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1、港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering水水 工工 测测 量量 学学任课教师:李明伟港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering第一章第一章 绪绪 论论 1.1 水利工程测量的任务 1.2 地面上点的确定 1.3 用水平面代替水准面的限度 1.4 测量工作的基本原则 1.5 测绘科学的发展概况3港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering1. 1水利工程测量的任务水利工程
2、测量的任务1.1.1测量学的定义测量学的定义研究地球形状和大小以及确定地球表面(包括空中、地表、地下和海洋)物体的空间位置,并对这些空间位置信息进行处理、存储、管理的科学。1.1.2测量学的分类测量学的分类大地测量学 卫星大地测量学 地形测量学摄影测量学 制图学 工程测量学1.1.2水利工程测量学定义水利工程测量学定义水利工程测量是为水利工程建设服务的专门测量属于工程测量学的范畴港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering1. 1水利工程测量的任务水利工程测量的任务1.1.3 水利工程测量的主要任务水利工程测量的主要任务
3、设计阶段:为水利工程规划设计提供所需的地形资料施工阶段:要将图上设计好的建筑物按其位置和大小测设于地面以便据此施工,称为放样。施工和工程完工后:需要定期对建筑物的稳定性和变化情况进行监测,称为变形监测。港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering1. 2地面上点位的确定地面上点位的确定1.2.1 地球的形状和大小地球的形状和大小地物:地面上的道路、河流、房屋等称为地物。地貌:地面呈现的各种起伏状态。地形:地物和地貌统称地形。水准面 大地水准面 大地体 旋转椭球面(参考椭球)水水准准面面地球自然表面地球自然表面地球自然表面
4、大地水准面旋转椭球面大地水准面ab港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering大地基准点(大地原点)的确定大地基准点(大地原点)的确定1. 2地面上点位的确定地面上点位的确定为了使测量成果化算到椭球上,采用与大地体接近的椭球体,同时选择地面上一点作为大地基准点,也成大地原点。并将其作为推算大地坐标的起算点。u1945年大地原点设在北京。 1980年大地原点设在陕西劲阳境内7港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering 在测量工作范围不大时,可将地球
5、看作圆球体,以球面代替大地在测量工作范围不大时,可将地球看作圆球体,以球面代替大地 水水 准面,其半径准面,其半径r=6371kmr=6371km 我国采用的参考椭球体几何参数我国采用的参考椭球体几何参数(1)(1) 1954年北京坐标系,采用前苏联克拉索夫斯基参考椭球体参数: a=6378245m f=1:298.3a=6378245m f=1:298.3(2)1980年国家大地坐标系采用国际大地测量协会与地球物理联合会在1975年推荐的iugg-75地球椭球。其参数: a=6378140m f=1:298.257a=6378140m f=1:298.257(3) wgs-84坐标系 a=6
6、378137m f=1a=6378137m f=1:298.257298.2571. 2地面上点位的确定地面上点位的确定8港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering1.2.2 地面上点位的表示方法地面上点位的表示方法球面上的位置(坐标) 到大地水准面的距离(高程)1. 2地面上点位的确定地面上点位的确定1.2.2.1 坐标坐标1)地理坐标系(天文坐标天文坐标)通常用经度通常用经度()和纬度和纬度()表示表示。以垂线和大地水准面为基准线和基准面以垂线和大地水准面为基准线和基准面op首子午线格 林 威治地面上任意点n(、)
7、p对整个地球有一个统一的坐标系,多用于天文大地观测。但观测和计算都比较复杂。港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering1. 2地面上点位的确定地面上点位的确定2)高斯平面直角坐标划分方法:将地球划分成若干带,然后将每带投影到平面上。投影方法:以中央子午线为纵轴x,以赤道为横轴y,建立全国统一的平面直角坐标系统。赤道赤道qpqme epmpee中央中央子午线子午线高斯高斯投影投影平面平面赤赤道道港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering1. 2地
