第4次课--+经纬仪测量

1、第四章第四章 角度测量角度测量 4.1 4.1 水平角和竖直角测量原理水平角和竖直角测量原理 4.2 DJ64.2 DJ6光学经纬仪和角度测量工具光学经纬仪和角度测量工具 4.3 4.3 水平角测量水平角测量 4.4 4.4 竖直角测量竖直角测量 4.5 4.5 三角高程测量三角高程测量 4.6 4.6 视距测量视距测量 4.7 4.7 全站仪简介全站仪简介 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 A B O A1 B1 O1 O2 a b 水平面 一、水平角测量原理 1、水平角：相交的两

2、条直线在同一水平面上的 投影所夹的角度。 2、原理： 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： ab 角值范围：0360 4.1 水平角测量原理水平角测量原理 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。 4.2 DJ6光学经纬仪 一、DJ6光学经纬仪的构造 DJ6光学经纬仪包括基座、度盘、照准部三大部分。 垂直制动 水平微动

3、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 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 注：水平度盘顺时针注记，与竖轴不固定，不随 望远镜转动； 水平度盘有复测钮或变换钮，用作改变观测观测 方向的角度值； 竖直度盘顺时针注记或逆时针注记，与望远 镜固定，随望远镜一起转动。 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

4、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 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。 读数方法分测微尺和测微器两种方法。 测微尺测微器 水平读数：215 0648 竖直读数：78 5200 竖直读数：92 17 30 水平读数：转动测微轮重合读数 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

5、仪或全站仪。 有时也可悬挂垂球用垂球线作为瞄准标志。 返回 经纬仪的使用包括对中、整平、瞄准和 读数四项基本操作。 一、对中、整平 目的： 使测点中心与仪器竖轴中心在同一铅垂线上； 使水平度盘处于水平位置。 方法：有垂球对中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。 4.3 水平角观测 B CA 1.1.对中对中将仪器中心安置在过测将仪器中心安置在过测 站点的铅垂线上。对中站点的铅垂线上。对中 误差误差 3mm3mm。 垂球对中步骤垂球对中步骤： v粗略对中：移动三脚架，使垂球尖离测粗略对中：移动三脚架，使垂球尖离测 站中心站中心1 1 2c

6、m2cm内；内； v精确对中：稍微松开中心螺丝，在脚架精确对中：稍微松开中心螺丝，在脚架 头上移动头上移动( (不能旋转不能旋转) )仪器，使垂球尖精仪器，使垂球尖精 确对中测站标志中心，旋紧中心螺丝。确对中测站标志中心，旋紧中心螺丝。 注意注意脚架头首先要放平，三个脚螺旋脚架头首先要放平，三个脚螺旋 基本等高；基本等高； 脚架适当踩实；脚架适当踩实； 垂球尖尽量接近地面，便于判断垂球尖尽量接近地面，便于判断。 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 与测站点重合； 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

7、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，直到完全对中、整平。 1 2 3 气泡居中，3与1、2等高 2.2.整平整平使仪器纵轴铅垂，水平度盘与横轴水平，使仪器纵轴铅垂，水平度盘与横轴水平， 竖盘位于铅垂面内。整平误差竖盘位于铅垂面内。整平误差 1 1格格。 用左手大拇指法则，转动脚螺旋，调节水准管气用左手大拇指法则，转动脚螺旋，调节水准管气 泡居中泡居中( (反复反复) )。 一测回观测过程中，不得再调气泡。一测回观测过程中，不得再调气泡。 气泡居中，1、2等高 1 2 3 二、调焦与瞄准 目的：视准轴对准观测目标的中心。 方法：

8、 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，注意消 除视差； 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 三、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 （注意消除视差）； 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 返回 四、测回法观测水平角（只有两个方向） O M N 1、操作步骤 安置仪器于O点，对中整平； 正镜（盘左）瞄准MM点， 度盘归零（读数m左）； 顺时

9、针转动仪器，瞄准N点读数n左； 倒镜（盘右），瞄准N点读数； 逆时针转动仪器，瞄准M点读数。 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 902468 2 右左 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（

10、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。 0 4 右左 测站 竖盘 目 标 水平度盘读数 半测回角值一测回角值各测回角值备 注 第一 测回 O 第二 测回 O 左 左 右 右 M N M N M N M N 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 4.4 竖直角测量 一、竖直角测量原

11、理 1、定义 ：在同一竖直面内， 仪器中心至目标的倾斜视线 与水平视线所加的锐角。 角值范围：-90 +90 视线向上倾斜， 称仰角，为正值； 视线向下倾斜， 称俯角，为负值。 2、原理： =目标视线读数水平视线读数 Z 天顶距 1 2 二、竖直度盘构造 竖直度盘固定在望远镜的 旋转轴（横轴）上。主要 由竖直度盘、竖盘指标、 （竖盘指标水准管、竖盘 指标水准管微动螺旋）， 目前很多仪器用自动 补偿器代替了水准管。 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 、竖直角计算公式 顺时针注记竖盘 刻划：目镜0，物镜180 盘左: L=90 L（上半测回） 盘右

12、: R=R270（下半测回） 一测回竖直角： =（L+R）/2 =（RL180）/2 三、竖直角观测与计算 逆时针注记竖盘 刻划：目镜180 ，物镜0 盘左: L= L 90 （上半测回） 盘右: R= 270R（下半测回） 一测回竖直角： =（L+R）/2 =（LR+180）/2 （L、R分别为盘左、盘右竖盘读数） 竖直角计算的通用公式： （1）当望远镜视线往上仰，竖盘读数增加时： =瞄准目标时的读数 视线水平时的常数 （）当望远镜视线往上仰，竖盘读数减小时： =视线水平时的常数瞄准目标时的读数 对不同注记形式的度盘 ，首先应正确判读 视线水平时的常数，且同一仪器盘左、盘右 的常数差为180

