2020/5/16,普通高等學(xué)校土木工程專業(yè)精編系列規(guī)劃教材,土木工程測量,2020/5/16,目錄,下頁,上頁,內(nèi)容提要,能力要求,本章主要內(nèi)容包括角度測量原理、測角儀器及工具、水平角和豎直角測量。本章的教學(xué)重點是水平角測量；教學(xué)難點是豎直角測量。,通過本章學(xué)習(xí)，要求學(xué)生理解水平角、豎直角測量原理；了解DJ6型光學(xué)經(jīng)緯儀的基本構(gòu)造、操作與讀數(shù)方法；了解電子經(jīng)緯儀和全站儀基本結(jié)構(gòu)與操作；結(jié)合實踐教學(xué)，熟練掌握水平角測量和豎直角測量的觀測、計算方法。,第三章角度測量,2020/5/16,3.1角度測量原理3.2測角儀器及工具3.3水平角測量3.4豎直角測量,目錄,下頁,上頁,第三章角度測量,2020/5/16,角度測量,水平角測量豎直角測量（垂直角測量）,角度：確定地面點位置的一個主要元素,2020/5/16,第一節(jié)角度測量原理水平角：空間兩直線的夾角在水平面上的垂直投影。豎直角：在鉛垂面內(nèi)，目標方向視線與水平線的夾角。天頂距：在鉛垂面內(nèi)，視線與鉛垂線的夾角。,2020/5/16,一、水平角測量原理水平角：空間兩直線的夾角在水平面上的垂直投影。,2020/5/16,二、豎直角測量原理垂直角：在鉛垂面內(nèi)，目標方向視線與水平線的夾角。天頂距：在鉛垂面內(nèi)，視線與鉛垂線的夾角。Z,2020/5/16,2020/5/16,第二節(jié)測角儀器及工具測角儀器：經(jīng)緯儀(theodolite,transit)分為光學(xué)經(jīng)緯儀、電子經(jīng)緯儀全站儀(totalstationopticalelectronictacheometrictheodolite)（一）測角儀器及其分類按物理特性：機械型、光學(xué)機械型、光電智能型按測角精度：DJ07,DJ1，DJ2，DJ6如某經(jīng)緯儀為“DJ6”型，即該經(jīng)緯儀每測回的測角精度為6”。,2020/5/16,TDJ6經(jīng)緯儀,2020/5/16,1、照準部照準部是指位于水平度盤之上，能繞其旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的部分的總稱。照準部由望遠鏡、豎盤裝置、讀數(shù)顯微鏡、水準管、光學(xué)對中器、照準部制動螺旋和微動螺旋、望遠鏡制動螺旋和微動螺旋等部分組成。,經(jīng)緯儀的構(gòu)成由照準部、水平度盤和基座三部分構(gòu)成,水平度盤,望遠鏡,讀數(shù)顯微鏡,對中器,2020/5/16,水平制動板手,水平微動螺旋,豎直制動板手,豎直微動螺旋,豎直制動螺旋,豎直微動螺旋,水平微動螺旋,水平制動螺旋,豎盤指標水準管調(diào)整螺旋,光學(xué)對中器,豎盤水準管氣泡反射鏡,水平度盤配置手輪,2020/5/16,水平度盤配置手輪,2020/5/16,2、水平度盤水平度盤是一個刻有分劃線的光學(xué)玻璃圓盤，其分劃值一般為1，30，20，并按順時針方向注有數(shù)字。在水平角測量時，水平度盤不隨照準部一起轉(zhuǎn)動。