經(jīng)緯儀及其使用資料.ppt

第四章經(jīng)緯儀及其使用 4 1光學經(jīng)緯儀的構造 4 2水平角測量 4 3豎直角測量 4 4經(jīng)緯儀的檢驗與校正 4 5水平角度測量誤差和注意事項 4 6視距測量 4 7復習思考題 按精度分為DJ1 DJ2 DJ6 DJ15等 D 大地測量儀器J 經(jīng)緯儀數(shù)字 測角精度 一測回方向觀測中誤差 單位為秒 按讀數(shù)系統(tǒng)分為光學經(jīng)緯儀 電子經(jīng)緯儀 按性能分為方向經(jīng)緯儀 復測經(jīng)緯儀目前建筑測量中使用較多的是光學經(jīng)緯儀 一般用DJ6 精度要求較高時用DJ2 第一節(jié)光學經(jīng)緯儀的構造 一DJ6光學經(jīng)緯儀的構造DJ6光學經(jīng)緯儀包括基座 度盤 照準部三大部分 一 照準部主要由望遠鏡 支架 豎直軸 水平軸 豎直制動微動螺旋 水平制動微動螺旋 讀數(shù)設備 水準器和光學對點器等組成 望遠鏡 用于瞄準目標圓水準器 用于粗略整平儀器管水準器 用于精確整平儀器光學對點器 用于使度盤中心和測點在同一鉛垂線上讀數(shù)裝置 用于讀數(shù) 二 基座由軸座 腳螺旋 底板 三角壓板等組成 作用 用于連接和整平 三 度盤包括水平度盤和豎直度盤 由光學玻璃制成 注記 0 360 分劃 20 30 1 三種注 水平度盤順時針注記 與豎軸不固定 不隨望遠鏡轉(zhuǎn)動 水平度盤有復測鈕或變換鈕 用作改變觀測方向的角度值 豎直度盤順時針注記或逆時針注記 與望遠鏡固定 隨望遠鏡一起轉(zhuǎn)動 四 測釬 標桿和覘牌測釬 標桿和覘牌均為經(jīng)緯儀瞄準目標時所使用的照準工具 測釬 適用與距測站較近的目標 標桿 適用與距測站較遠的目標 覘牌 固定在三腳架上使用 遠近皆可適用 一般為紅白或黑白相間且常與棱鏡結合 用于電子經(jīng)緯儀或全站儀 有時也可懸掛垂球用垂球線作為瞄準標志 讀數(shù)裝置及讀數(shù)方法讀數(shù)裝置由棱鏡 透鏡 讀數(shù)顯微鏡組成 用于讀取度盤讀數(shù) 二DJ6級光學經(jīng)緯儀的讀數(shù)方法 讀數(shù)方法分測微尺和測微器兩種方法 測微尺 測微器 水平讀數(shù) 215 06 48 豎直讀數(shù) 78 52 00 豎直讀數(shù) 92 17 30 水平讀數(shù) 轉(zhuǎn)動測微輪重合讀數(shù) 在讀數(shù)顯微鏡內(nèi) 可以看到水平度盤和豎直度盤的分劃以及相應的分微尺像 如圖3 2所示 度盤最小分劃值為1 分微尺上把度盤為1 的弧長分為60格 所以分微尺上最小分劃值為1 每10 作一注記 可估讀至0 1 一 分微尺測微器及其讀數(shù)法 二 單平板玻璃測微器的讀數(shù)方法 如圖所示讀數(shù)窗內(nèi)可以看到測微盤 上 豎直度盤 中 和水平度盤 下 的分劃像 度盤凡整度注記 每度分兩格 最小分劃值為30 測微盤把度盤上30 弧長分為30大格 一大格為1 每5 一注記 每一大格又分三小格 每小格20 不足20 的部分可估讀 一般可估讀到四分之一格 即5 經(jīng)緯儀的使用包括對中 整平 瞄準和讀數(shù)四項基本操作 一對中 整平1目的 使測點中心與儀器豎軸中心在同一鉛垂線上 使水平度盤處于水平位置 2方法 有垂球?qū)χ泻凸鈱W對點器對中兩種 由于垂球?qū)χ芯容^低 且使用不便 工程測量中一般采用光學對點器對中 三經(jīng)緯儀的使用 光學對點器對中及整平的步驟 安置儀器 高度適中 使測點在視場內(nèi) 強制對中 調(diào)節(jié)腳螺旋 使光學對點器中心與測點重合 粗略整平 調(diào)節(jié)三腳架 使圓水準氣泡居中 精確整平 調(diào)節(jié)腳螺旋 使長水準氣泡居中 精確對中 移動基座 精確對中 只能前后 左右移動 不能旋轉(zhuǎn) 