第3章三角測(cè)量課件

第3章角度測(cè)量

角度測(cè)量分為水平角測(cè)量豎直角測(cè)量水平角用于確定點(diǎn)的平面位置。豎直角用于間接確定兩點(diǎn)之間的高差，或?qū)A斜距離化成水平距離。3.1水平角測(cè)量原理地面上一點(diǎn)O到兩目標(biāo)點(diǎn)A、B之間的水平角就是過(guò)OA、OB方向所作的兩個(gè)豎直面間的夾角。在OO1鉛垂線上任意一點(diǎn)O2水平安置一個(gè)刻度盤，兩豎直面在刻度盤上截取的讀數(shù)分別為a和b，則水平角為O1B1A1OBAba0°90°180°270°O2水平角的角值為0°~360°，平面3.2J6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀一、經(jīng)緯儀概述

經(jīng)緯儀分為光學(xué)經(jīng)緯儀（玻璃度盤；顯微鏡讀數(shù)）

電子經(jīng)緯儀（編碼度盤或光柵度盤；數(shù)字顯示）

國(guó)產(chǎn)光學(xué)經(jīng)緯儀有DJ1、DJ2、DJ6幾種，下標(biāo)數(shù)字則表示該儀器所能達(dá)到的精度指標(biāo)。如DJ6表示一測(cè)回方向中誤差不超過(guò)±6″。

工程測(cè)量常用DJ6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀。根據(jù)水平角測(cè)量原理經(jīng)緯儀應(yīng)具備兩個(gè)條件：

1）經(jīng)緯儀有一個(gè)水平放置的度盤；

2）經(jīng)緯儀能提供一個(gè)豎直面，有一個(gè)既能水平轉(zhuǎn)動(dòng)，又能上下俯仰的照準(zhǔn)設(shè)備?；D(zhuǎn)盤手輪水準(zhǔn)管讀數(shù)顯微鏡目鏡讀數(shù)顯微鏡概略瞄準(zhǔn)器望遠(yuǎn)鏡物鏡腳螺旋圓水準(zhǔn)器望遠(yuǎn)鏡目鏡豎盤補(bǔ)償器開關(guān)反光鏡豎直度盤光學(xué)對(duì)中器水平度盤目鏡對(duì)光螺旋望遠(yuǎn)鏡物鏡對(duì)光螺旋按功能分為：1）對(duì)中、整平部分2）瞄準(zhǔn)部分3）讀數(shù)部分二、DJ6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造基本構(gòu)造：由照準(zhǔn)部、水平度盤和基座三部分組成。照準(zhǔn)部主要由望遠(yuǎn)鏡、豎盤、水準(zhǔn)管組成二、DJ6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀1.基本構(gòu)造：由基座、水平度盤和照準(zhǔn)部三部分構(gòu)成望遠(yuǎn)鏡物鏡補(bǔ)償器鎖緊輪

光學(xué)對(duì)中器目鏡

基座鎖緊輪

腳螺旋粗瞄準(zhǔn)器

望遠(yuǎn)鏡制動(dòng)螺旋

轉(zhuǎn)盤手輪

豎直度盤

水平度盤望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦筒望遠(yuǎn)鏡目鏡

讀數(shù)顯微鏡目鏡

望遠(yuǎn)鏡微動(dòng)螺旋

水平微動(dòng)螺旋

水平制動(dòng)螺旋

指標(biāo)差蓋板

反光鏡

照準(zhǔn)部水準(zhǔn)器圓水準(zhǔn)器

圓水準(zhǔn)器校正螺絲

按作用劃分：1）對(duì)中、整平部分：光學(xué)對(duì)中器、腳螺旋、照準(zhǔn)部水準(zhǔn)器、圓水準(zhǔn)器2）瞄準(zhǔn)部分：望遠(yuǎn)鏡、望遠(yuǎn)鏡制動(dòng)微動(dòng)螺旋、水平制動(dòng)微動(dòng)螺旋3）讀數(shù)部分：水平度盤、豎直度盤、反光鏡、讀數(shù)顯微鏡、一系列光學(xué)元件組成的光路、轉(zhuǎn)盤手輪、補(bǔ)償器鎖緊輪

三、DJ6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀的主要軸線照準(zhǔn)部水平度盤基座1）LL⊥VV水平度盤水平；2）CC⊥HH提供一個(gè)3）HH⊥VV豎直面；橫軸水準(zhǔn)管軸視準(zhǔn)軸豎軸12465432106543210HV12587四．DJ6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)方法水平度盤：分劃值為1°，順時(shí)針注記。

