工程测量3、4章

1、copyrightweibao.zou邹邹 维维 宝宝长安大学长安大学 地测学院地测学院20201313工 程 测 量 （非测绘专业适用）（非测绘专业适用）copyrightweibao.zou第三章 角度测量 1 角度测量的概念角度测量的概念 2 经纬仪的构造经纬仪的构造 3 水平角观测水平角观测 4 竖直角观测竖直角观测 5 直线定向直线定向 copyrightweibao.zou1 角度测量的概念角度测量的概念 测测量角度的量角度的仪仪器叫器叫经纬仪经纬仪， ，其必要条件：其必要条件： 1.1.仪仪器的中心必器的中心必须须位于水平角角位于水平角角顶顶的的铅铅垂垂线线上。上。 2.2.照准

2、部照准部设备设备（望（望远镜远镜）要能上下、左右）要能上下、左右转转动动，上下，上下转动时转动时所形成的是所形成的是竖竖直面。直面。 3.3.要具有有刻划的度要具有有刻划的度盘盘，并能安置成水平，并能安置成水平位置（位置（竖竖直度直度盘盘安放在安放在铅铅垂位置）。垂位置）。 4.4.要有要有读读数数设备设备， ，读读取投影方向的取投影方向的读读数。数。 ABCb ba a2a a1ab zO 角度角度测测量是量是测测量的基本工作之一。量的基本工作之一。 水平角：空水平角：空间间相交直相交直线线的的夹夹角在水平面上的投影。角在水平面上的投影。 竖竖直角：在直角：在过过目目标标方向的方向的竖竖直平

3、面内，目直平面内，目标标方向与水平方向之方向与水平方向之间间的的夹夹角（仰角角（仰角为为正，俯角正，俯角为负为负）。）。copyrightweibao.zou2 经纬仪的构造经纬仪的构造 经纬仪经纬仪分光学分光学经纬仪经纬仪和和电电子子经经纬仪纬仪两大两大类类。 。 光学光学经纬仪经纬仪在我国的系列在我国的系列为为： ：DJ07， ，DJ1， ，DJ2， ，DJ6。 。D、 、J分分别别取取大地大地测测量量仪仪器、器、经纬仪经纬仪的的汉语汉语拼音拼音字字头头；数字；数字为为一个方向、一一个方向、一测测回的回的方向中方向中误误差。差。 DJ6级级光学光学经纬仪经纬仪部件及名称，参部件及名称，参见

4、见P29， ，图图3-2。 。copyrightweibao.zou一、度盘水平度水平度盘盘： ：0360顺时针顺时针刻划，格刻划，格值值1或或30； ；竖竖直度直度盘盘： ：0360顺顺（或逆）（或逆）时针时针刻划，格刻划，格值值1或或30。 。2 经纬仪的构造经纬仪的构造经纬仪的主要构件经纬仪的主要构件二、望远镜其构造如水准其构造如水准仪仪一章所述，所不同的是安装在横一章所述，所不同的是安装在横轴轴上，可上，可绕绕横横轴转动轴转动。 。三、水准器1.圆圆盒水准器：盒水准器：用于粗平用于粗平仪仪器；器；2.水准管：水准管：用于精确整平用于精确整平仪仪器；器；3.指指标标水准器：水准器：用于整

5、置用于整置竖盘读竖盘读数指数指标标， ， 使之使之竖竖直。直。copyrightweibao.zou四、转动控制装置1.望望远镜远镜的制微的制微动动螺旋螺旋2.照准部的制微照准部的制微动动螺旋螺旋3.水平度水平度盘转动盘转动控制装置控制装置2 经纬仪的构造经纬仪的构造五、基座基座上，基座上，轴轴套供插入套供插入仪仪器器竖竖直直轴轴， ，侧侧面有面有紧紧固螺固螺丝丝； ；三个脚螺旋用来整平三个脚螺旋用来整平仪仪器；器；三角三角垫垫板上的中心螺板上的中心螺丝丝孔，与三角架上的中心螺孔，与三角架上的中心螺丝丝相相连连接。接。copyrightweibao.zou 六、光学对中器 对对中器的中器的视线