重復 兩步 直到完全對中 整平 二調(diào)焦與瞄準1目的 視準軸對準觀測目標的中心 2方法 調(diào)節(jié)目鏡調(diào)焦螺旋 使十字絲清晰 利用粗瞄器 粗略瞄準目標 固定制動螺旋 調(diào)節(jié)物鏡調(diào)焦螺旋使目標成像清晰 注意消除視差 調(diào)節(jié)制動 微動螺旋 精確瞄準 測水平角用雙絲夾粗目標 測豎直角用橫絲切目標頂部 三讀數(shù)方法 打開反光鏡 使讀數(shù)窗光線均勻 調(diào)焦使讀數(shù)窗分劃清晰 注意消除視差 按不同的測微器直接讀取水平 豎直度盤讀數(shù) 度 分 秒 秒為估讀且為6的倍數(shù) 水平角 215 06 48 豎直角 78 52 00 角度測量包括水平角測量和豎直角測量 水平角測量用于確定點的平面位置 豎直角測量用于測定高差或?qū)A斜距離改化成水平距離 常用儀器經(jīng)緯儀 一水平角測量原理 1水平角 相交的兩條直線在同一水平面上的投影所夾的角度 2原理 OA投影在水平度盤上讀數(shù)為a OB投影在水平度盤上讀數(shù)為b 則 角值范圍 0 360 第二節(jié)水平角測量 一 測回法 只有兩個方向 1操作步驟 安置儀器于O點 對中整平 正鏡 盤左 瞄準M點 度盤歸零 順時針轉(zhuǎn)動儀器 瞄準N點讀數(shù) 倒鏡 盤右 瞄準N點讀數(shù) 逆時針轉(zhuǎn)動儀器 瞄準M點讀數(shù) 二水平角的測量方法 2記錄與計算 見表 盤左 正鏡 觀測瞄M 記錄m左 0 00 36 瞄N 記錄n左 68 42 48 上半測回的角值 左 n左 m左 68 42 12 盤右 倒鏡 觀測瞄N 記錄n右 248 42 30 瞄M 記錄m右 180 00 24 下半測回角值 右 n右 m右 68 42 06 一測回角值 檢核對于DJ6經(jīng)緯儀 上下半測回角度之差應滿足 否則 應重測 當測角精度要求較高時 需觀測多個測回 第一測回度盤歸零 其他各測回間按180 n n為測回數(shù) 的差值 變換度盤 各測回角值之差不得超過40 取各測回平均值作為最后結果 測站 第一測回O 第二測回O 左 左 右 右 MN MN MN MN 00036 684248 684212 684209 1800024 2484230 684206 684215 901012 1585230 2701018 3385242 684218 684224 684221 水平角觀測手簿 測回法 二 全圓方向觀測法 目標多于兩個 1 操作步驟 安置儀器于測站點O 對中 整平 正鏡 盤左 選擇零方向C 順時針依次照準目標D A B C 歸零 讀數(shù) 倒鏡 盤右 瞄準零方向C 逆時針依次照準目標B A D C 歸零 讀數(shù) D C A 歸零后方向值的計算 各方向平均讀數(shù)分別減起始方向平均讀數(shù) 2 記錄與計算 觀測記錄見表 歸零差的計算 分別計算盤左 盤右兩次瞄準起始方向讀數(shù)之差 若 超限 應及時重測 計算2c值 兩倍視準誤差 2c 盤左讀數(shù) 盤右讀數(shù) 180 若2c超限 應及時重測 各方向平均讀數(shù)的計算 各測回歸零后平均方向值的計算 各測回歸零后方向值的平均值 水平角的計算 相鄰方向值之差 即為相鄰方向所夾的水平角 角值 123456789 全圓方向觀測法觀測手簿 O O 第1測回 第2測回 C D B A C C A B D C 00054 792748 1423118 2884630 00042 1800024 2592730 3223100 1084606 1800018 12 6 30 18 18 24 24 18 18 30 12 24 000397927391423109288461800030 00034 0000079270514230352884544 0000079265914230292884547 