《土木工程测量》第03章角度测量解读课件.ppt

1、 第三章 角 度 测 量3.1 3.1 水平角和竖直角的测量原理水平角和竖直角的测量原理 3.2 3.2 光学经纬仪的构造及读数原理光学经纬仪的构造及读数原理3.3 3.3 水平角测量水平角测量3.4 3.4 竖直角测量竖直角测量3.5 3.5 经纬集锦经纬集锦 检验与校正检验与校正3.6 3.6 角度测量的误差分析角度测量的误差分析 从空间一点出发的两从空间一点出发的两条空间直线在水平投条空间直线在水平投影面上的夹角。影面上的夹角。范围：顺时针范围：顺时针03600 水水平平面面abc ABC0ca水平度盘水平度盘(horizontal circle)二二.竖直角竖直角(vertical a

2、ngle)定义定义天顶天顶铅铅垂垂线线水平线ACAZCZACB090 180270在同一竖直面内，瞄准目标的视线与水平视线的夹角。在同一竖直面内，瞄准目标的视线与水平视线的夹角。其范围：其范围：=0=09090 ，仰角为正，俯角为负。，仰角为正，俯角为负。经纬仪是测角的仪器，按精度，经纬仪是测角的仪器，按精度，有：有：DJ6DJ6、DJ2DJ2。一、一、DJ6DJ6经纬仪的构造及作经纬仪的构造及作用用1 1、照准部、照准部(alidade)(alidade)2 2、水平度盘、水平度盘(horizontal circle)(horizontal circle)3 3、基座、基座(tribrach

3、)(tribrach)1.1.照准部照准部(alidade)l照准部照准部(水平水平)制动、微动制动、微动l望远镜望远镜(竖直竖直)制动、微动制动、微动l水准器水准器l望远镜望远镜 目镜调焦，物镜调焦目镜调焦，物镜调焦 粗瞄准器，十字丝粗瞄准器，十字丝读数显微镜读数显微镜竖直度盘竖直度盘光学对点器光学对点器复测扳手或度盘变换器复测扳手或度盘变换器 望远镜十字丝望远镜十字丝2.2.水平度盘水平度盘(horizontal circle)水平度盘由光学玻璃制成水平度盘由光学玻璃制成 顺时针顺时针0 0 360360刻度；刻度；水平度盘与照准部相互脱离；水平度盘与照准部相互脱离；改变度盘位置，要使用度

4、盘变换手轮或复改变度盘位置，要使用度盘变换手轮或复测测 扳手。扳手。090180270090180270脚螺旋用于整平仪器脚螺旋用于整平仪器1 1、2 2 联结与对中联结与对中（1 1）打开脚架：（高度适中）挂上锤球）打开脚架：（高度适中）挂上锤球（2 2）粗略对中：移脚架，目估架顶大致平，锤球）粗略对中：移脚架，目估架顶大致平，锤球对点对点2cm2cm（3 3）联结：连上仪器，中心螺旋拧紧后松开一周）联结：连上仪器，中心螺旋拧紧后松开一周（4 4）再在架顶移动仪器，使锤球准确对点，拧紧）再在架顶移动仪器，使锤球准确对点，拧紧中心螺旋中心螺旋 粗平是通过伸缩脚架腿或旋转脚螺旋使圆水准气泡居中，

5、其规律是圆水准气泡向伸高脚架腿的一侧移动，或圆水准气泡移动方向与用左手大拇指和右手食指旋转脚螺旋的方向一致；精平是通过旋转脚螺旋使管水准气泡居中，要求分别转动照准部使管水准器轴旋至相互垂直的两个方向上使气泡居中，其中一个方向应与任意两个脚螺旋中心的连线方向平行。先将照准部转动，使水准管轴平行于一对脚螺旋的连线，两手相对转动脚螺旋，使气泡居中，然后将照准部平转90度，转第三个脚螺旋，使气泡居中。（此 过 程 需 反 复）注意：（1）两脚螺旋相对旋转（2）气泡移动方向与左手大拇指移动一致（3）脚螺旋顺时针升高（1）垂球垂球(plumb bob)法法脚架头上移动仪器进行对中。脚架头上移动仪器进行对中

6、。旋转脚螺旋进行整平。旋转脚螺旋进行整平。反复（反复（1 1）、（）、（2 2）两步。）两步。BBCA光学对中器法光学对中器法大致水平大致对中大致水平大致对中眼睛看着对中器，拖动三脚架两个脚眼睛看着对中器，拖动三脚架两个脚,使仪使仪器大致对中器大致对中,并保持并保持“架头架头”大致水平。大致水平。伸缩脚架粗平伸缩脚架粗平 根据气泡位置，伸缩三脚架两个脚或一个根据气泡位置，伸缩三脚架两个脚或一个脚，使圆水准气泡居中。脚，使圆水准气泡居中。转动仪器，使水准管与脚螺旋转动仪器，使水准管与脚螺旋1 1、2 2连线平行。连线平行。根据气泡位置运用法则，对向旋转脚螺旋根据气泡位置运用法则，对向旋转脚螺旋1

