土木工程测量,主要内容 水准测量 角度测量（Angular Observation） 距离测量 测量误差知识 小地区控制测量 地形图测绘及应用 施工测量与施工放样,第三章 角度测量,第一节 角度测量原理 地面点空间位置的确定：坐标与高程坐标是根 据点与点之间的水平距离和水平角推算出来的。 高程也可以根据点与点之间的水平距离或斜距与 竖直角推算出来。 因此，确定地面点的空间位置必须进行水平角 与竖直角的测量。,水平角和竖直角测量原理,1、水平角测量原理,水平角测量原理,水平角 地面上一点到两个目标点的方向线垂直投 影到水平面上的夹角，用表示。 如图所示， A、B、C所构成的水平角应为ABC在 水平面H上的投影A1B1C1=。 水平角的取值范围为0360 。 根据水平角的概念，可设置一个有刻度的水平圆盘 （称水平度盘）（如图所示），其中心O位于过 B 点的 铅垂线上，度盘上有顺时针方向0360的水平分划， 直线 OA、OC 在水平度盘上的读数为a、c，则水平角 为 = ca（c a）。,2、竖直角测量原理,竖直角测量原理,竖直角 在同一竖直平面内，某一方向线与水平线 间的夹角（测量学又称倾斜角或竖角），用表示。 视线在水平线的上方为仰角（A），为正；视线在 水平线的下方为俯角（C），为负（如图所示）。在 竖直面内，竖直方向与BA（或BC）的夹角称为天顶 距，用 Z 表示，如图中的（ZA或 ZC）。天顶距Z与竖直 角的关系为： = 90Z。 在过B点的铅垂面上安置一竖直圆盘（称为竖直度 盘），其中心过B点。当竖直度盘与过BA直线的竖直面 重合时，BA方向线与水平线的夹角为A ，BA与竖直 方向夹角为ZA 。,竖直角测量原理,竖直角与水平角一样，其角值也是度盘上两个方向 读数之差，不同的是，这两个方向必有一个是水平方 向。经纬仪设计时，将提供这一方向，即：视线水平 时，竖直度盘读数为90或270 。在竖直角测量时，只 需读出目标点一个方向值，便可算得竖直角。 根据上述角度测量原理，研制出能同时完成水平角和 竖直角测量的仪器称为经纬仪。按精度分为DJ07、 DJ1、DJ2、DJ6、DJ10等多种等级，“D”“J” 分别为 “大地测量” 和“经纬仪” 汉语拼音第一个字母，其后的 数字代表该仪器测量精度。工程中常用的经纬仪有 DJ2、DJ6和DJ10，本章重点介绍DJ6型光学经纬仪。,第二节 DJ6型光学经纬仪 的构造与使用,光学经纬仪,DJ6光学经纬仪,DJ2光学经纬仪,DJ6型光学经纬仪的基本构造,1 基座 2 脚螺旋 3 轴套制动螺旋 4 脚螺旋压板 5 水平度盘外罩 6 水平方向制动螺旋 7 水平方向微动螺旋 8 照准部水准管 9 物镜 10 复测机钮 11 准星 12 物镜调焦螺旋 13 望远镜制动螺旋 14 望远镜微动螺旋 15 反光镜 16 度盘微测轮 17 目镜调焦螺旋 18 竖直度盘水准管 19竖直度盘水准管微动 螺旋 20度盘读数显微镜,DJ6型光学经纬仪的基本构造,1、DJ6光学经纬仪的基本构造,DJ6型光学经纬仪，一测回方向观测中误差不超过 6 。如图，光学经纬仪主要由照准部、水平度盘、 基座三部分组成。 （1）照准部 照准部包括望远镜、读数显微镜、竖直度盘、竖轴、 支架、照准部水准管、圆水准器、照准部旋转轴、横 轴（ 望远镜与竖直度盘安装在同一根旋转轴（横轴） 上，望远镜与竖直度盘一起旋转）、光学对中器、望远 镜制动螺旋与微动螺旋、竖直度盘指标水准管与竖直度 盘指标水准管微动螺旋（用自动归零补偿器装置代替）。,DJ6型光学经纬仪的基本构造,（2）水平度盘 水平度盘用光学玻璃制造，按顺时针方向有0360 的等间隔分划线。 度盘分划值 （两相邻分划线间的弧 长所对的圆心角）通常为1或30。