工程测量角度测量

角度测量角度测量角度测量是确定地面点位的三大测量工作之一角度测量最常用的仪器是经纬仪角度测量分为水平角测量与竖直角测量水平角测量用于求算点的平面位置竖直角测量用于测定高差或将倾斜距离改化成水平距离1234β2D23β3D34角度测量原理水平角的测角原理水平角是地面上一点到两目标的方向线投影在水平面上的夹角，β。若在A点的铅垂线上任一点O，设置一按顺时针方向增加从0°～360°分划的水平刻度圆盘，使刻度盘圆心正好位于过A点的铅垂线上β=m（右目标读数）–n（左目标读数）取值范围0º～360º经纬仪须有一刻度盘和在刻度盘上读数的指标。观测水平角时，刻度盘中心应安放在过测站点的铅垂线上，并能使之水平。为了瞄准不同方向，经纬仪的望远镜应能沿水平方向转动，也能高低俯仰。当望远镜高低俯仰时，其视准轴应划出一竖直面，这样才能使得在同一竖直面内高低不同的目标有相同的水平度盘读数。水平度盘与读数系统对中装置瞄准系统整平系统角度测量工具经纬仪经纬仪国产光学经纬仪型号(DadiceliangJingweiyi)DJ07，DJ1，DJ2，DJ6，DJ30D，J代表“大地测量”和“经纬仪”07，1，2，6，30分别为一测回方向观测中误差秒数工程测量常用DJ6级按读数分：光学经纬仪、电子经纬仪、游标经纬仪（淘汰）。DJ6光学经纬仪电子经纬仪用光电转换原理和微处理器自动测量度盘的读数并将测量结果显示在仪器显示窗上DJ6光学经纬仪的构造DJ6光学经纬仪包括照准部、度盘、基座三大部分090180270照准部水平度盘基座竖直制动螺旋读数目镜竖直微动螺旋水平微动螺旋反光镜竖盘指标水准管反光镜竖盘指标水准管微动螺旋光学对中器目镜水平度盘变换手轮DJ6光学经纬仪的读数方法分微尺测微器读数窗分微尺测微及读数•度盘上1度分划的间隔经放大后，与分微尺全长相等。•分微尺全长分60格，因此其最小格值为1=60•读数时，秒数必须估读。估读至0.1格，因此，估读的秒数都应是6的倍数。水平度盘读数：730424″0173分微尺测微及读数经纬仪的操作使用对中—整平—瞄准—读数经纬仪的使用一、对中、整平对中目的：将仪器的中心安置在测站的铅垂线上。对中方法：垂球对中与光学对中整平目的：使经纬仪的竖轴垂直，水平度盘水平。整平分为：粗平和精平两步操作垂球对中(一)垂球对中将仪器中心安置在过测站点的铅垂线上。对中误差3mm。1.对中步骤：粗略对中：移动三脚架，使垂球尖离测站中心12cm内；精确对中：稍微松开中心螺丝，在脚架头上移动(不能旋转)仪器，使垂球尖精确对中测站标志中心，旋紧中心螺丝。注意脚架头首先要放平，三个脚螺旋基本等高；脚架适当踩实；垂球尖尽量接近标志，便于判断。整平123气泡居中，3与1、2等高2.整平——使仪器纵轴铅垂，水平度盘与横轴水平，竖盘位于铅垂面内。整平误差1格。用左手大拇指法则，转动脚螺旋，调节水准管气泡居中(反复)。一测回观测过程中，不得再调气泡。气泡居中，1、2等高123(二)光学对中光学对中器目镜经纬仪光学对中器的目镜对光与物镜对光(二)光学对中：对准、调平、整平、对中打开三脚架，装上经纬仪；固定三脚架一脚，双手持脚架另二脚并不断调整其位置，同时观测光学对点器十字分划，使其基本对准测站标志，踩实脚架；调节脚螺旋，使光学对点器精确对准测站标志；伸缩三脚架(二脚)，调平仪器，使圆气泡居中；调脚螺旋，精确整平仪器，并通过在脚架头上移动仪器，精确对中。有时必须反复上述三步的操作。二、瞄准—用望远镜竖丝精确瞄准目标的标志中心操作步骤：粗瞄、制动、调焦消除视差、水平微动精确瞄准。用水平微动完成瞄准。尽量瞄准目标下部，减少由于目标不垂直引起的方向误差。粗略瞄准目镜对光物镜对光精确瞄准检查并消除视差目标影像小时用单纵丝与目标重合，目标影像大时，将目标影像夹在双纵丝内并与双丝对称，精确瞄准目标。为减少目标倾斜对水平角的影响。当瞄准测钎、花杆时，应瞄准其底部；当瞄准垂球线时，应瞄准其上部。