第三章角度测量

建筑工程测量蓝善建1第三章角度测量角度类型——水平角与竖直角(或垂直角)。角度测量——测量地面点连线的水平夹角、视线方向与水平面的竖直角能进行角度测量的仪器——经纬仪，全站仪。水平角测量——求算点的平面位置，竖直角测量——测定高差，或将倾斜距离化算为水平距离2学习本章的思路1，角度测量的基本原理2，经纬仪的结构3，经纬仪的使用方法4，角度测量的方法（测回法、方向观测法）（重点）5，经纬仪的主要轴系和它们之间的关系6，角度测量的误差来源及解决的办法3第一节角度测量原理(1)水平角测量原理

地面一点与两个目标点的连线在水平面投影的夹角，或过B

，C两点铅垂面与过B

，A两点铅垂面的两面角在B点水平安置刻度圆盘，(顺时针注记)测出BA方向在度盘的读数a，

BC方向在度盘的读数c，水平角β=c－a范围为0-360思考：这里说明一个问题：水平角是直接测量出来的还是间接测量出来的？4(2)竖直角测量原理

竖直角：竖直面内，视线与水平线的夹角。范围-90-90视线在水平线上方为仰角，竖直角>0；视线在水平线下方为俯角，竖直角<0。铅垂面内安置一个刻度圆盘视线水平时的竖盘读数为90°，视线倾斜时的竖盘读数为L，视线方向竖直角α=90°－L。5第二节光学经纬仪的结构及其度盘读数光学经纬仪型号DJ07，DJ1，DJ2，DJ6，DJ30，D，J代表“大地测量”和“经纬仪”，07，1，2，6，30分别为一测回方向观测中误差秒数。工程测量常用DJ6级。徕卡光学经纬仪型号(Theodolite)T4(0.5″)，T3(1″)，T2(2″)，T1(6″)(1)DJ6级光学经纬仪的结构方向经纬仪和复测经纬仪。方向经纬仪——用于地表测量。复测经纬仪——用于光线较暗的地下工程测量。6三角测量观测觇标7西藏高原三角测量8西安光学仪器厂——DJ6级方向光学经纬仪9101112结构——基座,水平度盘,照准部1)基座

三个脚螺旋,一个圆水准气泡——粗平仪器。水平度盘旋转轴套在竖轴套外围，仪器固定在基座上；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。133)照准部水平度盘上，能绕竖轴旋转的全部部件总称，竖轴、U形支架、望远镜、横轴、竖盘指标管水准器、读数装置，竖轴VV——照准部旋转轴，水平度盘变换螺旋。1415(2)DJ6级光学经纬仪的读数装置度盘，光路系统，测微器。水平度盘和竖盘上的分划线，经棱镜和透镜成像，显示在望远镜旁的读数显微镜内。有测微尺读数装置，单平板玻璃读数装置两种。16§3.3经纬仪的安置与水平角观测(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，水平度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合于观测者高度，张开三角架，安置在测站上，架头大致水平。取出经纬仪放置在三角架头上，仪器基座中心基本对齐三角架头的中心，旋紧连接螺旋。171)垂球对中法安置经纬仪将垂球悬挂于连接螺旋中心的挂钩上，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。垂球对中误差应小于±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。18192)使用光学对中法安置经纬仪