6、视线（ （视轴视轴）折射后与）折射后与仪仪器器竖轴竖轴重合，与照准部水准管重合，与照准部水准管轴轴垂直。照准部水准管垂直。照准部水准管轴轴整平（气泡居中）后，整平（气泡居中）后，仪仪器器竖轴竖轴和和对对中器的中器的视视线线（ （视轴视轴） ）处处于于铅铅垂垂线线上。通上。通过过在三脚架在三脚架头头平台平台上平移上平移仪仪器（器（监视对监视对中器中地面点的影像），使中器中地面点的影像），使仪仪器器竖轴竖轴位于位于过过地面地面标标定点中心的定点中心的铅铅垂垂线线上，上，达到达到“ “对对中中” ”。 。2 经纬仪的构造经纬仪的构造copyrightweibao.zou3 水平角观测水平角观测 测测

7、量就是将被量就是将被测测的量与的量与标标准量准量进进行比行比较较。 。标标准量通准量通过标过标准器（准器（标标尺、度尺、度盘盘等）来体等）来体现现。 。一、读数方法 由于工由于工艺艺及及结结构上的原因，构上的原因，标标准器的分划准器的分划值值不可能很小。不可能很小。为测为测量出分划量出分划值值无法反映出的无法反映出的细细微微值值，必，必须须通通过过适当的装置适当的装置对标对标准器的分划准器的分划值进值进行放大和行放大和内插（内插（细细分）。故分）。故测测角装置角装置应应由以下几部分由以下几部分组组成：成： 1.标标准器：准器：光学度光学度盘盘 2.放大装置：放大装置：光学放大装置、机构放大装置

8、光学放大装置、机构放大装置 3.读读数数测测微装置：微装置： 根据根据测测微装置不同，又有分微尺微装置不同，又有分微尺读读数和数和单单平板玻璃平板玻璃测测微器微器读读数数,参参见见P31。 。copyrightweibao.zou二、测回法观测水平角 多用于多用于观测观测两个方向之两个方向之间间的的单单角。角。 3 水平角观测水平角观测BAOb b 对对中：把中：把仪仪器中心安置到器中心安置到过测过测站点站点O的的铅铅垂垂线线上。上。对对中偏差中偏差应应小于小于3mm。一般采用垂球。一般采用垂球对对中、光学中、光学对对中等；中等； 整平：精确整平：精确调节调节基座的三个脚螺旋，使基座的三个脚螺

9、旋，使经纬仪经纬仪的的竖轴竖轴垂直，水平度垂直，水平度盘盘水平。在水平。在测测角角过过程中，气泡偏离中心位置不能程中，气泡偏离中心位置不能 超出超出12格。格。 瞄准：用望瞄准：用望远镜远镜筒上的粗瞄准器筒上的粗瞄准器对对准目准目标标；再使用；再使用竖丝竖丝切准目切准目标标， ，注意消除注意消除视视差。差。 读读数：用度、分、秒数：用度、分、秒 表示表示观测结观测结果。果。1.经纬仪经纬仪操作操作copyrightweibao.zou3 水平角观测水平角观测 2.观测观测方法与方法与顺顺序序 BAOb b 盘盘左左位置位置（ （上半上半测测回回）：）： 瞄准瞄准A目目标标，配置度，配置度盘盘位

10、置，位置，读读取水平度取水平度盘读盘读数数a； ； 瞄准瞄准B目目标标， ，读读取水平度取水平度盘读盘读数数b。角。角值值b b L=b-a。 。 盘盘右右位置位置（ （下半下半测测回）回）： ： 瞄准瞄准B目目标标， ，读读取水平度取水平度盘读盘读数数b 瞄准瞄准A目目标标， ，读读取水平度取水平度盘读盘读数数a。角。角值值b b R=b-a。 。 限差要求：限差要求： 上半上半测测回与下半回与下半测测回所回所测测角角值值之差不得超之差不得超过过40 两个半两个半测测回合起来称回合起来称为为一一测测回回， ，取平均取平均值值作作为为最后最后结结果：果： b b =（ （ b b L + b

