3土木工程測量--角度測量ppt課件

1、 主要內(nèi)容: （1） 常用經(jīng)緯儀的構(gòu)造 （2） 水平角及豎直角的測量方法 （3） 角度觀測的誤差來源及削減措施 （4） 儀器校驗方法第三章第三章 角度測量角度測量1. 角度分類角度分類 水平角及豎直角測量水平角及豎直角測量2. 角度測量目的角度測量目的（1水平角測量用于確定點的水平位置。水平角測量用于確定點的水平位置。（2豎直角測量是為了確定地面點的高程，或豎直角測量是為了確定地面點的高程，或?qū)A斜距離化算為水平距離將傾斜距離化算為水平距離3. 角度測量采用的儀器角度測量采用的儀器（1經(jīng)緯儀經(jīng)緯儀（2全站儀全站儀3.1 角角 度度 概概 述述1. 水平角水平角 地面上一個點到兩個目標點的方向地

2、面上一個點到兩個目標點的方向線垂直投影到水平面上所形成的角線垂直投影到水平面上所形成的角稱為水平角。稱為水平角。 2. 水平角測量水平角測量 水平角計算水平角計算 水平角測角原理水平角測角原理11ab 3.2 水平角測量原理 注意：永遠是注意：永遠是右方向減左方向右方向減左方向 1.豎直角： 在一個豎直面內(nèi)，方向線與水平線的夾角稱為該方向線的豎直角。 仰角：符號為正； 俯角：符號為負。 天頂距Z：角值變化范圍 為0o180o 2.天頂距與豎直角關(guān)系 3. 豎直角測量90 Z豎直角測量原理豎直角測量原理3.3 豎直角測量原理 1. 1. 概述概述 光學經(jīng)緯儀是集光學、幾何學及測量學理論于一體光學

3、經(jīng)緯儀是集光學、幾何學及測量學理論于一體的測繪儀器。的測繪儀器。（1 1測角常用的儀器測角常用的儀器 1 1光學經(jīng)緯儀光學經(jīng)緯儀 2 2電子經(jīng)緯儀電子經(jīng)緯儀 3 3全站儀全站儀 （2 2經(jīng)緯儀的表示方法國產(chǎn)）經(jīng)緯儀的表示方法國產(chǎn)） DJn DJn 表示大地測量和經(jīng)緯儀漢語拼音，表示大地測量和經(jīng)緯儀漢語拼音，n n為數(shù)字，為數(shù)字，表示儀器的精度，代表一個測回水平方向的中誤差表示儀器的精度，代表一個測回水平方向的中誤差標準差，秒）。常用經(jīng)緯儀有標準差，秒）。常用經(jīng)緯儀有DJ1DJ1、DJ2DJ2、DJ6DJ6等。等。（3 3角度測量的表示角度測量的表示 度分秒（度分秒（）3.4 光學經(jīng)緯儀光學經(jīng)緯

4、儀2. 經(jīng)緯儀的基本組成經(jīng)緯儀的基本組成 主要由望遠鏡、讀數(shù)設(shè)備、豎直度盤、水主要由望遠鏡、讀數(shù)設(shè)備、豎直度盤、水平度盤、水準器、基座及豎軸等。其中望遠平度盤、水準器、基座及豎軸等。其中望遠鏡、讀數(shù)設(shè)備、豎直度盤及水平度盤是儀器鏡、讀數(shù)設(shè)備、豎直度盤及水平度盤是儀器的主要部分。的主要部分。北京博飛儀器公司北京博飛儀器公司TDJ2E正像光學經(jīng)緯儀正像光學經(jīng)緯儀3. 經(jīng)緯儀常用旋鈕的作用經(jīng)緯儀常用旋鈕的作用（1望遠鏡物鏡對光螺旋：調(diào)清物像，讓目標望遠鏡物鏡對光螺旋：調(diào)清物像，讓目標成像在十字絲分劃板上。成像在十字絲分劃板上。（2望遠鏡目鏡對光螺旋：調(diào)清十字絲，放大望遠鏡目鏡對光螺旋：調(diào)清十字絲，放

5、大物像物像（3水平制動螺旋：限制照準部在水平方向上水平制動螺旋：限制照準部在水平方向上轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動（4水平微動螺旋：精確控制水平方向?qū)c，水平微動螺旋：精確控制水平方向?qū)c，只有在水平制動旋鈕鎖定后才起作用只有在水平制動旋鈕鎖定后才起作用（5水平度盤位置變換手輪：用于設(shè)定某一個水平度盤位置變換手輪：用于設(shè)定某一個方向的水平角為某一角度值方向的水平角為某一角度值（6望遠鏡制動旋鈕：控制望遠鏡繞橫軸轉(zhuǎn)動望遠鏡制動旋鈕：控制望遠鏡繞橫軸轉(zhuǎn)動（7望遠鏡微動螺旋：精確控制豎直方向?qū)c，望遠鏡微動螺旋：精確控制豎直方向?qū)c，只在望遠鏡制動旋鈕鎖定后才起作用只在望遠鏡制動旋鈕鎖定后才起作用（8反光鏡：調(diào)節(jié)讀數(shù)窗

