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1、2019/10/14,普通高等学校土木工程专业精编系列规划教材,土木工程测量,2019/10/14,目录,下页,上页,内容提要,能力要求,本章主要内容包括角度测量原理、测角仪器及工具、水平角和竖直角测量。本章的教学重点是水平角测量；教学难点是竖直角测量。,通过本章学习，要求学生理解水平角、竖直角测量原理；了解DJ6型光学经纬仪的基本构造、操作与读数方法；了解电子经纬仪和全站仪基本结构与操作；结合实践教学，熟练掌握水平角测量和竖直角测量的观测、计算方法。,第三章 角度测量,2019/10/14,3.1 角度测量原理 3.2 测角仪器及工具 3.3 水平角测量 3.4 竖直角测量,目录,下页,上页
2、,第三章 角度测量,2019/10/14,角度测量,水平角测量 竖直角测量（垂直角测量）,角度：确定地面点位置的一个主要元素,2019/10/14,第一节 角度测量原理 水平角：空间两直线的夹角在水平面上的垂直投影。 竖直角：在铅垂面内，目标方向视线与水平线的夹角。 天顶距：在铅垂面内，视线与铅垂线的夹角。,2019/10/14,一、水平角测量原理 水平角： 空间两直线的 夹角在水平面 上的垂直投影。,2019/10/14,二、竖直角测量原理 垂直角：在铅垂面内，目标方向视线与水平线的夹角。 天顶距：在铅垂面内，视线与铅垂线的夹角。Z,2019/10/14,2019/10/14,第二节 测角仪
3、器及工具 测角仪器： 经纬仪(theodolite,transit)分为光学经纬仪、电子经纬仪 全站仪(total station optical electronic tacheometric theodolite) （一）测角仪器及其分类 按物理特性：机械型、光学机械型、光电智能型 按测角精度：DJ07 ,DJ1，DJ2，DJ6 如某经纬仪为“DJ6”型，即该经纬仪每测回的测角精度为6”。,2019/10/14,TDJ6经纬仪,2019/10/14,1、照准部 照准部是指位于水平度盘之上，能绕其旋转轴旋转的部分的总称。 照准部由望远镜、竖盘装置、读数显微镜、水准管、光学对中器、照准部制动螺
4、旋和微动螺旋、望远镜制动螺旋和微动螺旋等部分组成。,经纬仪的构成 由照准部、水平度盘和基座三部分构成,水平度盘,望远镜,读数显微镜,对中器,2019/10/14,水平制动板手,水平微动螺旋,竖直制动板手,竖直微动螺旋,竖直制动螺旋,竖直微动螺旋,水平微动螺旋,水平制动螺旋,竖盘指标水准管调整螺旋,光学对中器,竖盘水准管气泡反射镜,水平度盘配置手轮,2019/10/14,水平度盘配置手轮,2019/10/14,2、水平度盘 水平度盘是一个刻有分划线的光学玻璃圆盘，其分划值一般为1，30，20，并按顺时针方向注有数字。 在水平角测量时，水平度盘不随照准部一起转动。,3、基座,水平度盘,2019/1
5、0/14,2019/10/14,2019/10/14,2019/10/14,TDJ2经纬仪,2019/10/14,TDJ2级经纬仪T2光学经纬仪,威尔特1921年,TDJ2级经纬仪T2光学经纬仪,威尔特1923年,2019/10/14,TDJ1级经纬仪T3光学经纬仪,1929年,TDJ2级经纬仪T2光学经纬仪,1927年,2019/10/14,TDJ2级经纬仪T2光学经纬仪,1945年,TDJ2级经纬仪T2光学经纬仪,1956年,2019/10/14,TDJ2级经纬仪T2光学经纬仪,1973年,2019/10/14,电子经纬仪,2019/10/14,全站仪,2019/10/14,南方测绘NTS
