A、D、C、B、A各方向，读取水平度盘读数，并记录。此为盘右半测回或下半测回。上、下半测回合起来为一测回，如果要观测n个测回，每测回仍应按180/n的差值变换水平度盘的起始位置。,“,一、水平角测量方法,学习单元 1,3.计算平均水平角,“,一、水平角测量方法,学习单元 1,（一）竖直度盘构造 它固定在望远镜横轴的一端，垂直于横轴，随望远镜的上下转动而转动，其构造如图3-5所示。竖盘读数指标线不随望远镜的转动而变化。,“,二、竖直角测量方法,学习单元 1,为使竖盘指标线在读数时处于正确位置，竖盘读数指标线与竖盘水准管固连在一起，由指标水准管微动螺旋控制。转动指标水准管微动螺旋可使竖盘水准管气泡居中，达到指标线处于正确位置的目的。,“,二、竖直角测量方法,学习单元 1,通常情况下，水平方向(指标线处于正确位置的方向)都是一个已知的固定值(0、90、180、270四个值中的一个)。,“,二、竖直角测量方法,学习单元 1,“,二、竖直角测量方法,学习单元 1,（二）竖直角的计算 1.计算平均竖直角 盘左、盘右对同一目标各观测一次，组成一个测回。一测回竖直角值为盘左、盘右竖直角值的平均值，即,“,二、竖直角测量方法,学习单元 1,2.竖直角左与右的计算 如下图所示，竖盘注记方向有全圆顺时针和全圆逆时针两种形式。竖直角是倾斜视线方向读数与水平线方向值之差，根据所用仪器竖盘注记方向形式来确定竖直角计算公式。,“,二、竖直角测量方法,学习单元 1,“,二、竖直角测量方法,（a）为全圆顺时针 （b）为全圆逆时针,学习单元 1,确定方法是： 盘左位置，将望远镜大致放平，看一下竖盘读数L接近0、90、180、270中的哪一个，盘右水平线方向值为270，然后将望远镜慢慢上仰(物镜端抬高)，看竖盘读数R是,“,二、竖直角测量方法,学习单元 1,增大还是减小，如果是增加，则为逆时针方向注记0360，竖直角计算公式为,“,二、竖直角测量方法,学习单元 1,如果是减小，则为顺时针方向注记0360，竖直角计算公式为,“,二、竖直角测量方法,学习单元 1,（三）竖盘指标差 当视线水平且指标水准管气泡居中时，指标所指读数不是90或270，而是与90或270相差一个角值x，如图3-7所示。也就是说，正镜观测时，实际的始读数为，倒镜观测时，始读数为。,“,二、竖直角测量方法,学习单元 1,其差值x称为竖盘指标差，简称指标差。设此时观测结果的正确角值为和，得,“,二、竖直角测量方法,学习单元 1,“,二、竖直角测量方法,学习单元 1,（四）竖直角观测 竖直角观测的操作步骤如下： 1.将经纬仪安置在测站点上，经对中整平后，量取仪器高。,“,二、竖直角测量方法,学习单元 1,2.用盘左位置瞄准目标点，使十字丝中横丝切准目标的顶端或指定位置，调节竖盘指标水准管微动螺旋，使竖盘指标水准管气泡严格居中，同时读取盘左读数并记入手簿(表3-3)，为上半测回。,“,二、竖直角测量方法,学习单元 1,3.纵转望远镜，用盘右位置再瞄准目标点相同位置，调节竖盘指标水准管微动螺旋，使竖盘指标水准管气泡居中，读取盘右读数R。,“,二、竖直角测量方法,学习单元 1,“,二、竖直角测量方法,学习单元 1,（一）仪器误差 仪器误差可分为以下两个方面： 1.仪器制造加工不完善而引起的误差，主要有度盘刻划不均匀误差、照准部偏心 误差(照准部旋转中心与度盘刻划中心不一致)和,“,三、水平角测量误差及注意事项,学习单元 1,水平度盘偏心误差(度盘旋转中心与度盘刻划中心不一致)，此类误差一般都很小，并且大多数都可以在观测过程中采取相应的措施消除或减弱它们的影响。,“,三、水平角测量误差及注意事项,学习单元 1,2.仪器检验校正后的残余误差，主要是仪器的三轴误差，即视准轴误差、横轴误差和竖轴误差。其中，视准轴误差和横轴误差可通过盘左、盘右观测取平均值消除，而竖轴误差不能用正、倒镜观测消除。,“,三、水平角测量误差及注意事项,学习单元 1,因此，在观测前除应认真检验、校正照准部水准管外，还应仔细地进行整平。,“,三、水平角测量误差及注意事项,学习单元 1,（二）观测误差 1.仪器对中误差 仪器对中时，垂球尖没有对准测站点标志中心，产生仪器对中误差。