水利工程测量4

合肥工业大学土木与水利工程学院测量工程系12019年8月12日星期一水利工程测量第4章角度测量主讲教师：高飞合肥工业大学土木与水利工程学院测量工程系22019年8月12日星期一第4章角度测量•测量三项基本工作之一：角度测量•角度测量的仪器：经纬仪•角度测量分为：水平角测量和竖直角测量•水平角测量目的：用于求算地面点的平面位置•竖直角测量目的：1.测定地面两点的高差2.将地面两点的倾斜距离改化成水平距离合肥工业大学土木与水利工程学院测量工程系32019年8月12日星期一§4.1角度测量原理一、水平角测量原理•水平角定义1.为地面上O点至A和B两目标方向线在水平面P上投影的夹角β，称为水平角。2.地面上一点到两目标的方向线间所夹的水平角，就是过这两方向线所作两竖直面间的二面角。ab合肥工业大学土木与水利工程学院测量工程系42019年8月12日星期一二、竖直角测量原理•仰角•俯角•视线水平时竖直角•视线水平时竖盘读数为一常数，通常为或是的倍数9090009009090竖直角定义竖直角是同一竖直面内倾斜视线与水平线之间的夹角，其角值合肥工业大学土木与水利工程学院测量工程系52019年8月12日星期一合肥工业大学土木与水利工程学院测量工程系62019年8月12日星期一§4.2经纬仪及角度观测•经纬仪的种类1.按构造原理和读数系统分为:游标经纬仪、光学经纬仪、电子经纬仪2.按精度高低分为：DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ15、DJ603.一般工程测量最常用:DJ6级光学经纬仪合肥工业大学土木与水利工程学院测量工程系72019年8月12日星期一经纬仪的精度系列及用途技术项目一测回水平方向中误差望远镜有效孔径不小于望远镜放大倍数不小于水准管分划值水平度盘垂直度盘主要用途经纬仪等级DJ1DJ2DJ6126二等平面控制测量及精密工程测量60mm40mm40mm30倍28倍26倍6/2mm20/2mm30/2mm10/2mm20/2mm30/2mm三、四等平面控制测量及一般工程测量图根控制测量及一般工程测量技术参数合肥工业大学土木与水利工程学院测量工程系82019年8月12日星期一合肥工业大学土木与水利工程学院测量工程系92019年8月12日星期一一、DJ6光学经纬仪的构造1.主要部件及作用(1)基座用于支承仪器,连接三脚架,悬挂垂球或光学对中,利用三个脚螺旋可整平仪器。(2)水平度盘0~360度顺时针刻划，最小分划值为1度(3)照准部合肥工业大学土木与水利工程学院测量工程系102019年8月12日星期一3.2.1DJ6光学经纬仪1.DJ6光学经纬仪外观图ＤJ6光学经纬仪外观图ＤJ6光学经纬仪合肥工业大学土木与水利工程学院测量工程系112019年8月12日星期一2.主要轴线和几何条件•主要轴线(1)望远镜视准轴CC(2)仪器横轴HH(3)照准部水准管轴LL(4)仪器竖轴VV•几何条件(1)LL垂直于VV(2)VV垂直于HH(3)HH垂直于CC(4)十字丝竖丝垂直于HH合肥工业大学土木与水利工程学院测量工程系122019年8月12日星期一3.DJ6经纬仪光路图竖直度盘水平度盘合肥工业大学土木与水利工程学院测量工程系132019年8月12日星期一二、经纬仪的安置1.对中对中的目的是使仪器的中心与测站点位于同一个铅垂线上。有垂球对中和光学对中两种方法。对中精度：垂球对中3mm，光学对中1mm2.整平整平的目的是使仪器竖轴处于铅直位置和水平度盘处于水平位置。3.瞄准（注意消除视差）4.读数合肥工业大学土木与水利工程学院测量工程系142019年8月12日星期一BCA1.对中——将仪器中心安置在过测站点的铅垂线上。对中误差3mm。垂球对中步骤：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。经纬仪安置对中、整平、瞄准、读数合肥工业大学土木与水利工程学院测量工程系152019年8月12日星期一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。光学对中步骤：对准、调平、整平、对中合肥工业大学土木与水利工程学院测量工程系162019年8月12日星期一123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合肥工业大学土木与水利工程学院测量工程系172019年8月12日星期一操作步骤：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，减少目标不垂直引起的方向误差。3.瞄准—用望远镜竖丝精确瞄准目标的标志中心。合肥工业大学土木与水利工程学院测量工程系182019年8月12日星期一分微尺测微——利用度盘刻度线，在分微尺上读数。4.读数——DJ6光学经纬仪读数方法两种读数测微装置：分微尺测微和平行玻璃板测微•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′18″0173合肥工业大学土木与水利工程学院测量工程系192019年8月12日星期一0345126456082合肥工业大学土木与水利工程学院测量工程系202019年8月12日星期一二、经纬仪的安置1.对中对中的目的是使仪器的中心与测站点位于同一个铅垂线上。有垂球对中和光学对中两种方法。对中精度：垂球对中3mm，光学对中1mm2.整平整平的目的是使仪器竖轴处于铅直位置和水平度盘处于水平位置。