角度测量PPT·2.

任务二 角度测量 角度测量是确定地面点位 的工作之一，包括:水平角测 量和竖直角测量。 水平角测量用于确定点的平 面位置。 竖直角测量用于测定高差或 将倾斜距离改化成水平距离 。 主要内容 Ø角度测量原理 Ø 经纬仪的构造及使用 Ø 水平角的测量方法 Ø 竖直角的测量 Ø电子经纬仪的使用 Ø角度测量误差分析与注意事项 一、角度测量原理 1、水平角概念与测量原理 概念：地面上某点到两目标 方向线的正投影在水平面 上所成的角度，称为水平 角，取值范围： 0-360 ° B A O O1 A1 B1 (左) (右) O 0° 270° b a 水平面(H) 铅垂线 n =ab=右目标读数左目标读数 2、竖直角概念 竖直角：在同一竖直面内，目标 方向线与水平视线间的夹角 。-90 °+90 ° 仰角：目标的方向线在水平视线 的上方，为正。0-90 ° 俯角：目标的方向线在水平视线 的下方，为负。0-90 ° B A O +a -a 竖直角测量原理 原理： =目标视线读数水平视线读数 竖直角观测原理 竖直角的角值也是度盘上两个方向的读数之差。 望远镜瞄准目标的视线与水平线分别在竖直度盘上有对应 读数，两读数之差即为竖直角的角值。所不同的是，竖直角 的两方向中的一个方向是水平方向。无论对哪一种经 纬仪来说，视线水平时的竖盘读数都应为90的倍数。所以， 测量竖直角时，只要瞄准目标读出竖盘读数，即可计 算出竖直角。 二、光学经纬仪的构造与使用 光学经纬仪 经纬仪是测量角度的仪器。根据测角精度的不同 ，我国的经纬仪系列分为DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ30 等几个等级。其下标数字为该仪器“一测回方向观测中 误差的秒数。” 可分为光学经纬仪、电子经纬仪，目前建筑测量中使 用较多的是光学经纬仪，一般用DJ6，精度要求较高 时用DJ2。 （一）DJ6型光学经纬仪的构造 n三部分： 1、照准部、 2、水平度盘 3、基座 1.照准部 照准部：是指经纬仪水平度盘之上，能绕其旋 转轴旋转部分的总称。 照准部主要由竖轴、望远镜、竖直度盘、读数设 备、照准部水准管和光学对中器等组成。 照准部制动和微动螺旋 望远镜制动和微动螺旋 照准部水准器(圆水准器和管水准器) 竖盘机构 读数显微镜 光学对中器 2.水平度盘和基座 水平度盘 水平度盘是用于测量水平角的。水平度盘 与照准部是分离的，当照准部转动时，水平度 盘并不随之转动。 水平度盘变换手轮 基座 基座用于支承整个仪器，并通过中心连接 螺旋将经纬仪固定在三脚架上。 脚螺旋 3.光学经纬仪读数设备 n分微尺读数装置 读数原理：分微尺为一固定不动的 小尺，其上分为若干格，通过光路将度 盘影像放大并成像于分微尺所在的平面 ，且度盘最小分划间隔之长为分微尺的 全长。可以读出小于度盘最小分划值的 读数。 读数窗中的标注： H，Hz, 水平：均指平盘。 V，T 垂直：均指竖盘 度盘最小分划值：1° 分微尺分划值： 1 估读至：0.1 （二）DJ2型光学经纬仪 DJ2型光学经纬仪的特点 n轴系间结构稳定，望远镜的放大倍数较大，照 准部水准管的灵敏度较高。 n在读数显微镜中，只能看到水平度盘和竖直度 盘中的一种影像，通过转动换像手轮出现需要 读数的度盘影像。 n采用对径符合读数装置，可消除偏心误差的影 响，提高读数精度。 45 6 5 66 6 5 6 6 0 0 1 2 40 4 1 a) b) DJ2型光学经纬仪 读数 对径符合读数装置 （三）电子经纬仪的构造 电子经纬仪在结构和外观上与光学经纬仪 相似，主要不同点在于读数系统采用了电子测角 系统和液晶显示 。 电子测角系统从度盘上取得电信号，再转换 成数字，并将测量结果储存在微处理器内, 根据 需要自动显示在显示屏上，实现了读数的自动化 和数字化。 