三、读数方法：①打开反光镜，使读数窗光线均匀；②调焦使读数窗分划清晰（注意消除视差）；③按不同的测微器直接读取水平、竖直度盘读数（度、分、秒，秒为估读且6的倍数）。上图水平角：215˚06′48〞竖直角：78˚52＇00水平角观测1、水平角定义2、特点：顺时针00~3600acABCca水平度盘090180270基本概念：盘左盘右盘左观测盘右观测竖直度盘竖直度盘水平角的观测方法一般应根据照准目标的多少确定，常用的有测回法和方向观测法两种。一、测回法（只有两个方向）1、操作步骤①安置仪器于O点，对中整平；②盘左瞄准A点，度盘归零(置数)；③顺时针转动仪器，瞄准B点读数；④盘右瞄准B点读数；⑤逆时针转动仪器，瞄准A点读数。盘左：照准A点→配水平盘→读数→顺时针转C点→读数；盘右：照准C点→读数→逆时针转A点→读数。2、记录与计算①盘左观测瞄A，记录a左=0°02′18″瞄B，记录b左=79°24′42″上半测回的角值：β左=a左-b左=79°22′24″②盘右观测瞄B，记录a右=180°02′24″瞄A，记录b右=259°24′36″下半测回角值：β右=a右-b右=79°22′12″9024682右左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。63右左最后角值为：当测角精度要求较高时，需观测多个测回：①第一测回度盘归零；②其他各测回间按180˚/n（n为测回数）的差值，变换度盘；③各测回角值之差不得超过40；④取各测回平均值作为最后结果。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°′″备住O1左A00218792224792218792222B792442右A1800224792212B2592436O2左A900224792236792227B1692500右A2700230792218B3492448水平角观测手薄（测回法）二、方向观测法（目标多于两个）1、操作步骤①安置仪器于测站点O，对中、整平；②盘左瞄准零方向A，配水平度盘，顺时针依次照准目标B、C、D、A（归零），读数；③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；盘左照准A点→配水平度盘盘左(顺时针)：瞄A读数→瞄B读数→瞄C读数→瞄D读数→再瞄A读数(盘左归零)盘右(逆时针)：瞄A读数→瞄D读数→瞄C读数→瞄B读数→再瞄A读数(盘右归零)方向观测法观测水平角记录格式2180）（盘右读数盘左读数平均读数④归零后方向值的计算：各方向平均读数分别减起始方向平均读数。2、记录与计算(观测记录见表2.2)①归零差的计算:分别计算盘左、盘右两次瞄准起始方向读数之差Δ；（若Δ超限，应及时重测）②计算2c值（两倍视准误差）：2c=盘左读数-（盘右读数±180˚）若2c超限，应及时重测。③各方向平均读数的计算：⑤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。⑥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。等级仪器型号半测回归零差（″）一测回2c变动范围（″）同一方向值各测回较差（″）一级及以下DJ2121812DJ618-24水平角方向观测法的技术要求测站测回目标水平度盘读数2c盘左、盘右平均读数一测回归零方向值各测回平均方向值角值盘左盘右°′″°′″″°′″°′″°′″°′″12345678910O1A001001800112-12（00114）001060000000000915247B9154062715400+06915403915249915247C153324833332480153324815331341533134613847D2140612340606+06214060921404552140456603322A001