《土木工程测量》第03章角度测量解析

C
一、竖直度盘(vertical circle)的构造
1．包括:竖盘(vertical circle) 、竖盘指标水准管 (vertical index bubble tube)、及其微动螺旋。
2/27/2017
2．特点：
（1）竖盘通过横轴与望 远镜固连，竖盘随望远镜 倾斜而转动（竖盘刻划中 心与横轴旋转中心重合） （2）竖盘读数指标与竖 盘水准管相固连，一般处 于竖直位置 气泡居中，视线水平时， 指标对准某一整数（0， 90，180，270） 竖盘指标水准管的作 用——每次读数之前，必 须使竖盘读数指标处于正 确位置。
半测回 竖盘 水平度 测站 目标 角值 位置 盘读数 A 00 04 18 左 74 19 24 B 74 23 42 O B 254 24 06 右 74 19 06 A 180 05 00 一测回 角值 示 意 图
A
O
B
74 19 15
2/27/2017
度盘配置方法:
B，C，D，A。
A 零方向
O
D
2/27/2017
（2）下半测回
倒镜成盘右，逆时针依次观测A，D，C，B，A。
B C
零方向 A
O
（学生操作并剖析）
2/27/2017
D
3．计算、记录
（1）半测回归零差: J2 ≤ 12 " ；J6 ≤ 18 " 。 （2）2C值（两倍照准误差）: 2C=盘左读数－（盘右读数±180°）。 一测回内2C互差：J2≤18 " ；J6不作要求。
2/27/2017
4、OB方向的归零方向值： 51015'36"-0002'06"= 51013'30"。 OD方向的归零方向值： 182002'24"- 0002'06"= 182000'18"。
5、OB方向各测回归零方向值的平均值： (51013'30"+51013'25")/2= 51013'28"。 OB方向值各测回间互差: 51013'30"- 51013'25"=5"。
测回法小结:
盘左左边A 顺时针 右边B 倒镜 盘右右边B 逆时针 左边A
2/27/2017
实习:水平角测回法
实习目的:使学生掌握水平角的测回法观测。
仪器设备:每组J6光学经纬仪2台。
实习任务:每人完成1测回（包括观测、记录、计算），实验
报告上画角度示意图
说明:注意水平角测量的限差及记录格式。 要求：（1）读数：分秒必须记两位，0不能省，秒是6的整
二、经纬仪操作
1、2 联结与对中
（1）打开脚架：（高度适中）挂上锤球 （2）粗略对中：移脚架，目估架顶大致平，锤球 对点<2cm （3）联结：连上仪器，中心螺旋拧紧后松开一周
（4）再在架顶移动仪器，使锤球准确对点，拧紧 中心螺旋
2/27/2017
3、整平：（粗平和精平）
粗平是通过伸缩脚架腿或旋转脚螺旋使圆 水准气泡居中，其规律是圆水准气泡向伸高 脚架腿的一侧移动，或圆水准气泡移动方向 与用左手大拇指和右手食指旋转脚螺旋的方 向一致； 精平是通过旋转脚螺旋使管水准气泡居中， 要求分别转动照准部使管水准器轴旋至相互 垂直的两个方向上使气泡居中，其中一个方 向应与任意两个脚螺旋中心的连线方向平行。
2/27/2017
J6经纬仪读数方法
（1）分微尺的分划值为
1ˊ，估读到 0.1ˊ(6")。 （2）“H”——水平度盘 读数， “V”——竖直
度盘读数。
73 水平度盘读数： 730424 0 1
2/27/2017
2/27/2017
实习:经纬仪操作与读数
实习目的:使学生掌握J6光学经纬仪安置、读数的方法。 仪器设备:每组J6光学经纬仪2台。
②伸缩脚架粗平
根据气泡位臵，伸缩三脚架两个脚或一个
脚，使圆水准气泡居中。
2/27/2017
（3）脚螺旋精平——左手大拇指法则
①转动仪器，使水准管与脚螺旋1、2连线平行。 ②根据气泡位臵运用法则，对向旋转脚螺旋1、2 。 ③转动仪器900，运用法则，旋转脚螺旋3 。
3
3
1
2
1
2
气泡居中，1、2等高
2/27/2017
O 测站
2/27/2017
（3）顺时针旋转望远镜，倒镜成盘右，瞄 准右边B，读取b2。
（4）顺时针旋转瞄准左边A，读取a2。