6、口的亮度反光鏡：調(diào)節(jié)讀數(shù)窗口的亮度（9讀數(shù)目鏡對光螺旋：控制讀數(shù)窗口的清晰度讀數(shù)目鏡對光螺旋：控制讀數(shù)窗口的清晰度（10測微輪：用于調(diào)整讀數(shù)窗口中上下對徑分劃線測微輪：用于調(diào)整讀數(shù)窗口中上下對徑分劃線的相對位置當上下對徑分劃線對齊時才能讀數(shù)）的相對位置當上下對徑分劃線對齊時才能讀數(shù)）（11光學對中器：用于觀察儀器中心是否與地面測光學對中器：用于觀察儀器中心是否與地面測站點對準站點對準（12對中器對光螺旋：用于調(diào)節(jié)對中器目鏡及物鏡對中器對光螺旋：用于調(diào)節(jié)對中器目鏡及物鏡的清晰度，以便能看清地面上的測站點的清晰度，以便能看清地面上的測站點（13度盤換像輪：用于在讀數(shù)窗口中切換水平度盤度盤換像輪：用

7、于在讀數(shù)窗口中切換水平度盤和豎直度盤的影像。和豎直度盤的影像。4. 度盤及讀數(shù)度盤及讀數(shù) 經(jīng)緯儀兩個度盤：豎直度盤及經(jīng)緯儀兩個度盤：豎直度盤及水平度盤。豎直度盤用于測量豎直角，水平度盤。豎直度盤用于測量豎直角，水平度盤則用于測量水平角。水平度盤則用于測量水平角。讀數(shù)方法：右圖為讀數(shù)方法：右圖為DJ2 為讀數(shù)窗口：為讀數(shù)窗口：（1用測微器對正上用測微器對正上 下對徑分劃線下對徑分劃線（2讀數(shù)從上下兩讀數(shù)從上下兩 個窗口中讀取角度值）個窗口中讀取角度值）十位數(shù)分值十位數(shù)分值秒秒個位數(shù)分值個位數(shù)分值對徑分劃線對徑分劃線度度1. 經(jīng)緯儀使用方法經(jīng)緯儀使用方法（1儀器安放、整平：方法與水準儀操作一儀器安

8、放、整平：方法與水準儀操作一樣樣（2對中：通過光學對中器移動儀器使其中對中：通過光學對中器移動儀器使其中心與站點位置重合。心與站點位置重合。（3瞄準目標及讀數(shù)：瞄準目標及讀數(shù)： 1對光調(diào)節(jié)：松開水平制動螺旋及望遠鏡對光調(diào)節(jié)：松開水平制動螺旋及望遠鏡制動螺旋，目鏡對光調(diào)節(jié)的方法與水準測量制動螺旋，目鏡對光調(diào)節(jié)的方法與水準測量相同。相同。3.5 水平角觀測方法水平角觀測方法 2瞄準目標：利用手動旋轉(zhuǎn)照準部并通過準星與照門粗略對準目標，然后擰緊水平制動螺旋，緩慢旋轉(zhuǎn)水平微動螺旋，使十字絲中央豎線對準目標中心。 3讀數(shù)窗口調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)反光鏡使讀數(shù)窗口亮度增加，旋轉(zhuǎn)讀數(shù)目鏡對光螺旋使讀數(shù)窗口清晰注意：必須

9、確保度盤換像輪在水平度盤上）。調(diào)節(jié)測微器使讀數(shù)窗中間的上下對徑分劃線對齊，最后讀數(shù)。注意：一定要消除視差注意：一定要消除視差如何判斷視差？如何判斷視差？2. 兩種常用的觀測盤位：兩種常用的觀測盤位：盤左：豎直度盤位于望遠鏡的左側(cè)從目鏡向盤左：豎直度盤位于望遠鏡的左側(cè)從目鏡向物鏡方向看時，稱為盤左盤左觀測）；物鏡方向看時，稱為盤左盤左觀測）；盤右：豎直度盤位于望遠鏡的右側(cè)從目鏡向盤右：豎直度盤位于望遠鏡的右側(cè)從目鏡向物鏡方向看時，稱為盤右盤右觀測）；物鏡方向看時，稱為盤右盤右觀測）；盤右位置盤右位置豎直度盤豎直度盤目鏡目鏡物鏡物鏡3. 觀測方法觀測方法（1測回法：單角度測量方法。分別利用盤左正鏡

