1、copyrightweibao.zou鄒鄒 維維 寶寶長安大學長安大學 地測學院地測學院20201313工 程 測 量 （非測繪專業(yè)適用）（非測繪專業(yè)適用）copyrightweibao.zou第三章 角度測量 1 角度測量的概念角度測量的概念 2 經(jīng)緯儀的構造經(jīng)緯儀的構造 3 水平角觀測水平角觀測 4 豎直角觀測豎直角觀測 5 直線定向直線定向 copyrightweibao.zou1 角度測量的概念角度測量的概念 測測量角度的量角度的儀儀器叫器叫經(jīng)緯儀經(jīng)緯儀， ，其必要條件：其必要條件： 1.1.儀儀器的中心必器的中心必須須位于水平角角位于水平角角頂頂?shù)牡你U鉛垂垂線線上。上。 2.2.照準

2、部照準部設備設備（望（望遠鏡遠鏡）要能上下、左右）要能上下、左右轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動動，上下，上下轉(zhuǎn)動時轉(zhuǎn)動時所形成的是所形成的是豎豎直面。直面。 3.3.要具有有刻劃的度要具有有刻劃的度盤盤，并能安置成水平，并能安置成水平位置（位置（豎豎直度直度盤盤安放在安放在鉛鉛垂位置）。垂位置）。 4.4.要有要有讀讀數(shù)數(shù)設備設備， ，讀讀取投影方向的取投影方向的讀讀數(shù)。數(shù)。 ABCb ba a2a a1ab zO 角度角度測測量是量是測測量的基本工作之一。量的基本工作之一。 水平角：空水平角：空間間相交直相交直線線的的夾夾角在水平面上的投影。角在水平面上的投影。 豎豎直角：在直角：在過過目目標標方向的方向的豎豎直平

3、面內(nèi)，目直平面內(nèi)，目標標方向與水平方向之方向與水平方向之間間的的夾夾角（仰角角（仰角為為正，俯角正，俯角為負為負）。）。copyrightweibao.zou2 經(jīng)緯儀的構造經(jīng)緯儀的構造 經(jīng)緯儀經(jīng)緯儀分光學分光學經(jīng)緯儀經(jīng)緯儀和和電電子子經(jīng)經(jīng)緯儀緯儀兩大兩大類類。 。 光學光學經(jīng)緯儀經(jīng)緯儀在我國的系列在我國的系列為為： ：DJ07， ，DJ1， ，DJ2， ，DJ6。 。D、 、J分分別別取取大地大地測測量量儀儀器、器、經(jīng)緯儀經(jīng)緯儀的的漢語漢語拼音拼音字字頭頭；數(shù)字；數(shù)字為為一個方向、一一個方向、一測測回的回的方向中方向中誤誤差。差。 DJ6級級光學光學經(jīng)緯儀經(jīng)緯儀部件及名稱，參部件及名稱，參見

4、見P29， ，圖圖3-2。 。copyrightweibao.zou一、度盤水平度水平度盤盤： ：0360順時針順時針刻劃，格刻劃，格值值1或或30； ；豎豎直度直度盤盤： ：0360順順（或逆）（或逆）時針時針刻劃，格刻劃，格值值1或或30。 。2 經(jīng)緯儀的構造經(jīng)緯儀的構造經(jīng)緯儀的主要構件經(jīng)緯儀的主要構件二、望遠鏡其構造如水準其構造如水準儀儀一章所述，所不同的是安裝在橫一章所述，所不同的是安裝在橫軸軸上，可上，可繞繞橫橫軸轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動。 。三、水準器1.圓圓盒水準器：盒水準器：用于粗平用于粗平儀儀器；器；2.水準管：水準管：用于精確整平用于精確整平儀儀器；器；3.指指標標水準器：水準器：用于整

5、置用于整置豎盤讀豎盤讀數(shù)指數(shù)指標標， ， 使之使之豎豎直。直。copyrightweibao.zou四、轉(zhuǎn)動控制裝置1.望望遠鏡遠鏡的制微的制微動動螺旋螺旋2.照準部的制微照準部的制微動動螺旋螺旋3.水平度水平度盤轉(zhuǎn)動盤轉(zhuǎn)動控制裝置控制裝置2 經(jīng)緯儀的構造經(jīng)緯儀的構造五、基座基座上，基座上，軸軸套供插入套供插入儀儀器器豎豎直直軸軸， ，側側面有面有緊緊固螺固螺絲絲； ；三個腳螺旋用來整平三個腳螺旋用來整平儀儀器；器；三角三角墊墊板上的中心螺板上的中心螺絲絲孔，與三角架上的中心螺孔，與三角架上的中心螺絲絲相相連連接。接。copyrightweibao.zou 六、光學對中器 對對中器的中器的視線