则下半测回角值:β2= b2-a2
（5）计算角值
若：β容=β1-β2≤±30" 则有： β = （β1+β2）/2
2/27/2017
A
a2
2
O
b2
B
测站
3、测回法记录格式
2/27/2017
三、J2光学经纬仪的构造
如图与J6相比，增加了： 1、测微轮——读数时，对径分划线影像符合。 2、换像手轮——水平读数和竖直读数间的互换。 3、竖直读盘反光镜——竖直读数时反光。
竖直读盘 反光镜 测微轮
换像手轮
2/27/2017
四、DJ2的读数方法
一般采用对径重合读数法——转动测微轮，使上下 分划线精确重合后读数。
2/27/2017
5、读数
（1）打开读数窗反光镜（读数目镜调焦）——利用 读数装置图讲解 H（Horizontal）：水平；V(Vertical)：竖直、 测微器（分微尺）：将1度分为60格，格值1分， 估读0.1 格（6“） （2）读数方法：从小往大读，0分划线代表指标线 （图3-9） 0至6之间的度盘分划线为实际的读数指标线 先从与分微尺相截的度盘刻划线上读出整度数， 再从相截位置读数分数，并估计秒。
倍数。 （2）对中误差<3mm （3）气泡偏离<1格 （4）检核完仪器人才能离开 （5）按要求认真完整填写实习报告
2/27/2017
三、方向观测法
1．适用：在一个测站上需要观测两个以上方向。 2．步骤：（有四个观测方向）
（1）上半测回 选择一明显目标A作为起始方
B
C
向（零方向），用盘左瞄准A，
配臵度盘，顺时针依次观测A、
2/27/2017
图形：方向观测法记录手薄
2/27/2017
方向观测法记录计算的实例讲解：
1、上半测回归零差=0002'12"- 0002'06"=6"。 2、OA方向2C值= 0002'12"- 180002'06"=6"。 OD方向2C值= 182002'24"- 2002'24"=0"。 这两个方向的2C互差= 6" 3、OA方向盘左、盘右读数的平均值： (0002'12"+(180002'06"-1800))/2=0002'09"。 再取平均得：(0002'09"+ 0002'03")/2=0002'06" OD方向盘左、盘右读数的平均值： (182002'24"+(2002'24"+1800))/2=182002'24"。
2/27/2017
望远镜十字丝
2.水平度盘(horizontal circle)
水平度盘由光学玻璃制成
顺时针0360刻度；
270 180
0
90
水平度盘与照准部相互脱离； 测
扳手。
改变度盘位置，要使用度盘变换手轮或复
3.基座(tribrach)
脚螺旋用于整平仪器
2/27/2017
实习任务:每组每位同学完成经纬仪的整平、对中、瞄准、
读数、记录及度盘合零工作 。
技术规定 :
1．对中偏差不超过3mm； 2．观测过程中，水准管气泡偏离不超过一格。
2/27/2017
要求及注意事项
（1）对中≤3mm，气泡偏离<1格 （2）练习度盘对0，对某一目标读数为 0°00′00″ （3）不要碰了别人的仪器 （4）仪器装箱；将所有的制动螺旋松开，按 原样装箱 （5）不准坐仪器箱 （6）搬动过程中扣好箱盖 (7) 按要求填写实习报告
2/27/2017
水平角测量
内容提要： 水平角测量预备知识 水平角测量测回法 水平角测量方向观测法
2/27/2017
复习:水平角测量(horizontal angle observation) 原理
水平度盘
1、水平角定义 2、特点：顺时针00~3600
a
A
c
B 270 0 90 C
180
经纬仪是测角的仪器，按精度，
有： DJ6、DJ2。
一、DJ6经纬仪的构造及作 用
1、照准部(alidade) 2、水平度盘(horizontal circle) 3、基座(tribrach)
2/27/2017
2/27/2017
2/27/2017
1.照准部(alidade)
照准部(水平)制动、微动 望远镜(竖直)制动、微动 水准器 望远镜 目镜调焦，物镜调焦 粗瞄准器，十字丝 读数显微镜 竖直度盘 光学对点器 复测扳手或度盘变换器
