工程测量第三章角度测量课件.ppt

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1、第三章第三章 角度测量角度测量 角度测量原理角度测量原理 角度测量的仪器和工具角度测量的仪器和工具 水平角度测量水平角度测量 竖直角度测量竖直角度测量 经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正 角度测量的误差分析角度测量的误差分析 其他经纬仪其他经纬仪3.1 3.1 角度测量原理角度测量原理 NoImageABO 21Q P zA B OO A O B =AOQ=1 BOP=2OOA=z一、水平角测量原理一、水平角测量原理 水平角指相交的两条直线在同一水平面上的投影所夹的角度。 水平角= b a 顺时针注记的水平度盘 瞄准A、B读数相应为a、b 角值范围为0 360二、竖直角测量原理二、竖直角测量

2、原理 竖直角指在同一竖直面内，某一直线与水平线之间的夹角，又称为倾斜角，或简称为竖角，用表示。 =目标视线的读数目标视线的读数水平视线的读数水平视线的读数 经纬仪设计时提供了视线水平方向竖盘读数为90的倍数。 仰角取正号，角值为0 +90 俯角取负号，角值为-90 03.2 3.2 角度测量的仪器和工具角度测量的仪器和工具 D、J代表 “大地测量”和“经纬仪” ，1、2、6分别为一测回方向观测中误差秒数。经纬仪的等级：经纬仪的等级：DJ1、DJ2、DJ6等等在工程中常用在工程中常用DJ2、DJ6型经纬仪，一般简称型经纬仪，一般简称J2 、 J6经纬仪经纬仪1望远镜物镜；2竖直度盘；3竖直微动螺

3、旋；4圆水准器；5照准部水准管；6望远镜目镜；7反光镜；8轴座；9脚螺旋；10连接板；11读数显微镜；12水平微动螺旋；13水平制动螺旋；14轴座锁定螺丝；15物镜调焦螺旋；16指标水准管微动螺旋；17指标水准管反光镜；18指标水准管进光窗；19测微轮；20自动归零锁紧手轮；21光学照准器；22拨盘手轮；DJ6和TDJ6型光学经纬仪1基座基座 基座包括轴座、脚螺旋、底板和三角压板。 脚螺旋用来整平仪器。 底板通过连接螺旋与三脚架连接。 轴座固定螺旋将经纬仪照准部与基座固连 2水平度盘水平度盘水平度盘是光学玻璃制成的圆环，在其上刻有分划，从0 360，最小间隔有1 、30、20三种。通常按顺时针

4、方向注记。水平度盘转动装置（可任意配置读数）： 度盘变换手轮复测扳钮3照准部照准部 望远镜（物镜、目镜、调焦透镜、十字丝）、视准轴、横轴、水准器、光学对中器等。 视准轴CC十字丝交点十字丝交点与物镜光心物镜光心连线。 横轴HH望远镜旋转轴的几何中心线。 调焦透镜作用为了使物体清楚地成像在十字丝平面上。3照准部照准部 水准器有管水准器和圆水准器 水准管轴LL过零点作水准管圆弧的切线。 圆水准器轴VV过零点的球面法线。二、二、读数装置及读数方法度盘，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。水平度盘读数为1

5、3455 12，竖盘读数为8523 42。 测钎测钎的尖端对准目标点的标志并竖直立好，适用于距测站较近的目标 标杆标杆的尖端对准目标点的标志并竖直立好，适用于距测站较远的目标 觇板觇板或称觇牌远近皆可适用。三、三、测钎、标杆和觇板3.3 3.3 DJ6光学经纬仪的使用光学经纬仪的使用 一、一、经纬仪的安置经纬仪的安置1. 对中对中 目的：把仪器中心安置到过测站点的铅垂线上。目的：把仪器中心安置到过测站点的铅垂线上。 要求：对中偏差应小于要求：对中偏差应小于3mm。 方法：垂球对中、光学对中。方法：垂球对中、光学对中。2. 整平整平 目的：使经纬仪的竖轴垂直，水平度盘水平。目的：使经纬仪的竖轴垂

6、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要求：在测角过程中，气泡偏离中心位置不能 超出超出12格。格。 方法：精确的整平是调节基座的三个脚螺旋。方法：精确的整平是调节基座的三个脚螺旋。粗对中粗对中手握三角架，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。精对中精对中旋转脚螺旋对中，使对中误差1mm。粗平粗平伸缩脚架腿，使圆水准气泡居中。精平精平转动照准部，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。精平操作会略微破坏已完成的对中关系。再次精对中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

