3角度测量.ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,化学工业出版社,建筑工程测量,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,郭玉珍 制作,周建郑 审核,教育部高职高专规划教材,第一节 角度测量的基本概念,第二节,DJ6,型光学经纬仪,第五节 竖直角测量,第六节 经纬仪的检验与校正,第三节 经纬仪的使用,第四节 水平角观测,第三章 角度测量,第七节,水平角观测误差来源及消减措施,第八节 电子经纬仪简介,第一节 角度测量的基本概念,测量的三项基本工作：,角度、距离和高程测量,角,度,测量,目的：,确定,地面,点的位置。,角度测量包括,水平角测量,和,竖直角测量,。,水平角测量作用：确定地面点的平面位置,竖直角测量,作用：间接测定地面点的高程,。,常用仪器,:,经纬仪,A,C,B,A,1,C,1,B,1,O,n,m,水平面,一、水平角,的,测量原理,1,、水平角：相交的两条直线在同一水平面上的,投影所夹的角度。,2,、原理：,BA,投影在水平度盘上读数为,n,，,BC,投影在水平度盘上读数为,m,。,角值范围：,0,-,360,O,o,=,右目标读数,m,-,左目标读数,n,二.竖直角测量原理,水平角,：,测站点到目标点的视线与水平线间的夹角。,用,表示，,角值范围：,0,90,角值从水平视线算起向上为正，,称仰角；,视线向下,为负，,称俯角。,=,90,-Z,=目标视线读数,-,水平视线读数,天顶距,：视线与测站点天顶,方向之间的夹角，以,Z,表示，,角值范围：,0,180,第二节,DJ6光学经纬仪,按精度分为：DJ,07,、DJ,1,、DJ,2,、DJ,6,等。,D大地测量,J经纬仪,数字测角精度,（一测回方向观测中误差，单位为,秒,）,分类：,按,测量方式,分：方向经纬仪,和,复测经纬仪,按,度盘的性质分：金属度盘经纬仪、,光学,度盘,经纬仪、,编码度盘,经纬仪,和全站仪,。,光学经纬仪,DJ6,使用较多。,按读数读数装置分,测微尺读数装置,和,单平板玻璃测微器读数装置,。,DJ6,光学经纬仪包括基座、度盘、照准部三大部分。,垂直制动,水平微动,读数目镜,水平度盘转换轮,垂直微动,光学对点器,补偿器转换钮,望远镜,圆水准器,一、测微尺读数装置的光学经纬仪,(,一）基本构造,1.,照准部,主要由,望远镜,、,照准部,水准管,、,竖直,度盘,（竖盘）,、,光学对,中,器,、,读数,显微镜,及,竖轴,等组成,。,望远镜,用于瞄准目标,照准部,水准管,用于精确整平仪器,竖直,度盘,测量竖直角,光学对点器,使,仪器中心,中心,过测站点的,铅垂线上,读数,显微镜,精确读取水平度盘和竖直度盘读数,2,.,水平,度盘,由光学玻璃制成。,注记：,0,-,360,分划：,20、30 、1,三种,注：水平度盘顺时针注记，与竖轴不固定，不随,望远镜转动；,水平度盘有,度盘变换水轮,，,用于变换到需要的,读数上,；,竖直度盘顺时针注记或逆时针注记，与望远镜固定，随望远镜一起转动。,3.,基座,组成,：,轴座、脚螺旋、底板、三角压板等。,作用,：用于连接和整平。,(,二,),光路系统及读数方法,1.,光路系统,分,：,水平度盘光路,和竖直度盘光路,作用,：,用于读取度盘读数,2.,测微装置,水平读数：215 0,7,1,8,竖直读数：78,48,12,0 1 2 3 4 5 6,二、单平板玻璃测微装置的光学经纬仪,测回间度盘变换使用：,离合器（复测扳手）装置。