8、面上点位的确定地面上点位的确定2)高斯平面直角坐标划分方法:将地球划分成若干带,然后将每带投影到平面上。投影方法:以中央子午线为纵轴x,以赤道为横轴y,建立全国统一的平面直角坐标系统。pp1153242339153691215六六度度带带三三度度带带港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering1. 2地面上点位的确定地面上点位的确定p高斯投影六度带和三度带投影示意图高斯投影六度带和三度带投影示意图1153242339153691215六六度度带带三三度度带带高斯投影特点:高斯投影特点: 解决了地面点向椭球面投影并展绘于平
9、面的问题; 满足全国范围内地形图测绘的要求港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering1. 2地面上点位的确定地面上点位的确定3)平面直角坐标适用条件:测量范围小于等于10km时。建系方法:纵轴为x轴,与南北方向一致,以向北为正,向南为负。 横轴为y轴,与东西方向一致,以向东为正,向西为负。oyxoyx m(x、y)x y例:例:x=138567.923m y=126738.357m港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering1. 2 地面上点位的
10、确定地面上点位的确定1.2.2.2 高程高程绝对高程:地面上一点到大地水准面的铅垂距离(h) 相对高程:地面上一点到假定水准面的铅垂距离(h )高 差:地面上两点间的高程之差。(h)两个高程系统两个高程系统 1956年黄海高程系统 1985年国家高程基准适用条件适用条件 一般采用绝对高程,只有在偏僻地区没有绝对高程点可引测时,才采用相对高程港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering1. 2地面上点位的确定地面上点位的确定haabhbhahbh假 设 水 准 面大地 水 准 面港口航道与近海工程研究所institute
11、of port channel and coast engineering1. 2地面上点位的确定地面上点位的确定a水准原点水准原点h自然表面大地水准面(高程为0)绝对高程(海拔)青岛验潮站hah56年黄海高程系统:h=72.289m85年国家高程基准:h= 72.260m港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering1. 2地面上点位的确定地面上点位的确定1.2.3 地面点测量的基本工作地面点测量的基本工作测水平距离(d d)测水平角()测高程(h h)ahbhc大大 地地 水水 准准 面面bcabcdabdbc北北(方
12、位角(方位角)hbchabp港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering1. 2 用水平面代替水准面的限度用水平面代替水准面的限度地球曲率对水平距离和高程的影响地球曲率对水平距离和高程的影响baatdp pb brr=6371km上节回顾上节回顾p 水利工程测量的主要任务水利工程测量的主要任务p地面上点位的表示方法地面上点位的表示方法p坐标的表示方法坐标的表示方法p高程分类高程分类p地面点测量的基本工作地面点测量的基本工作p地球曲率对水平距离和高程地球曲率对水平距离和高程的影响的影响19港口航道与近海工程研究所insti
13、tute of port channel and coast engineering1. 3 用水平面代替水准面的限度用水平面代替水准面的限度1.3.1 地球曲率对水平距离的影响地球曲率对水平距离的影响 半径为半径为10km10km区域,地球曲率对水平距离的影响可以忽略不计。区域,地球曲率对水平距离的影响可以忽略不计。 在精度要求较低的测量工作中其半径也可扩大到在精度要求较低的测量工作中其半径也可扩大到25km25km。tan(tan)dtdrrr 3333 1/3! 2 () 1/ta n3()oxo33(1/3)1/3drr323ddr10dkm/1/120d d万港口航道与近海工程研究所
14、institute of port channel and coast engineering1. 3 用水平面代替水准面的限度用水平面代替水准面的限度1.3.2 地球曲率对高程的影响地球曲率对高程的影响 尽管距离很短,也不能忽略地球曲率对高程的影响。尽管距离很短,也不能忽略地球曲率对高程的影响。2hd 22dhr 曲率影响总结:曲率影响总结: 半径为半径为10km10km区域,曲率对水平距离的影响可以忽略不计。区域,曲率对水平距离的影响可以忽略不计。 在精度要求较低的测量工作中其半径可扩大到在精度要求较低的测量工作中其半径可扩大到25km25km。 地球曲率对高程的影响可以忽略不计。地球曲率
15、对高程的影响可以忽略不计。港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering1. 4测量工作的基本原则测量工作的基本原则基本原则基本原则 在布局上:由整体到局部 在工作步骤上:先控制后碎部测绘地形图测绘地形图1)1)控制测量控制测量(控制整个测区)(控制整个测区)2)2)碎部测量碎部测量(屋角、道路中心线、(屋角、道路中心线、河岸线转折点、地貌特征点)河岸线转折点、地貌特征点)施工放样施工放样1)1)先对施工工地布设控制网先对施工工地布设控制网(控制整个建筑物的施工放样)(控制整个建筑物的施工放样)2)2)在图纸计算放样数据在
