土木工程测量学教程ppt(上)

角度测量测量教研室主要内容1、水平角观测原理2、光学经纬仪3、经纬仪的使用4、水平角观测5、竖直平角观测6、经纬仪检验7、水平角观测误差分析主要内容：水平角和垂直角测量原理，DJ6型光学经纬仪的使用，水平角和垂直角的观测、计算方法，角度测量的误差分析。主要目的：了解经纬仪测角原理，掌握测量水平角和垂直角的方法。了解经纬仪各轴线间应满足的几何条件。重点内容：测回法施测水平角、中丝法施测竖直角的观测方法、经纬仪各轴线间应满足的几何条件。一、水平角测量原理水平角：一点到两目标的目标方向线同时投影到同一个水平面上的夹角，用表示，角值范围：[0～360°)水平角度为：β=b-a观测水平角的经纬仪必须具备下列几个条件：(1)能够安置成水平的刻度圆盘和精确读数装置；(2)能够在水平方向和竖直方向转动的瞄准设备，以精确瞄准不同方向、不同高度和不同距离的目标；(3)有能够将度盘的中心安置在所测角顶点的铅垂线方向上的设备。二、光学经纬仪1、光学经纬仪等级的划分

光学经纬仪按其精度划分为ＤJ1,ＤJ2,ＤJ6,D,J分别为“大地测量”和“经纬仪”的汉语拼音的第一个字母,1,2,6分别为该经纬仪一测回方向观测中误差的秒数。1972年,南京1002厂研制J07级光学经纬仪1972年,南京1002厂研制J05级光学经纬仪毛主席参观我国研制的05秒级光学经纬仪三角测量观测觇标西藏高原三角测量西安光学仪器厂——DJ6级方向光学经纬仪徐州光学仪器厂——DJ6级方向光学经纬仪南京1002厂——DJ6级方向光学经纬仪北京博飞仪器有限公司——DJ6级方向光学经纬仪WildT1光学经纬仪(1980)2、经纬仪的结构正面反面结构---基座，---水平度盘---照准部1)基座

脚螺旋,圆水准气泡——整平仪器水平度盘旋转轴套在竖轴套中仪器固定于基座上2)水平度盘

圆环形光学玻璃盘片盘片边缘刻划，顺时针注记0°~360°角度值3)照准部水平度盘上能绕竖轴旋转的全部部件总称。竖轴(照准部旋转轴)、U形支架、望远镜、横轴、竖盘指标管水准器，读数装置，水平度盘变换螺旋DJ6级光学经纬仪的读数装置包括：度盘，光路系统，测微器读数装置：测微尺读数，单平板玻璃读数两种装置DJ6级光学经纬仪的读数窗示意图0123456光学经纬仪系列技术参数技术项目经纬仪等级DJ1DJ2DJ6一测回水平方向中误差不大于（）±1±2±6望远镜有效孔径不大于（mm）604040望远镜放大倍数302820水准管分划值不大于水平度盘6/2mm20/2mm/2mm垂直度盘/2m/2mm/2mm主要用途二等平面控制测量及精密工程测量三、四等平面控制测量及一般工程量图根控制测量及一般工程测量三、经纬仪的使用经纬仪的操作包括：—瞄准—读数

对中—整平经纬仪安置1.经纬仪的安置

内容——对中，整平使仪器竖轴位于过测站点的铅垂线上水平盘和横轴处于水平位置，竖盘位于铅垂平面内方法——垂球对中，光学对中打开三脚架腿，调整长度使脚架高度适于观测者高度张开三脚架，安置在测站上，架头大致水平取出经纬仪放置在三脚架头上仪器基座中心基本对齐三脚架头的中心旋紧连接螺旋1)垂球对中法安置经纬仪垂球悬挂于连接螺旋中心挂钩上调整垂球线长度使垂球尖略高于测站点粗对中与粗平——平移三脚架使垂球尖大致对准测站点中心将三脚架的脚尖踩入土中精对中——稍微旋松连接螺旋，双手扶住仪器基座在架头上移动仪器，使垂球尖准确对准测站点旋紧连接螺旋垂球对中误差≤±3mm精确整平——旋转脚螺旋在相互垂直的两个方向使照准部管水准气泡居中2)光学对中法安置经纬仪

