工程測(cè)量角度測(cè)量

工程測(cè)量角度測(cè)量第1頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第三章角度測(cè)量在確定地面點(diǎn)的位置時(shí)，常常要進(jìn)行角度測(cè)量進(jìn)行角度測(cè)量所使用的儀器是經(jīng)緯儀（theodolite）角度測(cè)量分為水平角測(cè)量與豎直角測(cè)量水平角測(cè)量用于求算點(diǎn)的平面位置豎直角測(cè)量用于測(cè)定高差以及將傾斜距離改化成水平距離第2頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3-1水平角測(cè)量原理

水平角是地面上一點(diǎn)到兩目標(biāo)的方向線投影到水平面上的夾角。

也就是過(guò)這兩方向線所作兩豎直面間的二面角。第3頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3-1水平角測(cè)量原理有一刻度盤和在刻度盤上讀數(shù)的指標(biāo)刻度盤中心應(yīng)安放在過(guò)測(cè)站點(diǎn)的鉛垂線上，并能使之水平為了瞄準(zhǔn)不同方向，經(jīng)緯儀的望遠(yuǎn)鏡應(yīng)能沿水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)，也能高低俯仰當(dāng)望遠(yuǎn)鏡高低俯仰時(shí)，其視準(zhǔn)軸應(yīng)劃出一豎直面第4頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3-1水平角測(cè)量原理按讀數(shù)系統(tǒng)分類

游標(biāo)經(jīng)緯儀

光學(xué)經(jīng)緯儀

電子經(jīng)緯儀

第5頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3-1水平角測(cè)量原理按讀數(shù)系統(tǒng)分類

按測(cè)量精度指標(biāo)分類

DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ15及DJ60

指室內(nèi)條件下,一測(cè)回的方向測(cè)量中誤差所達(dá)到的精度第6頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3-2DJ6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀

經(jīng)緯儀的基本結(jié)構(gòu)

1.有照準(zhǔn)器或望遠(yuǎn)鏡2.望遠(yuǎn)鏡可以在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡+豎盤+水平度盤的指針=照準(zhǔn)部3.水平度盤靜置在基座上4.水準(zhǔn)器+腳螺旋=>整平第7頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3-2DJ6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀經(jīng)緯儀的基本結(jié)構(gòu)

DJ6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造第8頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3-2DJ6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀DJ6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造1．分微尺測(cè)微器及其讀數(shù)方法DJ6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)方法第9頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3-2DJ6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀DJ6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造1．分微尺測(cè)微器及其讀數(shù)方法DJ6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)方法2．單平板玻璃測(cè)微器及其讀數(shù)方法第10頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3-2-2DJ2級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀

采用對(duì)徑重合讀數(shù)法

相當(dāng)于利用度盤上相差180度的兩個(gè)指標(biāo)讀數(shù)并取平均值，可消除度盤偏心的影響。只顯示水平或豎直盤的一種讀數(shù)，有度盤換向輪可以切換第11頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3-3經(jīng)緯儀的操作

經(jīng)緯儀的對(duì)中、整平和瞄準(zhǔn)1.對(duì)中目的:是使儀器的中心與測(cè)站點(diǎn)位于同一鉛垂線上

方法:①掛垂球法②光學(xué)對(duì)點(diǎn)器法先目估三腳架頭大致水平，且三腳架中心大致對(duì)準(zhǔn)地面標(biāo)志中心，踏緊一條架腳；雙手分別握住另兩條架腿稍離地面前后左右擺動(dòng)，眼睛看對(duì)中器的望遠(yuǎn)鏡，直至分劃圈中心對(duì)準(zhǔn)地面標(biāo)志中心為止，放下兩架腿并踏緊；調(diào)節(jié)架腿使氣泡基本居中，然后用腳螺旋精確整平；檢查地面標(biāo)志是不位于對(duì)中器分劃圈中心，若不居中，可稍旋松連接螺旋，在架頭上平移儀器，使其精確對(duì)中。第12頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3-3經(jīng)緯儀的操作經(jīng)緯儀的對(duì)中、整平和瞄準(zhǔn)1.對(duì)中2.整平目的:使儀器豎軸豎直、水平度盤水平對(duì)中、整平要反復(fù)進(jìn)行??！第13頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3-3,4水平角的觀測(cè)經(jīng)緯儀的對(duì)中、整平和瞄準(zhǔn)1.對(duì)中2.整平3.瞄準(zhǔn)照準(zhǔn)部和望遠(yuǎn)鏡的任何轉(zhuǎn)動(dòng)都必須先松開(kāi)制動(dòng)螺旋！到精確瞄準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)，先制動(dòng)，再用微動(dòng)螺旋水平角可只用豎絲瞄準(zhǔn);當(dāng)目標(biāo)很細(xì)時(shí)，用目標(biāo)平分雙絲；當(dāng)目標(biāo)稍粗時(shí)，用單絲平分目標(biāo)；當(dāng)目較粗時(shí)，要觀測(cè)目標(biāo)的左右邊沿取中值。第14頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3-4水平角的觀測(cè)測(cè)回法用于觀測(cè)兩個(gè)方向之間的單角