90010616927542323130184648900100 2700048349273642310019846362700036 90005716927452323115184642900048 0000079265314230232884550 900052 792659 630330 1461518 711413 6 12 一豎直角測量原理1 定義 在同一豎直面內(nèi) 儀器中心至目標的傾斜視線與水平視線所加的銳角 角值范圍 90 90 視線向上傾斜 稱仰角 為正值 視線向下傾斜 稱俯角 為負值 2 原理 目標視線讀數(shù) 水平視線讀數(shù)Z 天頂距 1 2 第三節(jié)豎直角測量 二豎直度盤構造豎直度盤固定在望遠鏡的旋轉(zhuǎn)軸 橫軸 上 主要由豎直度盤 豎盤指標 豎盤指標水準管 豎盤指標水準管微動螺旋 目前很多儀器用自動補償器代替了水準管 根據(jù)度盤的刻劃順序不同 分為順時針注記和逆時針注記兩種 順時針注記 逆時針注記 豎直角計算公式順時針注記豎盤刻劃 目鏡0 物鏡180 盤左 L 90 L 上半測回 盤右 R R 270 下半測回 一測回豎直角 L R 2 R L 180 2 三豎直角觀測與計算 逆時針注記豎盤刻劃 目鏡180 物鏡0 盤左 L L 90 上半測回 盤右 R 270 R 下半測回 一測回豎直角 L R 2 L R 180 2 L R分別為盤左 盤右豎盤讀數(shù) 豎直角計算的通用公式 1 當望遠鏡視線往上仰 豎盤讀數(shù)增加時 瞄準目標時的讀數(shù) 視線水平時的常數(shù) 當望遠鏡視線往上仰 豎盤讀數(shù)減小時 視線水平時的常數(shù) 瞄準目標時的讀數(shù)對不同注記形式的度盤 首先應正確判讀視線水平時的常數(shù) 且同一儀器盤左 盤右的常數(shù)差為180 2觀測 記錄與計算豎直角觀測 安置儀器 對中 整平 盤左瞄準目標某一位置 讀取豎盤讀數(shù)L 盤右瞄準原目標位置 讀取豎盤讀數(shù)R 以上盤左 盤右觀測構成一個測回 記錄與計算 見表3 3 分別計算盤左 盤右半測回豎直角 計算盤左盤右的平均值作為一測回豎直角 測站 目標 豎盤位置 豎盤讀數(shù) 半測回豎直角 指標差 一測回豎直角 備注 O P P 左右 左右 711236 2884700 961842 2634100 12 9 184712 61851 184724 184700 61842 61900 豎直角觀測手簿 L 90 L R R 270 x R L 2 L R 2 四豎盤讀數(shù)指標差 讀數(shù)指標與正確位置之間的小夾角x 稱為豎盤指標差 X X 如圖 盤左位置 望遠鏡上仰 讀數(shù)減小 豎盤讀數(shù)為L 則正確的豎直角為 90 L x L x 1 指標差計算 如圖 盤右位置 望遠鏡上仰 讀數(shù)增大 豎盤讀數(shù)為R 則正確的豎直角為 R 270 x R x 2 1 2 兩式聯(lián)立得 通過盤左 盤右豎直角取平均值 可以消除指標差 對于DJ6經(jīng)緯儀 同一測站上不同目標的指標差互差或同方向各測回指標差互差 不應超過25 一經(jīng)緯儀應滿足的幾何條件 主要軸線 豎軸VV水準管軸LL橫軸HH視準軸CC幾何關系 LLVVCCHHHHVV望遠鏡十字絲豎絲垂直于橫軸 第四節(jié)經(jīng)緯儀的檢驗與校正 二檢驗與校正 一 水準管軸垂直于豎軸的檢驗與校正1 檢驗 儀器粗平 圓水準器氣泡居中 水準管平行某兩個腳螺旋 使水準管氣泡居中 照準部旋轉(zhuǎn)180 若氣泡仍居中 則滿足要求 若氣泡偏離 則需校正 2 校正 用腳螺旋調(diào)一半 用水準管校正螺旋調(diào)一半 此項檢校需反復進行 直至儀器旋轉(zhuǎn)到任意方向氣泡都居中 校正螺絲 二 十字絲豎絲的檢驗校正1 檢驗 儀器整平 豎絲瞄準大致水平方向的P點 豎直方向移動望遠鏡 