扳下复测扳手，水 平度盘与照准部连接一体，水平度盘与照准部一起旋 转，读数显微镜上的读数不改变；扳上复测扳手，水平 度盘与照准部分离，水平度盘不动，不与照准部一起旋 转，读数显微镜上的读数改变。 （3）基座 包括基座、脚螺旋、连接板。使用光学经纬仪时， 要特别注意不要松开基座上的固定螺丝。,2、DJ6光学经纬仪的读数装置,读数光路,读数窗,DJ6光学经纬仪的读数装置,光学经纬仪的读数采用显微放大装置和测微装置。 （1）显微放大装置 将度盘刻划照亮、转向、放大、成像于读数窗上。 （2）测微装置 在读数窗上测定不足一个度盘分划值的读数装置。 DJ6型一般采用分微尺读数装置（如图）。分微尺其总 长为度盘分划间隔长度。 H为水平读数、V为竖盘读 数，度盘分划值为1，60格，每格为1，估读至0.1 。,3、DJ6光学经纬仪的使用,经纬仪的使用包括对中、整平、瞄准、读数四个步 骤。 经纬仪的安置又称对中整平。 （1）对中 目的 使经纬仪水平度盘的中心（经纬仪的竖轴）安 置在所测测站点的铅垂线上。 方法 垂球对中（误差不大于3mm）、光学对中器对 中（误差不大于1mm）。 垂球对中 安放脚架调整使垂球尖基本对准站点 安装经纬仪，旋上连接螺旋移动基座使 垂球尖精确对准站点旋紧连接螺旋 光学对中器对中 用对点器调焦螺旋看清分划板刻划 圈移动基座，使分划圈对准地面标志,光学经纬仪的使用,（2）整平 目的 使经纬仪竖轴位于铅垂线方向上，水平度盘处 于水平位置。 方法 气泡移动方向与左手大拇指转动方向一致。,光学经纬仪的使用,（3）瞄准 使要照准的点与十字丝的交点重合。尽量照准目标 底部，要消除视差。水平角测量时十字丝纵丝平分或 夹准目标（如图a，b）；竖直角测量时应将十字丝中 心对准目标。,光学经纬仪的使用,（4）读数 调节反光镜，使读 数窗明亮；转动读数 显微镜看清刻划数 字，然后读数。 【注意】读数前，调 节竖盘水准管气泡居 中，或打开竖盘归零 补偿器。,第三节 水平角和竖直角观测,1、水平角测量 水平角测量主要有测回法和全圆方向观测法两种。 （1）测回法（常用于测量两个方向之间的单角）,在角顶点O安置经纬仪， 对中、整平。将仪器竖盘 设置在望远镜左侧（即盘 左位置，也称正镜），瞄 准A目标，调焦、清晰成 像、消除视差，读数aL， 记录；,水平角观测,松开水平制动扳钮和望远镜制动扳钮，顺时针转动照准部，同上操作，瞄准 B点，读数bL ，记录。盘左所测水平角为L= bLaL ，称为上半测回； 松开水平制动扳钮和望远镜制动扳钮，倒转望远镜成盘右位置（竖盘在望远镜右侧，也称倒镜）。先瞄准B点，再瞄准A点，盘右所测水平角为R= bRaR ，称为下半测回。 上、下半测回合称一测回，一测回水平角值为： = (L +R )/2 盘左、盘右观测（即正、倒镜观测）可以消除某些系统误差。 盘左盘右观测值之差不得超过40 ，如果超限应测。,水平角观测,（2）全圆方向观测法 （全圆测回法） 如下图所示 设测站点为O，目标为A，B，C，D，进 行全圆测回法观测各个水平角。,全圆测回法操作步 骤： 安置仪器于测站点 O，对中、整平，盘 左位置照准A目标， 水平度盘归零；,水平角观测,顺时针转动照准部，依次瞄准B，C，D目标，读取水 平度盘的读数，最后瞄准A目标读数，A目标的两次读 数之差为归零差，要求归零差不得超过18，此为 上半测回； 盘右位置照准A目标，逆时针转动照准部，依次瞄准 D，C，B目标，读取水平度盘的读数，最后瞄准A目 标读数，归零差不得超过18 ，此为下半测回。 全圆测回法计算步骤： 计算两倍照准误差2c，2c =盘左读数（盘右读数180）； 计算各目标的方向值的平均读数； 计算归零方向值； 计算各测回归零方向值的平均值； 计算各目标间水平角值。,2、竖直角测量,（1）竖直度盘的构造 组成部分：竖盘、竖盘指标水准管、竖盘指标水准 管微动螺旋。竖盘固定在望远镜横轴的一侧，随望远镜 转动而转动。 