7、，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再次精对中开始重复操作。 二、二、照准目标照准目标先用望远镜筒上的粗瞄准器对准目标先用望远镜筒上的粗瞄准器对准目标 ，再使，再使用竖丝切准目标，注意消除视差。用竖丝切准目标，注意消除视差。 目镜对光望远镜对向明亮背景，转动目镜使十字丝清晰 ； 粗瞄目标望远镜上的粗瞄器瞄准标 ，水平、垂直制动； 物镜对光转动望远镜调焦环，进行望远镜调焦对光；精瞄目标从望远镜观察，旋转水平、垂直微动螺旋。三、三、读数读数打开度盘照明反光镜，调整开度和方向，照打开度盘照明反光镜，调整开度

8、和方向，照亮读数窗口，进行读数。亮读数窗口，进行读数。 3.4 3.4 水平角测量水平角测量 一、测回法一、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点配水平盘配水平盘读数顺时针转B点读数； 盘右：照准B点读数逆时针转A点读数。BAO测回法观测水平角记录手簿测站竖盘目标水平度盘读数半测回角值一测回角值各测回平均值备注 第一测回O左A 00 00 1291 18 3091 18 3691 18 32B91 18 42右A180 00 3091 18 42B271 19 12第二测回O左A 90 00 0691 18 2491 18 27B181 18 30右A270 00 06

9、91 18 30B01 18 36 二、方向观测法二、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)。ABCOD方向观测法观测水平角观测记录手簿测站目标水平度盘读数2c平均读数 归零后的方 向 值 各测回归零方向值的平均值 备注盘 左 盘 右 123456789第一测回OA 00 02 12180 02 00 +12 （00 02 10） 00 02 06 00 00 00 00 00 00

10、B 37 44 15217 44 05 +10 37 44 10 37 42 04 37 42 04C110 29 04290 28 52 +12110 28 58110 26 48110 26 52D150 14 51330 14 43+8150 14 47150 12 37150 12 33A 00 02 18180 02 08 +10 00 02 13第二测回OA 90 03 30270 03 22+8 （90 03 24） 90 03 26 00 00 00B127 45 34307 45 28+6127 45 31 37 42 07C200 30 24 20 30 18+6200 3

11、0 21110 26 57D240 15 57 60 15 49+8240 15 53150 12 29A 90 03 25270 03 18+7 90 03 223.5 3.5 竖直角测量竖直角测量 一、竖直度盘的构造一、竖直度盘的构造主要由竖盘、竖盘指标、竖盘指标水准管和竖盘指标主要由竖盘、竖盘指标、竖盘指标水准管和竖盘指标水准管微动螺旋组成水准管微动螺旋组成竖盘固定在横轴上，随着望远镜一起转动竖盘固定在横轴上，随着望远镜一起转动竖盘读数指标线与竖盘指标水准管连在一起，不随望远竖盘读数指标线与竖盘指标水准管连在一起，不随望远镜转动镜转动在竖盘上方有一个水准管叫竖盘水准管，其作用是保证在竖盘

12、上方有一个水准管叫竖盘水准管，其作用是保证竖盘读数指标线处于正确位置竖盘读数指标线处于正确位置（当指标水准管气泡居中，读数指标线处于正确位置）（当指标水准管气泡居中，读数指标线处于正确位置）二、竖直角计算公式的确定二、竖直角计算公式的确定盘左竖直角：L=90L盘右竖直角：R=R 270指标差： x =(R L )/2；盘左盘右取平均：=(L R )/2，抵消竖盘指标差。三、竖直角的观测、记录与计算三、竖直角的观测、记录与计算竖直角观测记录手簿测站目标竖盘位置竖盘读数 半测回竖直角 指标差一测回竖直角 备注PA左 85 42 454 17 15+104 17 26右274 17 364 17 3

13、6PB左 95 48 245 48 24+125 48 12右264 12 005 48 00竖盘指标自动归零补偿器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3.6 3.6 经纬仪的检验与校正经纬仪的检验与校正 一、经纬仪的轴线及应满足的几何条件一、经纬仪的轴线及应满足的几何条件视准轴视准轴CC、管水准器轴、管水准器轴LL、竖轴、竖轴VV、横轴横轴HH。轴线应满足的关系 LLVV 十字丝竖丝HH CCHH HHVV 竖盘指标差1光学对中器的视准轴与竖轴重合二、经纬仪的检验与校正

14、二、经纬仪的检验与校正 LLVV的检验与校正的检验与校正检验：检验：圆水准器气泡居中，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 LLVV 。校正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 。 十字丝竖丝十字丝竖丝HH的检验与校正的检验与校正检验：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：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。1望远镜