10、及盤右測回法：單角度測量方法。分別利用盤左正鏡及盤右倒鏡觀測水平角，然后取兩半測回角值的平均值作為最倒鏡觀測水平角，然后取兩半測回角值的平均值作為最終結(jié)果。通過多測回觀測來提高觀測精度、削弱度盤分劃誤終結(jié)果。通過多測回觀測來提高觀測精度、削弱度盤分劃誤差的影響。差的影響。水平角觀測記錄手簿水平角觀測記錄手簿（2全圓測回法：在一個測站點觀測多個方向全圓測回法：在一個測站點觀測多個方向水平度盤讀數(shù)，以計算任意兩方向之間的水平水平度盤讀數(shù)，以計算任意兩方向之間的水平角。需要進行歸零測量角。需要進行歸零測量 計算量：計算量： 1半測回歸零差半測回歸零差 2兩倍照準誤差兩倍照準誤差 3方向平均讀數(shù)方向平

11、均讀數(shù) 4歸零方向值歸零方向值 5歸零方向平均歸零方向平均 值值 6各方向間的水各方向間的水 平角值平角值1. 儀器誤差儀器誤差 （1度盤刻度誤差度盤刻度誤差 （2度盤偏心差度盤偏心差 （3軸系幾何條件未滿足軸系幾何條件未滿足2. 儀器安置及目標偏心誤差儀器安置及目標偏心誤差 （1對中誤差對中誤差 （2整平誤差整平誤差 （3照準目標偏心誤差照準目標偏心誤差3. 觀測誤差觀測誤差 （1照準誤差照準誤差 （2讀數(shù)誤差讀數(shù)誤差4. 環(huán)境條件影響環(huán)境條件影響3.6 水平角觀測誤差來源水平角觀測誤差來源考慮：豎直角的定義及觀測原理是什么？照準部考慮：豎直角的定義及觀測原理是什么？照準部的構(gòu)造是怎樣的？的

12、構(gòu)造是怎樣的？1. 豎直度盤的注記形式：豎直度盤的注記形式：（1順時針注記：度盤順時針刻度順時針注記：度盤順時針刻度（2逆時針注記：度盤逆時針刻度逆時針注記：度盤逆時針刻度3.7 豎豎 直直 角角 觀觀 測測注意：注記形式的注意：注記形式的判斷方法及相應(yīng)判斷方法及相應(yīng)角度計算公式角度計算公式2. 豎盤注記觀測及豎盤指標差計算豎盤注記觀測及豎盤指標差計算（1度盤注記讀數(shù)度盤注記讀數(shù)(MO)觀測：盤左盤右觀測同觀測：盤左盤右觀測同一目標一目標)180(21RLMO （2豎盤指標差計算 當望遠鏡視線水平，豎盤指標水準管氣泡居中時，指標偏離其正確位置的角值，稱為豎盤指標差，用x表示。 90MOx)36

13、0(2190)180(21RLRLx標準標準城市測量規(guī)范城市測量規(guī)范鐵路測量規(guī)范鐵路測量規(guī)范儀器級別儀器級別 DJ2 DJ6 DJ2 DJ6指標差誤差指標差誤差 15 25 15 25 指標差誤差的限差表指標差誤差的限差表1. 經(jīng)緯儀的主要軸線經(jīng)緯儀的主要軸線(帶水準管帶水準管)：（1橫軸橫軸HH：控制望遠鏡做縱向旋轉(zhuǎn)的水平軸中心線：控制望遠鏡做縱向旋轉(zhuǎn)的水平軸中心線（2視準軸視準軸CC：十字絲中央交點和物鏡光心的連線：十字絲中央交點和物鏡光心的連線 （3水準管軸水準管軸LL：水準管圓弧中心與頂面圓弧內(nèi)壁相：水準管圓弧中心與頂面圓弧內(nèi)壁相切的直線切的直線（4豎軸豎軸VV：通過照準部底部與基座連