转动竖盘指标水准管微动螺旋，使竖盘 指标水准管气泡居中，竖盘指标处于正确位置：当望远 镜视线水平时指标为90或270。 DJ6光学经纬仪采用竖盘指标水准管微动螺旋与竖盘 指标水准管， DJ2采用竖盘自动归零补偿器控制，补偿 器手轮（OFF、ON）。 竖盘注记形式：顺时针全圆注记、逆时针全圆注记。,竖直度盘的构造（竖盘注记）,竖直角测量,（2）竖直角的观测与计算 观测：安置仪器于测站，对中整平。盘左位置瞄准目 标，使十字丝中横丝精确切准目标顶端，调节竖盘指 标水准管微动螺旋，使竖盘指标水准管气泡居中，读 数为L。盘右位置同样步骤，读数为R。 计算：盘左状态时，物镜抬高，若读数L减小，说明 竖盘为顺时针全圆注记，竖直角为L=90L （如图 a）；若L增大，说明竖盘为逆时针全圆注记，竖直 角为L= L 90 （如图b）。 盘右状态时竖直角以R= R 270 （顺时针注记）或 R=270R （逆时针注记） 计算。 一测回竖直角为 =(L + R)/2=(R L 180)/2。,竖直角测量读数方式,第四节 经纬仪的检验与校正,横轴HH 水准管轴LL 视准轴CC 仪器竖轴VV 圆水准器轴LL,水准管轴垂直于仪器竖轴的检校,（1）水准管轴垂直于仪器竖轴（LLVV） 目的 仪器整平后保证竖轴铅直、水平度盘水平 。 检验 初平经纬仪，旋转照准部使水准管平行于一对 脚螺旋，调节脚螺旋使气泡严格居中，然后将照准 部旋转，如果气泡不再居中，说明LL不垂直于VV 。 校正 用校正针拨动水准管一端的校正螺丝，使气泡 向零点退回偏移格数的一半（即，图c），然后调 节脚螺旋使气泡居中（图d），反复几次，直到在任 何位置气泡偏离中心小于半格为止。,水准管轴垂直于仪器竖轴的检校,视准轴垂直于横轴的检校,（2）视准轴垂直于横轴（CCHH） 目的 使视准面（视准轴绕横轴旋转而成）为平面。 检验 整平经纬仪，选择一个与视准轴大致同高的点 为目标。 盘左照准此目标，得水平度盘的读数左； 盘右照准此目标，得水平度盘的读数右，则 2c =左(右180)。若c 60则须校正。 校正 仪器仍为盘右位置，转动照准部微动螺旋，使 水平度盘的读数为右 c，此时目标偏离十字丝交 点，卸下十字丝的保护盖，松开四个固定螺丝，调 节十字丝环左右两个校正螺丝，使条件满足。,视准轴垂直于横轴的检校,否则将扫 出一圆锥面。 视准轴不垂直 于横轴所偏离 的角度为c，则 同一目标盘 左、盘右读数 差为2c。,视准轴垂直于横轴的检校（十字丝分划板校正螺丝）,1、压环螺丝 2、十字丝分划板 3、十字丝校正螺丝 4、分划板座 5、压环,横轴垂直于竖轴的检校,（3）横轴垂直于竖轴（ HHVV ） 目的 横轴水平时，竖轴铅直，视准面为铅垂面，否 则为倾斜面。 检验 若P1与P2重合，则HHVV；P1与P2不重合， 则横轴HH与水平线的夹角i为横轴误差。 校正 用望远镜瞄准P1与P2连线的中点PM，固定照准 部，抬高望远镜使十字丝交点移到高处P点（由于角i 的存在， P与P并不重合）。打开支架护盖放松支架 校正螺丝，使横轴一端升高或降低，直至十字丝交点 对准P点（经纬仪横轴密封在支架内，该项校正应由专业维 修人员进行）。,横轴垂直于竖轴的检校,十字丝纵丝垂直于横轴的检校,（4）十字丝纵丝垂直于横轴（纵丝HH） 目的 使十字丝纵丝垂直于横轴HH， 观测角度时， 可用纵丝或横丝任意部位代替十字丝交点照准目标。 检验 整平经纬仪，用十字丝交点照准一固定目标， 旋转望远镜的微动螺旋，观察目标是否一直在十字 丝纵丝上移动。 校正 卸下十字丝的保护盖，松开四个固定螺丝，微 微转动十字丝环，使条件满足，旋紧固定螺丝，装 上十字丝的保护盖。,十字丝纵丝垂直于横轴的检校,竖盘指标差 及其检校,（5）竖盘指标差及其检校 目的 消减竖盘指标差。 检验 盘左、盘右读取 L、R，则= (L+R360)/2。