,使用方法,:,关上开离合器,（,复测扳手下扳,）,DJ6,型单平板玻璃测微装置的读数方法,水平度盘读数,107,0,0,+,02,30,=,1070140,竖直度盘读数,49,30+22,20,=,495220,基本工作,:,安置经纬仪,照准目标,调焦,水平度盘配置,读数,第三节 经纬仪的使用,一、安置经纬仪,对中和整平,对中的目的,:,使仪器中心（或水平度盘中心）与测站点的标志中心位于同一铅垂线上；,整平的目的,:,则是为了使水平度盘处于水平位置。,方法,:,用垂球对中,用光学对中器对中,（一）用垂球对中的安置方法,1.对中,(1),架三角架,张开三脚架,高度适中,架头大致水平,并目估使架顶中心,大致对准测站点标志中心。,（,2,）,整平,1.,仪器放在架头上，并随手拧紧连接仪器和三脚架的中心连接螺旋，,2.,挂上垂球，调整垂球线长度。,3.,垂球尖端对准测站点,:,平移三脚架,放松,中心连接螺旋，在三脚架头上缓缓移动仪器,4.,拧紧中心连接螺旋。,5.,如果偏离量过大，重新整置三脚架，,2.,整平,气泡居中，,1,、,2,等高,1,2,3,气泡居中，,3,与,1,、,2,等高,1,2,3,（二）用光学对中器对中的安置方法,安置仪器,：高度适中，使测点在视场内；,强制对中,：调节脚螺旋，使光学对点器,中心与测点重合；,粗略整平,：调节三脚架，使圆水准气泡居中；,精确整平,：调节脚螺旋，使长水准气泡居中；,精确对中,：移动基座，精确对中（只能前后、,左右移动，不能旋转）；,重复、两步，,直到完全对中、整平,。,二、照准目标,步骤,:,松开水平和望远镜制动螺旋,使十字丝清晰,粗略照准目标并拧紧制动螺旋,调焦使目标清晰并消除视差,精确照准目标,注意,事项,：,水平角观测时要照准目标底部,目标离仪器较近时，成像较大，可用单丝平分目标,目标离仪器较远时，可用双丝夹住目标或用单丝和目标重合,竖直角观测时应照准目标顶部或某一预定部位,三、读数或置数,（1）,读数,注意,：一是应打开度盘照明反光镜，并调节反光镜方向使读数窗内亮度最大,。,二是应调节读数显微镜目镜使度盘影像清晰。,（2）,置数,：照准某一方向时，使度盘读数为某一预定值的工作,。,度盘变换器置数方法,：,先照准后置数,测水平角,用双丝夹粗目标,测竖直角,用横丝切目标顶部,第四节水平角观测,水平角观测方法,：,测回法,：适用于观测两个照准目标的单角。,方向观测法,：当一个测站上有三个或三个以上方向，需要观测多个角度时。,一、测回法,（只有两个方向）,O,A,B,1、操作步骤,安置仪器于,O,点，对中整平；,正镜（盘左）瞄准,A,点，,配度盘,；,顺时针转动仪器，瞄准,B,点读数；,倒镜（盘右），瞄准,B,点读数；,逆时针转动仪器，瞄准,A,点读数。,2、记录与计算,盘左（正镜）观测,瞄,A,，记录,a,左,=00,2,18,瞄,B,，记录,b,左,=,79,24,42,上半测回的角值：,左,=,b,左,-,a,左,=,79,22,24,盘右（倒镜）观测,瞄,B,，记录,b,右,=,259,24,36,瞄,A,，记录,a,右,=1800,2,24,下半测回角值：,右=,b,右,-,a,右,=,79,22,27,4,、,一测回角值,3,、,检核,对于DJ6经纬仪，上下半测回角度之差应满足：,，否则，应重测。,注：,当测角精度要求较高时，需观测多个测回,第一测回度盘归零；,其他各测回间按,180/n（n为测回数）,的差值，变换度盘；,各测回角值之差不得超过,36,；,取各测回平均值作为最后结果。