6、視線（ （視軸視軸）折射后與）折射后與儀儀器器豎軸豎軸重合，與照準部水準管重合，與照準部水準管軸軸垂直。照準部水準管垂直。照準部水準管軸軸整平（氣泡居中）后，整平（氣泡居中）后，儀儀器器豎軸豎軸和和對對中器的中器的視視線線（ （視軸視軸） ）處處于于鉛鉛垂垂線線上。通上。通過過在三腳架在三腳架頭頭平臺平臺上平移上平移儀儀器（器（監(jiān)視對監(jiān)視對中器中地面點的影像），使中器中地面點的影像），使儀儀器器豎軸豎軸位于位于過過地面地面標標定點中心的定點中心的鉛鉛垂垂線線上，上，達到達到“ “對對中中” ”。 。2 經(jīng)緯儀的構造經(jīng)緯儀的構造copyrightweibao.zou3 水平角觀測水平角觀測 測測

7、量就是將被量就是將被測測的量與的量與標標準量準量進進行比行比較較。 。標標準量通準量通過標過標準器（準器（標標尺、度尺、度盤盤等）來體等）來體現(xiàn)現(xiàn)。 。一、讀數(shù)方法 由于工由于工藝藝及及結結構上的原因，構上的原因，標標準器的分劃準器的分劃值值不可能很小。不可能很小。為測為測量出分劃量出分劃值值無法反映出的無法反映出的細細微微值值，必，必須須通通過過適當?shù)难b置適當?shù)难b置對標對標準器的分劃準器的分劃值進值進行放大和行放大和內(nèi)插（內(nèi)插（細細分）。故分）。故測測角裝置角裝置應應由以下幾部分由以下幾部分組組成：成： 1.標標準器：準器：光學度光學度盤盤 2.放大裝置：放大裝置：光學放大裝置、機構放大裝置

8、光學放大裝置、機構放大裝置 3.讀讀數(shù)數(shù)測測微裝置：微裝置： 根據(jù)根據(jù)測測微裝置不同，又有分微尺微裝置不同，又有分微尺讀讀數(shù)和數(shù)和單單平板玻璃平板玻璃測測微器微器讀讀數(shù)數(shù),參參見見P31。 。copyrightweibao.zou二、測回法觀測水平角 多用于多用于觀測觀測兩個方向之兩個方向之間間的的單單角。角。 3 水平角觀測水平角觀測BAOb b 對對中：把中：把儀儀器中心安置到器中心安置到過測過測站點站點O的的鉛鉛垂垂線線上。上。對對中偏差中偏差應應小于小于3mm。一般采用垂球。一般采用垂球?qū)χ小⒐鈱W中、光學對對中等；中等； 整平：精確整平：精確調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)基座的三個腳螺旋，使基座的三個腳螺

9、旋，使經(jīng)緯儀經(jīng)緯儀的的豎軸豎軸垂直，水平度垂直，水平度盤盤水平。在水平。在測測角角過過程中，氣泡偏離中心位置不能程中，氣泡偏離中心位置不能 超出超出12格。格。 瞄準：用望瞄準：用望遠鏡遠鏡筒上的粗瞄準器筒上的粗瞄準器對對準目準目標標；再使用；再使用豎絲豎絲切準目切準目標標， ，注意消除注意消除視視差。差。 讀讀數(shù)：用度、分、秒數(shù)：用度、分、秒 表示表示觀測結觀測結果。果。1.經(jīng)緯儀經(jīng)緯儀操作操作copyrightweibao.zou3 水平角觀測水平角觀測 2.觀測觀測方法與方法與順順序序 BAOb b 盤盤左左位置位置（ （上半上半測測回回）：）： 瞄準瞄準A目目標標，配置度，配置度盤盤位

10、置，位置，讀讀取水平度取水平度盤讀盤讀數(shù)數(shù)a； ； 瞄準瞄準B目目標標， ，讀讀取水平度取水平度盤讀盤讀數(shù)數(shù)b。角。角值值b b L=b-a。 。 盤盤右右位置位置（ （下半下半測測回）回）： ： 瞄準瞄準B目目標標， ，讀讀取水平度取水平度盤讀盤讀數(shù)數(shù)b 瞄準瞄準A目目標標， ，讀讀取水平度取水平度盤讀盤讀數(shù)數(shù)a。角。角值值b b R=b-a。 。 限差要求：限差要求： 上半上半測測回與下半回與下半測測回所回所測測角角值值之差不得超之差不得超過過40 兩個半兩個半測測回合起來稱回合起來稱為為一一測測回回， ，取平均取平均值值作作為為最后最后結結果：果： b b =（ （ b b L + b