16、图纸计算放样数据(水平距离,水平角,细部高程)(水平距离,水平角,细部高程)3)3)最后在实地将细部点位置定出最后在实地将细部点位置定出港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering每每 图图 鉴鉴 赏赏港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering第二章第二章 水准仪及水准测量水准仪及水准测量2.1 水准测量原理2.2 水准仪和水准尺2.3 水准测量方法和要求2.4 水准路线闭合差的调整与计算2.5 水准仪的检验和校正24港口航道与近海工程研究所in
17、stitute of port channel and coast engineering2. 1 水准测量原理水准测量原理大大 地地 水水 准准 面面ab后视后视前视前视前进方向前进方向hahihbab(水平视线高程(水平视线高程=ha+a)hab水水准准尺尺水水准准尺尺高程测量:水准测量和三角高程测量高程测量:水准测量和三角高程测量港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering2. 1 水准测量原理水准测量原理hab= a(后后) - b (前前)hb= ha+ haba、b点高差点高差知知a点高程,求点高程,求b点高
18、程点高程n高差法高差法n仪高法仪高法hb= ha+ a-b港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering2.2 ds3型微倾式水准仪及其使用型微倾式水准仪及其使用ds05 0.5mmds1 1mmds3 3mmds10 10mm水准仪的等级水准仪的等级水准仪的误差(每公里往返中误差水准仪的误差(每公里往返中误差)普通水准测量普通水准测量精密水准测量精密水准测量港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering2.2.1 ds3型微倾式水准仪的构造型微倾式水
19、准仪的构造基座:基座: 连接仪器和支架连接仪器和支架望远镜:望远镜: 瞄准目标瞄准目标 放大目标放大目标水准器:水准器: 管水准器管水准器 圆水准器圆水准器 ds3型微倾式水准仪组成型微倾式水准仪组成港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering2.2.1 ds3型微倾式水准仪的构造型微倾式水准仪的构造望远镜望远镜组成:组成:物镜、对光透镜、十字分划板和目镜十字丝的作用:十字丝的作用:瞄准目标和读数视准轴:视准轴:十字丝的交点和物镜关心的连线作用:作用:1、提供一条瞄准目标的视线 2、将远处目标放大,提高瞄准和读数精度港口
20、航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering2.2.1 ds3型微倾式水准仪的构造型微倾式水准仪的构造水准器水准器1 1、管水准器(又叫水准管)、管水准器(又叫水准管)水准管轴(水准管轴(ll) :管内圆弧中点处(圆弧最高点)的切线。管内圆弧中点处(圆弧最高点)的切线。原理:原理:水准管轴要求与视准轴水平,所以如果气泡居中水准管轴水平则视准轴水平水准管轴要求与视准轴水平,所以如果气泡居中水准管轴水平则视准轴水平oll港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast enginee
21、ring2.2.1 ds3型微倾式水准仪的构造型微倾式水准仪的构造水准器水准器2 2、符合水准器、符合水准器3 3、圆水准器、圆水准器圆水准管轴(圆水准管轴( l l ):圆圈的中心与球心的连线):圆圈的中心与球心的连线。原理:原理:圆水准轴与仪器的数轴平行,当气泡圆水准轴与仪器的数轴平行,当气泡 居居中是圆水准轴和仪器的数轴处于铅垂位置。中是圆水准轴和仪器的数轴处于铅垂位置。用途:用途:用于粗略调平。用于粗略调平。气气泡泡ll港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering1. 竖轴:照准部的旋转轴。竖轴:照准部的旋转轴。
22、 2. 圆水准器轴:过圆水准器中点的法线。圆水准器轴:过圆水准器中点的法线。3. 视准轴:物镜光心与十字丝交点的连线。视准轴:物镜光心与十字丝交点的连线。 4. 管水准器轴:管水准器中点的纵向切线。管水准器轴:管水准器中点的纵向切线。水准仪的轴线水准仪的轴线2.2.1 ds3型微倾式水准仪的构造型微倾式水准仪的构造上节回顾上节回顾望远镜望远镜 基座基座 水准器水准器 p水准器的分类及作用水准器的分类及作用p 望远镜的组成望远镜的组成p 四个轴线四个轴线p 望远镜的作用望远镜的作用p 四个轴线关系四个轴线关系p ds3型微倾式水准仪组成型微倾式水准仪组成33港口航道与近海工程研究所institu
