p03角度測量和經(jīng)緯儀

1、 第三章第三章 角度測量角度測量 3.1 3.1 角度角度測量原理測量原理 3.2 3.2 角度測量儀器及工具角度測量儀器及工具 3.3 3.3 DJDJ6 6型光學(xué)經(jīng)緯儀的使用型光學(xué)經(jīng)緯儀的使用 3.4 3.4 水平角水平角測量及成果處理測量及成果處理 3.5 3.5 豎直角測量豎直角測量及成果處理及成果處理 3.6 3.6 經(jīng)緯儀的檢驗與校正經(jīng)緯儀的檢驗與校正 3.7 3.7 角度測量誤差與注意事項角度測量誤差與注意事項 3.8 3.8 其他經(jīng)緯儀簡介其他經(jīng)緯儀簡介 角度測量包括 水平角測量和豎直角測量。 水平角測量用于確定點的平面位置。 豎直角測量用于測定高差或 將傾斜距離改化成水平距離

2、。 常用儀器 經(jīng)緯儀一、角度測量原理一、角度測量原理ABOA1B1O1O2ab水平面1.水平角測量原理a、水平角：相交的兩條直線在同一水平面上的 投影所夾的角度。b、原理： OA投影在水平度盤上讀數(shù)為a，OB投影在水平度盤上讀數(shù)為b。則：ab角值范圍：03602.豎直角測量原理1、定義 ：在同一豎直面內(nèi)，儀器中心至目標(biāo)的傾斜視線與水平視線所夾的銳角。 角值范圍：-90 +90 視線向上傾斜，稱仰角，為正值； 視線向下傾斜，稱俯角，為負(fù)值。2、原理： =目標(biāo)視線讀數(shù)水平視線讀數(shù) Z 天頂距12返回 角度測量儀器為：經(jīng)緯儀 角度測量工具為：測釬、標(biāo)桿和覘牌1.經(jīng)緯儀 按精度分為 DJ1、DJ2、D

3、J6、DJ15等。 D大地測量儀器 J經(jīng)緯儀 數(shù)字測角精度 ( 一測回方向觀測中誤差， 單位為秒) 按讀數(shù)系統(tǒng)分為:光學(xué)經(jīng)緯儀、電子經(jīng)緯儀。 按性能分為 方向經(jīng)緯儀、復(fù)測經(jīng)緯儀 目前建筑測量中使用較多的是光學(xué)經(jīng)緯儀， 一般用DJ6，精度要求較高時用DJ2。二、角度測量儀器及工具二、角度測量儀器及工具 a. DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造 DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀包括基座、度盤、照準(zhǔn)部三大部分。垂直制動水平微動讀數(shù)目鏡水平度盤轉(zhuǎn)換輪垂直微動光學(xué)對點器補(bǔ)償器轉(zhuǎn)換鈕望遠(yuǎn)鏡圓水準(zhǔn)器其它1)、基座 由軸座、腳螺旋、底板、三角壓板等組成。 作用：用于連接和整平。2)、度盤 包括水平度盤和豎直度盤，由光學(xué)玻璃制成。 注記：

4、0 360 分劃：20、30 、1 三種注：水平度盤順時針注記，與豎軸不固定，不隨 望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)動； 水平度盤有復(fù)測鈕或變換鈕，用作改變觀測觀測 方向的角度值； 豎直度盤順時針注記或逆時針注記，與望遠(yuǎn) 鏡固定，隨望遠(yuǎn)鏡一起轉(zhuǎn)動。 3)、照準(zhǔn)部 主要由望遠(yuǎn)鏡、支架、豎直軸、水平軸、豎直制動微動螺旋、水平制動微動螺旋、讀數(shù)設(shè)備、水準(zhǔn)器和光學(xué)對點器等組成。 望遠(yuǎn)鏡 用于瞄準(zhǔn)目標(biāo) 圓水準(zhǔn)器 用于粗略整平儀器 管水準(zhǔn)器 用于精確整平儀器 光學(xué)對點器 用于使度盤中心和測點 在同一鉛垂線上 讀數(shù)裝置用于讀數(shù)b. 讀數(shù)裝置及讀數(shù)方法 讀數(shù)裝置由棱鏡、 透鏡、讀數(shù)顯微 鏡組成； 用于讀取度盤 讀數(shù)。 讀數(shù)方法分測微