7、 1、2 2。转动仪器转动仪器90900 0，运用法则，旋转脚螺旋，运用法则，旋转脚螺旋3 3。气泡居中，气泡居中，1、2等高等高123气泡居中，气泡居中，3与与1、2等高等高123步骤：粗瞄步骤：粗瞄制动制动调焦调焦微动精瞄。微动精瞄。（1）准星粗瞄，制动（2）目镜对光：使十字丝清晰（3）物镜对光：使目标影像清晰（4）消除视差（5）旋两微动螺旋，使目标落在纵丝中心注意：瞄准时，尽量瞄准目标下部。注意：瞄准时，尽量瞄准目标下部。（1）打开读数窗反光镜（读数目镜调焦）利用读数装置图讲解H（Horizontal）：水平；V(Vertical)：竖直、测微器（分微尺）：将1度分为60格，格值1分，估

8、读0.1 格（6“）（2）读数方法：从小往大读，0分划线代表指标线（图3-9）0至6之间的度盘分划线为实际的读数指标线先从与分微尺相截的度盘刻划线上读出整度数，再从相截位置读数分数，并估计秒。J6经纬仪读数方法经纬仪读数方法水平度盘读数：水平度盘读数：737304042424017373（1 1）分微尺的分划值为）分微尺的分划值为1 1，估读到，估读到 0.10.1(6)(6)。（2 2）“H”H”水平度盘水平度盘读数，读数，“V”V”竖直竖直度盘读数。度盘读数。实习目的实习目的:使学生掌握使学生掌握J6光学经纬仪安置、读数的方法。光学经纬仪安置、读数的方法。仪器设备仪器设备:每组每组J6光学

9、经纬仪光学经纬仪2台。台。实习任务实习任务:每组每位同学完成经纬仪的整平、对中、瞄准、每组每位同学完成经纬仪的整平、对中、瞄准、读数、记录及度盘合零工作读数、记录及度盘合零工作。技术规定技术规定:1对中偏差不超过对中偏差不超过3mm；2观测过程中，水准管气泡偏离不超过一格。观测过程中，水准管气泡偏离不超过一格。（1）对中3mm，气泡偏离1格（2）练习度盘对0，对某一目标读数为00000（3）不要碰了别人的仪器（4）仪器装箱；将所有的制动螺旋松开，按原样装箱（5）不准坐仪器箱（6）搬动过程中扣好箱盖 (7)按要求填写实习报告如图与如图与J6J6相比，增加了：相比，增加了：1 1、测微轮、测微轮读

10、数时，对径分划线影像符合。读数时，对径分划线影像符合。2 2、换像手轮、换像手轮水平读数和竖直读数间的互换。水平读数和竖直读数间的互换。3 3、竖直读盘反光镜、竖直读盘反光镜竖直读数时反光。竖直读数时反光。测微轮测微轮换像手轮换像手轮竖直读盘竖直读盘反光镜反光镜一般采用对径重合读数法一般采用对径重合读数法转动测微轮，使上下转动测微轮，使上下分划线精确重合后读数。分划线精确重合后读数。水平角测量水平角测量内容提要：内容提要：水平角测量预备知识水平角测量预备知识水平角测量测回法水平角测量测回法水平角测量方向观测法水平角测量方向观测法 1、水平角定义、水平角定义2、特点：顺时针、特点：顺时针0036

11、00水水平平面面acABC0ca水平度盘水平度盘090180270090180270=右右(终终)边边c c-左左(始始)边边a a当当c ca a时时 =c ac a 当当ca ca 时时 =c+360c+360 a a 水水平平面面acABC0ca水平度盘水平度盘3-3 水平角测量水平角测量常用的方法有：常用的方法有：测回法测回法(method of observation set)方向观测法方向观测法(method of direction observation)盘左盘左盘右盘右盘左观测盘左观测盘右观测盘右观测竖直度盘竖直度盘竖直度盘竖直度盘（1 1）盘左瞄准左边）盘左瞄准左边A A，

12、配度，配度盘至盘至0 000000000，读取，读取a a1 1。（2 2）顺时针旋转瞄准右边）顺时针旋转瞄准右边B B，读取读取b b1 1。1测站测站ABOa1b1（则下半测回角值则下半测回角值:2 2=b=b2 2-a-a2 2 若：若：容容=1 1-2 23030则有：则有：=（1 1+2 2）/2/2 2测站测站ABOa2b23、测回法记录格式、测回法记录格式ABO 254 24 06180 05 0074 19 06右右ABO左左AB00 04 1874 23 42 74 19 2474 19 15测站测站竖盘竖盘位置位置目标目标水平度水平度盘读数盘读数 半测回半测回角值角值 一测