241800118+06001211455504△＋24＋6O2A9001122700124-12（900127）90011800000B181540615418-121815412915245C2433254633306-1224333001533133D30406261240620+0630406232140456A90013627001360900136△＋24＋12水平角观测手簿（方向观测法）水平角观测的注意事项1)仪器高度与观测者身高相适应；三脚架踩实，仪器与脚架连接牢固，操作仪器时，不要用手扶三脚架；转动照准部和望远镜前，应先松开制动螺旋，使用各种螺旋时，用力应轻。2)精确对中，尤其对短边测角。3)观测目标间高低相差较大时，更应注意整平仪器。4)照准标志应竖直，用十字丝交点瞄准标杆或测钎底部。5)记录要清楚，应当场计算，发现错误，立即重测。6)一测回水平角观测中，不得再调照准部管水准气泡，气泡偏离中央2格，应重新整平与对中仪器，重新观测。竖直角α是同一竖直面内视线与水平线间的夹角其角值为0°～90°。视线上倾斜，竖直角为仰角，为+。向下倾斜，竖直角为俯角，为-其角值也是度盘上两个方向读数之差。但竖直角的两个方向中必有一个是水平方向竖直度盘望远镜视准轴水平时，经纬仪竖盘读数是一个固定值。在观测竖直角时，只要观测目标点一个方向并读取竖盘读数便可算得该目标点的竖直角，而不必观测水平方向竖直角的测角原理竖直角观测竖盘结构竖盘安装在望远镜横轴一端,随望远镜一起绕横轴转动,读数指标不动,且竖盘平面与横轴相垂直，竖盘刻划中心位于横轴中心上。可分为顺时针刻划和逆顺时针刻划两种形式。视线水平时竖盘读数应为90或270。顺时针注记逆时针注记竖直角观测竖直角观测与计算1、度盘的刻划分类：分为顺时针注记和逆时针注记两种。竖直角的计算公式1、顺时针注记α左=90°-Lα右=R-270°故一测回竖直角α=（α左+α右）/2=(R-L-180°)/22、逆时针注记问题：α左=？α右=？α左=L-90°α右=270°-R一测回竖直角:α=（α左+α右）/2=(L-R+180°)/2竖盘指标差当视线水平时，盘左竖盘读数为90°，盘右为270°。但指标不恰好指在90°或270°，而与正确位置相差一个小角度x，x称为竖盘指标差。顺时针刻划的竖盘指标差的计算公式为x=1/2（αR–αL）=1/2（R+L–360º）180270090x盘左竖直角的观测(以顺时针方向为例)1、仪器安置于测站点上，盘左瞄准目标点M（中丝切于目标顶部），调节竖盘指标水准管微动螺旋，使指标水准管气泡严格居中，读盘左位读数L。2、盘右再瞄准M点，调节竖盘指标水准管气泡居中，读盘右位读数R。3、计算竖直角α。盘左αL=90º–L盘右αR=R–270ºα=1/2（αL+αR）竖直角的记录与计算测站目标竖盘位置竖盘读数°′″半测回角值°′″指标差″一测回角值°′″备注OP左711236184724-12184712右2884700184700Q左961842-61842-9-61851右2634100-61900一、仪器误差仪器校正后残余误差或仪器制造不完善误差视准轴不垂直于横轴误差：可通过盘左盘右求平均来消除横轴不垂直于竖轴的误差：可通过盘左盘右求平均来消除竖轴倾斜误差：观测时要保证水准管气泡在任一位置最大偏一个格度盘偏心差：单指标仪器（DJ6）通过盘左盘右求平均来消除度盘刻划误差：采用多测回观测可有效降低此项误差竖盘指标差：可通过盘左盘右求平均来消除角度测量误差与注意事项二、观测误差1、仪器对中误差：在观测目标较近或水平角接近180º，此误差影响较大，应特别注意仪器对中2、目标偏心误差：在观测目标较近时，此误差较大测角时标杆应竖直，并尽可能瞄准底部3、仪器整平误差：水准管气泡偏离应小于1格。观测目标垂直角较大时，应特别注意4、照准误差：无法消除，选择较好的目标构形，做好对光和瞄准工作。5、读数误差：估读导致，与仪器相关三、外