15、筒；2十字丝座压环螺丝；3压环；4十字丝校正螺丝；5十字丝；6十字丝环 十字丝的校正十字丝的检验 CCHH的检验与校正的检验与校正检验：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B2，B1 B2需要校正。校正：校正：由B2点向B1点量取B1B2/4长度定出B3点，OB3HH，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C20时，必

16、须校正检验：检验：高墙上固定清晰照准标志P，距墙面20m30m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： cot221DPPi校正：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。 竖盘指标差的检验与校正竖盘指标差的检验与校正检验：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： x =(R L )/2校正：校正：消除了指标差的盘右竖盘正确读数为

17、Rx，旋转竖盘指标管水准器微动螺旋，使竖盘读数为Rx，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。 光学对中器的视准轴与竖轴重合的检验与校正光学对中器的视准轴与竖轴重合的检验与校正检验：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：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。3.7 3.7 角度测量的误差分析角度测量的误差分析 仪器误差、观测误差和外界条件影响

18、的误差仪器误差、观测误差和外界条件影响的误差一、仪器误差一、仪器误差 （1 1）视准轴误差）视准轴误差 视准轴误差视准轴CC不垂直于横轴HH的偏差C CC绕HH旋转一周扫出两个圆锥面 盘左盘右观测取平均可消除视准轴误差影响（2) 2) 横轴误差横轴误差 横轴误差i对水平角的影响(i)”与方向竖直角有关 盘左盘右观测取平均可消除横轴误差的影响（3 3）竖轴误差）竖轴误差 竖轴VV偏离铅垂线的偏差竖轴误差造成水平度盘偏离水平面角，无论盘左或盘右观测，倾斜方向都一样竖轴误差不能用盘左盘右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

19、行对中整平操作。（4 4）照准部偏心误差和分划不均匀误差）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，各测回零方向根据测回数n，按照180/n变换水平度盘位置削弱该误差影响。二、观测误差二、观测误差 （1 1）对中误差）对中误差 对中点偏离测点标志距离e对水平角观测的影响为=1+2=180，=90，取得最大值e =3mm，D=100m， =12.4（2 2）目标偏心误差）目标偏心误差 照准点所竖目标与地面点标志中心不在同一铅垂线上，偏差e1对水平角观测的影 响为，1=90时，取得最

20、大值，与瞄准方向垂直的目标偏心e1对水平方向 观测的影响最大 (3)(3)整平误差整平误差 山区测量要注意精确整平（4 4）照准误差）照准误差 人眼可分辨的两个点最小视角为60，使用放大倍数为V的望远镜观测时最小分 辨视角可减小V倍，mV=60/V，DJ6经纬仪V =26， mV=60/26= 2.3（5 5）读数误差）读数误差 使用测微尺的DJ6级光学经纬仪，读数误差为测微尺最小分划6 三、外界环境影响三、外界环境影响 松软的土壤和风力影响仪器的稳定 日晒和环境温度的变化引起管水准气泡运动和视准轴变化 太阳照射地面产生热辐射引起大气层密度变化 目标影像的跳动 大气透明度低时目标成像不清晰 视

21、线太靠近建、构筑物时引起旁折光 削弱方法：选择有利的观测时间 布设测量点位时，注意避开松软的土壤和建、构筑物。3.8 3.8 其他经纬仪简介其他经纬仪简介 一、DJ2光学经纬仪DJ2型光学经纬仪的构造与DJ6型光学经纬仪大致相同，主要差别是读数的设备不同。DJ2型经纬仪具有照准部水准器灵敏度高、度盘分划值小、双光路对径180符合读数可消除度盘偏心差的特点。1望远镜物镜；2竖直制动螺旋；3竖直度盘；4光学照准器；5物镜调焦螺旋；6望远镜目镜；7读数显微镜；8照准部水准管；9水平制动螺旋；10轴座锁定螺丝；11脚螺旋；12连接板；13测微手轮；14竖直微动螺旋；15换像手轮；16水平微动螺旋；17拨盘手轮；18竖直度盘进光反光镜；19指标水准管符合棱镜组；20指标水准管微动螺旋；21光学对中器；22水平度盘进光反光镜；23竖直度盘进光反光镜 DJ2光学经纬仪度盘读数为933626.1 二、电子经纬仪二、电子经纬仪用光电转换原理和微处理器自动测量度盘的读数并将测量结果显示在仪器显示窗上编码度盘测角系统编码度盘测角系统绝对式测角系统绝对式测角系统光栅度盘测角系统光栅度盘测角系统增量式测角系统增量式测角系统动态测角系统动态测角系统计时测角度盘和光电动态扫描绝对式计时测角度盘和光电动态扫描绝对式 测角系统。测角系统。DJD2型电子经纬仪