①盤左位置瞄準(zhǔn)左目標(biāo)A，調(diào)整水平度盤為零度稍大，再精確瞄準(zhǔn)左目標(biāo)A，讀數(shù)A左第15頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3-4水平角的觀測(cè)經(jīng)緯儀的對(duì)中、整平和瞄準(zhǔn)水平角的觀測(cè)1.測(cè)回法①盤左位置瞄準(zhǔn)左目標(biāo)A，調(diào)整水平度盤為零度稍大，再精確瞄準(zhǔn)左目標(biāo)A，讀數(shù)A左②松開(kāi)水平制動(dòng)螺旋，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部，瞄準(zhǔn)右方目標(biāo)B，讀取水平度盤讀數(shù)B左。以上稱上半測(cè)回。β上=B左-A左。③

松開(kāi)水平及豎直制動(dòng)螺旋，倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡盤右瞄準(zhǔn)目標(biāo)B，讀取水平度盤讀數(shù)B右。④松開(kāi)水平制動(dòng)螺旋，再逆時(shí)針瞄準(zhǔn)左方目標(biāo)A，讀數(shù)A右。以上稱下半測(cè)回。β下=B右-A右。⑤上、下半測(cè)回合稱一測(cè)回。ABBA第16頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3-4水平角的觀測(cè)經(jīng)緯儀的對(duì)中、整平和瞄準(zhǔn)水平角的觀測(cè)1.測(cè)回法當(dāng)上下半測(cè)回角值差不大于±40″時(shí)：β=（β左+β右）/20621240B1820604800180A右362060B60202124206012000A左O″′°″′°″′°備注一測(cè)回平均值半測(cè)回角值水平度盤讀數(shù)目標(biāo)豎盤位置測(cè)站測(cè)回法水平角觀測(cè)手薄第17頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3-4水平角的觀測(cè)經(jīng)緯儀的對(duì)中、整平和瞄準(zhǔn)水平角的觀測(cè)1.測(cè)回法

當(dāng)測(cè)角精度要求較高時(shí)，往往要測(cè)幾個(gè)測(cè)回，為了減少度盤分劃誤差的影響，各測(cè)回間應(yīng)根據(jù)測(cè)回?cái)?shù)n按180°／n

變換水平度盤位置。第18頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3-4水平角的觀測(cè)經(jīng)緯儀的對(duì)中、整平和瞄準(zhǔn)水平角的觀測(cè)1.測(cè)回法2.方向法（全圓測(cè)回法）適用于觀測(cè)兩個(gè)以上的方向（一次觀測(cè)多個(gè)角）當(dāng)方向多于三個(gè)時(shí)，每半測(cè)回都從一個(gè)選定的起始方向（零方向）開(kāi)始觀測(cè)，在依次觀測(cè)所需的各個(gè)目標(biāo)之后，應(yīng)再次觀測(cè)起始方向（稱為歸零）

ABCDA

↓

ABCDA第19頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3-4水平角的觀測(cè)經(jīng)緯儀的對(duì)中、整平和瞄準(zhǔn)水平角的觀測(cè)第20頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3-5豎直角觀測(cè)

豎直角的測(cè)量原理豎直角是同一豎直面內(nèi)視線與水平線間的夾角其角值為0°-90°。視線上傾斜，豎直角為仰角，符號(hào)為正。視線向下傾斜，豎直角為俯角，符號(hào)為負(fù)。

當(dāng)望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸水平時(shí)，其豎盤讀數(shù)必為一固定值。因此，在觀測(cè)豎直角時(shí)，只需觀測(cè)目標(biāo)點(diǎn)一個(gè)方向并讀取豎盤讀數(shù)便可算得該目標(biāo)點(diǎn)的豎直角。第21頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期一豎直角的測(cè)量原理豎盤固定在望遠(yuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)軸(橫軸)的一端，隨望遠(yuǎn)鏡一起在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。豎直度盤有順時(shí)針或逆時(shí)針注記最常見(jiàn)的是0-360度全圓順時(shí)針注記為準(zhǔn)確提供讀數(shù)指標(biāo)，經(jīng)緯儀設(shè)有指標(biāo)水準(zhǔn)器及指標(biāo)水準(zhǔn)器微動(dòng)螺旋3-5豎直角觀測(cè)第22頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3-5豎直角觀測(cè)豎直角的測(cè)量原理豎直角的觀測(cè)和計(jì)算