14、結(jié)孔的中心與：通過照準部底部與基座連結(jié)孔的中心與橫軸和視準軸交叉點的連線。橫軸和視準軸交叉點的連線。 2. 經(jīng)緯儀軸線應(yīng)滿足的幾何關(guān)系經(jīng)緯儀軸線應(yīng)滿足的幾何關(guān)系（1水準管軸垂直于豎軸水準管軸垂直于豎軸LLVV）（2十字線的豎絲垂直于橫軸十字線的豎絲垂直于橫軸（3視準軸垂直于橫軸視準軸垂直于橫軸CC HH）（4橫軸垂直于豎軸橫軸垂直于豎軸HH VV）3.8 經(jīng)緯儀軸線的幾何關(guān)系經(jīng)緯儀軸線的幾何關(guān)系（1水準管軸是否垂直于豎軸的檢驗水準管軸是否垂直于豎軸的檢驗 用腳螺旋調(diào)節(jié)水準管氣泡居中，然后旋轉(zhuǎn)用腳螺旋調(diào)節(jié)水準管氣泡居中，然后旋轉(zhuǎn)照準部照準部180度，若氣泡仍居中則表明兩軸垂直，度，若氣泡仍居中則

15、表明兩軸垂直，否則若偏移量超過一格則需要進行校正。否則若偏移量超過一格則需要進行校正。（2十字絲豎線垂直橫軸檢驗十字絲豎線垂直橫軸檢驗 用十字絲交點精確瞄準一目標點，微動旋用十字絲交點精確瞄準一目標點，微動旋轉(zhuǎn)望遠鏡上下轉(zhuǎn)動。若該點不偏離豎絲，表轉(zhuǎn)望遠鏡上下轉(zhuǎn)動。若該點不偏離豎絲，表示十字絲豎絲垂直于儀器橫軸。否則應(yīng)進行示十字絲豎絲垂直于儀器橫軸。否則應(yīng)進行校正校正3.9 經(jīng)經(jīng) 緯緯 儀儀 檢檢 驗驗（3視準軸垂直于橫軸檢驗視準軸垂直于橫軸檢驗 1在相距在相距100米的兩點中間安放儀器，在一端設(shè)置米的兩點中間安放儀器，在一端設(shè)置一個標志一個標志A，另一端橫放一根水準尺；，另一端橫放一根水準尺；

16、 2盤左對準盤左對準A點，擰緊水平制動螺旋，縱轉(zhuǎn)望遠鏡點，擰緊水平制動螺旋，縱轉(zhuǎn)望遠鏡在在B尺上讀數(shù)尺上讀數(shù)B1；盤右同樣做法得讀數(shù)；盤右同樣做法得讀數(shù)B2 若若B1與與B2重合重合,則說明兩軸垂直。若則說明兩軸垂直。若B1與與B2不重合，不重合，則可求出角則可求出角B1OB2的值。若角值大于的值。若角值大于80秒，則需要秒，則需要校正。校正。（4橫軸垂直于豎軸的檢驗橫軸垂直于豎軸的檢驗 距墻距墻2030米左右安放儀器，以盤左使儀器仰角約米左右安放儀器，以盤左使儀器仰角約30度指向墻上一個點度指向墻上一個點M，擰緊水平制動螺旋，將望，擰緊水平制動螺旋，將望遠鏡旋轉(zhuǎn)到水平位置，標出此時的十字絲交

17、叉中心遠鏡旋轉(zhuǎn)到水平位置，標出此時的十字絲交叉中心點點m1。同理盤右得到另一個點。同理盤右得到另一個點m2。若。若m1和和m2重重合，則表明另軸垂直。合，則表明另軸垂直。（1電子經(jīng)緯儀：以光電信號為基礎(chǔ)，與光學經(jīng)緯儀電子經(jīng)緯儀：以光電信號為基礎(chǔ)，與光學經(jīng)緯儀比較有如下優(yōu)點：比較有如下優(yōu)點： 1度盤自動讀數(shù)：不是按度盤刻劃線讀取角度值，度盤自動讀數(shù)：不是按度盤刻劃線讀取角度值，而是在度盤上取得電信號，根據(jù)電信號再轉(zhuǎn)換成角度。而是在度盤上取得電信號，根據(jù)電信號再轉(zhuǎn)換成角度。 2采用電掃描，度盤自動計數(shù)，克服了光學經(jīng)緯儀采用電掃描，度盤自動計數(shù)，克服了光學經(jīng)緯儀的度盤偏心及刻劃誤差等。的度盤偏心及刻劃誤差等。 3自動存儲，角度測量自動化及數(shù)字化。自動存儲，角度測量自動化及數(shù)字化。 4三軸自動補償功能，能對角度觀測進行自動改正。三軸自動補償功能，能對角度觀測進行自動改正。 5與電磁波測距組合成為全站式電子速測儀，直接與電磁波測距組合成為全站式電子速測儀，直接測得點的三維坐標，通過接口傳輸?shù)接嬎銠C，實現(xiàn)測測得點的三維坐標，通過接口傳輸?shù)接嬎銠C，實現(xiàn)測量、計