11、b R ） ）/2 观测观测两两测测回，回，测测回回间变换间变换度度盘盘位置位置90，两，两测测回回间间b b 角角值值之差不得超之差不得超过过24copyrightweibao.zou三、方向法观测水平角 多用于多用于测测站上站上观测观测方向多于三个。方向多于三个。 1 2 3 4 O3 水平角观测水平角观测 1.经纬仪经纬仪操作同操作同测测回法回法 2.观测观测方法与方法与顺顺序序 盘盘左左位置，瞄准起始方向目位置，瞄准起始方向目标标1读读数，然后数，然后顺时针顺时针方向方向依次瞄准目依次瞄准目标标2、 、3、 、4、 、1并并读读数。数。 （ （1、 、2、 、3、 、4、 、1） ）

12、盘盘右右位置，瞄准起始方向目位置，瞄准起始方向目标标1读读数，然后数，然后逆逆时针时针方向方向依次瞄准目依次瞄准目标标4、 、3、 、2、 、1并并读读数。数。 （ （1、 、4、 、3、 、2、 、1） ） 测测站限差：半站限差：半测测回回归归零差零差18；同一方向各；同一方向各测测回互差回互差24。 。copyrightweibao.zou3 水平角观测水平角观测ABCDO 0 02 18 150 14 54 0 02 12 37 44 18 110 29 06 180 02 12 330 14 48 180 02 00 217 44 06 290 28 54 ? ? ? ? ? 90 0

13、3 24 240 15 54 90 03 30 127 45 36 200 30 24 270 03 18 60 15 42 270 03 24 307 45 24 20 30 18 ? ? ? ? ?copyrightweibao.zou方向观测法记录计算的实例解释：1. 上半测回归零差= - =2. OA方向2C值=盘左读数-（盘右读数180） = （ 180） =3. OA方向盘左、盘右读数的平均值：（ +（ 180）/2=再取平均得：（ + ）/2=OB方向的归零方向值：OC方向的归零方向值：00218 00212 6 00218 1800212 6 00218 1800212 002

14、15 00215 00206 00210 374412 00210= 374210 1102900 00210= 1102650 copyrightweibao.zou3 水平角观测水平角观测374204724450394538ABCDO 0 02 18 150 14 54 0 02 12 37 44 18 110 29 06 180 02 12 330 14 48 180 02 00 217 44 06 290 28 54 +6 +6+12 +12 +12 0 02 15 150 14 51 0 02 06 37 44 12 110 29 00( 0 02 10) 150 12 41 0 0

15、0 00 37 42 02 110 26 50 90 03 24 240 15 54 90 03 30 127 45 36 200 30 24 270 03 18 60 15 42 270 03 24 307 45 24 20 30 18 +6 +12+6 +12 +6 90 03 21 240 15 48 90 03 27 127 45 30 200 30 21(90 03 24) 150 12 24 0 00 00 37 42 06 110 26 57 150 12 32 0 00 00 37 42 04 110 26 54当小数点后是当小数点后是5 5时，奇近偶不进：时，奇近偶不进：10

16、.510.010.510.0； 11.5 12.011.5 12.0；其它情况，四舍五入。其它情况，四舍五入。copyrightweibao.zou4 竖直角观测竖直角观测 1.竖盘竖盘 有有顺时针顺时针刻划和逆刻划和逆时针时针刻划，刻划，与望与望远镜远镜一起一起转动转动 ABCb ba a2a a1ab zO一、竖直角测量原理 2.读读数指数指标标 垂直向下垂直向下(指指标标水准管指水准管指示其是否垂直示其是否垂直) 3.望望远镜远镜 扫扫出出竖竖直平面；直平面；视视准准轴轴俯俯仰角度由仰角度由读读数指数指标标从从竖盘竖盘量度出来。量度出来。copyrightweibao.zou二、竖直角计