1．儀器安置于測(cè)站點(diǎn)上，盤左瞄準(zhǔn)目標(biāo)點(diǎn)M（中絲切于目標(biāo)頂部）

2．調(diào)節(jié)豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中，讀數(shù)L

3．盤右再瞄準(zhǔn)M點(diǎn)并調(diào)節(jié)豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中，讀數(shù)R4．計(jì)算豎直角α。第23頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3-5豎直角觀測(cè)豎直角的測(cè)量原理豎直角的觀測(cè)和計(jì)算盤左:αＬ＝９０°－Ｌ盤右:αR＝Ｒ－２７０°一測(cè)回豎直角為：α＝（αＬ＋αR）/2第24頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3-5豎直角觀測(cè)豎直角的測(cè)量原理豎直角的觀測(cè)和計(jì)算第25頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3-5豎直角觀測(cè)豎直角的測(cè)量原理豎直角的觀測(cè)和計(jì)算豎直盤指標(biāo)差

當(dāng)豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中時(shí)，指標(biāo)并不恰好指向90°或270°，而與正確位置相差一個(gè)小角度x,x稱為豎盤指標(biāo)差第26頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3-5豎直角觀測(cè)

由于指標(biāo)差x的存在，豎盤盤左讀數(shù)為90°+x，則正確的豎直角應(yīng)為：

α＝（90°＋x)-L=αＬ+x

盤右時(shí)正確的豎直角應(yīng)為:

α＝R-(270°+x)=αR-x∴α=(αＬ＋αR）/2

,即盤坐、盤右的平均值可消除指標(biāo)差的影響指標(biāo)差為：x=(αR-αL）/2=(R+L-360°)/2第27頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3-5豎直角觀測(cè)豎直角的測(cè)量原理豎直角的觀測(cè)和計(jì)算豎直盤指標(biāo)差豎盤指標(biāo)差自動(dòng)歸零的補(bǔ)償裝置

原理同自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀,大大提高了測(cè)量豎直角的測(cè)量速度第28頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3-7水平角測(cè)量的誤差分析

儀器誤差LL⊥VV，CC⊥HH,HH⊥VV；經(jīng)緯儀的水準(zhǔn)管軸LL,豎軸VV,水平軸HH,視準(zhǔn)軸CC應(yīng)該滿足以下條件:1.視準(zhǔn)軸誤差(C不⊥H)在繞橫軸旋轉(zhuǎn)時(shí)視準(zhǔn)軸畫出圓錐面。從而給方向觀測(cè)帶來(lái)誤差C的符號(hào)正倒鏡相反,可用正倒鏡的平均值消除其影響第29頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3-7水平角測(cè)量的誤差分析儀器誤差1.視準(zhǔn)軸誤差(C不⊥H)2.橫軸誤差(H不⊥V)

視準(zhǔn)軸畫出斜面。從而對(duì)方向的影響為εi=i×tgαi的符號(hào)正倒鏡相反,可用正倒鏡的平均值消除其影響第30頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3-7水平角測(cè)量的誤差分析儀器誤差1.視準(zhǔn)軸誤差(C不⊥H)2.橫軸誤差(H不⊥V)3.豎軸誤差由于豎軸V不⊥水準(zhǔn)管軸L或者沒(méi)有嚴(yán)格整平,從而使儀器豎軸不處于鉛垂方向，偏離一個(gè)δ角度，稱豎軸誤差

豎軸誤差導(dǎo)致水平軸傾斜,但其傾斜量是隨方向的變化而變化的(0-δ),其符號(hào)不因?yàn)檎圭R而變化,所以正倒鏡不能消除其影響4、5照準(zhǔn)部偏心誤差、度盤刻劃誤差第31頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3-7水平角測(cè)量的誤差分析儀器誤差對(duì)中誤差與目標(biāo)偏心觀測(cè)水平角時(shí)，對(duì)中不準(zhǔn)確，使得儀器中心與測(cè)站點(diǎn)的標(biāo)志中心不在同一鉛垂線上即是對(duì)中誤差，也稱測(cè)站偏心