分微尺：全長(zhǎng)為1°，分為6個(gè)大格，每個(gè)大格為10‘，又分為10個(gè)小格，每小格1’為基本分劃值。估讀至0.1格即6"。

分微尺水平度盤豎盤豎盤：分劃值為1°，順時(shí)針注記或逆時(shí)針注記12465432106543210HV12587讀數(shù)方法：度數(shù)由落在分微尺上的度盤分劃線的注記讀出，小于1°的數(shù)值為該分劃線在分微尺上截取的讀數(shù)。即零指標(biāo)至該分劃線的距離。如圖：水平度盤讀數(shù)為124°58′30″豎直度盤讀數(shù)為87°31′54″零指標(biāo)零指標(biāo)分劃線分劃線3.3水平角測(cè)量一、經(jīng)緯儀的基本操作1、對(duì)中

將三腳架架在測(cè)站點(diǎn)上方，

高度適中，并使三腳架平臺(tái)大致水平；用連接螺旋將經(jīng)緯儀固定在三腳架上。

對(duì)中的目的是使經(jīng)緯儀水平度盤的中心與測(cè)站點(diǎn)位于同一鉛垂線上。對(duì)中的方法分為垂球?qū)χ泄鈱W(xué)對(duì)中（1）垂球?qū)χ?/p>

垂球掛在連接螺旋下方掛鉤上，前后左右移動(dòng)經(jīng)緯儀，使垂球尖對(duì)準(zhǔn)測(cè)站點(diǎn)，誤差小于3mm，固定連接螺旋。（2）光學(xué)對(duì)中旋轉(zhuǎn)三個(gè)腳螺旋，用光學(xué)對(duì)中器精確對(duì)中；調(diào)節(jié)三腳架的高度，使圓氣泡居中；用腳螺旋整平，檢查對(duì)中是否有變化，要求偏差為1mm。注：對(duì)中、整平同時(shí)進(jìn)行。2、整平整平的目的是使儀器的豎軸鉛垂，水平度盤水平。氣泡的移動(dòng)方向與左手拇指調(diào)節(jié)腳螺旋的運(yùn)動(dòng)方向一致。1）水準(zhǔn)管軸平行于任意兩個(gè)腳螺旋連線，調(diào)節(jié)這兩個(gè)腳螺旋，使水準(zhǔn)管氣泡居中2）轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部90°調(diào)節(jié)另一個(gè)腳螺旋，使水準(zhǔn)管氣泡居中；3）轉(zhuǎn)回原處，檢查水準(zhǔn)管氣泡是否居中，如不居中，應(yīng)再次進(jìn)行調(diào)整。要求：水準(zhǔn)管氣泡在任意方向，偏移量小于二格。12333．瞄準(zhǔn)1）松開水平、豎直制動(dòng)螺旋，概略瞄準(zhǔn)目標(biāo)；制動(dòng)。2）調(diào)焦；3）利用水平、豎直微動(dòng)螺旋，精確瞄準(zhǔn)目標(biāo)；4）消除視差。雙絲夾目標(biāo)單絲平分目標(biāo)4．讀數(shù)（1）調(diào)節(jié)采光鏡的角度，照亮讀數(shù)顯微鏡；（2）調(diào)節(jié)讀數(shù)顯微鏡對(duì)光螺旋，使度盤和分微尺影像清晰；（3）直接讀出度、分，估讀秒。

124584287315412465432106543210HV12587二、水平角測(cè)量方法測(cè)回法

測(cè)回法適用于測(cè)量?jī)蓚€(gè)方向之間的水平角。觀測(cè)步驟：（1）盤左（瞄準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)，豎盤位于望遠(yuǎn)鏡的左側(cè)）瞄準(zhǔn)左方目標(biāo)點(diǎn)A，讀取水平度盤讀數(shù)a左。順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部，瞄準(zhǔn)右方目標(biāo)點(diǎn)B，讀取水平度盤讀數(shù)b左。以上觀測(cè)稱為上半測(cè)回。上半測(cè)回水平角：

β左＝b左－a左AOB目標(biāo)點(diǎn)目標(biāo)點(diǎn)測(cè)站點(diǎn)β（2）盤右（倒鏡。瞄準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)，豎盤位于望遠(yuǎn)鏡的右側(cè)）瞄準(zhǔn)右方目標(biāo)點(diǎn)B，讀取水平度盤讀數(shù)b右。逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部，瞄準(zhǔn)左方目標(biāo)點(diǎn)A，讀取水平度盤讀數(shù)a右。以上觀測(cè)稱為下半測(cè)回。下半測(cè)回水平角：

