项目三角度测量（教案）-《建筑工程测量》同步教学（江苏凤凰教育出版社）

课程章节名称 项目三角度测量 教学目的、要求 ●了解角度测量的原理。 ●熟悉经纬仪的构造及读数方法。 ●掌握经纬仪的使用方法。 ●掌握测回法观测水平角的步骤。 ●掌握测回法观测竖直角的步骤。 ●掌握水平角测设方法。 ●了解经纬仪的检验与校正方法 重点 难点 1. 水平角测量原理 2. 经纬仪的使用 3. 水平角、竖直角的测量。 4. 仪器检验与校正 教学环节时间分配 5课时 教学手段、教学方法和实施步骤 多媒体、实物展示 授课内容: 1、 水平角的概念 相交于一点的两方向线在水平面上的垂直投影所形成的夹角，称为水平角。水平角一般用β表示，角值范围为0˚～360˚ 2、 DJ6型光学经纬仪的构造 DJ6型光学经纬仪主要由照准部、水平度盘和基座三部分组成。 1．照准部 照准部是指经纬仪水平度盘之上，能绕其旋转轴旋转部分的总称。照准部主要由竖轴、望远镜、竖直度盘、读数设备、照准部水准管和光学对中器等组成。 （1）竖轴照准部的旋转轴称为仪器的竖轴。通过调节照准部制动螺旋和微动螺旋，可以控制照准部在水平方向上的转动。 （2）望远镜望远镜用于瞄准目标。另外为了便于精确瞄准目标，经纬仪的十字丝分划板与水准仪的稍有不同。 （3）竖直度盘竖直度盘用于测量垂直角，竖直度盘固定在横轴的一端，随望远镜一起转动。 （4）读数设备读数设备用于读取水平度盘和竖直度盘的读数。 （5）照准部水准管照准部水准管用于精确整平仪器。水准管轴垂直于仪器竖轴，当照准部水准管气泡居中时，经纬仪的竖轴铅直，水平度盘处于水平位置。 （6）光学对中器光学对中器用于使水平度盘中心位于测站点的铅垂线上。 2．水平度盘 水平度盘是用于测量水平角的。它是由光学玻璃制成的圆环，环上刻有0°～360°的分划线，在整度分划线上标有注记，并按顺时针方向注记，其度盘分划值，为1˚或30†。 水平度盘与照准部是分离的，当照准部转动时，水平度盘并不随之转动。如果需要改变水平度盘的位置，可通过照准部上的水平度盘变换手轮，将度盘变换到所需要的位置。 3．基座 基座用于支承整个仪器，并通过中心连接螺旋将经纬仪固定在三脚架上。基座上有三个脚螺旋，用于整平仪器。在基座上还有一个轴座固定螺旋，用于控制照准部和基座之间的衔接。 3、 经纬仪的使用 1. 安置仪器 安置仪器是将经纬仪安置在测站点上，包括（观测水平角）对中和整平两项内容。对中的目的是使仪器中心与测站点标志中心位于同一铅垂线上；整平的目的是使仪器竖轴处于铅垂位置，水平度盘处于水平位置。 1）初步对中整平 （1）用锤球对中 （2）用光学对中器对中 2）精确对中和整平 对中和整平，一般都需要经过几次“整平—对中—整平”的循环过程，直至整平和对中均符合要求。 2、瞄准目标 （1）松开望远镜制动螺旋和照准部制动螺旋，将望远镜朝向明亮背景，调节目镜对光螺旋，使十字丝清晰。 （2）利用望远镜上的照门和准星粗略对准目标，拧紧照准部及望远镜制动螺旋；调节物镜对光螺旋，使目标影像清晰，并注意消除视差。 （3）转动照准部和望远镜微动螺旋，精确瞄准目标。测量水平角时，应用十字丝交点附近的竖丝瞄准目标底部。 3、读数 （1）打开反光镜，调节反光镜镜面位置，使读数窗亮度适中。 （2）转动读数显微镜目镜对光螺旋，使度盘、测微尺及指标线的影像清晰。 （3）根据仪器的读数设备，按前述的经纬仪读数方法进行读数。 4、 水平角的测量方法 1. 测回法 设O为测站点，A、B为观测目标，用测回法观测OA与OB两方向之间的水平角β，具体施测步骤如下。 （1）在测站点O安置经纬仪，在A、B两点竖立测杆或测钎等，作为目标标志。 （2）将仪器置于盘左位置，转动照准部，先瞄准左目标A，读取水平度盘读数aL，设读数为0˚01’30’’，记入水平角观测手簿表相应栏内。松开照准部制动螺旋，顺时针转动照准部，瞄准右目标B，读取水平度盘读数bL，设读数为98˚20’48’’，记入表相应栏内。 以上称为上半测回，盘左位置的水平角角值（也称上半测回角值）βL为：βL=bL－aL （3）松开照准部制动螺旋，倒转望远镜成盘右位置，先瞄准右目标B，读取水平度盘读数bR，记入表相应栏内。松开照准部制动螺旋，逆时针转动照准部，瞄准左目标A，读取水平度盘读数aR，设读数为180˚01†42‡，记入表相应栏内。 以上称为下半测回，盘右位置的水平角角值（也称下半测回角值）βR为：βR=bR－aR 上半测回和下半测回构成一测回。 （4）对于DJ6型光学经纬仪，如果上、下两半测回角值之差不大于±40‡，认为观测合格。此时，可取上、下两半测回角值的平均值作为一测回角值β。将结果记入表相应栏内。 注意：由于水平度盘是顺时针刻划和注记的，所以在计算水平角时，总是用右目标的读数减去左目标的读数，如果不够减，则应在右目标的读数上加上360˚，再减去左目标的读数，决不可以倒过来减。 当测角精度要求较高时，需对一个角度观测多个测回，应根据测回数n，以180˚/n的差值，安置水平度盘读数。 2．安置水平度盘读数的方法 先转动照准部瞄准起始目标；然后，按下度盘变换手轮下的保险手柄，将手轮推压进去，并转动手轮，直至从读数窗看到所需读数；最后，将手松开，手轮退出，把保险手柄倒回。 5、 竖直角的测量方法 1．垂直角的概念 在同一铅垂面内，观测视线与水平线之间的夹角，称为垂直角，又称倾角，用α表示。其角值范围为0˚～±90˚。视线在水平线的上方，垂直角为仰角，符号为正（+α）；视线在水平线的下方，垂直角为俯角，符号为负（－α）。 2．垂直角测量原理 同水平角一样，垂直角的角值也是度盘上两个方向的读数之差。望远镜瞄准目标的视线与水平线分别在竖直度盘上有对应读数，两读数之差即为垂直角的角值。所不同的是，垂直角的两方向中的一个方向是水平方向。无论对哪一种经纬仪来说，视线水平时的竖盘读数都应为90˚的倍数。所以，测量垂直角时，只要瞄准目标读出竖盘读数，即可计算出垂直角。 2.竖直度盘构造 光学经纬仪竖直度盘的构造包括竖直度盘、竖盘指标、竖盘指标水准管和竖盘指标水准管微动螺旋。当竖盘指标水准管气泡居中时，竖盘指标所处的位置称为正确位置。 光学经纬仪的竖直度盘也是一个玻璃圆环，分划与水平度盘相似，度盘刻度0˚～360˚的注记有顺时针方向和逆时针方向两种。 竖直度盘构造的特点是：当望远镜视线水平，竖盘指标水准管气泡居中时，盘左位置的竖盘读数为90˚，盘右位置的竖盘读数为270˚。 3.垂直角计算公式 由于竖盘注记形式不同，垂直角计算的公式也不一样。