工程测量角度测量

工程测量角度测量第一页，共四十六页，编辑于2023年，星期日第三章角度测量在确定地面点的位置时，常常要进行角度测量进行角度测量所使用的仪器是经纬仪（theodolite）角度测量分为水平角测量与竖直角测量水平角测量用于求算点的平面位置竖直角测量用于测定高差以及将倾斜距离改化成水平距离第二页，共四十六页，编辑于2023年，星期日3-1水平角测量原理

水平角是地面上一点到两目标的方向线投影到水平面上的夹角。

也就是过这两方向线所作两竖直面间的二面角。第三页，共四十六页，编辑于2023年，星期日3-1水平角测量原理有一刻度盘和在刻度盘上读数的指标刻度盘中心应安放在过测站点的铅垂线上，并能使之水平为了瞄准不同方向，经纬仪的望远镜应能沿水平方向转动，也能高低俯仰当望远镜高低俯仰时，其视准轴应划出一竖直面第四页，共四十六页，编辑于2023年，星期日3-1水平角测量原理按读数系统分类

游标经纬仪

光学经纬仪

电子经纬仪

第五页，共四十六页，编辑于2023年，星期日3-1水平角测量原理按读数系统分类

按测量精度指标分类

DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ15及DJ60

指室内条件下,一测回的方向测量中误差所达到的精度第六页，共四十六页，编辑于2023年，星期日3-2DJ6级光学经纬仪

经纬仪的基本结构

1.有照准器或望远镜2.望远镜可以在竖直面内转动望远镜+竖盘+水平度盘的指针=照准部3.水平度盘静置在基座上4.水准器+脚螺旋=>整平第七页，共四十六页，编辑于2023年，星期日3-2DJ6级光学经纬仪经纬仪的基本结构

DJ6级光学经纬仪的构造第八页，共四十六页，编辑于2023年，星期日3-2DJ6级光学经纬仪DJ6级光学经纬仪的构造1．分微尺测微器及其读数方法DJ6级光学经纬仪的读数方法第九页，共四十六页，编辑于2023年，星期日3-2DJ6级光学经纬仪DJ6级光学经纬仪的构造1．分微尺测微器及其读数方法DJ6级光学经纬仪的读数方法2．单平板玻璃测微器及其读数方法第十页，共四十六页，编辑于2023年，星期日3-2-2DJ2级光学经纬仪

采用对径重合读数法

相当于利用度盘上相差180度的两个指标读数并取平均值，可消除度盘偏心的影响。只显示水平或竖直盘的一种读数，有度盘换向轮可以切换第十一页，共四十六页，编辑于2023年，星期日3-3经纬仪的操作

经纬仪的对中、整平和瞄准1.对中目的:是使仪器的中心与测站点位于同一铅垂线上

方法:①挂垂球法②光学对点器法先目估三脚架头大致水平，且三脚架中心大致对准地面标志中心，踏紧一条架脚；双手分别握住另两条架腿稍离地面前后左右摆动，眼睛看对中器的望远镜，直至分划圈中心对准地面标志中心为止，放下两架腿并踏紧；调节架腿使气泡基本居中，然后用脚螺旋精确整平；检查地面标志是不位于对中器分划圈中心，若不居中，可稍旋松连接螺旋，在架头上平移仪器，使其精确对中。第十二页，共四十六页，编辑于2023年，星期日3-3经纬仪的操作经纬仪的对中、整平和瞄准1.对中2.整平目的:使仪器竖轴竖直、水平度盘水平对中、整平要反复进行！！第十三页，共四十六页，编辑于2023年，星期日3-3,4水平角的观测经纬仪的对中、整平和瞄准1.对中2.整平3.瞄准照准部和望远镜的任何转动都必须先松开制动螺旋！到精确瞄准目标时，先制动，再用微动螺旋水平角可只用竖丝瞄准;当目标很细时，用目标平分双丝；当目标稍粗时，用单丝平分目标；当目较粗时，要观测目标的左右边沿取中值。第十四页，共四十六页，编辑于2023年，星期日3-4水平角的观测测回法用于观测两个方向之间的单角

①盘左位置瞄准左目标A，调整水平度盘为零度稍大，再精确瞄准左目标A，读数A左第十五页，共四十六页，编辑于2023年，星期日3-4水平角的观测经纬仪的对中、整平和瞄准水平角的观测1.测回法①盘左位置瞄准左目标A，调整水平度盘为零度稍大，再精确瞄准左目标A，读数A左②松开水平制动螺旋，顺时针转动照准部，瞄准右方目标B，读取水平度盘读数B左。以上称上半测回。β上=B左-A左。③