6、-355R全站仪,2019/10/14,（二）照准标志,寻常标,2019/10/14,（二）工具：照准标志,花杆+红旗,2019/10/14,（二）工具：照准标志棱镜与基座,2019/10/14,（二）工具：照准标志棱镜对中杆,2019/10/14,（二）工具：照准标志照准觇牌和棱镜,2019/10/14,2019/10/14,2019/10/14,（三）测角仪器的基本组成,2019/10/14,1 照准部 光学对点器：仪器对中 望远镜：望远镜是用作精确瞄准目标的。它和水平轴连接在一起，可以绕水平轴在竖直面内上下任意转动。 包括：物镜，目镜，内调焦镜，十字丝板,视准轴：物镜光心与十字丝交点的连
7、线 视线：视准轴的延长线 视差：眼睛在目镜端上下左右少量移动时产生的十字丝和目标影像相对移动的现象（通过调焦消除）,2019/10/14,(3) 水准器：照准部上有一个水准管和一个圆水准器。圆水准器用作粗略整平，水准管用作精确整平仪器。 照准部的下部有一个能插在轴座内的竖轴，整个照准部可在轴座内任意地作水平方向的旋转。照准部下部装有水平制动螺旋、水平微动螺旋。,测角仪器应满足的几何条件 各轴线之间应满足三轴相互正交条件： 照准部水准管轴(LL)应垂直于竖轴(VV)； 视准轴(CC)应垂直于横轴(HH)； 水平轴(HH)应垂直于竖轴(VV)。,2019/10/14,2 基座 三个脚螺旋用于整平仪
8、器（粗平、精平） 连接仪器与三脚架,3 度盘 水平度盘：测角过程中不旋转 竖直度盘(竖盘) ：随望远镜而旋转,2019/10/14,1（1）光学度盘：需要光学测微读数,2019/10/14,1（1）光学度盘：测微尺测微技术,2019/10/14,1（1）光学度盘：测微尺测微技术,2019/10/14,1（2）光学度盘：单平板玻璃测微技术,测微器,竖直度盘,水平度盘,2019/10/14,读数设备与读数方法,1125454,890518,2019/10/14,读数练习,2342106,2730242,2019/10/14,第三节 水平角测量 安置仪器，照准目标，读数，记录 （一） 测角仪器的安置
9、 1 对中 把仪器中心安置在过测站点（角顶点）的铅垂线上。 垂球对中： 光学对点器对中：先将三脚架插紧后，装上仪器用脚螺旋进行对中，然后通过升降三脚架使圆水准器气泡居中，这时，仪器可能又不对中了，可稍微松动中心螺旋，在架头上平移仪器，使仪器对中。,2019/10/14,对中使得度盘中心处于角顶点的铅垂线上,使用垂球对中,2019/10/14,使用光学对中器整置,1、用三脚架或脚螺旋使光学对中器分划板上的圆心或十字丝交点对准测点； 2、用三脚架腿的伸缩部分调节三脚架腿的长度使仪器基本水平； 3、用脚螺旋使经纬仪精确整平； 4、在架头上平移仪器，使仪器精确对中； 5、重复第3、4步，达到精确对中和
10、整平。,2019/10/14,2整平 使仪器竖轴竖直、水平度盘水平。 主要用脚螺旋进行（圆水准器概略整平，管水准器精确整平）,2019/10/14,（二）照准标志与瞄准方法 测站点：仪器所在点 照准点：远方目标点,2019/10/14,大花杆 小花杆和觇标,2019/10/14,经纬仪的十字丝分划板,双丝,单丝,中丝,下丝,上丝,2019/10/14,瞄准,2019/10/14,瞄准,2019/10/14,瞄准,2019/10/14,瞄准,2019/10/14,望远镜视场：照准木桩上竖立的测钎,2019/10/14,（三）读数与记录,2019/10/14,（四）水平角观测方法,1、测回法 适用
11、于观测两个方向之间的单角 2、方向法（全圆测回法） 适用于观测两个以上的方向,2019/10/14,基本概念,盘左和盘右 盘左/正镜:竖盘在望远镜的左边 盘右/倒镜:竖盘在望远镜的右边 测回 上半测回/下半测回 一个测回/多个测回 配盘 度盘变换手轮,2019/10/14,测回法测量水平角,观测方法,经纬仪置于盘左位置，配盘,倒镜，置于盘右位置,2019/10/14,1 测回法 观测2个方向的单角。 (1) 先将仪器竖盘变换到盘左位置(又称正镜位置)，顺时针转动照准部，使望远镜大致瞄准A点上的标杆。然后，拧紧水平制动螺旋，用微动螺旋使望远镜精确地瞄准A点，读取水平度盘读数A左,2019/10/