,3、基座,水平度盤,2020/5/16,2020/5/16,2020/5/16,2020/5/16,TDJ2經(jīng)緯儀,2020/5/16,TDJ2級經(jīng)緯儀T2光學(xué)經(jīng)緯儀,威爾特1921年,TDJ2級經(jīng)緯儀T2光學(xué)經(jīng)緯儀,威爾特1923年,2020/5/16,TDJ1級經(jīng)緯儀T3光學(xué)經(jīng)緯儀,1929年,TDJ2級經(jīng)緯儀T2光學(xué)經(jīng)緯儀,1927年,2020/5/16,TDJ2級經(jīng)緯儀T2光學(xué)經(jīng)緯儀,1945年,TDJ2級經(jīng)緯儀T2光學(xué)經(jīng)緯儀,1956年,2020/5/16,TDJ2級經(jīng)緯儀T2光學(xué)經(jīng)緯儀,1973年,2020/5/16,電子經(jīng)緯儀,2020/5/16,全站儀,2020/5/16,南方測繪NTS-355R全站儀,2020/5/16,（二）照準標志,尋常標,2020/5/16,（二）工具：照準標志,花桿+紅旗,2020/5/16,（二）工具：照準標志棱鏡與基座,2020/5/16,（二）工具：照準標志棱鏡對中桿,2020/5/16,（二）工具：照準標志照準覘牌和棱鏡,2020/5/16,2020/5/16,2020/5/16,（三）測角儀器的基本組成,2020/5/16,1照準部光學(xué)對點器：儀器對中望遠鏡：望遠鏡是用作精確瞄準目標的。它和水平軸連接在一起，可以繞水平軸在豎直面內(nèi)上下任意轉(zhuǎn)動。包括：物鏡，目鏡，內(nèi)調(diào)焦鏡，十字絲板,視準軸：物鏡光心與十字絲交點的連線視線：視準軸的延長線視差：眼睛在目鏡端上下左右少量移動時產(chǎn)生的十字絲和目標影像相對移動的現(xiàn)象（通過調(diào)焦消除）,2020/5/16,(3)水準器：照準部上有一個水準管和一個圓水準器。圓水準器用作粗略整平，水準管用作精確整平儀器。照準部的下部有一個能插在軸座內(nèi)的豎軸，整個照準部可在軸座內(nèi)任意地作水平方向的旋轉(zhuǎn)。照準部下部裝有水平制動螺旋、水平微動螺旋。,測角儀器應(yīng)滿足的幾何條件各軸線之間應(yīng)滿足三軸相互正交條件：照準部水準管軸(LL)應(yīng)垂直于豎軸(VV)；視準軸(CC)應(yīng)垂直于橫軸(HH)；水平軸(HH)應(yīng)垂直于豎軸(VV)。,2020/5/16,2基座三個腳螺旋用于整平儀器（粗平、精平）連接儀器與三腳架,3度盤水平度盤：測角過程中不旋轉(zhuǎn)豎直度盤(豎盤)：隨望遠鏡而旋轉(zhuǎn),2020/5/16,1（1）光學(xué)度盤：需要光學(xué)測微讀數(shù),2020/5/16,1（1）光學(xué)度盤：測微尺測微技術(shù),2020/5/16,1（1）光學(xué)度盤：測微尺測微技術(shù),2020/5/16,1（2）光學(xué)度盤：單平板玻璃測微技術(shù),測微器,豎直度盤,水平度盤,2020/5/16,讀數(shù)設(shè)備與讀數(shù)方法,1125454,890518,2020/5/16,讀數(shù)練習(xí),2342106,2730242,2020/5/16,第三節(jié)水平角測量安置儀器，照準目標，讀數(shù)，記錄（一）測角儀器的安置1對中把儀器中心安置在過測站點（角頂點）的鉛垂線上。垂球?qū)χ校汗鈱W(xué)對點器對中：先將三腳架插緊后，裝上儀器用腳螺旋進行對中，然后通過升降三腳架使圓水準器氣泡居中，這時，儀器可能又不對中了，可稍微松動中心螺旋，在架頭上平移儀器，使儀器對中。,2020/5/16,對中使得度盤中心處于角頂點的鉛垂線上,使用垂球?qū)χ?2020/5/16,使用光學(xué)對中器整置,1、用三腳架或腳螺旋使光學(xué)對中器分劃板上的圓心或十字絲交點對準測點；2、用三腳架腿的伸縮部分調(diào)節(jié)三腳架腿的長度使儀器基本水平；3、用腳螺旋使經(jīng)緯儀精確整平；4、在架頭上平移儀器，使儀器精確對中；5、重復(fù)第3、4步，達到精確對中和整平。