5、尺和測微器兩種方法。測微尺測微器水平讀數(shù)：215 0648 豎直讀數(shù)：78 5200豎直讀數(shù)：92 17 30水平讀數(shù)：轉(zhuǎn)動測微輪重合讀數(shù)2. 測釬、標(biāo)桿和覘牌 測釬、標(biāo)桿和覘牌均為經(jīng)緯儀瞄準(zhǔn)目標(biāo)時所使用的照準(zhǔn)工具。 測釬：適用與距測站較近的目標(biāo)。 標(biāo)桿：適用與距測站較遠(yuǎn)的目標(biāo)。 覘牌：固定在三腳架上使用，遠(yuǎn)近皆可適用； 一般為紅白或黑白相間且常與棱鏡結(jié) 合，用于電子經(jīng)緯儀或全站儀。 有時也可懸掛垂球用垂球線作為瞄準(zhǔn)標(biāo)志。返回 經(jīng)緯儀的使用包括對中、整平、瞄準(zhǔn)和讀數(shù)四項基本操作。一、對中、整平 目的： 使測點中心與儀器豎軸中心在同一鉛垂線上； 使水平度盤處于水平位置。 方法：有垂球?qū)χ泻凸鈱W(xué)對

6、點器對中兩種，由于 垂球?qū)χ芯容^低，且使用不便，工程測量 中一般采用光學(xué)對點器對中。三、三、DJ6型光學(xué)經(jīng)緯儀的使用型光學(xué)經(jīng)緯儀的使用 光學(xué)對點器對中及整平的步驟： 安置儀器：高度適中，使測點在視場內(nèi)； 強(qiáng)制對中：移動三腳架，使光學(xué)對點器中心 與測點重合； 粗略整平：調(diào)節(jié)三腳架，使圓水準(zhǔn)氣泡居中； 精確整平：調(diào)節(jié)腳螺旋，使長水準(zhǔn)氣泡居中； 精確對中：移動基座，精確對中（只能前后、 左右移動，不能旋轉(zhuǎn)）； 重復(fù) 、兩步，直到完全對中、整平。 二、調(diào)焦與瞄準(zhǔn) 目的：視準(zhǔn)軸對準(zhǔn)觀測目標(biāo)的中心。 方法： 調(diào)節(jié)目鏡調(diào)焦螺旋，使十字絲清晰； 利用粗瞄器，粗略瞄準(zhǔn)目標(biāo)，固定制動螺旋； 調(diào)節(jié)物鏡調(diào)焦螺旋使目

7、標(biāo)成像清晰，注意消 除視差； 調(diào)節(jié)制動、微動螺旋，精確瞄準(zhǔn)。測豎直角測水平角三、讀數(shù) 方法： 打開反光鏡，使讀數(shù) 窗光線均勻； 調(diào)焦使讀數(shù)窗分劃清晰 （注意消除視差）； 按不同的測微器直接 讀取水平、豎直度盤 讀數(shù)（度、分、秒，秒為估讀且為6的倍數(shù)）。 水平角：21506 48 豎直角： 7852 00 返回一、測回法（只有兩個方向）OMN1、操作步驟安置儀器于O點，對中整平；正鏡（盤左），瞄準(zhǔn)MM點， 度盤歸零或略大于零；順時針轉(zhuǎn)動儀器，瞄準(zhǔn)N點讀數(shù)；以上稱為上半測回倒鏡（盤右），瞄準(zhǔn)N點讀數(shù)；逆時針轉(zhuǎn)動儀器，瞄準(zhǔn)M點讀數(shù)；以上稱為下半測回四、水平角測量及成果處理盤左、盤右兩個半測回合稱為一