13、回一测回角值角值 示示 意意 图图u测回法小结测回法小结:u度盘配置方法度盘配置方法:ABBA左边盘右右边右边盘左左边逆时针倒镜顺时针 实习目的实习目的:使学生掌握水平角的测回法观测。使学生掌握水平角的测回法观测。仪器设备仪器设备:每组每组J6光学经纬仪光学经纬仪2台。台。实习任务实习任务:每人完成每人完成1测回（包括观测、记录、计算），实验测回（包括观测、记录、计算），实验报告上画角度示意图报告上画角度示意图说明说明:注意水平角测量的限差及记录格式。注意水平角测量的限差及记录格式。要求：要求：（1）读数：分秒必须记两位，）读数：分秒必须记两位，0不能省，秒是不能省，秒是6的整的整倍数。倍数。

14、（2）对中误差）对中误差3mm （3）气泡偏离）气泡偏离1x1；J2J2：x30 x30时，要进行校时，要进行校正。正。(2)(2)校正：校正：用指标水准管微动螺旋，使读数对准（R-x）位置，再有拨针使指标气泡居中。（1 1）检验：）检验：精密安置仪器后，将刻划中心在精密安置仪器后，将刻划中心在地面上投下一点，再旋转照准部，每隔地面上投下一点，再旋转照准部，每隔120120投投下一点，若三点不重合，则需校正。下一点，若三点不重合，则需校正。（2 2）校正：）校正：用拨针使刻划中心向三点的外接用拨针使刻划中心向三点的外接圆心移动一半。圆心移动一半。（1 1）检验：）检验：精平（水准管气泡居中）后

15、，若圆水准气泡不居中，则需校正。（2 2）校正：）校正：用圆水准气泡校正螺丝使其居中。3-6水平角观测的误差分析水平角观测的误差分析一、一、仪器误差仪器误差仪器校正的残余误差仪器校正的残余误差1、视准轴不垂直于横轴、视准轴不垂直于横轴 在用盘左、盘右观测同一点时，其影响的大小相同而符在用盘左、盘右观测同一点时，其影响的大小相同而符号相反，所以在取盘左盘右的平均值时，可自然抵消。号相反，所以在取盘左盘右的平均值时，可自然抵消。2横轴不垂直于竖轴 用盘左、盘右观测同一点时，其影响的大小相同而符号相用盘左、盘右观测同一点时，其影响的大小相同而符号相反，所以在取盘左盘右的平均值时，可自然抵消反，所以在

16、取盘左盘右的平均值时，可自然抵消。3水准管轴不垂直于竖轴 这项误差影响仪器的整平，即竖轴不严格铅垂，横轴也不水平。但安置好仪器后，它的倾斜方向是固定不变的，不能用盘左盘右取平均值加以消除。如果存在这一误差，可在整平时于一个方向上使气泡居中后，再将照准部平转180，这时气泡必然偏离中央。然后用脚螺旋使气泡移回偏离值的一半，则竖轴即可铅垂。这项操作要在互相垂直的两个上进行，直至照准部旋转至任何位置时，气泡虽不居中，但偏离量不变为止。4照准部偏心 0bbABaaa1a11OO13152702251801359045 照准部的旋转中心O1与水平盘的刻划中心O不相重合。这项误差只有在直径一端有读数的仪器

17、才有影响，而采用对径符合读法的仪器，可将这项误差自动消除。盘左盘右的平均值时，可以抵消 5竖盘指标差 影响竖直角的观测精度。如果工作时预先测出，在用半测回测角的计算时予以考虑，或者用盘左、盘右观测取其平均值，则可得到抵消。二、观测误差 对中误差、整平误差、目标偏心、照准误差及读数误差。对于竖直角观测，则有指标水准器的整平误差。1对中误差)11(2121dde 当边长较短时应特别注意对中，减少对中误差。2.整平误差 一是水准管轴与竖轴本身不垂直，这是因为仪器制造加工和检校不完善；二是仪器整平时气泡没有严格居中。不能通过所采用的观测方法予以消除的，而且随着观测目标的竖直角变大而变大。3目标偏心误差 图5 Dd 目标偏心误差与偏心距成正比，与仪器中心至目标中心的距离成反比，所以测角时照准目标应竖直，并尽量瞄准目标的底部。4照准误差5读数误差 6竖盘指标水准器的整平误差三、外界条件的影响 1大气折光的影响 2大气层密度和大气透明度对目标成像的影响 3温度变化对视准轴的影响4大风