,水平角观测手薄（测回法）,测站,测回,竖盘,位置,目标,水平度盘,读数,（,）,半测回角值,（,）,一测回角值,（,）,各测回平均角值,（,）,备注,O,1,左,A,0 03 18,89 30 12,89 30 15,89 30 21,B,89 33 30,右,A,180 03 24,89 30 18,B,269 33 42,O,2,左,A,90 03 30,89 30 30,89 30 27,B,179 34 00,右,A,270 03 24,89 30 24,B,359 33 48,二、方向观测法,（,三个或三个以上方向,）,零方向,：,选定起始方向,观测,其余各个方向相对于起始方向的方向值,两方向线之间的水平角,=,任意两个方向的方向值之差,归零,：,若方向数超过三个，则须在每个半测回末尾再观测一次零方向,归零差,：,两次观测零方向的读数,全圆方向法,或,全圆测回法,1.,观测程序,安置仪器于测站点O，对中、整平；,正镜（,盘左,），选择零方向,A,，,顺时针依次照准目标,B,、,C,、,D,、,A,（归零），读数；,倒镜（,盘右,），,瞄准零方向,A,，,逆时针依次照准目标,D,、,C,、,B,、,A,（归零），读数；,C,B,D,A,O,测站,测回,目标,水平度盘读数,平均读数,（,）,一测回归,零方向值,（,）,各测回归,零方向值,（,）,水平角,（,）,备注,盘左,（,）,盘右,（,）,1,2,3,4,5,6,7,8,9,O,1,A,0 01 18,180 01 06,(0 01 15),0 01 12,0 00 00,0 00 00,39 32 18,66 12 10,65 33 38,B,39 33 36,219 33 24,39 33 30,39 32 15,39 32 18,C,105 45 48,285 45 36,105 45 42,105 44 27,105 44 28,D,171 19 30,351 19 24,171 19 27,171 18 12,171 18 06,A,0 01 24,180 01 12,0 01 18,左,=+6,右,=+6,O,2,A,90 02 24,270 02 18,(9002 18),90 02 18,0 00 00,B,12934 48,309 34 30,39 34 39,39 32 21,C,19546 54,15 46 42,195 46 48,105 44 30,D,26120 24,81 20 12,261 20 18,171 18 00,A,90 02 18,270 02 18,90 02 18,左,=-6,右,=0,2.,外业手薄计算,(1),半测回归零差的计算:,半测回零方向两个读数差值称归零差,第一测回上半测回归零差为,上,24,18=+06,下,半测回归零差为：,下,=,12,06=+06,项 目,DJ,2,型,DJ,6,型,半测回归零差,12,24,同一测回,2C,变动范围,18,各测回同一归零方向值较差,12,24,水平角观测,限差,(2),平均读数的计算平均读数的计算,注：,零方向有两个平均值，取这两个平均值的中数记在,平均读数,栏,上方，并加上括号。,(3),归零方向值,的计算,各方向平均读数分别减起始方向平均读数,各测回归零后平均方向值,的计算：,各测回归零后方向值的平均值。,水平角,的计算：,相邻方向值之差,，即为相邻方向所夹的水平角。,一、竖直度盘结构,竖直度盘固定在望远镜的,旋转轴（横轴）上。主要,由,竖直度盘,、,竖盘指标,、,（竖盘指标水准管、竖盘,指标水准管微动螺旋），,目前很多仪器用自动,补偿器代替了水准管。,第五节 竖直角测量,二、竖直角的计算,竖直角,定义,：,测站点到目标点的倾斜视线和水平视线之间的夹角,。,竖直角是两个方向线的竖盘读数之差,竖直角测量,：,读取目标方向的竖盘读数,根据度盘的刻划顺序不同，分为,顺时针,注记和,逆时针,注记两种。,顺时针注记,逆时针注记,竖盘读数盘左为L，盘右为R,视线水平竖盘读数L,0,=90,（1）当望远镜视线往,上,仰,，竖盘,读数增加,时：,=瞄准目标时的读数 视线水平时的常数,（,2,）当望远镜视线往,上仰,，,竖盘,读数减小,时：,=视线水平时的常数瞄准目标时的读数,对不同注记形式的度盘,，首先应正确判读,视线水平时的常数，且同一仪器盘左、盘右的常数差为180。