23、te of port channel and coast engineering2.2.2 水准尺和尺垫水准尺和尺垫水准尺水准尺材料:材料:良好的木材制成良好的木材制成形式:形式:直尺直尺(一般测量一般测量),折尺和塔尺,折尺和塔尺(精度要求不高时精度要求不高时)。尺垫(尺台)尺垫(尺台)形状:圆形和三角形形状:圆形和三角形作用:防止尺子下沉作用:防止尺子下沉。港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering2.2.3 水准仪的使用水准仪的使用1.安置与粗略调平安置与粗略调平支开三脚架支开三脚架 底部插入土中(架头大致水平)
24、底部插入土中(架头大致水平) 利用螺旋使水准仪利用螺旋使水准仪与三脚架固连与三脚架固连 旋转角螺旋是旋转角螺旋是圆水准器圆水准器气泡居中气泡居中 港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering2.2.3 水准仪的使用水准仪的使用2.瞄准瞄准松开望远镜制动螺旋松开望远镜制动螺旋 利用缺口和准星粗略瞄准水准尺利用缺口和准星粗略瞄准水准尺 关闭制动螺旋(看到水准尺后)关闭制动螺旋(看到水准尺后) 转动目镜调节螺旋(是十字丝成像清晰)转动目镜调节螺旋(是十字丝成像清晰) 转动物镜对光螺旋(是水准尺分划清晰)转动物镜对光螺旋(是水准
25、尺分划清晰)港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering2.2.3 水准仪的使用水准仪的使用3.精确整平和读数精确整平和读数旋转微倾螺旋(使水准管气泡精确居中)旋转微倾螺旋(使水准管气泡精确居中)立即用十字丝中横丝读取读数(看到水准尺后)立即用十字丝中横丝读取读数(看到水准尺后) 从上到下读数(成像倒立)从上到下读数(成像倒立)望远镜的读数为:望远镜的读数为: 1.947m2.006m港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering2.3 2.3 水准
26、测量一般方法和要求水准测量一般方法和要求2.3.1 2.3.1 水准测量的实施水准测量的实施abhhabab ab 两点高差:两点高差:港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering2.3 2.3 水准测量一般方法和要求水准测量一般方法和要求实际作业,应按照一定的记录格式实际作业,应按照一定的记录格式随测、随记、随算随测、随记、随算tp1tp1,tp2tp2,tp3tp3为为转点转点转点转点: :需选择需选择坚实坚实地面地面 不能有任何意外的不能有任何意外的变动变动上节主要回顾上节主要回顾p 读数读数p 水准仪的使用水准仪
27、的使用1.安置与粗略调平安置与粗略调平支开三脚架支开三脚架 底部插入土中(架头大致水平)底部插入土中(架头大致水平) 利用螺旋使水准仪与三脚架固连利用螺旋使水准仪与三脚架固连 旋转角螺旋是旋转角螺旋是圆水准器圆水准器气泡居中气泡居中 2.044m40港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering2.3 2.3 水准测量一般方法和要求水准测量一般方法和要求2 2.3 3.2 2.1 1 测站校核测站校核一般水准测量一般水准测量两次测得的高差之差必须小于两次测得的高差之差必须小于5 mm5 mm,否则重测否则重测两台仪器法两台
28、仪器法变动仪高法变动仪高法采用双面尺采用双面尺国家水准测量:国家水准测量:测量精度为一、二、三、四等测量精度为一、二、三、四等等外测量(一般水准测量):等外测量(一般水准测量):国家水准测量以外的测量国家水准测量以外的测量校核分为:校核分为:测站校核和路线校核。测站校核和路线校核。港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering2.3 2.3 水准测量一般方法和要求水准测量一般方法和要求2 2.3 3.2 2.2 2 路线校核路线校核 1 1、闭合水准路线、闭合水准路线12bma3 从一个已知水准点出发经过各待测水准点后从一
29、个已知水准点出发经过各待测水准点后又回到又回到该已知水该已知水准点上。准点上。高程闭合差:高程闭合差: hhhhh允许允许40 mmlh允许允许10 mmn其中:其中:l l为路线长度,为路线长度,n n为测站数为测站数等外测量(一般测量):等外测量(一般测量): 港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering2.3 2.3 水准测量一般方法和要求水准测量一般方法和要求2 2、附合水准路线、附合水准路线 从从一个一个已知水准点出发经过各待测水准点已知水准点出发经过各待测水准点附合另一个附合另一个已知水准已知水准点上。点上。
30、12bmabmb高程闭合差:高程闭合差: h h hh测测( h( h终终h h起起 ) )h允许允许40 mmlh允许允许10 mmn港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering2.3 2.3 水准测量一般方法和要求水准测量一般方法和要求3 3、支水准路线、支水准路线12bma往往 测测返返 测测高程闭合差:高程闭合差: h h hh往往 hh返返 (往返测量(往返测量)h允许允许40 mmlh允许允许10 mmn路线长度和测站数以路线长度和测站数以单程单程计。计。港口航道与近海工程研究所institute of po