Δβ與偏心距e成正比,與邊長(zhǎng)d成反比，也和所測(cè)角β的大小有關(guān)，β接近180時(shí)影響最大，對(duì)于短邊、鈍角尤其要注意對(duì)中第32頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3-7水平角測(cè)量的誤差分析儀器誤差對(duì)中誤差與目標(biāo)偏心簡(jiǎn)單的取Δβ=ρ”e/d觀來(lái)討論一下對(duì)中不準(zhǔn)確對(duì)測(cè)角的影響ed5m10m20m50m100m0.5mm20”10”5”2”1”1mm41”20”10”4”2”2mm82”41”20”8”4”當(dāng)照準(zhǔn)的目標(biāo)與其它地面標(biāo)志中心不在一條鉛垂線上時(shí)，兩點(diǎn)位置的差異稱目標(biāo)偏心或照準(zhǔn)點(diǎn)偏心其影響類似對(duì)中誤差，邊長(zhǎng)越短，偏心距越大，影響也越大。

第33頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3-7水平角測(cè)量的誤差分析儀器誤差對(duì)中誤差與目標(biāo)偏心觀測(cè)誤差1.瞄準(zhǔn)誤差mv=±60”/V2.讀數(shù)誤差mt=±0.1t外界條件的影響

松軟的土壤和大風(fēng)影響儀器的穩(wěn)定；日曬和溫度變化影響水準(zhǔn)管氣泡的運(yùn)動(dòng)；大氣層受地面熱輻射的影響會(huì)引起目標(biāo)影像的跳動(dòng)等等

第34頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3-6經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)和校正一.照準(zhǔn)部水準(zhǔn)軸應(yīng)垂直于儀器豎軸的檢驗(yàn)和校正第35頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3-6經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)和校正一.照準(zhǔn)部水準(zhǔn)軸應(yīng)垂直于儀器豎軸的檢驗(yàn)和校正二.十字絲豎絲應(yīng)垂直于儀器橫軸的檢驗(yàn)校正第36頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3-6經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)和校正一.照準(zhǔn)部水準(zhǔn)軸應(yīng)垂直于儀器豎軸的檢驗(yàn)和校正二.十字絲豎絲應(yīng)垂直于儀器橫軸的檢驗(yàn)校正三.視準(zhǔn)軸應(yīng)垂直于橫軸的檢驗(yàn)和校正第37頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3-6經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)和校正四.橫軸與豎軸垂直的檢驗(yàn)和校正在離建筑物10m處安置儀器，盤左瞄準(zhǔn)墻上高目標(biāo)點(diǎn)標(biāo)志P（垂直角大于30度），將望遠(yuǎn)鏡放平，十字絲交點(diǎn)投在墻上定出P1點(diǎn)。盤右瞄準(zhǔn)P點(diǎn)同法定出P2點(diǎn)。若P1、P2點(diǎn)重合，則說(shuō)明此條件滿足，若P1P2＞5mm，則需要校正。第38頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3-6經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)和校正六.光學(xué)對(duì)中器的檢驗(yàn)校正五.豎盤指標(biāo)差的檢驗(yàn)和校正

用盤左、盤右觀測(cè)同一目標(biāo)點(diǎn)，計(jì)算指標(biāo)差x,如果x>1’則需校正。校正：轉(zhuǎn)動(dòng)指標(biāo)水準(zhǔn)器使盤右的讀數(shù)為R-x,指標(biāo)水準(zhǔn)器必然偏離中心，然后校正指標(biāo)水準(zhǔn)器使其居中。四.橫軸與豎軸垂直的檢驗(yàn)和校正有裝在照準(zhǔn)部上和裝在基座上兩種第39頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3-8電子經(jīng)緯儀簡(jiǎn)介根本區(qū)別：電子測(cè)角系統(tǒng)代替光學(xué)讀數(shù)系統(tǒng),讀數(shù)自動(dòng)化有微處理器，實(shí)現(xiàn)許多光學(xué)經(jīng)緯儀不具備的功能（自動(dòng)讀數(shù)、自動(dòng)記錄、軸系誤差補(bǔ)償、積木式結(jié)構(gòu)）電子經(jīng)緯儀的電子測(cè)角原理1.編碼度盤絕對(duì)式測(cè)角原理第40頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3-8電子經(jīng)緯儀簡(jiǎn)介

顯然，編碼度盤的測(cè)角分辨率為360o/2n

度盤直徑D一般只有80mm，若n=10,即測(cè)角分辨率為360o/210=21.1’,其最外圈的寬度也只有:πx80mm