第五节 垂直角的测量方法_建筑工程测量

时间: 2017-03-12 / 作者: / 分类:技术资料 / 浏览次数: / 0个评论 发表评论

第五节  垂直角的测量方法 一、垂直角测量原理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˚。如图3-11所示,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。如图3-11所示,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。 二、竖直度盘构造如图3-12所示,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。 文本框: 图3-12  竖直度盘的构造竖直度盘固定在横轴的一端,当望远镜在竖直面内转动时,竖直度盘也随之转动,而用于读数的竖盘指标则不动。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。如图3-13a所示为顺时针方向注记,如图3-13b所示为逆时针方向注记。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˚。 三、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。如图3-14所示,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:                                                   3-2)如图3-16所示,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:                                                  3-3)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:                                                 3-4)对于逆时针注记的竖盘,用类似的方法推得垂直角的计算公式为:                                                  3-5)在观测垂直角之前,将望远镜大致放置水平,观察竖盘读数,首先确定视线水平时的读数;然后上仰望远镜,观测竖盘读数是增加还是减少:若读数增加,则垂直角的计算公式为:                    3-6)若读数减少,则垂直角的计算公式为:                    3-7)以上规定,适合任何竖直度盘注记形式和盘左盘右观测。 四、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。如图3-15所示盘左位置,由于存在指标差,其正确的垂直角计算公式为:                                           3-8)同样如图3-15所示盘右位置,其正确的垂直角计算公式为:                                          3-9)将式(3-8)和(3-9)相加并除以2,得                                   3-10)    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。将式(3-8)和式(3-9)相减并除以2,得                                  3-11)式(3-11)为竖盘指标差的计算公式。指标差互差(即所求指标差之间的差值)可以反映观测成果的精度。有关规范规定:垂直角观测时,指标差互差的限差,DJ2型仪器不得超过±15″ DJ6型仪器不得超过±25″ 五、垂直角观测垂直角的观测、记录和计算步骤如下:1)在测站点O安置经纬仪,在目标点A竖立观测标志,按前述方法确定该仪器垂直角计算公式,为方便应用,可将公式记录于垂直角观测手簿表3-4备注栏中。2)盘左位置:瞄准目标A,使十字丝横丝精确地切于目标顶端如图3-16所示。转动竖盘指标水准管微动螺旋,使水准管气泡严格居中,然后读取竖盘读数L,设为95˚22′00″,记入垂直角观测手簿表3-4相应栏内。3)盘右位置:重复步骤2,设其读数R264˚36′48″,记入表3-4相应栏内。表3-4  垂直角观测手簿                                             测站 目标 竖盘 位置 竖盘读数 ° 半测回垂直角 ° 指标差 一测回垂直角 ° 备注 1 2 3 4 5 6 7 8 O

A

95   22   00 5   22   00 36 5   22   36   264   36   48 5   23   12 O B 81   12    36 8    47   24 45 8   46    39 278   45   54 8    45    54 4)根据垂直角计算公式计算,得那么一测回垂直角为:竖盘指标差为:将计算结果分别填入表3-4相应栏内。有些经纬仪,采用了竖盘指标自动归零装置,其原理与自动安平水准仪补偿器基本相同。当经纬仪整平后,瞄准目标,打开自动补偿器,竖盘指标即居于正确位置,从而明显提高了垂直角观测的速度和精度。

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