31、rt channel and coast engineering2.4 2.4 水准路线闭合差的调整与高程计算水准路线闭合差的调整与高程计算2 2.4 4.1 1 闭合和符合水准路线高差闭合差的调整闭合和符合水准路线高差闭合差的调整例:符合水准路线例:符合水准路线12bm1bm23h1h2h3h4已知水准点已知水准点bm1bm1的高程的高程h h始始=39.833m=39.833m, bm2的高程的高程h终终=48.646m,测站,测站数和测得的高差列于表数和测得的高差列于表2-2中中港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast enginee
32、ring2.4 2.4 水准路线闭合差的调整与高程计算水准路线闭合差的调整与高程计算表表2-2 符合水准路线高差闭合差的调整符合水准路线高差闭合差的调整点号测站数高差(m)改正后高差(m)高程(m)备注观测值改正值bm139.833国家高程基准8+8.36413-1.43324-2,74535+4.661bm248.64620+8.847+8.81312bm1bm23h1h2h3h4港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering2.4.1 2.4.1 闭合和符合水准路线高差闭合差的调整闭合和符合水准路线高差闭合差的调整st
33、ep1step1:高差闭合差的计算及成果检验:高差闭合差的计算及成果检验闭合差闭合差: h h测测-(h终终-h始)始)=+34mm闭合差检验闭合差检验: h允允10 = 10 = 44.7mmn20h 3mm 则需要校正港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering2.5.3 2.5.3 水准管轴与视准轴的检验和校正水准管轴与视准轴的检验和校正 2 2)校正)校正: 转动上下微动螺旋,使十字丝的中丝对准 a 尺上的正确读数a2 ,这时水准管器泡不再居中,用校正针拨动水准管一端上、下两个校正螺旋,使气泡居中,反复多次,使条
34、件满足为止。港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering2.6.1 2.6.1 仪器误差仪器误差1)水准管轴不平行于视准轴 消减方法:仪器安放于距离前、后尺等距离处2)对光误差(仪器加工不够完善) 消减方法:仪器安放于距离前、后尺等距离处,后视完毕转向 前视,无需重新对光2)水准尺分划误差 消减方法:观测前对水准尺进行检测3)水准尺零点误差 消减方法:测站数为偶数即可消除2.6 2.6 水准测量的误差及其消减方法水准测量的误差及其消减方法上节主要回顾上节主要回顾p圆水准轴平行于仪器数轴的圆水准轴平行于仪器数轴的检验和校正
35、检验和校正p支水准路线高差闭合差的调整支水准路线高差闭合差的调整p十字丝横丝垂直于竖轴的检十字丝横丝垂直于竖轴的检验和校正验和校正p水准管轴与视准轴的检验和水准管轴与视准轴的检验和校正校正p水准测量的误差及其消减方水准测量的误差及其消减方法法59港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering2.6.2 2.6.2 观测误差观测误差1)整平误差 消减方法:前视后视读数时,应保证气泡居中(只能利用微倾螺旋),晴天观测注意打伞保护,特别注意保护水准管。2)视差 消减方法:转动目镜,调节螺旋,使得十字丝清晰成像,转动物镜对光螺旋,
36、使尺像清晰,读数稳定。3)照准误差 消减方法:选择合适的仪器和标尺之间的距离4)估读误差 一般测量视线长度100,估读误差约为1.5mm 5)水准尺竖立不直的误差 尺上读数不应太大,一般小于2.7m2.6 2.6 水准测量的误差及其消减方法水准测量的误差及其消减方法港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering2.6.3 2.6.3 外界条件的影响外界条件的影响1)仪器升降的误差 消减方法:对同一路线,多次测量取其平均值(国家三等水准测量,采用后前前后)。2.6 2.6 水准测量的误差及其消减方法水准测量的误差及其消减方法
37、2)尺垫升降误差 消减方法:对同一路线,多次测量取其平均值。港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering2.6.3 2.6.3 外界条件的影响外界条件的影响3)地球曲率测影响 2.6 2.6 水准测量的误差及其消减方法水准测量的误差及其消减方法消减方法:仪器安放于距离前、后尺等距离处港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering2.6.3 2.6.3 外界条件的影响外界条件的影响4)大气折光的影响 2.6 2.6 水准测量的误差及其消减方法水准测量的
38、误差及其消减方法消减方法: 平坦地区仪器安放于距离前、后尺等距离处,可抵消或削弱大部分折光差 对于山地测量,尽量缩短视线长度,视线高度至少为0.3m。港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering第三章第三章 经纬仪及使用经纬仪及使用 3.1 水平角测量原理 3.2 常用经纬仪 3.3 水平角观测 3.4 竖直角观测 3.5 经纬仪的检验与校正 3.6 经纬仪的测量误差及其消减方法64港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering3.1 水平角测量原理