11、b R ） ）/2 觀測觀測兩兩測測回，回，測測回回間變換間變換度度盤盤位置位置90，兩，兩測測回回間間b b 角角值值之差不得超之差不得超過過24copyrightweibao.zou三、方向法觀測水平角 多用于多用于測測站上站上觀測觀測方向多于三個。方向多于三個。 1 2 3 4 O3 水平角觀測水平角觀測 1.經(jīng)緯儀經(jīng)緯儀操作同操作同測測回法回法 2.觀測觀測方法與方法與順順序序 盤盤左左位置，瞄準起始方向目位置，瞄準起始方向目標標1讀讀數(shù)，然后數(shù)，然后順時針順時針方向方向依次瞄準目依次瞄準目標標2、 、3、 、4、 、1并并讀讀數(shù)。數(shù)。 （ （1、 、2、 、3、 、4、 、1） ）

12、盤盤右右位置，瞄準起始方向目位置，瞄準起始方向目標標1讀讀數(shù)，然后數(shù)，然后逆逆時針時針方向方向依次瞄準目依次瞄準目標標4、 、3、 、2、 、1并并讀讀數(shù)。數(shù)。 （ （1、 、4、 、3、 、2、 、1） ） 測測站限差：半站限差：半測測回回歸歸零差零差18；同一方向各；同一方向各測測回互差回互差24。 。copyrightweibao.zou3 水平角觀測水平角觀測ABCDO 0 02 18 150 14 54 0 02 12 37 44 18 110 29 06 180 02 12 330 14 48 180 02 00 217 44 06 290 28 54 ? ? ? ? ? 90 0

13、3 24 240 15 54 90 03 30 127 45 36 200 30 24 270 03 18 60 15 42 270 03 24 307 45 24 20 30 18 ? ? ? ? ?copyrightweibao.zou方向觀測法記錄計算的實例解釋：1. 上半測回歸零差= - =2. OA方向2C值=盤左讀數(shù)-（盤右讀數(shù)180） = （ 180） =3. OA方向盤左、盤右讀數(shù)的平均值：（ +（ 180）/2=再取平均得：（ + ）/2=OB方向的歸零方向值：OC方向的歸零方向值：00218 00212 6 00218 1800212 6 00218 1800212 002

14、15 00215 00206 00210 374412 00210= 374210 1102900 00210= 1102650 copyrightweibao.zou3 水平角觀測水平角觀測374204724450394538ABCDO 0 02 18 150 14 54 0 02 12 37 44 18 110 29 06 180 02 12 330 14 48 180 02 00 217 44 06 290 28 54 +6 +6+12 +12 +12 0 02 15 150 14 51 0 02 06 37 44 12 110 29 00( 0 02 10) 150 12 41 0 0

15、0 00 37 42 02 110 26 50 90 03 24 240 15 54 90 03 30 127 45 36 200 30 24 270 03 18 60 15 42 270 03 24 307 45 24 20 30 18 +6 +12+6 +12 +6 90 03 21 240 15 48 90 03 27 127 45 30 200 30 21(90 03 24) 150 12 24 0 00 00 37 42 06 110 26 57 150 12 32 0 00 00 37 42 04 110 26 54當小數(shù)點后是當小數(shù)點后是5 5時，奇近偶不進：時，奇近偶不進：10

16、.510.010.510.0； 11.5 12.011.5 12.0；其它情況，四舍五入。其它情況，四舍五入。copyrightweibao.zou4 豎直角觀測豎直角觀測 1.豎盤豎盤 有有順時針順時針刻劃和逆刻劃和逆時針時針刻劃，刻劃，與望與望遠鏡遠鏡一起一起轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動 ABCb ba a2a a1ab zO一、豎直角測量原理 2.讀讀數(shù)指數(shù)指標標 垂直向下垂直向下(指指標標水準管指水準管指示其是否垂直示其是否垂直) 3.望望遠鏡遠鏡 掃掃出出豎豎直平面；直平面；視視準準軸軸俯俯仰角度由仰角度由讀讀數(shù)指數(shù)指標標從從豎盤豎盤量度出來。量度出來。copyrightweibao.zou二、豎直角計