,顺时针,注记竖盘,盘左,:,L,=90,L,（上半测回）,盘右,:,R,=R,270,（下半测回）,一测回竖直角：,=,（,L,+,R,）,/2 =,（,R,L,180,）,/2,计算结果为,+,时,，,为仰角；,为,-,时,，,为俯角。,竖直角计算公式的通用判别法,（1）仪器在盘左位置，使望远镜大致水平，确定视线水平时的读数L。,（2）将望远镜缓慢上仰，观察读数变化情况,若读数减小，则,若读数增大，则,。,（3）同法确定盘右读数和竖直角的关系。,（4）,取盘左、盘右的平均值即可得出竖直角计算公式,。,三、竖盘指标差,读数指标与正确位置之间的,小夹角x,，称为竖盘,指标差,。,X,X,盘左位置,望远镜上仰，读数减小，竖盘读数为,L,。则正确的竖直角为：,90Lx,L,x,（1）,指标差计算,盘右位置,望远镜上仰，读数增大，竖盘读数为,R,。则正确的竖直角为：,R 270 x=,R,x,（2）,（,1,）、（,2,）两式联立得：,（1）用盘左、盘右观测取平均值可消除指标差的影响。,（2）当只用盘左或盘右观测时，应在计算竖直角时加入指标差改正。求得x后，计算竖直角。计算时x应带,号。,（3）指标差x的值有+有，当指标线沿度盘注记方向偏移时，造成读数偏大，则x为+，反之x为。,安置仪器，对中、整平；,盘左瞄准目标某一位置，,读取竖盘,读数,L,；,盘右瞄准原目标位置，,读取竖盘,读数,R,。,（以上盘左、盘右观测构成一个测回）,记录与计算,分别计算盘左、盘右,半测回竖直角,，,计算,盘左盘右的平均值,作为,一测回竖直角,。,四、竖直角观测,例,1,例如观测一高处目标，盘左时读数为8147,36,，,盘右时读数为27811,30,=,8,11,57,=,0,00,27,其指标差,计算,例,2,例如观测一低处目标，盘左时读数为,962642,，盘右时读数为,2633406,=,6,26,18,=,0,00,24,其指标差,计算,竖直角观测手薄,测,站,目,标,竖盘,位置,竖盘读数,（,）,半测回竖直角,（,）,指标差,（,）,一测回竖直角,（,）,仪器高,觇标,高,照准,部位,O,A,左,81 47 36,8 1224,27,8 11,57,1.53,1.78,花杆,顶部,右,278 11 30,8,11,30,C,左,96,26,42,6,26,42,24,6 26,18,1.53,2.22,旗杆,顶部,右,263,34,06,6,25,54,DJ6型经纬仪限差,同一测回中，各方向指标差互差不超过,24,。,同一方向各测回竖直角互差不超过,24,。,若指标差互差和竖直角互差符合要求,各方向竖直角,=,各测回同一方向竖直角的平均值,。,五、竖盘指标自动归零补偿器,1-,竖直度盘；,2-,弹簧片；,3-,垂直吊架；,4-,转像棱镜,5-,透镜组；,6-,竖直度盘棱镜；,7-,阻尼盒；,8-,阻尼器,第六节 经纬仪的检验与校正,一、经纬仪应满足的几何条件,二、经纬仪的检验与校正,（一）照准部水准管轴应垂直于仪器竖轴,（二）十字丝的竖丝应垂直于横轴,（三）视准轴应垂直于横轴,（四）横轴应垂直于竖轴,（五）竖盘指标差的检验校正,（六）光学对中器的检验校正,一、经纬仪应满足的几何条件,主要轴线：,（,1,）竖轴应垂直于水平度盘且过其中心。,（,2,）照准部管水准管轴应垂直于仪器竖轴（,LLVV,）。,（,3,）视准轴应垂直于横轴（,CCHH,）。,（,4,）横轴应垂直于竖轴（,HHVV,）。,（,5,）横轴应垂直于竖盘且过其中心。,二、检验与校正,（,一）照准部水准管轴应垂直于仪器竖轴,1,、检验,仪器粗平：圆水准器气泡居中。,水准管平行某两个脚螺旋，使水准管气泡居中。,照准部旋转,180,，若气泡仍居中，则满足要求，若气泡偏离，则需校正。,2,、校正,用脚螺旋调一半；,用水准管校正螺旋调一半。,此项检校需反复进行，直至仪器旋转到任意方向气泡都居中。