39、水平角测量原理1 )角度测量包括:水平角和竖直角)角度测量包括:水平角和竖直角 竖直角:竖直角: acb= 水平角水平角:abc 21a b oaca=1bcb=2仪器的中心必须位于角顶点的铅垂线上。照准部设备(望远镜)要能上下、左右 转动。要具有一个有刻划的度盘。要有读数设备,读取投影方向的读数。2 )角度测量仪器的必要条件)角度测量仪器的必要条件港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering3.2 dj6型光学经纬仪型光学经纬仪1)1) 经纬仪的代号:经纬仪的代号: djdj0707、 djdj1 1、djdj2 2、
40、djdj6 6、djdj3030等等“d”“d”和和“j”j”大地测量和经纬仪的汉语拼音第一个字母大地测量和经纬仪的汉语拼音第一个字母“6”6”和和“2”2”仪器的精密度。仪器的精密度。 一测回方向观测中误差不超过一测回方向观测中误差不超过66和和 2 2 2 2)在工程测量过程中多使用:)在工程测量过程中多使用:djdj2 2 和和 djdj6 6港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering3.2.1 dj6型光学经纬仪的构造型光学经纬仪的构造3.2 dj6型光学经纬仪型光学经纬仪dj6dj6型光学经纬仪由三大部分组成
41、:型光学经纬仪由三大部分组成:照准部、水平度盘和基座照准部、水平度盘和基座港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering3.2.2 dj6型光学经纬仪的读数方法型光学经纬仪的读数方法3.2 dj6型光学经纬仪型光学经纬仪dj6dj6型光学经纬仪读书装置分为:型光学经纬仪读书装置分为:分微尺测微器分微尺测微器和和单平行玻璃测微器单平行玻璃测微器估读到:0.1港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering3.3.1 读数装置读数装置3.3 dj2型光学经纬
42、仪型光学经纬仪打开水平度盘反光镜5。转动转像手轮10, 至指示线(白线)水平。1)水平读盘读数)水平读盘读数2)竖直读盘读数)竖直读盘读数打开竖直度盘反光镜1。转动转像手轮10, 至指示线(白线)竖直。港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering3.1 水平角测量原理水平角测量原理3.3.2 读数方法读数方法1)图)图(b)的读数的读数 :150。 00+0155 = 150。 01 55 2)图)图(c)的读数:的读数: 75。 50+0716 = 75。 57 16 转动测微手轮转动测微手轮8,使对径分划线重合,然后
43、开始读数,使对径分划线重合,然后开始读数显示10的整数倍分值测微尺10的倍数对径分划线读数装置:对径符合数字读数设备读数装置:对径符合数字读数设备港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering光学经纬仪和光电经纬仪光学经纬仪和光电经纬仪3.4 电子经纬仪电子经纬仪港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering3.5.1 经纬仪的操作经纬仪的操作 1、对中、对中 目的:把仪器中心安置到过测站点的铅垂线上。 要求:对中偏差应小于3mm。 方法:垂球对中、光
44、学对中。 2、整平、整平 目的:使经纬仪的竖轴垂直,水平度盘水平。 要求:在测角过程中,气泡偏离中心位置不能超出半格。 方法:精确的整平是调节基座的三个脚螺旋。 3、瞄准瞄准 方法:先用望远镜筒上的粗瞄准器对准目标 , 再使用竖丝切准目标,注意消除视差 。4、读数、读数 用度、分、秒 表示观测结果 3.5 水平角的测量水平角的测量上节主要回顾上节主要回顾p dj6型光学经纬仪的构造型光学经纬仪的构造p 水平角测量原理水平角测量原理p dj6型光学经纬仪的读数方法型光学经纬仪的读数方法p dj2型光学经纬仪型光学经纬仪p 经纬仪的操作经纬仪的操作73港口航道与近海工程研究所institute o
45、f port channel and coast engineering3.5.2 水平角的测量方法水平角的测量方法工程上常用的水平角测量方法有工程上常用的水平角测量方法有:测回法和全圆测回法测回法和全圆测回法3.5 水平角的测量水平角的测量1) 测回法测回法安置经纬仪与测站点安置经纬仪与测站点o o,进行对中整平,进行对中整平令望远镜在盘左位置(竖盘在望远镜左侧)令望远镜在盘左位置(竖盘在望远镜左侧)先瞄准先瞄准a a目标,读取水平度盘读数目标,读取水平度盘读数a a,然后瞄准然后瞄准b b目标目标, ,读取水平度盘读数读取水平度盘读数b b。 角值角值= b- a,盘左位置所测角度,盘左位