β右＝b右－a右取上、下半測(cè)回水平角的平均值，稱為一測(cè)回水平角：對(duì)于DJ6級(jí)，要求Δβ=β左-β右≤±40″，否者應(yīng)重新觀測(cè)。盤左、盤右觀測(cè)的目的，一是為了檢核觀測(cè)結(jié)果，二是為了消除某些儀器誤差對(duì)水平角的影響，以提高觀測(cè)精度。左右左右2680830B7756301901200A右880848B775633775636101212A左O一測(cè)回水平角半測(cè)回水平角水平度盤讀數(shù)目標(biāo)豎盤位置測(cè)站表3.1水平角測(cè)量記錄與計(jì)算AOB

觀測(cè)測(cè)回?cái)?shù)大于一測(cè)回時(shí)應(yīng)變換水平度盤的位置。水平度盤讀數(shù)設(shè)置：第一測(cè)回，盤左起始方向水平度盤讀數(shù)設(shè)置為0°或略大于0°。第n測(cè)回設(shè)置為180°×（n－1）/N（N為測(cè)回?cái)?shù)）。對(duì)于DJ6級(jí)，同一水平角各測(cè)回互差不容許超過(guò)±24″。水平度盤讀數(shù)設(shè)置方法如下：盤左瞄準(zhǔn)起始方向點(diǎn)，按下轉(zhuǎn)盤手輪卡簧，將轉(zhuǎn)盤手輪按入后松開卡簧，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤手輪，使讀數(shù)為設(shè)置讀數(shù)，然后按一下卡簧將轉(zhuǎn)盤手輪彈出。注意：設(shè)置完成后，要重新瞄準(zhǔn)起始方向點(diǎn)，然后讀數(shù)。變換手輪測(cè)回?cái)?shù)測(cè)站豎盤位置目標(biāo)水平度盤讀數(shù)°′″半測(cè)回角值

°′″一測(cè)回角值°′″各測(cè)回平均角值°′″備注1O左A00254121441212144211214430B1214706右A18002181214430B30146482O左A90010612144361214439B2114542右A27000481214442B314530

水平角測(cè)量記錄與計(jì)算表注意：1）目標(biāo)點(diǎn)的記錄位置。左方目標(biāo)始終在上方；2）右方目標(biāo)讀數(shù)減左方目標(biāo)讀數(shù)，不夠減時(shí)加360°；3）一測(cè)回觀測(cè)過(guò)程之中，不得再重新整平儀器。若碰動(dòng)儀器，一定要重新觀測(cè)。2.方向觀測(cè)法方向觀測(cè)法適用于測(cè)量三個(gè)以上方向之間的水平角。觀測(cè)步驟如下：（1）盤左瞄準(zhǔn)起始方向（亦稱零方向）點(diǎn)A，將水平度盤讀數(shù)設(shè)置為0°或略大于0°。精確瞄準(zhǔn)A點(diǎn)，讀取水平度盤讀數(shù)。順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部，依次觀測(cè)B、C、D點(diǎn)。再次觀測(cè)A點(diǎn)（稱為歸零觀測(cè)）。（2）盤右仍從A點(diǎn)開始，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部，依次觀測(cè)A、D、C、B、A點(diǎn)。一個(gè)測(cè)站只觀測(cè)三個(gè)方向時(shí)，則不必歸零觀測(cè)。ABCD

O零方向測(cè)站測(cè)回?cái)?shù)目標(biāo)讀數(shù)2C方向平均值歸零方向值盤左盤右°′″°′″″°′″°′″O1

(00215)A00212180020600209

00000B3744182174406374412374157C1102906290284811028571102642D200145420144220014482001233A00218180022400221方向觀測(cè)法的記錄與計(jì)算方向觀測(cè)法的計(jì)算：

歸零差=零方向盤左或者盤右兩次讀數(shù)之差。DJ6半測(cè)回歸零差≤±18?

