Peng03-角度测量

2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜制作《测量学》赵建三王唤良主编贺跃光唐平英副主编中国电力出版社2008年6月高等学校教材2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜2点位的确定在常规测量工作中，地面点的位置通常是用水平位置和高差来确定的水平位置水平角：水平角测量水平距离：水平距离测量、竖直角与斜距测量高差：水准测量、竖直角与距离测量2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜3第三章角度测量1.角度测量原理2.DJ6光学经纬仪3.DJ2光学经纬仪4.水平角观测5.竖直角观测6.经纬仪的检验与校正7.水平角测量误差及注意事项8.电子经纬仪的测角原理2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜4定义：地面一点（O）到两个目标点（A、B）连线（方向线）夹角的水平面投影测量原理：两条视线分别与过O点铅垂线构成两个平面，其夹角（二面角）即水平角水平角（horizontalangle）取值范围：[0º，360º），角度没有负值顺时针注记：水平度盘顺时针计算：水平角：起始方向﹣﹣终止方向2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜5定义：空间方向线（OA/OB）与水平面的夹角垂直角、竖角、高度角测量原理：铅直面内空间方向线与水平线（天顶方向）夹角实际测量：视线的竖直角竖直角（verticalangle）高度角δ：空间方向线与水平面的夹角仰角：空间方向线指向高程增高方向，值为正的0º~90º俯角：空间方向线指向高程降低方向，值为负的0º~90º天顶距Z：空间方向线与天顶方向（铅垂线反方向）的夹角取值范围：正的0º~180º2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜6竖直度盘（verticalcircle）：竖直精密刻度盘[0º，360º）竖直角测量：竖直度盘与铅垂线平行，视线（CC）竖直角由度盘读数按一定公式计算而得竖直角测量示意2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜7经纬仪测量水平角和竖直角的仪器，有如下3个测量部件1.望远镜：能在水平面、竖直面内转动2.水平度盘：水平精密刻度盘[0º，360º）固定不动指标线：指示读数位置，随望远镜而动可理解为视准轴CC的标示线管水准器：用于水平度盘整平对中器：使竖轴沿铅垂线过地面的测站点3.竖直度盘：竖直精密刻度盘[0º，360º）随望远镜而动指标线：指示读数位置，固定不动管水准器：使竖盘指标处于正确位置（视线水平时，盘左位读数为90º，盘右位读数为270º）2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜8光学经纬仪国产光学经纬仪（opticaltheodolite）DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ30“大地测量”、“经纬仪”拼音缩写一测回方向读数的中误差（秒）：0.7、1、2、6、303部分1.基座（tribrach）2.水平度盘（horizontalcircle）3.照准部（alidade）瑞士Leica公司的光学经纬仪T4、T3、T2、T1、T16“Theodolite”第一个字母一测回方向读数中误差（秒）：0.5、1、2、6、162020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜9竖直制动竖直微动物镜物镜调焦目镜目镜调焦光学瞄准器光学瞄准器度盘读数读数调焦读数调焦照准部水准管光学对中反光镜竖盘指标水准管竖盘指标水准管反光镜竖盘指标水准管微动水平制动水平微动水平度盘位置变换轮与保护圆水准器基座轴套固定螺旋脚螺旋理解与使用经纬仪的关键度盘数字注记方向动与不动指标线：不动与动读数方法DJ6北京光学仪器厂对中+整平：光学对中器2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜10基座用于支撑仪器并与三脚架联接1.轴套固定螺旋：连结仪器与轴座，使用前必须要检查是否旋紧2.中心螺母（连接螺旋）：连接基座与三脚架3.轴座、脚螺旋、底板和三角压板4.