17、算公式 當不了解當不了解儀儀器的器的豎盤豎盤的刻劃的刻劃時時， ，盤盤左左， ，慢慢仰起望慢慢仰起望遠鏡遠鏡， ，觀觀察察讀讀數(shù)的數(shù)的變變化：化： 4 豎直角觀測豎直角觀測 讀讀數(shù)增加：數(shù)增加：a a 目目標讀標讀數(shù)水平數(shù)水平值值 讀讀數(shù)減少：數(shù)減少：a a 水平水平值值目目標讀標讀數(shù)數(shù) 注：注： 按上式算得按上式算得a a值值： ：“ “” ”值為值為仰角，仰角，“ “” ”值時為值時為俯角。俯角。 令：令：L盤盤左左時讀時讀數(shù)；數(shù)；R盤盤右右時讀時讀數(shù)數(shù) 豎豎直角：直角： a a左左=90-L a a右右=R-270 a a =（ （ a a左左+ a a右右） ）/ /2=（ （R-L-

18、180） ）/ /2 copyrightweibao.zou三、指標差及其計算公式 指指標標差：當指差：當指標標水準管氣泡居中水準管氣泡居中時時， ，讀讀數(shù)指數(shù)指標應嚴標應嚴格向下，由于安裝、格向下，由于安裝、調(diào)試誤調(diào)試誤差，差，讀讀數(shù)指數(shù)指標標與與鉛鉛垂方向偏離，稱垂方向偏離，稱豎盤讀豎盤讀數(shù)指數(shù)指標標差。如差。如圖圖P37， ，圖圖3-11，指，指標標偏離方向與度偏離方向與度盤盤刻劃方向一致，指刻劃方向一致，指標標差差為為正，反之正，反之為負為負。 。 4 豎直角觀測豎直角觀測 計計算算豎盤豎盤指指標標差的公式：差的公式： x=（ （R+L-360） ）/ /2 無無論豎論豎直度直度盤順時

19、針還盤順時針還是逆是逆時針時針刻劃，指刻劃，指標標差公式亦相同。差公式亦相同。 對對于于DJ6型型經(jīng)緯儀經(jīng)緯儀， ，豎盤豎盤指指標標差的差的變動變動范范圍圍不不應應超超過過25 。 。copyrightweibao.zou5 直線定向直線定向一、直線定向的概念二、標準方向 地極 直直線線定向的定向的實質(zhì)實質(zhì)： ：確定直確定直線線與與標標準方向之準方向之間間的水平角。的水平角。1.真子午真子午線線方向（地理子午方向（地理子午線線） ）2.磁子午磁子午線線方向（磁北方向）方向（磁北方向）3.坐坐標縱軸標縱軸方向方向天文子午天文子午線線天文天文觀測觀測得到得到大地子午大地子午線線由天文子午由天文子午

20、線線通通過過拉普拉斯方程拉普拉斯方程計計算得到算得到通通過過地面某點及地磁南北極的方向地面某點及地磁南北極的方向線線，即磁，即磁針針自由靜止自由靜止時時的的軸線軸線方向。方向。平行于高斯投影平行于高斯投影帶帶的中央子午的中央子午線線方向。方向。磁極copyrightweibao.zou 三、標準方向間的關系 1.真子午真子午線線方向與磁子午方向與磁子午線線方向方向 2.真子午真子午線線方向與坐方向與坐標縱軸標縱軸方向方向 x -g +g5 直線定向直線定向 地極 磁極 -d +d 因地極與磁極不一致，故因地極與磁極不一致，故過過地面某點的地面某點的真子午真子午線線方向與磁子午方向與磁子午線線方

21、向不一致，兩者方向不一致，兩者的的夾夾角角為為磁偏角磁偏角d d。某點的磁子午。某點的磁子午線線在真子在真子午午線線以以東東稱稱東東偏，磁偏角取正號；西偏偏，磁偏角取正號；西偏時時取取負負號。號。 中央子午中央子午線線高斯投影后高斯投影后為為直直線線（ （x軸軸），），其余子午其余子午線線投影后均投影后均為為曲曲線線，曲，曲線線上各點上各點處處的切的切線線與與縱軸縱軸方向的方向的夾夾角角g g ，稱，稱為該為該點的點的平面子午平面子午線線收收斂斂角。角。copyrightweibao.zou 四、方位角與象限角 N B A 5 直線定向直線定向 x 真 坐 子 標 磁 午 縱 子 軸 午 g