,2020/5/16,2整平使儀器豎軸豎直、水平度盤水平。主要用腳螺旋進行（圓水準器概略整平，管水準器精確整平）,2020/5/16,（二）照準標志與瞄準方法測站點：儀器所在點照準點：遠方目標點,2020/5/16,大花桿小花桿和覘標,2020/5/16,經(jīng)緯儀的十字絲分劃板,雙絲,單絲,中絲,下絲,上絲,2020/5/16,瞄準,2020/5/16,瞄準,2020/5/16,瞄準,2020/5/16,瞄準,2020/5/16,望遠鏡視場：照準木樁上豎立的測釬,2020/5/16,（三）讀數(shù)與記錄,2020/5/16,（四）水平角觀測方法,1、測回法適用于觀測兩個方向之間的單角2、方向法（全圓測回法）適用于觀測兩個以上的方向,2020/5/16,基本概念,盤左和盤右盤左/正鏡:豎盤在望遠鏡的左邊盤右/倒鏡:豎盤在望遠鏡的右邊測回上半測回/下半測回一個測回/多個測回配盤度盤變換手輪,2020/5/16,測回法測量水平角,觀測方法,經(jīng)緯儀置于盤左位置，配盤,倒鏡，置于盤右位置,2020/5/16,1測回法觀測2個方向的單角。(1)先將儀器豎盤變換到盤左位置(又稱正鏡位置)，順時針轉(zhuǎn)動照準部，使望遠鏡大致瞄準A點上的標桿。然后，擰緊水平制動螺旋，用微動螺旋使望遠鏡精確地瞄準A點，讀取水平度盤讀數(shù)A左,2020/5/16,(2)松開水平制動螺旋，順時針方向轉(zhuǎn)動照準部，用上述方法精確瞄準B點，讀水平度盤讀數(shù)B左左=B左A左按上述程序測量水平角一次，稱為半測回。(3)倒轉(zhuǎn)望遠鏡，使豎盤位于盤右位置，逆時針旋轉(zhuǎn)望遠鏡精確瞄準B點，讀水平度盤讀數(shù)B右。(4)逆時針轉(zhuǎn)動照準部，精確瞄準A點，讀取水平度盤讀數(shù)A右，則：右=B右A右,2020/5/16,（5）上下半測回角值差不大于40時=（左+右）/2（6）多測回時，測回差不大于24，取均值：,2020/5/16,2方向觀測法一個測站上要觀測的方向數(shù)多于3個時適用。,2020/5/16,全圓測回法測量水平角,盤左：配盤，順時針觀測盤右：逆時針觀測,ABCDA（歸零）,ABCDA,A,B,C,D,O,零方向,觀測方法,歸零,2020/5/16,目錄,下頁,上頁,（1）觀測步驟在O點安置儀器，對中、整平。盤左觀測：照準A點，將起始方向水平度盤讀數(shù)置為00000稍大。順時針轉(zhuǎn)動照準部照準A，讀數(shù)并記錄，順時針轉(zhuǎn)動照準部依次照準B、C、D、A，分別讀數(shù)并記錄。第二次照準A稱為歸零，兩次照準A點的讀數(shù)之差稱為歸零差，用表示。該觀測也稱為上半測回觀測。盤右觀測：逆時針轉(zhuǎn)動照準部照準A點，讀數(shù)并記錄；逆時針轉(zhuǎn)動照準部依次照準D、C、B、A，分別讀數(shù)并記錄。該觀測也稱為下半測回觀測。上、下半測回，組成一測回。觀測n測回時，起始方向讀數(shù)變化增量為180/n，n為測回數(shù)。,2020/5/16,2020/5/16,目錄,下頁,上頁,（2）計算與檢核半測回歸零差及其限差。（18）兩倍照準誤差（2C）值的計算與2C互差檢核。（36）各方向的平均讀數(shù)。歸零方向值及其各測回互差限差（24）各測回平均方向值水平角角值,2020/5/16,第四節(jié)豎直角測量作用1：將傾斜距離化算為水平距離作用2：在三角高程測量中進行三角高差的計算,1、豎直角的概念,豎直角在同一垂直面內(nèi)，傾斜視線與水平線之間的夾角。