圆水准器：用于粗略整平2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜11水平度盘水平度盘（horizontalcircle）：光学玻璃制精密刻度盘顺时针注记：由上往下看，从0º到360º分划值：1º、30'、20'、10'用于水平角测量，固定不动指标线：读数位置，随望远镜而动可理解为视准轴的标识线转动手轮（方向经纬仪）：水平度盘方位调整螺旋复测装置（复测经纬仪）：将度盘与照准部固定2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜12照准部基座上方能够转动的部件总称，主要由望远镜、竖直度盘、水准器以及读数设备等组成望远镜：目镜（调焦）、物镜（调焦）、十字丝分划板等竖直度盘：用于竖直角测量，随望远镜而动竖直度盘指标线：读数位置，固定不动竖直度盘指标水准管：使读数指标线处于正确位置光学对中器：使竖轴沿铅垂线经过地面测站点竖轴VV：照准部左右转动的旋转对称轴视准轴CC：物镜光心与分划板十字丝交叉点的连线水准管轴LL：水准管弧线过零点的切线横轴HH：望远镜上下转动的旋转对称轴2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜13分微尺测微器读数装置（DJ6）与望远镜同步转动分划值：分60格，每格1',可以估读到到0.1'，即6指标线：读数的位置，分微尺上的0'刻划线。可理解为CC的标识线读数：3部分组成（º'）1.º：与测微尺（0'~60'）相交的度刻划线2.'：度刻划线与测微尺相交处的注记3.：估读0.1到格6的整数倍水平度盘H，竖盘V2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜14单平板玻璃测微器读数原理1.平板玻璃平直位置（旋转角度为0）：测微尺读02.转动测微轮：使双指标线（偏）移到一个整分划线处，平板玻璃偏斜，偏移量反映在测微尺上指标线：读数的位置（可理解微CC标识线）在度盘影像上为一双平行细线在测微尺影像上是一条细线，延长与双指标线的平分线重合原理：平板玻璃的厚度（d）一定时，光线偏移量（x）取决于光线的入射角（i），即旋转的角度i=f（p，d，x）测微尺读数＝K×i2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜15单平板玻璃测微器读数装置由平板玻璃、测微尺、连结机构和测微轮组成平板玻璃测微轮反光棱镜测微尺读数指标面反光棱镜读数窗口光线连接齿轮连接杆2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜16读数实例测量：转动测微轮，使度盘上双指标线对称地套住整分划线读数读数：度盘读数＋分微尺读数测微尺：30大格，每大格1'每大格再分3小格，每小格20可以估读到2，精度略有提高度盘：720格，每格为30'2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜17DJ2光学经纬仪用途：三、四等三角测量；精密导线测量；精密工程测量特点：与DJ6的区别主要是读数设备和方法望远镜：物镜有效孔径较大，放大倍数较大管水准器：灵敏度较高度盘：分划值较小读数设备：更精确对径重合读数度盘换像手轮2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜18DJ2光学经纬仪竖直制动测微轮度盘换像轮反光镜反光镜反光镜水平制动水平制动水平度盘位置变换轮护盖读数显微镜测微轮读数显微镜调焦水平微动16的微动竖盘指标水准管16的气泡观察窗圆水准器2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜19对径重合读数对径分划线影像重合，相当于取度盘直径两端（对径、相差180º）处的2读数的平均值，可以消除照准部偏心的影响，提高读数精度原理：度盘直径的两端各安装一个固定光楔和一个移动光楔，后者与测微尺相连；将度盘两端分划线影像映射到同一个读数窗口中，有一横线隔开形成正像与倒像读数分别为正像30º20'+a，倒像210º20'+b，平均读数为30º20'+(a+b)/2旋动测微轮使正像和倒像的分划线重合30º20'与210º20'，相差正好180º转动的角度数(a+b)/2显示在测微尺上2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜20对径重合读数窗口若没有度盘偏心差，度盘读数指标线隐含在读数窗的正中间2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜21读数举例分划值：度盘为10'，测微尺再分600格，每格1，估读到0.1指标线：读数位置，可理解为CC标识线，读数窗中隐含在中间读数：正倒像重合后，指标线（中间位置）读数＋测微尺读数度盘读数位置：正倒像读数差正好是180º水平度盘与竖直度盘分别读数，用度盘换像手轮对调2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜22数字读数法2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜23经纬仪的使用1.