46、置所测角度称为称为上半测回上半测回。盘左位置:盘左位置: 令望远镜在盘右位置(竖盘在望远镜右侧)令望远镜在盘右位置(竖盘在望远镜右侧)先瞄准先瞄准b b目标,读取水平度盘读数目标,读取水平度盘读数a a,然后瞄准然后瞄准a a目标目标, ,读取水平度盘读数读取水平度盘读数b b。角值角值= a- b,盘左位置所测角度,盘左位置所测角度称为称为下半测回下半测回。盘右位置:盘右位置: 港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering3.5.2 水平角的测量方法水平角的测量方法3.5 水平角的测量水平角的测量限差要求:限差要求:
47、上半测回与下半测回所测角值之差上半测回与下半测回所测角值之差不得不得大于大于36两个半测回合起来称为两个半测回合起来称为一测回一测回,取平均值作为最后结果:取平均值作为最后结果:平平=(+)/2。各测回观测角之差称为测回差,各测回观测角之差称为测回差,测回差一般测回差一般不大于不大于24港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering3.5.2 水平角的测量方法水平角的测量方法3.5 水平角的测量水平角的测量2) 全圆测回法全圆测回法盘左位置:盘左位置: 盘右位置:盘右位置: 瞄准起始方向目标瞄准起始方向目标a a读数,然后
48、顺时针方向依次读数,然后顺时针方向依次瞄准目标瞄准目标b b、c c,最后又瞄准,最后又瞄准a a点称为归零。点称为归零。两次瞄准两次瞄准a a点的读数差称为归零差,归零差点的读数差称为归零差,归零差2424。否则重测。否则重测。瞄准起始方向目标瞄准起始方向目标a a读数,然后逆时针方向依次读数,然后逆时针方向依次瞄准目标瞄准目标c c、b b,最后又瞄准,最后又瞄准a a点并读数。点并读数。检查归零差是否超限(要求检查归零差是否超限(要求2424)。否则重测。)。否则重测。abco港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineer
49、ing3.5 水平角的测量水平角的测量记录表格记录表格:盘左:从上到下;盘右:从下到上。盘左:从上到下;盘右:从下到上。abco检查各测回归零方向值检查各测回归零方向值2424。否则重测。否则重测。若某一测站的观测方向不若某一测站的观测方向不多于多于3 3个个,观测时可不做归零校核,此观测方法为方向观测,观测时可不做归零校核,此观测方法为方向观测港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering每每 图图 鉴鉴 赏赏港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineer
50、ing3.6.1 竖直角测量原理竖直角测量原理竖直角是在同一竖直平面内倾斜视线和水平实现之间的夹角,分为竖直角是在同一竖直平面内倾斜视线和水平实现之间的夹角,分为仰角(仰角(+)和俯角()和俯角(-)。)。3.6 竖直角的测量竖直角的测量港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering3.6.2 竖直度盘和读数系统竖直度盘和读数系统1)调整竖盘指标水准管)调整竖盘指标水准管微动螺旋微动螺旋,使是水准管气泡使是水准管气泡居中居中,水准管轴水平,水准管轴水平。2)将)将光具轴光具轴4作为固定的指示线作为固定的指示线,当,当望远镜
51、实现望远镜实现水平水平,气泡居中时,指示,气泡居中时,指示线所指的读数线所指的读数称为始读数称为始读数。3)测读视线倾斜时的读数,即可求)测读视线倾斜时的读数,即可求得得竖直角竖直角。3.6 竖直角的测量竖直角的测量港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering3.6.3 竖直角的计算竖直角的计算竖直角计算法则:竖直角计算法则:3.6 竖直角的测量竖直角的测量1)当物镜仰起时)当物镜仰起时 如读数增加如读数增加, 则则 = =读数读数- -始读数始读数2)当物镜仰起时)当物镜仰起时 如读数减小如读数减小, 则则 = =始读
52、数始读数- -读数读数1 1)盘左位置,初始角度为)盘左位置,初始角度为90900 0, , 盘右位置,初始角度为盘右位置,初始角度为2702700 02 2)无论仰角、俯角则)无论仰角、俯角则 = =大大- -小小 仰角取仰角取”+ +” ” 俯角取俯角取“- -”简化计算法则:简化计算法则:港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering3.6.4 竖直角的观测竖直角的观测竖直角观测步骤:竖直角观测步骤:3.6 竖直角的测量竖直角的测量1)将经纬仪安置于测站)将经纬仪安置于测站a,对中整平后,用盘左,对中整平后,用盘左位
53、置瞄准目标位置瞄准目标b,以十字丝横丝切于目标预定的观测以十字丝横丝切于目标预定的观测的高度。的高度。2 )转动竖盘指示水准管微动螺旋,使水准管气泡转动竖盘指示水准管微动螺旋,使水准管气泡居中,读取竖盘读数,计入手薄中。居中,读取竖盘读数,计入手薄中。3 )倒转望远镜倒转望远镜,瞄准瞄准b点,调节气泡居中,读取读点,调节气泡居中,读取读数,计入手薄。数,计入手薄。4)取盘左盘右地)取盘左盘右地 平均值,作为一测回的竖直角。平均值,作为一测回的竖直角。港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering经纬仪的几何轴线:经纬仪的几