仰角、俯角仰角():視線在水平線之上俯角():視線在水平線之下,2020/5/16,2、豎直角測量原理,通過觀測傾斜視線與水平線在豎直度盤上的讀數(shù)從而求出豎直角的大小。不過水平線在豎盤上的讀數(shù)為固定讀數(shù)，只需讀取傾斜視線的讀數(shù)（可變的），便可獲得兩讀數(shù)之差。,(),2020/5/16,3垂直度盤（豎盤）的構(gòu)造,2020/5/16,豎盤構(gòu)造（特點）,豎直度盤與望遠鏡固定在一起,讀數(shù)指標線與指標水準管軸垂直,2020/5/16,豎盤固定在望遠鏡旋轉(zhuǎn)軸(橫軸)的一端，隨望遠鏡一起在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動。,2020/5/16,豎盤構(gòu)造（注記）,盤左,盤右,盤左,盤右,始讀數(shù)不同,2020/5/16,豎直角計算公式推導(dǎo),盤左,L,左=90L,2020/5/16,4豎直角計算公式推導(dǎo),盤右,R,右=R270,2020/5/16,一測回：要用盤左和盤右各觀測一次。豎盤順時針注記計算公式：盤左90盤右R270,2020/5/16,一測回：要用盤左和盤右各觀測一次。逆時針注記時計算公式：盤左90盤右R270一測回豎直角為：（R）/2,2020/5/16,5豎盤指標差當豎盤指標水準管氣泡居中（豎盤指標自動安平裝置起作用）時，指標并不恰好指向90或270，而與正確位置相差一個小角度x,x稱為豎盤指標差。,2020/5/16,由于指標差x的存在，豎盤盤左讀數(shù)為90+x，則正確的豎直角應(yīng)為：L-（90x)=-x盤右時正確的豎直角應(yīng)為R270-(R-x)=R+x兩式相加并除以2，得：=(R）/2=(R-L-180)可以求出：x=(-R）/2=(R+L-360)/2,2020/5/16,6垂直角觀測十字絲中絲(橫絲)瞄準覘標高的量取位置安置測角儀器，量取儀器高正鏡（盤左）瞄準目標，讀盤左度數(shù)L倒鏡（盤右）瞄準目標相同位置，讀盤右度數(shù)R計算,2020/5/16,2020/5/16,補充：角度測量的誤差（一）儀器誤差1照準部偏心誤差產(chǎn)生：照準部旋轉(zhuǎn)中心與度盤分劃中心不重合規(guī)律：隨瞄準方向而異，照準方向垂直于偏心方向時對水平方向讀數(shù)影響最大消除與減弱措施：盤左盤右取平均值可消除,2020/5/16,（一）儀器誤差2度盤刻劃誤差產(chǎn)生：度盤制造時產(chǎn)生消除與減弱措施：變換度盤位置,2020/5/16,（一）儀器誤差3視準誤差(2C)產(chǎn)生：視準軸不垂直于水平軸時產(chǎn)生的誤差規(guī)律：隨垂直角增大而增大消除與減弱措施：盤左盤右取均值可以消除,2020/5/16,（一）儀器誤差4橫軸誤差產(chǎn)生：橫軸不水平規(guī)律：隨垂直角增大而增大，對兩等高目標觀測時誤差為0消除與減弱措施：盤左盤右取均值可以消除,2020/5/16,（一）儀器誤差5縱軸誤差產(chǎn)生：縱軸不鉛垂規(guī)律：隨垂直角增大而增大，與橫軸所處的方向有關(guān)消除與減弱措施：注意水準管的精度與精確整平注意：不能用盤左盤右取均值可以消除,2020/5/16,（二）觀測誤差1儀器對中誤差產(chǎn)生：儀器中心與測站點不在同一鉛垂線上規(guī)律：偏心越大、邊越大，誤差越大消除與減弱措施：精確對中,2020/5/16,（二）觀測誤差2目標偏心誤差產(chǎn)生：覘標中心偏離目標標石中心規(guī)律：與偏心距與正比，與邊長成反