方向值的平均值＝［盤左讀數(shù)＋（盤右讀數(shù)±180°）］

歸零方向值＝平均值－零方向平均值（括號(hào)內(nèi)）將相鄰兩歸零方向值的平均值相減，得到水平角值。注：同一方向值各測(cè)回互差≤±24?注

1.儀器誤差1）視準(zhǔn)軸誤差視準(zhǔn)軸與橫軸不垂直而產(chǎn)生的偏差。2）橫軸誤差橫軸與豎軸不垂直而產(chǎn)生的偏差。3）照準(zhǔn)部偏心誤差它是由于水平度盤分劃線中心與照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)中心不重合造成的。4）水平度盤分劃誤差由水平度盤分劃線刻劃不均勻而產(chǎn)生的誤差。前二項(xiàng)誤差對(duì)水平角測(cè)量的影響，通過(guò)盤左、盤右觀測(cè)取平均值的方法可以完全消除。后二項(xiàng)對(duì)水平角測(cè)量的影響通過(guò)進(jìn)行多個(gè)測(cè)回觀測(cè)并取其平均值，可以減弱其誤差的影響。三、水平角測(cè)量誤差分析ABY

Oβ

D1D2ε1ε2θeβ'2.觀測(cè)誤差（1）對(duì)中誤差的影響圖中：e為測(cè)站偏心距（對(duì)中誤差），θ為偏心角。O為測(cè)站點(diǎn)，Y為儀器中心，β為水平角，β'為實(shí)際觀測(cè)角。由圖可得當(dāng)θ＝90°，β'＝180°時(shí)，影響最大，即當(dāng)D1＝D2＝100m，e＝3mm時(shí)（2）目標(biāo)偏心誤差的影響

e'ODBB'B"

Lηγθ'圖中：e′為目標(biāo)偏心距，θ′為目標(biāo)偏心角，L為B′至B的長(zhǎng)度，γ為標(biāo)桿傾斜角。目標(biāo)偏心誤差的影響為當(dāng)θ′＝90°，η有最大值

例：當(dāng)L＝1m，γ＝1°，D＝100m；該項(xiàng)誤差的影響往往是水平角測(cè)量誤差的最主要來(lái)源。應(yīng)盡量瞄準(zhǔn)標(biāo)桿底部，反之，應(yīng)嚴(yán)格豎直標(biāo)桿。3.外界條件的影響主要因素：風(fēng)、地面下沉，溫度、大氣密度的變化。為減弱上述因素影響，測(cè)量時(shí)要踩實(shí)三腳架，夏季觀測(cè)應(yīng)給儀器撐傘，選擇有利觀測(cè)時(shí)間觀測(cè)。水平角測(cè)量最有利觀測(cè)時(shí)間：日出后1小時(shí)；日落前1小時(shí)3.4豎直角測(cè)量一、豎直角測(cè)量原理豎直角——在同一豎直面內(nèi)視線方向與水平線之間的夾角。其角值為0°~±90°。水平線

仰角

+164836″俯角-70512″圖豎直角觀測(cè)原理豎直度盤通常為順時(shí)針注記，分劃值為1°。豎盤安裝在橫軸的一端，隨望遠(yuǎn)鏡一起在豎面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，但豎盤指標(biāo)不動(dòng)。視線水平，指標(biāo)指向豎盤讀數(shù)盤左應(yīng)為90°，盤右應(yīng)為270°。即豎直角水平線讀數(shù)是固定的90°或270°。所以，觀測(cè)一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)并讀取豎盤讀數(shù)，就可以計(jì)算出該目標(biāo)點(diǎn)的豎直角。180°270°0°90°指標(biāo)二、豎盤裝置豎盤裝置：由豎直度盤，豎盤指標(biāo)及指標(biāo)水準(zhǔn)管（或指標(biāo)補(bǔ)償器）組成。指標(biāo)水準(zhǔn)管豎盤裝置三、豎直角的觀測(cè)與計(jì)算

1．安置儀器安置經(jīng)緯儀于測(cè)站點(diǎn)上，對(duì)中、整平、量?jī)x器高度。3．盤右觀測(cè)（1）瞄準(zhǔn)目標(biāo)點(diǎn)M

，（2）讀出盤右豎盤讀數(shù)R。2．盤左觀測(cè)（1）瞄準(zhǔn)目標(biāo)點(diǎn)M

，用十字絲橫絲切目標(biāo)上沿；（2）打開豎盤自動(dòng)補(bǔ)償開關(guān)；（3）讀出盤左豎盤讀數(shù)L。豎直角的觀測(cè)水平角的觀測(cè)4．豎直角計(jì)算豎盤指標(biāo)差：當(dāng)視線水平時(shí)，指標(biāo)不指向90或270度，與其相差一個(gè)小角x，即為豎盤指標(biāo)差。它包含在豎盤讀數(shù)L、R

中。180°270°0°x90°0°90°180°270°x豎盤指標(biāo)差指標(biāo)指標(biāo)180°270°0°x90°90°x180°270°0°Lαα盤左（順時(shí)針注記）1）盤左正確豎直角豎直角計(jì)算公式0°90°180°270°xα270°180°90°0°xαR盤右2）盤左正確豎直角3）豎直角公式4）