12、14,(2) 松开水平制动螺旋，顺时针方向转动照准部，用上述方法精确瞄准B点，读水平度盘读数B左 左= B左 A左 按上述程序测量水平角一次，称为半测回。 (3) 倒转望远镜，使竖盘位于盘右位置，逆时针旋转望远镜精确瞄准B点，读水平度盘读数B右。 (4) 逆时针转动照准部，精确瞄准A点，读取水平度盘读数A右， 则：右= B右 A右,2019/10/14,（5）上下半测回角值差不大于40时 =（ 左+ 右）/2 （6）多测回时，测回差不大于24，取均值：,2019/10/14,2 方向观测法 一个测站上要观测的方向数多于3个时适用。,2019/10/14,全圆测回法测量水平角,盘左：配盘，顺时针
13、观测 盘右： 逆时针观测,ABCDA（归零）,ABCDA,A,B,C,D,O,零方向,观测方法,归零,2019/10/14,目录,下页,上页,（1）观测步骤 在O点安置仪器，对中、整平。 盘左观测：照准A点，将起始方向水平度盘读数置为00000稍大。顺时针转动照准部照准A，读数并记录，顺时针转动照准部依次照准B、C、D、A，分别读数并记录。第二次照准A称为归零，两次照准A点的读数之差称为归零差，用表示。该观测也称为上半测回观测。 盘右观测：逆时针转动照准部照准A点，读数并记录；逆时针转动照准部依次照准D、C、B、A，分别读数并记录。该观测也称为下半测回观测。 上、下半测回，组成一测回。观测n测
14、回时，起始方向读数变化增量为180/n，n为测回数。,2019/10/14,2019/10/14,目录,下页,上页,（2）计算与检核 半测回归零差及其限差。（18） 两倍照准误差（2C）值的计算与2C互差检核。（36） 各方向的平均读数。 归零方向值及其各测回互差限差（24） 各测回平均方向值 水平角角值,2019/10/14,第四节 竖直角测量 作用1：将倾斜距离化算为水平距离 作用2：在三角高程测量中进行三角高差的计算,1、竖直角的概念,竖直角 在同一垂直面内，倾斜视线与水平线之间的夹角。 仰角、俯角 仰角():视线在水平线之上 俯角():视线在水平线之下,2019/10/14,2、竖直角
15、测量原理,通过观测倾斜视线与水平线在竖直度盘上的读数从而求出竖直角的大小。 不过水平线在竖盘上的读数为固定读数，只需读取倾斜视线的读数（可变的），便可获得两读数之差。,(),2019/10/14,3 垂直度盘（竖盘）的构造,2019/10/14,竖盘构造（特点）,竖直度盘与望远镜固定在一起,读数指标线与指标水准管轴垂直,2019/10/14,竖盘固定在望远镜旋转轴(横轴)的一端，随望远镜一起在竖直面内转动。,2019/10/14,竖盘构造（注记）,盘左,盘右,盘左,盘右,始读数不同,2019/10/14,竖直角计算公式推导,盘左,L,左=90L,2019/10/14,4 竖直角计算公式推导,盘
16、右,R,右=R270,2019/10/14,一测回：要用盘左和盘右各观测一次。 竖盘顺时针注记计算公式： 盘左90 盘右R270,2019/10/14,一测回：要用盘左和盘右各观测一次。 逆时针注记时计算公式： 盘左 90 盘右R270 一测回竖直角为： （ R ）/2,2019/10/14,5 竖盘指标差 当竖盘指标水准管气泡居中（竖盘指标自动安平装置起作用）时，指标并不恰好指向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。,2019/10/14,由于指标差x的存在，竖盘盘左读数为90+x，则正确的竖直角应为： L-（90 x)= - x 盘右时正确的竖直角应为 R 270-(R-x)= R