安置仪器2.对中＋整平a)粗略（只做一次）b)精确（需要检核、重复操作）3.瞄准目标4.读数2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜241、仪器安置此过程只能由一个人操作1)松开三脚架的皮扣和架腿固定螺旋，提升仪器座至肩高左右再旋紧固定螺旋（等长），打开三脚架稳定地置于地面（土质松软时要踩紧）架头：大致水平、大致位于测站点上方2)仪器箱稳定地置于地面，打开箱盖，取出固定螺旋，同时双手取出仪器，平稳地置于三脚架的仪器座上，同时用连接螺旋将仪器固定，旋紧螺旋的同时要求用另一支手扶住仪器旋紧连接螺旋，检查轴套固定螺旋2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜252、对中＋整平对中：使仪器中心（竖轴）与测站点位于同一条铅垂线上整平：使仪器竖轴铅直，水平度盘处于水平位置2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜262、对中＋整平：用垂球粗略安置粗略对中：张开三脚架，挂上垂球使之大致对准测站点粗略整平：调整三脚架3条腿的长度，使基座上的圆水准器气泡居中精确安置精确对中：安置仪器后在连接螺旋下挂上垂球，半松开连接螺旋，轻轻移动仪器使垂球精确对准测站点（2mm）,在旋紧连接螺旋精确整平：调整3个脚螺旋，任意2个垂直方位上使照准部水准管气泡居中精确对中、整平的循环检查2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜272、对中＋整平：用光学对中器光学对中器：位于照准部底部的一个小镜筒，需要二次调焦目镜调焦：旋转使分划板（镜中）的圆圈清晰物镜调焦：伸缩使地面测站点影像清晰DJ6示意图2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜282、对中＋整平：用光学对中器1)粗略（只需要做1次）：三脚架a)粗略对中：用光学对中器观察地面控制点目标，两手握住三脚架的2只脚，以第3只脚为支点，轻轻旋转、移动，使得光学对中器中的圆圈大致与测站点重合即可可以利用脚尖指示移动方向完成后踏实三脚架b)粗略整平：伸缩三脚架腿使园水准器气泡大致居中1人操作：左手大拇指卡住伸缩脚架的顶部，右手旋松脚架固定螺旋，进行升高或降低操作每一次调整架腿长度后，切记要旋紧架腿固定螺旋2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜292)精确（需要反复调整）：经纬仪a)精确整平：调整3个脚螺旋，使得水准管气泡在任意2个垂直方位上居中，误差不超过半格i.水准管平行2脚螺旋连线，调整此2螺旋使气泡居中ii.照准部旋转约90º，调整第3脚螺旋使气泡居中iii.照准部再旋转约90º，循环检查气泡居中2、对中＋整平：用光学对中器2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜302)精确（需要反复调整）：经纬仪b)精确对中：半松开经纬仪的基座连接螺旋，通过光学对中器观察，用双手轻轻平移（不要旋转）经纬仪，使地面控制点位于光学对中器中小圆圈圆心（2mm）c)精平检查：检查水准管气泡两个垂直方向上是否仍居中，不居中时需要再一次精平d)精确对中检查：一般情况下无需再进行对中调整了，只是要再检查一次。可视具体情况进行调整2、对中＋整平：用光学对中器2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜31瞄准点目标：桩顶点、标杆底1)粗瞄：光学瞄准器＋制动2)目镜：对十字丝调焦对光3)物镜：对目标物调焦对光4)精瞄：微动螺旋3、瞄准点目标双线丝可以帮助瞄准标示杆2020年4月22日星期三长沙理工大学彭文澜32角度测量工作的几个概念1.水平角取值范围：（0º，360º）2.竖直角取值范围：（﹣90º，+90º）3.盘左：竖盘在观测者左侧4.盘右：竖盘在观测者右侧5.上半测回：先