对中误差对水平角观测的影响与偏心距成正比，与测站点到目标,“,三、水平角测量误差及注意事项,学习单元 1,点的距离成反比，所以要尽量减小偏心距，对边长很短且转角接近180的观测更应注意仪器的对中。,“,三、水平角测量误差及注意事项,学习单元 1,2.整平误差 因为照准部水准管气泡不居中，将导致竖轴倾斜而引起角度误差，此类误差不能通过正、倒镜观测消除。竖轴倾斜对水平角的影响和测站点到目标点的高差成正比。所以，在观测过程中，特别是在山区作业时，应特别注意整平。,“,三、水平角测量误差及注意事项,学习单元 1,3.目标偏心误差 测角时，通常用标杆或测钎立于被测目标点上作为照准标志，若标杆倾斜，而又瞄准标杆上部时，则会使瞄准点偏离被测点而产生目标偏心误差。目标偏心对水平角观测的影响与测站偏心距的影响相似。,“,三、水平角测量误差及注意事项,学习单元 1,测站点到目标点的距离越短，瞄准点位置越高，引起的测角误差越大。在观测水平角时，应仔细地把标杆竖直，并尽量瞄准标杆底部。当目标较近，又不能瞄准其底部时，最好采用悬吊垂球，瞄准垂球线的方法。,“,三、水平角测量误差及注意事项,学习单元 1,4.照准误差 照准误差与人眼的分辨能力和望远镜放大率有关。一般人眼的分辨率为60。若借助于放大倍率为V倍的望远镜，则分辨能力就可以提高V倍，故照准误差为60V。,“,三、水平角测量误差及注意事项,学习单元 1,DJ6型经纬仪放大倍率一般为28倍，故照准误差大约为2.1。在观测过程中，若观测员操作不正确或视差没有消除，都会产生较大的照准误差。故观测时应仔细地做好调焦和照准工作。,“,三、水平角测量误差及注意事项,学习单元 1,5.读数误差 该类误差主要取决于仪器的读数设备及读数的熟练程度。读数前要认清度盘以及测微尺的注字刻划特点，读数中要使读数显微镜内分划注字清晰。通常是以最小估读数作为读数估读误差。,“,三、水平角测量误差及注意事项,学习单元 1,（三）外界条件的影响 角度观测是在一定的外界条件下进行的，外界环境对测角精度有直接的影响。 如刮风、土质松软会影响仪器的稳定；光线不足、目标阴暗、大气透明度低会影响照准精度；,“,三、水平角测量误差及注意事项,学习单元 1,阳光照射会使水准器气泡位置发生变化等。 为了减少这些因素的影响，观测时应踩实三脚架，阳光下（特别是夏秋季）必须撑伞保护仪器，尽量避免在不良气候条件下进行观测，以将外界条件的影响降到最低。,“,三、水平角测量误差及注意事项,TEXT,学习单元 2 认识光学经纬仪的构造及其使用,学习单元 2,（一）DJ6级光学经纬仪的构造,“,一、经纬仪的构造,照准部 水平度盘 基座,学习单元 2,（一）DJ6级光学经纬仪的构造,“,一、经纬仪的构造,学习单元 2,（二）DJ2级光学经纬仪的构造,“,一、经纬仪的构造,学习单元 2,（一）经纬仪应满足的几何条件 （1）竖轴应垂直于水平度盘且过其中心； （2）照准部水准管轴应垂直于仪器竖轴(LLVV)；,“,二、经纬仪满足的几何条件及其检验与校正,学习单元 2,（3）视准轴应垂直于横轴(CCHH)； （4）横轴应垂直于竖轴（）； （5）横轴应垂直于竖盘且过其中心。,“,二、经纬仪满足的几何条件及其检验与校正,学习单元 2,“,二、经纬仪满足的几何条件及其检验与校正,学习单元 2,（二）经纬仪的检验与校正 1.水准管轴垂直于竖轴的检验和校正(LLVV) （1)检验。初步整平仪器后，转动照准部使水准管平行于任意一对脚螺旋的连线，调节这两,“,二、经纬仪满足的几何条件及其检验与校正,学习单元 2,个脚螺旋，使水准管气泡居中，然后将照准部旋转180，若气泡仍然居中，表明条件满足(LLVV)，否则需校正。,“,二、经纬仪满足的几何条件及其检验与校正,学习单元 2,（2)校正。转动与水准管平行的两个脚螺旋，使气泡向中间移动偏离距离的1/2，剩余的1/2偏离量可通过用校正针拨动水准管的校正螺钉，使气泡居中。,“,二、经纬仪满足的几何条件及其检验与校正,学习单元 2,此项校正，由于是目估1/2气泡偏移量，因此，检验校正需反复进行，直至照准部旋转到任何位置气泡偏离中央不超过一格为止，最后勿忘将旋松的校正螺钉旋紧。