8、個測回。測站 豎盤目標(biāo)水平度盤讀數(shù) 半測回角值一測回角值各測回角值備注 第一測回 O第二測回 O左左右右MNMNMNMN0 00 3668 42 48 68 42 1268 42 09180 00 24 248 42 3068 42 0668 42 1590 10 12158 52 30270 10 18338 52 4268 42 1868 42 2468 42 21測回法觀測手簿表3.104 右左 當(dāng)測角精度要求較高時，需觀測多個測回： 第一測回,瞄準(zhǔn)起始目標(biāo)后,水平度盤調(diào)零； 其他各測回間按180/n（n為測回數(shù)）的差 值，變換度盤； 各測回角值之差不得超過40； 取各測回平均值作為最后

9、結(jié)果。二、方向觀測法（目標(biāo)多于兩個） 1、 操作步驟 安置儀器于測站點O， 對中、整平； 正鏡（盤左），選擇零方向 C，順時針依次照準(zhǔn)目標(biāo) D、A、B、C（歸零）， 讀數(shù)； 倒鏡（盤右），瞄準(zhǔn) 零方向C，逆時針依 次照準(zhǔn)目標(biāo)B、A、D、 C（歸零），讀數(shù)； DCABO角值角值1 2 3 4 5 6 7 8 9 方向觀測法觀測手簿測測站站覘覘點點水平度盤讀數(shù)水平度盤讀數(shù)盤左盤左盤右盤右2c平均讀數(shù)平均讀數(shù)一測回歸一測回歸零方向值零方向值各測回平各測回平均方向值均方向值 OO第1測回第2測回CDBACCABDC0 00 5479 27 48142 31 18288 46 30 0 00 42180

10、 00 24259 27 30322 31 00108 46 06180 00 18-12-6+30+18+18+24+24+18+18+30+12+24 0 00 39 79 27 39142 31 09288 46 18 0 00 30 （0 00 34） 0 00 00 79 27 05142 30 35288 45 44 0 00 00 79 26 59142 30 29288 45 47 90 01 06 169 27 54 232 31 30 18 46 48 90 01 00 270 00 48 349 27 36 42 31 00 198 46 36 270 00 36 90

11、00 57 169 27 45 232 31 15 18 46 42 90 00 48 0 00 00 79 26 53142 30 23288 45 50 （90 00 52）79 26 59 63 03 30146 15 18 71 14 13-6-12表3.2返回182180 ）（盤右讀數(shù)盤左讀數(shù)平均讀數(shù)歸零后方向值的計算： 各方向平均讀數(shù)分別減起始方向平均讀數(shù)。2、記錄與計算(觀測記錄見表3.2) 歸零差的計算: 分別計算盤左、盤右兩次瞄準(zhǔn)起始方向讀數(shù) 之差；（若超限，應(yīng)及時重測） 計算2c值（兩倍視準(zhǔn)誤差）： 2c = 盤左讀數(shù)-（盤右讀數(shù)180） 若2c超限，應(yīng)及時重測。 各方向平

12、均讀數(shù)的計算： 各測回歸零后平均方向值的計算： 各測回歸零后方向值的平均值。 水平角的計算： 相鄰方向值之差，即為相鄰方向所夾的水平角。水平角方向觀測法技術(shù)要求1. 豎直度盤構(gòu)造豎直度盤固定在望遠(yuǎn)鏡的旋轉(zhuǎn)軸（橫軸）上。主要由豎直度盤、豎盤指標(biāo)、（豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管、豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管微動螺旋）， 目前很多儀器用自動補(bǔ)償器代替了水準(zhǔn)管。 五、豎直角測量 根據(jù)度盤的刻劃順序不同，分為順時針 注記和逆時針注記兩種。順時針注記逆時針注記A.豎直角計算公式：順時針注記豎盤 盤左: L=90 L （上半測回） 盤右: R=R 270（下半測回） 一測回豎直角： =（L+R）/2 =（RL180）/22. 豎直角觀