看P點是否在豎絲上移動2 校正 用十字絲的交點瞄準P點 用十字絲的校正螺旋調(diào)整 三 視準軸垂直于橫軸 2c 的檢驗與校正1 檢驗 平地選DAB 20m左右 安置儀器于中點O A點設瞄準標志 B點橫一毫米刻劃標尺 注意標志 標尺與儀器同高 盤左 瞄A 倒鏡 讀數(shù)為B1 盤右 瞄A 倒鏡 讀數(shù)為B2 若B1 B2 則滿足要求若B1 B2 則存在c角 當c超過1 時 需校正 2 校正 在標尺上定出B1 B2兩點連線的中點B 定出B B2兩點連線的中點B3 調(diào)節(jié)十字絲校正螺絲 使十字絲交點對準B3 四 橫軸垂直于豎軸的檢驗與校正1 檢驗 距墻壁D 30m安置儀器 墻壁上選一明顯目標P 30 盤左 瞄P 望遠鏡水平 讀數(shù)P1 標出P1 盤右 瞄P 望遠鏡水平 讀數(shù)P2 標出P2 若P1 P2 則滿足要求 若P1 P2 則存在i角 需校正 2 校正 墻上定出P1 P2的中點PM 調(diào)節(jié)水平微動 瞄準PM 將望遠鏡上仰 十字絲交點必偏離P點 至P 點 校正橫軸一端支架上的偏心環(huán) 使橫軸一端升高或降低 移動十字絲 精確瞄準P 反復檢校 直至i角小于1 五 豎盤指標差的檢驗與矯正1 檢驗 儀器整平 用盤左 盤右分別瞄準大致水平方向的P點 讀數(shù)為L R 計算豎直角和指標差 R L 180 2X L R 360 2DJ6 若X 60 滿足要求 若X 60 需要校正 2 校正 盤右瞄準P點 調(diào)節(jié)指標水準管微動螺旋 使豎盤讀數(shù)為 R x 270 調(diào)節(jié)指標水準管校正螺絲 使氣泡居中 六 光學對點器的檢驗與校正1 檢驗 安置儀器精確整平 在儀器正下方放一白色紙板 將對點器中心投影到紙板上 并做標志P1 旋轉(zhuǎn)照準部180 將對點器中心投影到紙板上 并做標志P2 若P1 P2重合 滿足要求 否則需校正 2 校正 取P1 P2的中點P 調(diào)節(jié)對點器校正螺絲 使對點器中心投影與P重合 P1 P2 P 一儀器誤差主要包括儀器檢校后的殘余誤差和儀器制造 加工不完善所引起的誤差 1 視準軸誤差 2c值 盤左 盤右取平均可消除 2 橫軸傾斜誤差 i角 盤左 盤右取平均可消除 3 度盤偏心差 照準部旋轉(zhuǎn)中心與水平度盤分劃中心不重合 盤左 盤右取平均可消除 4 度盤刻劃誤差 度盤刻劃不均勻 測回間變換度盤可減弱 5 豎軸傾斜誤差 盤左 盤右取平均不可消除 精確整平可減弱 第五節(jié)水平角測量的誤差和注意事項 二觀測誤差 1 儀器對中誤差 與偏心距成正比 與視線邊長成反比 當水平角接近180 時影響最大 精確對中可減弱 2 目標偏心差 與偏心距成正比 與視線邊長成反比 瞄準目標底部可減弱 3 儀器整平誤差 精確整平 一測回內(nèi)氣泡偏離不能超過2格 否則 測回間重新整平 4 照準誤差 消除視差 精確瞄準 5 讀數(shù)誤差 消除視差 認真讀數(shù) 三外界條件的影響外界條件的影響比較復雜 應選擇有利的觀測條件 盡量避免不利因素對測量的影響 1 溫度的影響 打傘遮陽 2 大氣折光的影響 選擇良好的天氣觀測 四水平角觀測的注意事項 儀器安置的高度要合適 腳架要踩實 對中 整平要準確 如觀測的目標之間高低相差較大時 更應注意儀器整平 如同一測回內(nèi)發(fā)現(xiàn)照準部水準管氣泡偏離居中位置 不允許重新調(diào)整水準管使氣泡居中 若氣泡偏離中央超過一格時 則需重新整平儀器 重新觀測 標桿要立直于測點上 盡可能用十字絲交點瞄準標桿或測釬的基部 豎角觀測時 宜用十字絲中絲切于目標的指定部位 記錄要清楚 并當場計算校核 若誤差超限應查明原因并重新觀測 同一個測回里不能轉(zhuǎn)動度盤變換手輪或按水平度盤復測扳鈕 第六節(jié)視距測量 一視距測量原理 視距測量是利用視距絲配合標尺讀數(shù)來完成的 對