,“,二、经纬仪满足的几何条件及其检验与校正,学习单元 2,2.十字丝的竖丝垂直于横轴的检验与校正 （1)检验。整平仪器后，用竖丝一端照准一个固定清晰的点状目标P (图3-12)，拧紧望远镜和照准部制动螺旋，然后转动望远镜微动,“,二、经纬仪满足的几何条件及其检验与校正,学习单元 2,螺旋，如果该点始终不离开竖丝，则说明竖丝垂直于横轴，否则需要校正。,“,二、经纬仪满足的几何条件及其检验与校正,学习单元 2,（2）校正。取下目镜端的十字丝分划板护盖，放松四个压环螺钉(图3-13)，微微转动十字丝环，使竖丝与照准点重合，直至望远镜上下微动时P点始终在竖丝上移动为止。,“,二、经纬仪满足的几何条件及其检验与校正,学习单元 2,然后拧紧四个压环螺钉，旋上护盖。若每次都用十字丝交点照准目标，即可避免此项误差。,“,二、经纬仪满足的几何条件及其检验与校正,学习单元 2,3.望远镜视准轴垂直于横轴的检验与校正 （1)检验。选择相距约100 m的A、B两点，在AB的中点O安置经纬仪，在A点设置一个照准标志，B点水平横放一根水准尺，大致垂直于,“,二、经纬仪满足的几何条件及其检验与校正,学习单元 2,OB视线，标志与水准尺基本与仪器同高；盘左位置视线大致水平照准A点标志，拧紧照准部制动螺旋，固定照准部，纵转望远镜在B尺上读取B1；,“,二、经纬仪满足的几何条件及其检验与校正,学习单元 2,盘右位置再照准A点标志，拧紧照准部制动螺旋，固定照准部，再纵转望远镜在B尺上读数B2。若B1与B2为同一个位置的读数(读数相等)，则表示CCHH，否则需校正。,“,二、经纬仪满足的几何条件及其检验与校正,学习单元 2,（2）校正。由B2向B1点方向量取B1B2/4的长度，定出B3 点，用校正针拨动十字丝环上的左、右两个校正螺钉，使十字丝交点对准B3即可。校正后勿忘将旋松的螺钉旋紧。,“,二、经纬仪满足的几何条件及其检验与校正,学习单元 2,4.横轴垂直于竖轴的检验与校正(HHVV) （1)检验。安置经纬仪距较高墙面30 m左右处，整平仪器；盘左位置，望远镜照准墙上高处一点M(仰角3040为宜)，,“,二、经纬仪满足的几何条件及其检验与校正,学习单元 2,然后将望远镜大致放平，在墙面上标出十字丝交点的投影m1图3-15(a)；盘右位置，再照准M点，然后再把望远镜放置水平，在墙面上与M1点同一水平线上再标出十字丝交点的,“,二、经纬仪满足的几何条件及其检验与校正,学习单元 2,投影m2，如果两次投点的m1与m2 重合，则表明HHVV，否则需要校正。,“,二、经纬仪满足的几何条件及其检验与校正,学习单元 2,(一)对中 对中的目的是使仪器的中心(竖轴)与测站点位于同一铅垂线上。对中时，应先把三脚架张开，架设在测站点上，要求高度适宜，架头大致水平；然后挂上垂球，平移三脚架使垂球尖大致对准测站点；,“,三、DJ6级光学经纬仪的使用,学习单元 2,再将三脚架踩实，装上仪器，同时应把连接螺旋稍微松开，在架头上移动仪器精确对中，误差小于2 mm，旋紧连接螺旋即可。,“,三、DJ6级光学经纬仪的使用,学习单元 2,（二）整平 整平的目的是使仪器的竖轴竖直，水平度盘处于水平位置。整平时，松开水平制动螺旋，转动照准部，让水准管大致平行于任意两个脚螺旋的连接，如图3-16(a)所示，两手同时向内或向外旋转这两个脚螺旋使气泡居中。,“,三、DJ6级光学经纬仪的使用,学习单元 2,气泡的移动方向与左手大拇指(或右手食指)移动的方向一致。将照准部旋转90，水准管处于原位置的垂直位置，如图3-16(b)所示，用另一个脚螺旋使气泡居中。反复操作，直至照准部转到任何位置，气泡都居中为止。,“,三、DJ6级光学经纬仪的使用,学习单元 2,“,三、DJ6级光学经纬仪的使用,学习单元 2,（三）瞄准 先松开望远镜制动螺旋和水平制动螺旋，将望远镜指向天空，调节目镜使十字丝清晰。然后通过望远镜上的瞄准器瞄准目标，使目标成像在望远镜视场中近于中央部位；旋紧望远镜制动螺旋和水平制动螺旋；,“,三、DJ6级光学经纬仪的使用,学习单元 2,转动物镜对光螺旋，使目标成像清晰并注意消除视差。最后，用望远镜微动螺旋和水平微动螺旋精确瞄准目标，瞄准目标时，应尽量瞄准目