13、測與計算當(dāng)望遠(yuǎn)鏡視線往上仰，豎盤讀數(shù)減小時為順時針注記逆時針注記豎盤 盤左: L= L 90 （上半測回） 盤右: R= 270R（下半測回） 一測回豎直角： =（L+R）/2 =（LR+180）/2 （L、R分別為盤左、盤右豎盤讀數(shù)）當(dāng)望遠(yuǎn)鏡視線往上仰，豎盤讀數(shù)增加時為逆時針注記B. 豎盤指標(biāo)差 讀數(shù)指標(biāo)與正確位置之間的小夾角x，稱為豎盤指標(biāo)差。XX如圖：盤左位置，望遠(yuǎn)鏡上仰，讀數(shù)減小，豎盤讀數(shù)為L。則正確的豎直角為： 指標(biāo)差計算（以順時針為例）LaL090 xaxLaL090左正(1)如圖：盤右位置，望遠(yuǎn)鏡上仰，讀數(shù)增大，豎盤讀數(shù)為R。則正確的豎直角為：RaR 270 xaxRaR0270

14、右正(2) 通過盤左、盤右豎直角取平均值，可以消除指標(biāo)差 對于DJ6經(jīng)緯儀，同一測站上不同目標(biāo)的指標(biāo)差互 差或同方向各測回指標(biāo)差互差，不應(yīng)超過25。由（由（1 1）+ +（2 2）得：）得：）（）（1802121LRRL返回）（）（3602121LRLR由（由（1 1）= =（2 2）得：）得：3. 觀測、記錄與計算 豎直角觀測 安置儀器，對中、整平； 盤左瞄準(zhǔn)目標(biāo)某一位置， 讀取豎盤讀數(shù)L； 盤右瞄準(zhǔn)原目標(biāo)位置， 讀取豎盤讀數(shù)R。 （以上盤左、盤右觀測構(gòu)成一個測回） 記錄與計算(見表3.3) 分別計算盤左、盤右半測回豎直角， 計算盤左、盤右的平均值作為一測回豎直角。測站目標(biāo)豎盤位置豎盤讀數(shù)半

15、測回豎直角指標(biāo)差 一測回豎直角 備注OPP 左右左右 71 12 36288 47 00 96 18 42 263 41 00-12 -9+18 47 12-6 18 51+18 47 24+18 47 00-6 18 42-6 19 00豎直角觀測手簿表3.3 L=90 L R=R270 x =（ R L ）/2 =（L+R）/21、經(jīng)緯儀應(yīng)滿足的幾何條件 主要軸線： 豎軸 VV 水準(zhǔn)管軸 LL 橫軸 HH 視準(zhǔn)軸 CC幾何關(guān)系： LL VV CC HH HH VV 望遠(yuǎn)鏡十字絲豎絲 橫軸六、經(jīng)緯儀的檢驗與校正六、經(jīng)緯儀的檢驗與校正 2、檢驗與校正（一）水準(zhǔn)管軸垂直于豎軸的檢驗與校正 1、檢

16、驗 儀器粗平：圓水準(zhǔn)器 氣泡居中。 水準(zhǔn)管平行某兩個腳螺 旋，使水準(zhǔn)管氣泡居中。 照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)180， 若氣泡仍居中，則 滿足要求，若氣泡 偏離，則需校正。 2、校正 用腳螺旋調(diào)一半； 用水準(zhǔn)管校正螺旋調(diào)一半。 此項檢校需反復(fù)進(jìn)行，直至儀器旋轉(zhuǎn)到任意方向氣泡都居中。校正螺絲（二）十字絲豎絲的檢驗校正 1、檢驗 儀器整平 豎絲瞄準(zhǔn)大致水平方向的P點，豎直方向移動望 遠(yuǎn)鏡，看P點是否在豎絲上移動 2、校正 用十字絲的交 點瞄準(zhǔn)P點。 用十字絲的校 正螺旋調(diào)整。（三）視準(zhǔn)軸垂直于橫軸（2c）的檢驗與校正 1、檢驗(四分之一法) 平地選DAB=100m左右,安置儀器于中點O；A點設(shè)瞄準(zhǔn)標(biāo)志，B點橫一毫米