南方电子经纬仪 n电子经纬仪与光电测距 仪可以组合成全站型电 子速测仪，配合适当的 接口，可将电子手簿记 录的数据输入计算机， 实现数据处理和绘图自 动化。 （二）经纬仪的使用 u 安置仪器：对中和整平 u 照准 u 读数 1.安置仪器 对中的目的： 仪器中心与测站点标志中心位于同一铅垂线 上； 整平的目的： 仪器竖轴处于铅垂位置，水平度盘处于水平 位置。 经纬仪安置的操作步骤及要领 n初步对中：调节架腿位 置 n初步整平：调节架腿高 度 n精确整平：见图 n精确对中：平移仪器 经纬仪精确整平方法 精确对中整平注意事项与要求 注意： 精确对中和精确整平，一般都需要经过几 次“整平对中整平”的循环过程，直至整平 和对中均符合要求。 要求：对中=3MM 整平不超过一个小格 2.瞄准目标 n松开望远镜制动螺旋和照准部制动螺旋，将望远镜朝向 明亮背景，调节目镜对光螺旋，使十字丝清晰。 n利用照门和准星粗略对准目标，拧紧照准部及望远镜制 动螺旋；调节物镜对光螺旋，使目标影像清晰，注意消 除视差。 n转动照准部和望远镜微动螺旋，精确瞄准目标。测量水 平角时，应用十字丝交点附近的竖丝瞄准目标底部。 瞄准目标示意 配盘 水平角观测或工程施工放样时，常常需要将水 平度盘起始读数置于零或某一指定读数，这项工作称 为配盘。 使用时，先精确照准目标方向，拧紧水平及竖 直制动螺旋，按下度盘手轮保护手柄，把手轮推进并 转到所要读数，然后将手松开，弹出手轮。 三、读数 n打开反光镜，调节反光镜镜面位置，使读数窗亮度 适中。 n转动读数显微镜目镜对光螺旋，使度盘、测微尺及 指标线的影像清晰。 n根据仪器的读数设备，按前述的经纬仪读数方法进 行读数。 四、电子经纬仪的使用 电子经纬仪在初次使用之前，应对仪器采用的功 能项目，如角度测量单位、竖直角零方向的位置、角 度最小显示单位、竖盘指标零点补偿等进行初始设置 。 使用时，首先按下开机键，在测站点上安置仪器 ，在目标点上安置观测标志，然后瞄准目标，最后在 操作键盘上按测角键，显示屏上即显示角度值。 注意开机后应首先进行“竖直角过零”，即将望远 镜在盘左水平方向上下转动12次，当望远镜通过水 平视线时将指示竖盘指标归零，显示出竖直角值。 对中、整平以及瞄准目标的操作方法同光学经纬 仪。 三、 水平角的观测与计算 1.测回法： 当一个测站上只须 观测两个方向所夹的 单角时使用该种方法 。 掌握两组概念 n盘左盘右 n左目标右目标 A O B 1.1施测过程和记录 n安置仪器：在测站点O安置经纬仪，在A、 B两点竖立测杆或测钎等，作为目标标志 。 n上半测回：将仪器置于盘左位置，转动照 准部，先瞄准左目标A，读取水平度盘读 数 a左 ，松开照准部制动螺旋，顺时针转 动照准部，瞄准右目标B，读取水平度盘 读数b左 ,计算左 = b左 -a左 1.1施测过程和记录 n下半测回：松开照准部制动螺旋，倒转望远镜成盘右位置， 先瞄准右目标B，读取水平度盘读数b右，松开照准部制动螺 旋，逆时针转动照准部，瞄准左目标A，读取水平度盘读数 a右,计算右 = b右 - a右 n对于DJ6型光学经纬仪，如果上、下两半测回角值之差不大 于±40，认为观测合格。此时，可取上、下两半测回角值的 平均值作为一测回角值。 1.2测回法观测手簿 O A B 测 站 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 均值 备注 ° ° ° ° 第 一 测 回 O 左 A 0 01 30 98 19 18 98 19 24 98 19 30 B 98 20 48 右 A180 01 42 98 19 30 B278 21 12 第 二 测 回 O 左 A 90 01 06 98 19 30 98 19 36 B188 20 36 右 A270 00 54 98 19 42 B 8 20 36 1.3 注意 l 由于水平度盘盘是顺时针顺时针 刻划和注记记的，所以在计计算 水平角时时，总总是用右目标标的读读数减去左目标标的读读数， 如果不够够减，则应则应 在右目标标的读读数上加上360，再减 去左目标标的读读数，决不可以倒过过来减。 