3.瞄准（注意消除视差）4.读数合肥工业大学土木与水利工程学院测量工程系212019年8月12日星期一测回法：一个测站观测2个方向时用。方向观测法：一个测站观测3个或3个以上方向时用,也称“全圆测回法”。三、水平角测量JKB测回法第1方向第2方向测站ABCDE方向观测法合肥工业大学土木与水利工程学院测量工程系222019年8月12日星期一1.测回法观测程序：盘左瞄准J，读数j左瞄准K，读数k左盘右瞄准K，读数k右瞄准J，读数j右第1方向第2方向测站JKB左=k左-j左右=k右-j右精度要求：左-右±40取:=(左+右)/2各测回角值互差应小于24角是从起始方向(即第1方向)顺时针转到第2方向所成的角度，观测时，必须首先确定起始方向，然后按照“测回法”的次序观测。水平角总是第2方向读数减去第1方向读数而得。合肥工业大学土木与水利工程学院测量工程系232019年8月12日星期一JKB第1方向第2方向测站起始方向第一个读数应调成0或180/N(N为测回数)；分、秒数写足二位；一测回过程中，不得再调整水准管气泡或改变度盘位置。水平角观测手簿（测回法）测站位置目标水平度盘读数半测回角一测回平均角B左J00418741924741915K742342右K2542406741906J1800500合肥工业大学土木与水利工程学院测量工程系242019年8月12日星期一三、水平角测量1.测回法(1)上半测回(盘左又称正镜)(2)下半测回(盘右又称倒镜)11ab左22ab右2,04右左右左91º33´03˝91º33´15˝91º33´09˝1º45´12˝合肥工业大学土木与水利工程学院测量工程系252019年8月12日星期一零方向ABCDE方向观测法（1）安置仪器于C点，首先用盘左，水平度盘设置在0度略大一点的位置，瞄准起始方向CA，读取水平度盘读数a（2）顺时针方向转动仪器，分别观测点B、D、E，并得到读数（3）再次瞄准点A，读取读数a’，称为归零。a与a’之差叫做归零差。以上称为上半测回。三、水平角测量2.方向观测法合肥工业大学土木与水利工程学院测量工程系262019年8月12日星期一方向观测法步骤（4）盘右位置。仍从点A开始,逆时针转动仪器,依次观测A、E、D、B、A,读数并记入手簿。以上称为下半测回。计算步骤：（1）两倍照准差2c，有2c=盘左读数-(盘右读数±180°）（2）各方向的平均读数有平均读数=1/2［盘左读数+(盘右读数±180°)]（3）归零后方向值有归零方向值=方向平均读数-起始方向平均读数（4）各测回归零后方向值的平均值（5）将相邻两方向值相减，得到水平角值合肥工业大学土木与水利工程学院测量工程系272019年8月12日星期一2.方向观测法合肥工业大学土木与水利工程学院测量工程系282019年8月12日星期一1.竖直角观测方法竖直角(也称垂直角)——在同一铅垂面内，瞄准目标的倾斜视线与水平视线的夹角。α=0±90。仰角为正，俯角为负。天顶铅垂线水平线ACB0°90°180°270°ZAZCAC4.2.4竖直角测量合肥工业大学土木与水利工程学院测量工程系292019年8月12日星期一合肥工业大学土木与水利工程学院测量工程系302019年8月12日星期一构造特点•竖盘随望远镜一起转动。•竖盘与读数指标相互脱离。•读数指标与竖盘水准管固定在一起，气泡居中，指标铅垂。•视线水平、指标铅垂时，竖盘读数为常数：盘左时一般L0=90，盘右时一般R0=270。270900180盘右（1）竖盘构造180270090盘左竖直度盘与读数指标合肥工业大学土木与水利工程学院测量工程系312019年8月12日星期一•竖直角观测•仪器对中整平后，盘左位置，十字丝横丝精确切准目标顶部。•转动竖盘水准管微动螺旋，使竖盘水准管气泡居中。•读取盘左读数L，得上半测回竖角：•盘右位置：十字丝横丝精确切准同一目标，盘右读数为R，得下半测回竖角：270900180盘右（2）竖直角的观测与计算180270090盘左LL90270RR合肥工业大学土木与水利工程学院测量工程系322019年8月12日星期一•竖直角计算上半测回竖角（盘左）：下半测回竖角（盘右）：一测回竖角：LL90270RR)180(212LRRL合肥工业大学土木与水利工程学院测量工程系332019年8月12日星期一2.竖盘指标差x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角度x，x称为竖盘指标差。4.2.4竖直角测量合肥工业大学土木与水利工程学院测量工程系342019年8月12日星期一竖盘指标差x的计算及竖直角的记录计算•盘左:α=(90°+x)-L=αL+x•盘右:α=R-(270°+x)=αR-x•有：(90°+x)-L=R-(270°+x)•即指标差x:)360(212LRxLR452x要求：合肥工业大学土木与水利工程学院测量工程系352019年8月12日星期一3.竖盘指标的自动归零补偿装置•竖盘指标自动归零补偿器：在仪器竖盘光路中，安装一个补偿器来代替竖盘指标管水准器，当仪器竖轴偏离铅垂线的角度在一定范围内时，通过补偿器仍能读到相当于竖盘指标管水准气泡居中时的竖盘读数。•竖盘指标自动归零补偿器的构造形式有多种，下图为其中的一种。合肥工业大学土木与水利工程学院测量工程系362019年8月12日星期一竖盘指标自动归零补偿器的构造形式《城市测量规范》规定，对于DJ6级光学经纬仪，竖盘指标自动归零补偿器的补偿范围为±2′，安平中误差为±1″。合肥工业大学