17、刻劃標(biāo)尺（ 注意標(biāo)志、標(biāo)尺與儀器同高）。 盤左：瞄A，倒鏡，讀數(shù)為B1 盤右：瞄A，倒鏡，讀數(shù)為B2 若B1= B2，則滿足要求 若B1 B2，則存在c角， 當(dāng)c超過60時，需校正。 DBBC421 2、校正 在標(biāo)尺上定出B1、B2兩點連線的中點B； 定出B 、B2兩點連線的中點B3 ； 調(diào)節(jié)十字絲校正螺絲，使十字絲交點對準(zhǔn)B3 ；（四） 橫軸垂直于豎軸的檢驗與校正 1、檢驗 距墻壁D=20m安置儀器，墻壁上選一明顯 目標(biāo)P，30； 盤左：瞄P，望遠(yuǎn)鏡水平，標(biāo)出P1 ； 盤右：瞄P，望遠(yuǎn)鏡水平，標(biāo)出P2 ； 若P1=P2,則滿足要求， 若P1P2,則存在i角， 需校正。 DctgPPi2212

18、、校正 墻上定出P1、P2的中點PM ； 調(diào)節(jié)水平微動，瞄準(zhǔn)P M ，將望遠(yuǎn)鏡上仰（十字絲交 點必偏離P點，至P點； 校正橫軸一端支架上的偏心環(huán)，使橫軸一端升高或降低，移動十字絲，精確瞄準(zhǔn)P ； 反復(fù)檢校，直至i角小于1；（五）豎盤指標(biāo)差的檢驗與矯正 1、檢驗 儀器整平，用盤左、盤右分別瞄準(zhǔn)大致水 平方向的 P點，讀數(shù)為L，R。 計算豎直角和指標(biāo)差 =（RL180）/2 X=(LR360)/2DJ6: 若 X60，滿足要求， 若 X60 ，需要校正。 2、校正 盤右瞄準(zhǔn)P點； 調(diào)節(jié)指標(biāo)水準(zhǔn)管微動螺旋，使豎盤讀數(shù) 為：Rx270 調(diào)節(jié)指標(biāo)水準(zhǔn)管校正螺絲，使氣泡居中。 （六）光學(xué)對點器的檢驗與校正

19、 1、檢驗 安置儀器精確整平，在儀器正下方放一白色紙板； 將對點器中心投影到紙板上，并做標(biāo)志P1 ； 旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部180，將對點器中心投影到紙板上，并 做標(biāo)志P2；若 P1 、P2重合，滿足要求，否則需校正。 2、校正 取P1 、 P2的中點 P ； 調(diào)節(jié)對點器校正螺絲， 使對點器中心投影 與P重合。P1P2P返回 1.儀器誤差 主要包括儀器檢校后的殘余誤差和儀器制造、 加工不完善所引起的誤差。 a、視準(zhǔn)軸誤差（2c值，盤左、盤右取平均可消除） b、橫軸傾斜誤差（i角，盤左、盤右取平均可消除） c、度盤偏心差（照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)中心與水平度盤分劃中 心不重合，盤左、盤右取平均可消除） d、度盤刻劃誤差（度盤刻劃不均勻，測回間變換 度盤可減弱） e、豎軸傾斜誤差（盤左、盤右取平均不可消除， 精確整平可減弱）七、角度測量誤差七、角度測量誤差2、觀測誤差a、儀器對中誤差(與偏心距成正比，與視線邊長 成反比，當(dāng)水平角接近180時 影響最大；精確對中可減弱)b、目標(biāo)偏心差(與偏心距成正比，與視線邊長 成反比；瞄準(zhǔn)目標(biāo)底部可減弱)c、儀器整平誤差(精確整平，一測回內(nèi)氣泡偏離不 能超過2格，否則，測回間重新