13、。 根据度盘刻度形式，确定竖直角计算公式，保证仰角为正、根据度盘刻度形式，确定竖直角计算公式，保证仰角为正、 俯角为负。俯角为负。 270: 90:RL RL 盘右盘左 2、观测、记录与计算 竖直角观测 安置仪器，对中、整平； 盘左瞄准目标某一位置， 读取竖盘读数L； 盘右瞄准原目标位置， 读取竖盘读数R。 （以上盘左、盘右观测构成一个测回） 记录与计算(见表3.3) 分别计算盘左、盘右半测回竖直角， 计算盘左盘右的平均值作为一测回竖直角。 测 站 目标 竖盘 位置 竖盘读数半测回竖直角指标差 一测回 竖直角 备 注 O P P 左 右 左 右 71 12 36 288 47 00 96 18

14、 42 263 41 00 -12 -9 +18 47 12 -6 18 51 +18 47 24 +18 47 00 -6 18 42 -6 19 00 竖直角观测手簿 表3.3 L=90 L R=R270 x =（ R L ）/2 =（L+R）/2 四、竖盘读数指标差 读数指标与正确位置之间的小夹角x，称为 竖盘指标差。 X X 如图： 盘左位置，望 远镜上仰，读 数减小，竖盘 读数为L。则正 确的竖直角为： 90LxLx （1） 指标差计算 如图： 盘右位置，望远镜上 仰，读数增大，竖盘 读数为R。则正确的 竖直角为： R 270 x=Rx（2） （1）、（2）两式联立得： ）（）（18

15、0 2 1 2 1 LR RL ）（）（360 2 1 2 1 LR LR 通过盘左、盘右竖直角取平均值，可以消除 指标差； 对于DJ6经纬仪，同一测站上不同目标的指 标差互差或同方向各测回指标差互差，不应 超过25。返回 盘左时： 正确=90-L+x； =左+x 竖盘指标差竖盘指标差x x 由上式： 2x=右-左，x= (右-左) 1 2 1 2 = (左+右) 同时可得： 盘左盘右观测竖直角取平均，可消除指标差的影响。盘左盘右观测竖直角取平均，可消除指标差的影响。 盘右时：正确 = R-270-x = 右-x A B 大地水准面大地水准面 D HA hAB HB Dtan v i 二、三角

16、高程测量二、三角高程测量 三角高程测量原理三角高程测量原理 viDhABtan A A、B B两点间的高差：两点间的高差： 若用测距仪测得斜距：若用测距仪测得斜距： viShABsin 直觇直觇 A-BA-B、反觇、反觇 B-A B-A 对向观测对向观测 等等 级级 仪器仪器 测回数测回数 三丝法三丝法中丝法中丝法 指标较指标较 差差 竖直角竖直角 较差较差 对向观测对向观测 高差较差高差较差 mmmm 附合或环型附合或环型 闭合差闭合差mmmm 四等四等 五等五等 图根图根 DJDJ2 2 DJDJ2 2 DJDJ6 6 1 1 3 3 2 2 1 1 77 400D400D 77 1010

17、1010 D40 D60D 30 D 20 nHd1 . 0 测距仪三角高程测量的主要技术要求测距仪三角高程测量的主要技术要求 三角高程测量的观测与计算三角高程测量的观测与计算 电磁波测距三角高程（四等、五等）、经纬仪电磁波测距三角高程（四等、五等）、经纬仪 三角高程；三角高程； 可布设三角高程网或高程导线，也可布置为闭可布设三角高程网或高程导线，也可布置为闭 合或附合的高程路线。合或附合的高程路线。 返回 视距测量利用视距测量利用视距丝视距丝配配 合合标尺标尺读数来完成的。读数来完成的。 望远镜十字丝环望远镜十字丝环 视距丝视距丝 优点：优点：测量速度快，不受地 形限制。 不足：不足：精度低

18、，距离相对误 差一般约为1/300，高差 一般为分米级。 用途：用途：主要用于地形图测绘 (地形点的距离与高差)。 三、视距测量三、视距测量 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： K l D l D 2 2 1 1 h2 固定值固定值 （约（约34.3834.38） 1 a 2 a 1 b 2 b 1 v 2 v l2 l1 1 2 A D1 D2 i h2 通常情况下k=100 lKlD100 （一）普通视距测量原理 视准轴水平时的视准轴水平时的视距视距公式为：公式为： lKlD100 测站点到立尺点的测站点到立尺

19、点的高差高差为：为： vih i 仪器高，是桩顶到仪器水仪器高，是桩顶到仪器水 平轴的高度；平轴的高度； v 中丝在标尺上的读数。中丝在标尺上的读数。 l1 2 a 2 b 2 v l2 2 h2 1 1 a 1 b 1 v D1 D2 A i h2 图中图中 bboaao 90obboaa 设设ablbal,则则 cos coscos l obaobooal o A i D a a b B v b L h 原理： 近似近似 倾斜距离倾斜距离L为：为： cosKllKL 2 coscosKlLD viKlh viDh 2sin 2 1 tan 或或 o A i D a a b B v b L h 公式计算： 水平距离水平距离D为：为： 高差高差h为：为： 观测：观测：在测站安置经纬仪，对中、整平、量仪器高； 在测点竖水准尺，瞄准(要求三丝都能读数)。 读数：读数：每个测点读四个读数 上丝读数 a a 读至毫米 下丝读数 b b 读至毫米 中丝