17、算公式 当不了解当不了解仪仪器的器的竖盘竖盘的刻划的刻划时时， ，盘盘左左， ，慢慢仰起望慢慢仰起望远镜远镜， ，观观察察读读数的数的变变化：化： 4 竖直角观测竖直角观测 读读数增加：数增加：a a 目目标读标读数水平数水平值值 读读数减少：数减少：a a 水平水平值值目目标读标读数数 注：注： 按上式算得按上式算得a a值值： ：“ “” ”值为值为仰角，仰角，“ “” ”值时为值时为俯角。俯角。 令：令：L盘盘左左时读时读数；数；R盘盘右右时读时读数数 竖竖直角：直角： a a左左=90-L a a右右=R-270 a a =（ （ a a左左+ a a右右） ）/ /2=（ （R-L-

18、180） ）/ /2 copyrightweibao.zou三、指标差及其计算公式 指指标标差：当指差：当指标标水准管气泡居中水准管气泡居中时时， ，读读数指数指标应严标应严格向下，由于安装、格向下，由于安装、调试误调试误差，差，读读数指数指标标与与铅铅垂方向偏离，称垂方向偏离，称竖盘读竖盘读数指数指标标差。如差。如图图P37， ，图图3-11，指，指标标偏离方向与度偏离方向与度盘盘刻划方向一致，指刻划方向一致，指标标差差为为正，反之正，反之为负为负。 。 4 竖直角观测竖直角观测 计计算算竖盘竖盘指指标标差的公式：差的公式： x=（ （R+L-360） ）/ /2 无无论竖论竖直度直度盘顺时

19、针还盘顺时针还是逆是逆时针时针刻划，指刻划，指标标差公式亦相同。差公式亦相同。 对对于于DJ6型型经纬仪经纬仪， ，竖盘竖盘指指标标差的差的变动变动范范围围不不应应超超过过25 。 。copyrightweibao.zou5 直线定向直线定向一、直线定向的概念二、标准方向 地极 直直线线定向的定向的实质实质： ：确定直确定直线线与与标标准方向之准方向之间间的水平角。的水平角。1.真子午真子午线线方向（地理子午方向（地理子午线线） ）2.磁子午磁子午线线方向（磁北方向）方向（磁北方向）3.坐坐标纵轴标纵轴方向方向天文子午天文子午线线天文天文观测观测得到得到大地子午大地子午线线由天文子午由天文子午

20、线线通通过过拉普拉斯方程拉普拉斯方程计计算得到算得到通通过过地面某点及地磁南北极的方向地面某点及地磁南北极的方向线线，即磁，即磁针针自由静止自由静止时时的的轴线轴线方向。方向。平行于高斯投影平行于高斯投影带带的中央子午的中央子午线线方向。方向。磁极copyrightweibao.zou 三、标准方向间的关系 1.真子午真子午线线方向与磁子午方向与磁子午线线方向方向 2.真子午真子午线线方向与坐方向与坐标纵轴标纵轴方向方向 x -g +g5 直线定向直线定向 地极 磁极 -d +d 因地极与磁极不一致，故因地极与磁极不一致，故过过地面某点的地面某点的真子午真子午线线方向与磁子午方向与磁子午线线方

21、向不一致，两者方向不一致，两者的的夹夹角角为为磁偏角磁偏角d d。某点的磁子午。某点的磁子午线线在真子在真子午午线线以以东东称称东东偏，磁偏角取正号；西偏偏，磁偏角取正号；西偏时时取取负负号。号。 中央子午中央子午线线高斯投影后高斯投影后为为直直线线（ （x轴轴），），其余子午其余子午线线投影后均投影后均为为曲曲线线，曲，曲线线上各点上各点处处的切的切线线与与纵轴纵轴方向的方向的夹夹角角g g ，称，称为该为该点的点的平面子午平面子午线线收收敛敛角。角。copyrightweibao.zou 四、方位角与象限角 N B A 5 直线定向直线定向 x 真 坐 子 标 磁 午 纵 子 轴 午 g