光学对中器的结构。20经纬仪光学对中器的目镜对光与物镜对光21粗对中——手握三角架，眼睛观察光学对中器，移动三脚架，对中标志基本对准测站点中心，脚尖踩入土中。精对中——旋转脚螺旋对中，使对中误差<±1mm。粗平——伸缩脚架腿，使圆水准气泡居中。精平——转动照准部，旋转脚螺旋，使管水准气泡在相互垂直的两个方向居中。精平操作会略微破坏已完成的对中关系。再次精对中——旋松连接螺旋，眼睛观察光学对中器，平移仪器基座(注意，不要有旋转运动)，使对中标志准确对准测站点中心，拧紧连接螺旋。旋转照准部，在相互垂直两方向检查管水准气泡居中情况否则从再次精对中开始重复操作。22(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。23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——望远镜上的粗瞄器瞄准目标，水平、垂直制动；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，调整开度和方向，照亮读数窗口。24§3.4水平角测量方法测回法，方向观测法。(1)测回法观测两个方向之间的单角，一测回操作步骤：盘左：照准A点→配水平盘→读数→顺时针转C点→读数；盘右：照准C点→读数→逆时针转A点→读数。25测回法观测水平角的记录格式26(2)方向观测法观测三个及以上方向用，一测回操作步骤：选择标志十分清晰的点作零方向，如A点。盘左照准A点→配水平度盘盘左(顺时针)：瞄A读数→瞄B读数→瞄C读数→瞄D读数→再瞄A读数(盘左归零)。盘右(逆时针)：瞄A读数→瞄D读数→瞄C读数→瞄B读数→再瞄A读数(盘右归零)。27方向观测法观测水平角记录格式28(3)方向观测法的限差《城市测量规范》规定的限差。照准点垂直角超过±3°时，该方向2C较差按同一观测时段内相邻测回比较。29(4)水平角观测的注意事项1)仪器高度与观测者身高相适应；三脚架踩实，仪器与脚架连接牢固，操作仪器时，不要用手扶三脚架；转动照准部和望远镜前，应先松开制动螺旋，使用各种螺旋时，用力应轻。2)精确对中，尤其对短边测角。3)观测目标间高低相差较大时，更应注意整平仪器。4)照准标志应竖直，用十字丝交点瞄准标杆或测钎底部。5)记录要清楚，应当场计算，发现错误，立即重测。6)一测回水平角观测中，不得再调照准部管水准气泡，气泡偏离中央>2格，应重新整平与对中仪器，重新观测。30§3.5竖直角测量方法(1)竖直角的用途

将观测的倾斜距离化算为水平距离或计算三角高程。1)倾斜距离化算为水平距离

D=Scosα312)三角高程计算

hAB=Ssinα+i-vHB=HA+hAB32(3)竖直角的计算

盘左竖直角：αL=90°－L盘右竖直角：αR=R－270°33(4)竖盘指标差

竖盘指标差——望远镜视准轴水平竖盘读数相对于正确值(90°(盘左)或270°(盘右))角度的偏差x。盘左竖直角：α=90°＋x－L=αL

＋x，左加；盘右竖直角：α=R－(270°＋x)=αR

－x，右减；指标差：x=(αR

－αL

)/2；盘左盘右取平均：α=(αL

＋αR

)/2，抵消竖盘指标差。34(5)竖直角观测

经纬仪安置在点上，量取仪器高i目标点应量取觇标高v用十字丝横丝瞄准目标特定位置，一般为标顶hAB=Ssinα+i-v35竖直角观测手簿与计算盘左竖直角：αL=90°－L盘右竖直角：αR=R－270°指标差：x=(αR

－αL

)/2盘左盘右取平均：α=(αL

＋αR

)/236(6)竖盘指标自动归零补偿器

仪器竖盘光路中安装补偿器，代替竖盘指标管水准器仪器竖轴偏离铅垂线的角度在一定范围内时通过补偿器能读到相当于竖盘指标管水准气泡居中时的读数37§3.6经纬仪的检验和校正(1)经纬仪的轴线及其应满足的关系视准轴CC、横轴HH、管水准器轴LL、竖轴VV。轴线应满足的关系①LL⊥VV②

十字丝竖丝⊥HH③CC⊥HH④HH⊥VV⑤竖盘指标差x=0⑥光学对中器的视准轴与竖轴重合38经纬仪的轴线39(2)经纬仪的检验与校正①LL⊥VV的检验与校正检验：圆水准气泡居中，初平仪器。管水准器轴平行于一对脚螺旋，居中气泡，照准部旋转180°，气泡居中，则LL⊥VV