现在以顺时针注记的竖盘为例，推导垂直角计算的公式。 盘左位置：视线水平时，竖盘读数为90˚。当瞄准一目标时，竖盘读数为L，则盘左垂直角αL为： 盘右位置：视线水平时，竖盘读数为270˚。当瞄准原目标时，竖盘读数为R，则盘右垂直角αR为： 将盘左、盘右位置的两个垂直角取平均值，即得垂直角α计算公式为： 6、 竖盘指标差 在垂直角计算公式中，认为当视准轴水平、竖盘指标水准管气泡居中时，竖盘读数应是90˚的整数倍。但是实际上这个条件往往不能满足，竖盘指标常常偏离正确位置，这个偏离的差值x角，称为竖盘指标差。竖盘指标差x本身有正负号，一般规定当竖盘指标偏移方向与竖盘注记方向一致时，x取正号，反之x取负号。 盘左位置，由于存在指标差，其正确的垂直角计算公式为： 盘右位置，其正确的垂直角计算公式为： 将两式相加并除以2，得 由此可见，在垂直角测量时，用盘左、盘右观测，取平均值作为垂直角的观测结果，可以消除竖盘指标差的影响。 7、 经纬仪的轴线及各轴线间应满足的几何条件 经纬仪的主要轴线有竖轴VV、横轴HH、视准轴CC和水准管轴LL。经纬仪各轴线之间应满足以下几何条件： （1） 水准管轴LL应垂直于竖轴VV； （2）十字丝纵丝应垂直于横轴HH； （3）视准轴CC应垂直于横轴HH； （4）横轴HH应垂直于竖轴VV； （5）竖盘指标差为零。 经纬仪应满足的上述几何条件的，经纬仪在使用前或使用一段时间后，应进行检验，如发现上述几何条件不满足，则需要进行校正。 8、 经纬仪的检验与校正 1． 水准管轴LL垂直于竖轴VV的检验与校正 此项检验与校正比较精细，应反复进行，直至照准部旋转到任何位置，气泡偏离零点不超过半格为止。 2．十字丝竖丝的检验与校正 3．视准轴CC垂直于横轴HH的检验与校正 视准轴不垂直于水平轴所偏离的角值c称为视准轴误差。具有视准轴误差的望远镜绕水平轴旋转时，视准轴将扫过一个圆锥面，而不是一个平面。 4．横轴HH垂直于竖轴VV的检验与校正 若横轴不垂直于竖轴，则仪器整平后竖轴虽已竖直，横轴并不水平，因而视准轴绕倾斜的横轴旋转所形成的轨迹是一个倾斜面。这样，当瞄准同一铅垂面内高度不同的目标点时，水平度盘的读数并不相同，从而产生测角误差，影响测角精度，因此必须进行检验与校正。此项检验与校正也需反复进行。由于光学经纬仪密封性好，仪器出厂时又经过严格检验，一般情况下横轴不易变动。但测量前仍应加以检验，如有问题，最好送专业修理单位检修。近代高质量的经纬仪，设计制造时保证了横轴与竖轴垂直，故无须校正。 5．竖盘水准管的检验与校正 （1）检验 安置经纬仪，仪器整平后，用盘左、盘右观测同一目标点A，分别使竖盘指标水准管气泡居中，读取竖盘读数L和R，计算竖盘指标差x，若x值超过1’时，需要校正。 （2） 校正 先计算出盘右位置时竖盘的正确读数R0＝R－x，原盘右位置瞄准目标A不动，然后转动竖盘指标水准管微动螺旋，使竖盘读数为R0，此时竖盘指标水准管气泡不再居中了，用校正针拨动竖盘指标水准管一端的校正螺钉，使气泡居中。 此项检校需反复进行，直至指标差小于规定的限度为止。 课堂讨论 水平角的测设、竖直角的测设 课外思考、练 习及作业题 课后习题 学科网（北京）股份有限公司 $$