22、d A真 A磁 Q a P 1.方位角方位角 2.象限角象限角 从从标标准方向北端起，准方向北端起，顺时针顺时针方向方向计计算到算到某一直某一直线线的角度，称的角度，称为该为该直直线线的方位角，方的方位角，方位角从位角从0360。直。直线线的坐的坐标标正反方位角正反方位角相差相差180。 。 从一从一标标准方向的南端或北端，准方向的南端或北端，计计算到某算到某一直一直线线的的锐锐角，称角，称为该为该直直线线的象限角的象限角R，象限，象限角角090，加象限名表示，加象限名表示。 。RAB=北东60RBA=南西60aAB=60aBA=240copyrightweibao.zou 3.方位角与象限角

23、的关系方位角与象限角的关系 4.方位角的方位角的测测定定 5 直线定向直线定向 N RAB=北东60 aAB=60 B aBA=240 RBA=南西60 A 象限象限 北北东东R= a a象限象限 南南东东R=180- a a象限象限 南西南西R= a a -180象限象限 北西北西R=360- a a 用用罗盘测罗盘测定磁方位角（根据当定磁方位角（根据当地地、 、g g 可可换换算出坐算出坐标标方位角）方位角） 测测定真方位角定真方位角 用陀螺用陀螺测测定真方位角定真方位角 用天文用天文观测测观测测定真方位角定真方位角copyrightweibao.zou第四章 距离测量 1 视距测量视距测

24、量 2 普通钢尺量距普通钢尺量距 3 光电测距光电测距 copyrightweibao.zou视视距距测测量：量： 低精度低精度 12001300钢钢尺量距：尺量距： 中等精度中等精度 1100015000光光电测电测距：距： 高精度，高效率高精度，高效率copyrightweibao.zou1 视距测量 测测定两点定两点间间的距离的距离D，高差，高差H。 。 仪仪器制造器制造时时保保证证： ： ； ； f + += =C =0=0一、视线水平时 (p108) 由由图图可知：可知： 则则平距平距： ：D=100l平距：平距：D高差：高差：H=i-vivdlp f100 Kpfpfldpfld

25、ClKfpflDdcopyrightweibao.zou二、视线倾斜时1 视距测量视距测量D=k la aa a 由由图图知知 l =lcosa a 平距平距 因因 高差高差D=Kl=Klcosa aD= Dcosa a=Klcos2a aDHivHaaaa2sin21sincossinKlKlDHviKlviHHa2sin21copyrightweibao.zou2 普通钢尺量距普通钢尺量距 工具：工具：30m或或50m钢钢尺尺(P47图图4-2、 、4-3)、拉力、拉力计计、温度、温度计计、花杆、花杆、测钎测钎等。等。 例：一支名例：一支名义长义长度度30m的的钢钢尺，尺尺，尺长长方程方程

26、为为 lt=30-0.012+0.00001230(t-20) 该该尺尺28时时的的长长度度为为 l28=30-0.012+0.00001230(28-20)=29.991m一、尺长方程 在温度在温度t下的尺下的尺长长方程方程为为 lt=l0+l+a al0(t-t0)式中式中 lt温度温度t 时时，尺的，尺的长长度度 l0钢钢尺的名尺的名义长义长度度 l尺尺长长改正数，改正数，钢钢尺尺检检定定时给时给出的数出的数值值 a a钢钢尺的膨尺的膨胀胀系数，一般取系数，一般取a a =0.000012m/ t钢钢尺使用尺使用时时的温度的温度 t0钢钢尺尺检检定定时时的温度的温度copyrightweibao.zou 二、直线定线 普通量距普通量距时时，用目估定，用目估定线线即可。即可。 方法：在直方法：在直线线两端两端A、 、B各立一花杆，一各立一花杆，一观测观测者在者在A花杆后面花杆后面12m处处目估定目估定线线：指：指挥挥在在1点点处处另一人将花杆立于另一人将花杆立于A、 、B连线连线上，然后将上，然后将1点（花杆位置）以点（花杆位置）以测钎标测钎标出。用同出。用同样样方法在地面上方法在地面上标标定出定出2点及其它中点及其它中间间点。点。 比比较较精确的量距用精确的量距用经纬仪经纬仪定定线线。