,校正螺丝,3,、,检校原理,（二）十字丝竖丝的检验校正,1、,检验,方法,仪器整平,用十字丝竖丝照准适当距离处悬挂的稳定不动的垂球线，如果竖丝与垂球线完全重合，则条件满足，否则应进行校正。,竖丝瞄准大致水平方向的P点，竖直方向移动望远镜，看P点是否在竖丝上移动,。,2、,校正,用十字丝的交点瞄准P点,。,用十字丝的校正螺旋调整,。,P,十字丝校正螺丝,十字丝固定螺丝,1,、,检验,平地选,D,AB,=20m,左右,安置仪器于中点,O,；,A,点设瞄准标志，,B,点横一毫米刻划标尺（注意标志、标尺与仪器同高）。,盘左：瞄,A,，倒镜，读数为,B,1,盘右：瞄,A,，倒镜，读数为,B,2,若,B,1,=B,2,，则满足要求,若,B,1,B,2,，则存在,c,角，,当,c,超过,1,时，需校正。,（三）视准轴应垂直于横轴,2,、校正,在标尺上定出,B,1,、,B,2,两点连线的中点,B,；,定出,B,、,B,2,两点连线的中点,B,；,调节十字丝校正螺丝，使十字丝交点对准,B,；,A,B,1,B,H,1,H,2,2c,c,90,-c,90-c,(a),A,B,1,B,H,1,H,2,90,-c,90-c,O,B,2,(b),（四）横轴垂直于竖轴的检验与校正,1,、检验,距墙壁,D=30m,安置仪器，墙壁上选一明显目标,P,，,30,；,盘左：瞄,P,，望远镜水平，,读数,P,1,，标出,P,1,；,盘右：瞄,P,，望远镜水平，,读数,P,2,，标出,P,2,；,若,P,1,=P,2,则满足要求，,若,P,1,P,2,则存在,i,角，,需校正。,D,/2,P,2,P,1,P,i,墙,面,2,、校正,墙上定出,P,1,、,P,2,的中点,P,M,；,调节水平微动，瞄准,P,M,，,将望远镜上仰（十字丝交,点必偏离,P,点，至,P,点；,校正横轴一端支架上的,偏心环，使横轴一端升高,或降低，移动十字丝，,精确瞄准,P,；,反复检校，直至,i,角,小于,1,；,（五）竖盘指标差的检验与矫正,1、检验,仪器整平，用盘左、盘右分别瞄准大致水,平方向的 P点，读数为L，R。,计算竖直角和指标差,=（RL180）/2,X=(LR360)/2,DJ6:若 X60，满足要求，,若 X60，需要校正。,2、校正,盘右瞄准P点；,调节指标水准管微动螺旋，使竖盘读数为：,R,x270,调节指标水准管校正螺丝，使气泡居中。,（六）光学对点器的检验与校正,1,、检验,安置仪器精确整平，在仪器正下方放一白色纸板；,将对点器中心投影到纸板上，并做标志,P,1,；,旋转照准部,180,，将对点器中心投影到纸板上，并做标志,P,2,；若,P,1,、,P,2,重合，满足要求，否则需校正。,2,、校正,取,P,1,、,P,2,的中点,P,；,调节对点器校正螺丝，,使对点器中心投影与,P,重合。,P1,P2,P,水平角观测的误差来源大致可归纳为三种：,仪器误差、观测误差和外界条件,的影响。,一、仪器误差,仪器制造加工不完善而引起的误差；,检验与校正后的残余误差。,第七节,水平角观测误差来源及消减措施,二、观测误差,1.,仪器对中误差,2.,目标偏心误差,3.,整平误差,4.,照准误差,5.,读数误差,三、外界条件的影响,电子经纬仪特点是：,1,）采用电子测角系统，能自动显示测量结果，减轻了外业劳动强度，提高工作效率。,2,）可与电磁波测距仪组合成全站型电子速测仪，配合适当的接口，可将观测的数据输入计算机，实现数据处理和绘图自动化。,第八节 电子经纬仪简介,一、电子经纬仪的测角系统,电子经纬仪的测角系统：,编码度盘测角系统,光栅度盘测角系统,动态测角系统,二、电子经纬仪简介,1.苏州一光仪器有限公司的DT200系列电子经纬仪,2.宾得ETH300系列电子经纬仪,3,.,南方测绘仪器公司,ET02,系列电子经纬仪,