。40校正——校正针拨动管水准器一端校正螺丝，使气泡向中央移动偏距的一半，余下一半通过旋转与管水准器轴平行的一对脚螺旋完成。4142②

十字丝竖丝⊥HH的检验与校正检验：用十字丝交点精确瞄准远处一目标P，旋转水平微动螺旋，点左、右移动轨迹偏离十字丝横丝时要校正。校正：卸下十字丝分划板护罩，松开4个压环螺丝，缓慢转动十字丝组，直到照准部水平微动时P点始终在横丝上移动为止，最后旋紧四个压环螺丝。4344③CC⊥HH的检验与校正检验：平坦场地，选相距约100m的A，B两点仪器安置于A，B连线的中点A点设置与仪器等高的标志B点设置与仪器等高的水平标尺，垂直于视线OB盘左瞄A点,固定照准部纵转望远镜,瞄B尺读数B1盘右瞄A点,固定照准部纵转望远镜,瞄B尺读数B2B1≠B2需要校正45校正：由B2点向B1点量取B1B2/4长度定出B3点，OB3⊥HH用校正针拨动十字丝环的左右一对校正螺丝→十字丝交点与B3点重合完成校正后，应重复上述的检验操作直至满足C<60″为止。4647③HH⊥VV的检验与校正横轴不垂直于竖直，偏离正确位置的角值i——横轴误差

i>20″时，必须校正检验：高墙上固定清晰照准标志P距墙面20m~30m安置经纬仪盘左瞄准P点，固定照准部；望远镜视准轴水平墙面定出P1点纵转望远镜,盘右瞄准P点固定照准部，望远镜视准轴水平，墙面上定出P2点，横轴误差为：48校正：打开仪器的支架护盖，调整偏心轴承环，抬高或降低横轴的一端使i=0，需要在无尘的室内环境中，使用专用的平行光管进行操作，用户不具备条件时，一般交专业维修人员校正。4950⑤竖盘指标差x=0的检验与校正检验：安置好仪器盘左、盘右观测某清晰目标竖直角一测回，计算指标差x盘左竖直角：αL=90°－L盘右竖直角：αR=R－270°指标差：x=(αR

－αL

)/2校正：消除了指标差的盘右竖盘正确读数为R－x旋转竖盘指标管水准器微动螺旋，使竖盘读数为R－x此时，竖盘指标管水准气泡必然不再居中用校正针拨动竖盘指标管水准器校正螺丝，使气泡居中，该项校正需要反复进行。515253⑥光学对中器的视准轴与竖轴重合的检验与校正检验：地面上放置白纸，白纸上画十字形的标志，以标志点P为对中标志安置仪器，旋转照准部180°，点像偏离对中器分划板中心到P’时，对中器视准轴与竖轴不重合，需要校正。校正：在白纸上定出P’与P点的中点O，转动对中器校正螺丝使对中器分划板中心对准O点。需要反复进行。54§3.7水平角测量的误差分析仪器误差,对中与目标偏心误差,观测误差,外界环境影响。(1)仪器误差

1)视准轴误差

视准轴误差——视准轴CC不垂直于横轴HH的偏差CCC绕HH旋转一周扫出两个圆锥面双盘位方向观测取平均可消除视准轴误差影响552)横轴误差横轴误差i对水平角的影响(i)”与方向竖直角α有关双盘位方向观测取平均可消除横轴误差的影响563)竖轴误差

竖轴VV偏离铅垂线的偏差δ——竖轴误差造成水平度盘偏离水平面δ角无论盘左或盘右观测，倾斜方向都一样竖轴误差不能用双盘位观测取平均值的方法消除观测前应严格检校仪器，观测时保持照准部管水准气泡居中，观测过程中气泡偏离量<一格，否则应重新进行对中整平操作。574)照准部偏心误差和分划不均匀误差照准部旋转中心与水平盘分划中心，不重合产生的测角误差；盘左盘右观测取平均可消除其影响。度盘最小分划间隔不相等而产生的测角误差，各测回零方向根据