54、何轴线:望远镜的视准轴望远镜的视准轴cc横轴横轴hh照准部水准管轴照准部水准管轴ll仪器的数轴仪器的数轴vv3.7 经纬仪的检验和校正经纬仪的检验和校正经纬仪的各轴线应满足的条件:经纬仪的各轴线应满足的条件:照准部的水准管轴垂直于数轴,即照准部的水准管轴垂直于数轴,即llvv。十字丝的竖丝垂直于横轴。十字丝的竖丝垂直于横轴。视准轴垂直于横轴,即视准轴垂直于横轴,即cc hh 。横轴垂直于竖轴,即横轴垂直于竖轴,即hh vv 。港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering3.7.1 照准部的水准管轴垂直于数轴检验校正照准部
55、的水准管轴垂直于数轴检验校正1、检验:、检验:1)整平仪器,转动照准部是水准管)整平仪器,转动照准部是水准管轴平行于两脚轴平行于两脚 螺旋的连线。螺旋的连线。2 )调节脚螺旋使气泡居中)调节脚螺旋使气泡居中。3 )照准部旋转)照准部旋转180度。度。若气泡居中,则无需校正。若气泡居中,则无需校正。3.7 经纬仪的检验和校正经纬仪的检验和校正2、校正:、校正:转动转动180180拧脚螺旋拧脚螺旋拨校正螺丝拨校正螺丝气泡偏离气泡偏离气泡向中央气泡向中央移动一半移动一半气泡居中气泡居中?偏移量有几偏移量有几个部分组成个部分组成?偏移量有偏移量有什么关系什么关系?港口航道与近海工程研究所institu
56、te of port channel and coast engineering3.7.2 十字丝的竖丝垂直于横轴检验校正十字丝的竖丝垂直于横轴检验校正1、检验:、检验: 整平仪器,用盘左盘右观测同一目整平仪器,用盘左盘右观测同一目标标m,分别读取竖盘读数,分别读取竖盘读数l和和r。 若指标差若指标差x=(l+r-360)的绝对值)的绝对值大于大于30 ,则需要校正。,则需要校正。3.7 经纬仪的检验和校正经纬仪的检验和校正3.7.3 视准轴视准轴垂直于横轴检验校正(垂直于横轴检验校正(盘左盘右可消除视准误差盘左盘右可消除视准误差)3.7.4 横轴横轴垂直于竖轴检验校正(垂直于竖轴检验校正(由
57、有经验的检修人员,在室内进行由有经验的检修人员,在室内进行)3.7.5 竖盘水准管竖盘水准管检验校正检验校正1)利用)利用= =( 左左+ 右右)/2,/2,计算正确读数。计算正确读数。2)利用正确读数,调整竖盘指标水准管微动螺旋,调整水准管校正螺丝,使气泡水平。)利用正确读数,调整竖盘指标水准管微动螺旋,调整水准管校正螺丝,使气泡水平。2、校正:、校正:港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering3.8 经纬仪测量的误差及其消减方法经纬仪测量的误差及其消减方法3.8.1 水平角测量误差水平角测量误差u度盘刻划误差 采用
58、度盘不同位置进行观测 u度盘偏心差u视准轴不垂直与横轴 利用盘左盘右取平均值消除u横轴不垂直于数轴 3.8.1.1 仪器误差 消减方法仪器加工 不完善仪器校正 不完善上节主要回顾上节主要回顾p dj6型光学经纬仪的构造型光学经纬仪的构造p 水平角测量原理水平角测量原理p dj6型光学经纬仪的读数方法型光学经纬仪的读数方法p dj2型光学经纬仪型光学经纬仪p 经纬仪的操作经纬仪的操作87港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering3.8 经纬仪测量的误差及其消减方法经纬仪测量的误差及其消减方法3.8.1 水平角测量误差水平
59、角测量误差u对中误差 u整平误差u目标偏心误差3.8.1.2 观测误差u照准误差u读数误差港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering3.8 经纬仪测量的误差及其消减方法经纬仪测量的误差及其消减方法3.8.1 水平角测量误差水平角测量误差u大气密度、大气透明度的影响u目标相位差、旁折光的影响u温度湿度对仪器的影响3.8.1.3 外界环境的影响消除减少误差方法1)认真安置仪器,对中准确2)多测回测量3)盘左盘右观测4)精确整平仪器。一测回不平重测5)看清目标,瞄准准确6)认真读数7)好天气,避烈日8)认真检查9)认真设点位
60、,目标好港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering3.8 经纬仪测量的误差及其消减方法经纬仪测量的误差及其消减方法3.8.2 竖直角测量误差竖直角测量误差u度盘刻划误差 u度盘偏心差 采用对向观测取平均值消除(由a观测b,由b观测a)u竖盘指标差 盘左盘右观测取平均值 1. 仪器误差u照准误差u读数误差u竖盘指标水准管整平误差 2. 观测误差u垂直折光3. 外界条件的影响港口航道与近海工程研究所institute of port channel and coast engineering3.8 经纬仪测量的误差及其消减
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