2/27/2017
一、两个基本概念：
盘左 盘右
竖直度盘 竖直度盘
2/27/2017
盘左观测
盘右观测
二、测回法
1、适用：2个方向的单角（∠AOB） 2、步骤： （1）盘左瞄准左边A，配度 盘至0°00′00″，读取a1。 A
（2）顺时针旋转瞄准右边B，
读取b1。
a1
1
b1
B
则上半测回角值:β1= b1-a1
方向观测法小结:
2/27/2017
§3-4 竖直角(vertical angle)测量
竖直角——在同一铅垂面内，瞄准目标的倾斜视 线与水平视线的夹角(也叫垂直角)。 =090 ，仰角为正，俯角为负。
天顶
A
0°
270°
ZC
90 °
ZA
C
A 水平线
B
180°
2/27/2017
铅 垂 线
a
b c
2/27/2017
二.竖直角(vertical angle)定义
在同一竖直面内，瞄准目标的视线与水平视线的夹角。 其范围：=090 ，仰角为正，俯角为负。
天顶 A
0° 270°
ZC
ZA
A
C
水平线
B
铅 垂 线
90 ° 180°
C
2/27/2017
§3.2 光学经纬仪(optical theodolite)的构造
2/27/2017
（3）各方向盘左、盘右读数的平均值：
平均值=[盘左读数+（盘右读数±180º）]/2
注意：零方向观测两次，应将平均值再取平均。
（4）归零方向值
将各方向平均值分别减去零方向平均值，即得各方向 归零方向值。 （5）各测回归零方向值的平均值 同一方向值各测回间互差:J2 ≤ 12" ；J6 ≤ 24" 。
第三章 角 度 测 量
§3.1 水平角和竖直角的测量原理
§3.2 §3.4 §3.6
2/27/2017
光学经纬仪的构造及读数原理 竖直角测量 角度测量的误差分析
§3.3 水平角测量 §3.5 经纬集锦 检验与校正
Hale Waihona Puke Baidu
第三章 角 度 测 量
§3.1 水平角和竖直角的测量原理 角度测量(angle observation)包括：
2/27/2017
C
A
内容及要求： 对中 (centering) 3mm 整平(leveling)

1格
B
（1 ） 垂球(plumb bob)法
①脚架头上移动仪器进行对中。 ②旋转脚螺旋进行整平。 ③反复（1）、（2）两步。
2/27/2017
B
(2)光学对中器法
①大致水平大致对中
眼睛看着对中器，拖动三脚架两个脚,使仪 器大致对中,并保持“架头”大致水平。
a
2/27/2017
c
3、计算公式
= 右( 终) 边c - 左( 始) 边a
B
水平度盘
a c
A
当c≥a时 当c<a 时
β= c – a β = c+360° – a
C
a c
2/27/2017
§3-3 水平角测量
常用的方法有： 测回法(method of observation set) 方向观测法(method of direction observation)
2/27/2017
操作步骤
先将照准部转动，使水准管 轴平行于一对脚螺旋的连线， 两手相对转动脚螺旋，使气泡 居中，然后将照准部平转 90 度， 转第三个脚螺旋，使气泡居中。 （ 此 过 程 需 反 复 ） 注意： （1）两脚螺旋相对旋转 （2）气泡移动方向与左手 大拇指移动一致 （3）脚螺旋顺时针升高
气泡居中，3与1、2等高
④架头上移动仪器，精确对中 ⑤脚螺旋精平
⑥ 反复（4）、（5）两步。
2/27/2017
4、瞄准
步骤：粗瞄—制动—调焦—微动精瞄。
（1）准星粗瞄，制动 （2）目镜对光：使十字丝清晰 （3）物镜对光：使目标影像清晰 （4）消除视差 （5）旋两微动螺旋，使目标落在纵丝中心
注意：瞄准时，尽量瞄准目标下部。
水平角(horizontal
竖直角(vertical
2/27/2017
angle)测量
angle)测量
一、水平角(horizontal angle) 定义
从空间一点出发的两 条空间直线在水平投 影面上的夹角。 范围：顺时针0~3600
B
水平度盘(horizontal circle)
a c C
A