光学对中器的结构经纬仪光学对中器目镜对光与物镜对光采用光学对中器安置经纬仪的操作步骤如下：将仪器置于测站点上，架头大致水平。粗略对中测站点。旋转脚螺旋使光学对中器对准测站点。伸缩三脚架腿，使圆水准气泡居中。再用脚螺旋精确整平经纬仪。如果光学对中器分划圈不在测站点上，应松开连接螺旋，在架头上平移仪器，使分划圈对准测站点。重新再整平仪器，依此反复进行直至仪器整平后，光学对中器分划圈对准测站点为止。2.瞄准和读数测角照准标志——竖立于测点的标杆测钎、用三根竹杆悬吊垂球线或觇牌水平角测量，望远镜十字丝竖丝瞄准照准标志①目镜对光——望远镜对向明亮背景转动目镜使十字丝清晰②粗瞄目标——望远镜粗瞄器瞄准目标③精瞄目标——从望远镜观察旋转水平、垂直微动螺旋④读数——打开度盘照明反光镜，调整开度、方向测回法：适用：2个方向的单角（AOB）步骤：欲用测回法测量∠AOB，先在A、B两点上立好标杆或测钎，将经纬仪安置于O点后可按下列步骤进行观测：

1）盘左瞄准左边A，读取b左

2）顺时针旋转瞄准右边B，读取b左。则上半测回角值:β左=b左-a左测站ABOa左b左左四、水平角观测3）倒镜成盘右，瞄准右边B，读取b右。

4）逆时针旋转瞄准左边A，读取a右。

则下半测回角值:

β右=b右-a右

5）计算角值

若：β左-β右≤±40“（图根级）

则有：

β=（β左+β右）/2

a右b右右测站ABO测站竖盘位置目标读数半测回角一测回均值均值O(1)左A001200913300913315913312B914500右A1801130913330B2714500O(2)左A901124913306913309B1814430右A2701148913309B014500起始方向水平读数对零的方法1、瞄准目标后，水平制动。2、转动度盘变换手轮，使水平度盘读数为等于或略大于0°0′0″。水平度盘位置变换手轮周二实习1、实习目的：经纬仪的认识2、仪器设备：一小组一台仪器3、实习任务：每组员完成仪器安置、测一水平角，要有记录。上一讲内容复习1、水平角定义2、水平角测量原理3、经纬仪使用方法——安置、对中、整平、瞄准4、测回法观测步骤5、水平角的应用五、竖直角观测原理高度角——在同一竖直面内，目标方向与水平方向的夹角称为高度角。=0°

90°，仰角为正，俯角为负；也叫垂直角。天顶距

：目标方向与天顶方向（即铅垂线的反方向）的夹角称为天顶距。竖直角：高度角、天顶距都是竖直面内的角，通称竖直角。注：本书中的出现的术语“竖直角”若未作特殊说明，皆指高度角。

天顶铅垂线水平线ACB0°90°180°270°1、竖直度盘的构造A．包括:竖盘、竖盘指标水准管、及其竖直度盘微动螺旋。B．特点：读数指标线固定不动，而整个竖盘随望远镜一起转动。C、竖盘的注记形式：有顺时针与逆时针两种。

（a）顺时针注记180270

090盘左指标线270900180盘右指标线（b）逆时针注记

0270

18090盘左指标线270901800盘右指标线2、竖直角测量的方法在测站上安置、对中和整平仪器。以盘左为目标，用望远镜微动螺旋使十字丝横丝准确地瞄准目标。旋转竖盘指标水准管微动螺旋，使指标水准气泡居中。读数盘右瞄准目标，与盘左操作顺序同。3、竖直角的计算公式A、顺时针注记α左=90°-Lα右=R-270°故一测回竖直角:

α=（α左+α右）/2B、逆时针注记问题：α左=？α右=？故有:α左=L

-90°α右=270°-R一测回竖直角:α=（α左+α右）/24、水平始读数MO

A、定义在盘左状态下，望远镜视线水平是竖盘读数为水平始读数MO.B、计算（顺时针注记）α左=MO-Lα右=R-(MO+180°)5、竖盘指标差

A、定义由于指标线偏移，当视线水平时，竖盘读数不是恰好等于90°或270°上，而是与90°或270°相差一个x角，称为竖盘指标差.180270090盘左（2）结论：取盘左盘右平均值，可消除指标差的影响。一般规范规定，指标差变动范围，J6≤25"、J2≤15"。B、计算公式（1）指标差:对于顺时针注记的：正确的竖直角α=(90°+x)-L=α左+xα=R-(270°+x)=α右-x6、竖直角的观测及记录A、水平距离B、观测高差7、竖直角应用六、经纬仪的检验与校正经纬仪的主要轴线:1、竖轴VV2、水准管轴LL3、横轴HH4、视准轴CC5、圆水准器轴L’L’LLHHCCVVL’L’1、经纬仪轴线应满足的条件A、VV⊥LL——照准部水准管轴的检校。B、HH⊥十字丝竖丝——十字丝竖丝的检校C、HH⊥CC——视准轴的检校LLHHCCVVL’L’D．HH⊥VV——横轴的检校

D．竖盘指标差应为零——指标差的检校

LLHHCCVVL’L’七、水平角观测误差分析1、仪器误差：仪器校正的残余误差

视准轴误差（CC⊥HH）盘左盘右观