松开水平及竖直制动螺旋，倒转望远镜盘右瞄准目标B，读取水平度盘读数B右。④松开水平制动螺旋，再逆时针瞄准左方目标A，读数A右。以上称下半测回。β下=B右-A右。⑤上、下半测回合称一测回。ABBA第十六页，共四十六页，编辑于2023年，星期日3-4水平角的观测经纬仪的对中、整平和瞄准水平角的观测1.测回法当上下半测回角值差不大于±40″时：β=（β左+β右）/20621240B1820604800180A右362060B60202124206012000A左O″′°″′°″′°备注一测回平均值半测回角值水平度盘读数目标竖盘位置测站测回法水平角观测手薄第十七页，共四十六页，编辑于2023年，星期日3-4水平角的观测经纬仪的对中、整平和瞄准水平角的观测1.测回法

当测角精度要求较高时，往往要测几个测回，为了减少度盘分划误差的影响，各测回间应根据测回数n按180°／n

变换水平度盘位置。第十八页，共四十六页，编辑于2023年，星期日3-4水平角的观测经纬仪的对中、整平和瞄准水平角的观测1.测回法2.方向法（全圆测回法）适用于观测两个以上的方向（一次观测多个角）当方向多于三个时，每半测回都从一个选定的起始方向（零方向）开始观测，在依次观测所需的各个目标之后，应再次观测起始方向（称为归零）

ABCDA

↓

ABCDA第十九页，共四十六页，编辑于2023年，星期日3-4水平角的观测经纬仪的对中、整平和瞄准水平角的观测第二十页，共四十六页，编辑于2023年，星期日3-5竖直角观测

竖直角的测量原理竖直角是同一竖直面内视线与水平线间的夹角其角值为0°-90°。视线上倾斜，竖直角为仰角，符号为正。视线向下倾斜，竖直角为俯角，符号为负。

当望远镜视准轴水平时，其竖盘读数必为一固定值。因此，在观测竖直角时，只需观测目标点一个方向并读取竖盘读数便可算得该目标点的竖直角。第二十一页，共四十六页，编辑于2023年，星期日竖直角的测量原理竖盘固定在望远镜旋转轴(横轴)的一端，随望远镜一起在竖直面内转动。竖直度盘有顺时针或逆时针注记最常见的是0-360度全圆顺时针注记为准确提供读数指标，经纬仪设有指标水准器及指标水准器微动螺旋3-5竖直角观测第二十二页，共四十六页，编辑于2023年，星期日3-5竖直角观测竖直角的测量原理竖直角的观测和计算

1．仪器安置于测站点上，盘左瞄准目标点M（中丝切于目标顶部）

2．调节竖盘指标水准管气泡居中，读数L

3．盘右再瞄准M点并调节竖盘指标水准管气泡居中，读数R4．计算竖直角α。第二十三页，共四十六页，编辑于2023年，星期日3-5竖直角观测竖直角的测量原理竖直角的观测和计算盘左:αＬ＝９０°－Ｌ盘右:αR＝Ｒ－２７０°一测回竖直角为：α＝（αＬ＋αR）/2第二十四页，共四十六页，编辑于2023年，星期日3-5竖直角观测竖直角的测量原理竖直角的观测和计算第二十五页，共四十六页，编辑于2023年，星期日3-5竖直角观测竖直角的测量原理竖直角的观测和计算竖直盘指标差

当竖盘指标水准管气泡居中时，指标并不恰好指向90°或270°，而与正确位置相差一个小角度x,x称为竖盘指标差第二十六页，共四十六页，编辑于2023年，星期日3-5竖直角观测

由于指标差x的存在，竖盘盘左读数为90°+x，则正确的竖直角应为：

α＝（90°＋x)-L=αＬ+x

盘右时正确的竖直角应为:

α＝R-(270°+x)=αR-x∴α=(αＬ＋αR）/2

,即盘坐、盘右的平均值可消除指标差的影响指标差为：x=(αR-αL）/2=(R+L-360°)/2第二十七页，共四十六页，编辑于2023年，星期日3-5竖直角观测竖直角的测量原理竖直角的观测和计算竖直盘指标差竖盘指标差自动归零的补偿装置

原理同自动安平水准仪,大大提高了测量竖直角的测量速度第二十八页，共四十六页，编辑于2023年，星期日3-7水平角测量的误差分析

仪器误差LL⊥VV，CC⊥HH,HH⊥VV；经纬仪的水准管轴LL,竖轴VV,水平轴HH,视准轴CC应该满足以下条件:1.视准轴误差(C不⊥H)在绕横轴旋转时视准轴画出圆锥面。从而给方向观测带来误差C的符号正倒镜相反,可用正倒镜的平均值消除其影响第二十九页，共四十六页，编辑于2023年，星期日3-7水平角测量的误差分析仪器误差1.视准轴误差(C不⊥H)2.横轴误差(H不⊥V)