22、d A真 A磁 Q a P 1.方位角方位角 2.象限角象限角 從從標標準方向北端起，準方向北端起，順時針順時針方向方向計計算到算到某一直某一直線線的角度，稱的角度，稱為該為該直直線線的方位角，方的方位角，方位角從位角從0360。直。直線線的坐的坐標標正反方位角正反方位角相差相差180。 。 從一從一標標準方向的南端或北端，準方向的南端或北端，計計算到某算到某一直一直線線的的銳銳角，稱角，稱為該為該直直線線的象限角的象限角R，象限，象限角角090，加象限名表示，加象限名表示。 。RAB=北東60RBA=南西60aAB=60aBA=240copyrightweibao.zou 3.方位角與象限角

23、的關系方位角與象限角的關系 4.方位角的方位角的測測定定 5 直線定向直線定向 N RAB=北東60 aAB=60 B aBA=240 RBA=南西60 A 象限象限 北北東東R= a a象限象限 南南東東R=180- a a象限象限 南西南西R= a a -180象限象限 北西北西R=360- a a 用用羅盤測羅盤測定磁方位角（根據(jù)當定磁方位角（根據(jù)當?shù)氐亍?、g g 可可換換算出坐算出坐標標方位角）方位角） 測測定真方位角定真方位角 用陀螺用陀螺測測定真方位角定真方位角 用天文用天文觀測測觀測測定真方位角定真方位角copyrightweibao.zou第四章 距離測量 1 視距測量視距測

24、量 2 普通鋼尺量距普通鋼尺量距 3 光電測距光電測距 copyrightweibao.zou視視距距測測量：量： 低精度低精度 12001300鋼鋼尺量距：尺量距： 中等精度中等精度 1100015000光光電測電測距：距： 高精度，高效率高精度，高效率copyrightweibao.zou1 視距測量 測測定兩點定兩點間間的距離的距離D，高差，高差H。 。 儀儀器制造器制造時時保保證證： ： ； ； f + += =C =0=0一、視線水平時 (p108) 由由圖圖可知：可知： 則則平距平距： ：D=100l平距：平距：D高差：高差：H=i-vivdlp f100 Kpfpfldpfld

25、ClKfpflDdcopyrightweibao.zou二、視線傾斜時1 視距測量視距測量D=k la aa a 由由圖圖知知 l =lcosa a 平距平距 因因 高差高差D=Kl=Klcosa aD= Dcosa a=Klcos2a aDHivHaaaa2sin21sincossinKlKlDHviKlviHHa2sin21copyrightweibao.zou2 普通鋼尺量距普通鋼尺量距 工具：工具：30m或或50m鋼鋼尺尺(P47圖圖4-2、 、4-3)、拉力、拉力計計、溫度、溫度計計、花桿、花桿、測釬測釬等。等。 例：一支名例：一支名義長義長度度30m的的鋼鋼尺，尺尺，尺長長方程方程

26、為為 lt=30-0.012+0.00001230(t-20) 該該尺尺28時時的的長長度度為為 l28=30-0.012+0.00001230(28-20)=29.991m一、尺長方程 在溫度在溫度t下的尺下的尺長長方程方程為為 lt=l0+l+a al0(t-t0)式中式中 lt溫度溫度t 時時，尺的，尺的長長度度 l0鋼鋼尺的名尺的名義長義長度度 l尺尺長長改正數(shù)，改正數(shù)，鋼鋼尺尺檢檢定定時給時給出的數(shù)出的數(shù)值值 a a鋼鋼尺的膨尺的膨脹脹系數(shù)，一般取系數(shù)，一般取a a =0.000012m/ t鋼鋼尺使用尺使用時時的溫度的溫度 t0鋼鋼尺尺檢檢定定時時的溫度的溫度copyrightweibao.zou 二、直線定線 普通量距普通量距時時，用目估定，用目估定線線即可。即可。 方法：在直方法：在直線線兩端兩端A、 、B各立一花桿，一各立一花桿，一觀測觀測者在者在A花桿后面花桿后面12m處處目估定目估定線線：指：指揮揮在在1點點處處另一人將花桿立于另一人將花桿立于A、 、B連線連線上，然后將上，然后將1點（花桿位置）以點（花桿位置）以測釬標測釬標出。用同出。用同樣樣方法在地面上方法在地面上標標定出定出2點及其它中點及其它中間間點。點。 比比較較精確的量距用精確的量距用經(jīng)緯儀經(jīng)緯儀定定線線。