l 配盘盘：当测测角精度要求较较高时时，需对对一个角度观测观测 多个测测回，应应根据测测回数n，以180/n的差值值，安置水 平度盘盘起始读读数。 2.全圆观测法 当一个测站上需观测两个以上方向 所夹的角度时，叫全圆观测法。 方向观测法的技术要求 经纬仪 型号 半测回归零一测回内2c互差同一方向值各测回互差 DJ2121812 DJ6 1824 O A B C D 四、竖直角观测 n竖直度盘构造 如图所示，光学经纬仪竖直度盘的构造包括竖直度盘如图所示，光学经纬仪竖直度盘的构造包括竖直度盘 、竖盘指标、竖盘指标水准管和竖盘指标水准管微动螺旋、竖盘指标、竖盘指标水准管和竖盘指标水准管微动螺旋( ( 现多被竖盘指标自动归零装置代替现多被竖盘指标自动归零装置代替) )。 竖直度盘固定在横轴的一端，当望远镜在竖直面内转竖直度盘固定在横轴的一端，当望远镜在竖直面内转 动时，动时，竖直度盘也随之转动竖直度盘也随之转动，而，而用于读数的竖盘指标则不用于读数的竖盘指标则不 动。动。 （一）竖直度盘构造的特点 竖直度盘构造的特点 是： 当望远镜视线水平， 竖盘指标水准管气泡居 中时，盘左位置的竖盘 读数为90，盘右位置的 竖盘读数为270。 （二）竖直角的计算推导（二）竖直角的计算推导 270 90 0180 指标 270 90 0180 指标 L 顺时针注记: L90°L 盘左 270 90 0180 R 270 90 0180 指 标 RR270° 盘右 以顺时针 注记的竖盘为 例，竖直角计算的公式为: 将盘左、盘右位置的两个竖直角取平均值，则 竖直角计算公式为： （三）竖直角计算公式 竖直角计算公式的判别方法 观测竖直角之前，将望远镜大致放置水平，观察视 线水平时的 竖盘读数， 然后上仰望远镜，观测竖盘读 数是增加还是减少： n若读数增加，则竖直角的计算公式为： n若读数减少，则竖直角的计算公式为： （四）竖盘指标差 n竖盘指标常常偏离正确的位置，其差值x称为竖盘 指标差。 n竖盘指标差x本身有正负号，一般规定当竖盘指标 偏移方向与竖盘注记方向一致时，x取正号，反之x 取负号。 270 90 0180 指标 x L L0 竖直角观测时，指标差互差的限差，DJ2型仪器不得 超过±15； DJ6型仪器不得超过±25。 （五）竖直角观测步骤 n在测站点O安置经纬仪，在目标点A竖立观测标志，按 前述方法确定该仪器竖直角计算公式 n盘左位置：瞄准目标A，使十字丝横丝精确地切于目 标顶端，打开竖盘指标自动归零装置，读取竖盘读数 L n盘右位置：重复步骤2 n根据竖直角计算公式计算 竖直角瞄准目标示意 （六）竖直角观测记录表 测测 站 目 标标 竖盘竖盘 位置 竖盘读竖盘读 数 ° 半测测回竖竖直 角 ° 指标标 差 一测测回竖竖直 角 ° 备备注 12345678 O A 左95 22 005 22 00 215 22 21 右264 37 185 22 42 OB 左81 12 36+8 47 24 15+8 47 39 右278 47 54+8 47 54 经纬仪操作注意事项 1、经纬仪安置 (1) 检查轴座固紧螺旋是否旋紧，防止从照准部上滑脱。 (2) 中心螺旋要旋紧 (3) 对中误差不大于3mm，整平时，气泡偏离零点不应超过 一格 2、照准： (1) 观测水平角时，应尽量照准目标的中心位置或底部 (2) 观测竖直角时，应用横丝与目标顶相切。 角度测量注意事项 n为了消除仪器误差，应采用盘左、盘右观测取平均值 的方法，各测回间应变换度盘位置观测。 n注意仪器的严格整平。观测过程中，水准管偏离零点 不得超过一格。 n观测水平角时应仔细对中，尤其是当边长较短或两目 标与仪器接近在一条