视准轴画出斜面。从而对方向的影响为εi=i×tgαi的符号正倒镜相反,可用正倒镜的平均值消除其影响第三十页，共四十六页，编辑于2023年，星期日3-7水平角测量的误差分析仪器误差1.视准轴误差(C不⊥H)2.横轴误差(H不⊥V)3.竖轴误差由于竖轴V不⊥水准管轴L或者没有严格整平,从而使仪器竖轴不处于铅垂方向，偏离一个δ角度，称竖轴误差

竖轴误差导致水平轴倾斜,但其倾斜量是随方向的变化而变化的(0-δ),其符号不因为正倒镜而变化,所以正倒镜不能消除其影响4、5照准部偏心误差、度盘刻划误差第三十一页，共四十六页，编辑于2023年，星期日3-7水平角测量的误差分析仪器误差对中误差与目标偏心观测水平角时，对中不准确，使得仪器中心与测站点的标志中心不在同一铅垂线上即是对中误差，也称测站偏心

Δβ与偏心距e成正比,与边长d成反比，也和所测角β的大小有关，β接近180时影响最大，对于短边、钝角尤其要注意对中第三十二页，共四十六页，编辑于2023年，星期日3-7水平角测量的误差分析仪器误差对中误差与目标偏心简单的取Δβ=ρ”e/d观来讨论一下对中不准确对测角的影响ed5m10m20m50m100m0.5mm20”10”5”2”1”1mm41”20”10”4”2”2mm82”41”20”8”4”当照准的目标与其它地面标志中心不在一条铅垂线上时，两点位置的差异称目标偏心或照准点偏心其影响类似对中误差，边长越短，偏心距越大，影响也越大。

第三十三页，共四十六页，编辑于2023年，星期日3-7水平角测量的误差分析仪器误差对中误差与目标偏心观测误差1.瞄准误差mv=±60”/V2.读数误差mt=±0.1t外界条件的影响

松软的土壤和大风影响仪器的稳定；日晒和温度变化影响水准管气泡的运动；大气层受地面热辐射的影响会引起目标影像的跳动等等

第三十四页，共四十六页，编辑于2023年，星期日3-6经纬仪的检验和校正一.照准部水准轴应垂直于仪器竖轴的检验和校正第三十五页，共四十六页，编辑于2023年，星期日3-6经纬仪的检验和校正一.照准部水准轴应垂直于仪器竖轴的检验和校正二.十字丝竖丝应垂直于仪器横轴的检验校正第三十六页，共四十六页，编辑于2023年，星期日3-6经纬仪的检验和校正一.照准部水准轴应垂直于仪器竖轴的检验和校正二.十字丝竖丝应垂直于仪器横轴的检验校正三.视准轴应垂直于横轴的检验和校正第三十七页，共四十六页，编辑于2023年，星期日3-6经纬仪的检验和校正四.横轴与竖轴垂直的检验和校正在离建筑物10m处安置仪器，盘左瞄准墙上高目标点标志P（垂直角大于30度），将望远镜放平，十字丝交点投在墙上定出P1点。盘右瞄准P点同法定出P2点。若P1、P2点重合，则说明此条件满足，若P1P2＞5mm，则需要校正。第三十八页，共四十六页，编辑于2023年，星期日3-6经纬仪的检验和校正六.光学对中器的检验校正五.竖盘指标差的检验和校正

用盘左、盘右观测同一目标点，计算指标差x,如果x>1’则需校正。校正：转动指标水准器使盘右的读数为R-x,指标水准器必然偏离中心，然后校正指标水准器使其居中。四.横轴与竖轴垂直的检验和校正有装在照准部上和装在基座上两种第三十九页，共四十六页，编辑于2023年，星期日3-8电子经纬仪简介根本区别：电子测角系统代替光学读数系统,读数自动化有微处理器，实现许多光学经纬仪不具备的功能（自动读数、自动记录、轴系误差补偿、积木式结构）电子经纬仪的电子测角原理1.编码度盘绝对式测角原理第四十页，共四十六页，编辑于2023年，星期日3-8电子经纬仪简介

显然，编码度盘的测角分辨率为360º/2n

度盘直径D一般只有80mm，若n=10,即测角分辨率为360º/210=21.1’,其最外圈的宽度也只有:πx80mm