第八章 工業(yè)設(shè)備的安裝

1、工程測量學(xué)工程測量學(xué) 測繪工程教研室：夏小裕測繪工程教研室：夏小裕 第八章第八章 工業(yè)設(shè)備的安裝工業(yè)設(shè)備的安裝 和檢校測量和檢校測量 第一節(jié)第一節(jié) 精密微型控制網(wǎng)精密微型控制網(wǎng) 任務(wù)：任務(wù)： 進(jìn)行設(shè)備安裝和檢校，測量工作的主要任務(wù)是根據(jù)設(shè)計進(jìn)行設(shè)備安裝和檢校，測量工作的主要任務(wù)是根據(jù)設(shè)計 和工藝的總體要求，將大量的工藝設(shè)備構(gòu)件按規(guī)定的精度和工和工藝的總體要求，將大量的工藝設(shè)備構(gòu)件按規(guī)定的精度和工 藝流程的需要安置到設(shè)計的位置上，并在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中進(jìn)行藝流程的需要安置到設(shè)計的位置上，并在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中進(jìn)行 必要的檢測和校準(zhǔn)測量。必要的檢測和校準(zhǔn)測量。 因此必須建立安裝測量控制網(wǎng)。這類網(wǎng)常布設(shè)成精

2、密微型控因此必須建立安裝測量控制網(wǎng)。這類網(wǎng)常布設(shè)成精密微型控 制網(wǎng)的形式，其精度與設(shè)備安裝的精度要求有關(guān)，對于大型和制網(wǎng)的形式，其精度與設(shè)備安裝的精度要求有關(guān)，對于大型和 特種精密設(shè)備安裝，測量精度甚至達(dá)到了計量級。這類網(wǎng)一般特種精密設(shè)備安裝，測量精度甚至達(dá)到了計量級。這類網(wǎng)一般 由規(guī)則圖形構(gòu)成，下面介紹幾種特殊的控制網(wǎng)形式。由規(guī)則圖形構(gòu)成，下面介紹幾種特殊的控制網(wǎng)形式。 一、直伸三角形網(wǎng)一、直伸三角形網(wǎng) 直伸邊角網(wǎng)如圖直伸邊角網(wǎng)如圖7-17-1所示，設(shè)所示，設(shè)A A為固定點(diǎn)，為固定點(diǎn)，ABAB為固定方向，且為固定方向，且 設(shè)為設(shè)為x x軸方向。其他控制點(diǎn)軸方向。其他控制點(diǎn)1 1、22基本上位

3、于直線基本上位于直線ABAB上，通過邊上，通過邊 角測量來確定各點(diǎn)的縱橫向坐標(biāo)。角測量來確定各點(diǎn)的縱橫向坐標(biāo)。 由于控制點(diǎn)基本上位于一條直線上，三角形內(nèi)角接近由于控制點(diǎn)基本上位于一條直線上，三角形內(nèi)角接近0 0o o 或 或 180180o o。故三角網(wǎng)的圖形條件很差，但邊角網(wǎng)的圖形條件是強(qiáng)。故三角網(wǎng)的圖形條件很差，但邊角網(wǎng)的圖形條件是強(qiáng) 的。這一結(jié)論可以從對邊角觀測值誤差方程的分析中得到。的。這一結(jié)論可以從對邊角觀測值誤差方程的分析中得到。 1 1邊長觀測誤差方程邊長觀測誤差方程 邊長觀測誤差方程的一般形式為邊長觀測誤差方程的一般形式為 因此直伸網(wǎng)邊長誤差方程可簡化為：因此直伸網(wǎng)邊長誤差方程

4、可簡化為： 即邊長誤差方程僅用于求解即邊長誤差方程僅用于求解x x坐標(biāo)坐標(biāo)( (縱向縱向) )的改正數(shù)。的改正數(shù)。 2 2方向觀測誤差方程方向觀測誤差方程 方向觀測誤差方程的一般形式為方向觀測誤差方程的一般形式為 其中，其中， 為定向角改正數(shù)，為定向角改正數(shù)， 為為ijij邊近似邊長，邊近似邊長， 為為ijij方向近似值，方向近似值， 為為i i測站定測站定 向角近似位。向角近似位。 (7-3)(7-3)式進(jìn)一步簡化為：式進(jìn)一步簡化為： 式中，式中， 為為i i、j j點(diǎn)的近似坐標(biāo)。因此方向誤差方程僅點(diǎn)的近似坐標(biāo)。因此方向誤差方程僅 用于求解用于求解y y坐標(biāo)坐標(biāo)( (橫向橫向) )的改正數(shù)。

5、的改正數(shù)。 二、環(huán)形控制網(wǎng)二、環(huán)形控制網(wǎng) 高能物理粒子加速器中，粒子束是在儲能環(huán)中高速運(yùn)動的。高能物理粒子加速器中，粒子束是在儲能環(huán)中高速運(yùn)動的。 為了讓粒子束在封閉的環(huán)內(nèi)運(yùn)行，周圍需要安裝很多巨型磁塊，為了讓粒子束在封閉的環(huán)內(nèi)運(yùn)行，周圍需要安裝很多巨型磁塊， 使粒子進(jìn)行轉(zhuǎn)向。要求任意兩個相鄰磁塊間的相對徑向中誤差使粒子進(jìn)行轉(zhuǎn)向。要求任意兩個相鄰磁塊間的相對徑向中誤差 為為0.1mm0.1mm。磁塊安裝在地下環(huán)形隧道內(nèi)，測量工作是在隧道內(nèi)。磁塊安裝在地下環(huán)形隧道內(nèi)，測量工作是在隧道內(nèi) 進(jìn)行的。為了安裝這些磁塊并在運(yùn)行期間觀測其變形，要沿閉進(jìn)行的。為了安裝這些磁塊并在運(yùn)行期間觀測其變形，要沿閉

6、合曲線布設(shè)一系列測量控制點(diǎn)。由于隧道內(nèi)通視條件的限制，合曲線布設(shè)一系列測量控制點(diǎn)。由于隧道內(nèi)通視條件的限制， 目前環(huán)形控制網(wǎng)一般布設(shè)成測高直伸三角形環(huán)網(wǎng)或大地四邊形目前環(huán)形控制網(wǎng)一般布設(shè)成測高直伸三角形環(huán)網(wǎng)或大地四邊形 環(huán)鎖等形式。環(huán)鎖等形式。 1 1環(huán)形測高直伸三角網(wǎng)環(huán)形測高直伸三角網(wǎng) 環(huán)形測高直伸三角形網(wǎng)的布網(wǎng)方案如圖環(huán)形測高直伸三角形網(wǎng)的布網(wǎng)方案如圖7-27-2所示，除了測定每所示，除了測定每 個三角形的三條邊外，在每一個直伸的三角形中，在長邊上引個三角形的三條邊外，在每一個直伸的三角形中，在長邊上引 張一條弦線，用專用工具丈量三角形的高，根據(jù)兩邊和高可以張一條弦線，用專用工具丈量三角形

7、的高，根據(jù)兩邊和高可以 推算出三角形的三個角值。在加速器工程中，采用專用銦瓦測推算出三角形的三個角值。在加速器工程中，采用專用銦瓦測 距儀測距，精度可達(dá)距儀測距，精度可達(dá)0.03-0.05mm0.03-0.05mm，因此能顯著地改善方位角傳，因此能顯著地改善方位角傳 遞的精度，有效地克服了三角形因視線靠近隧道壁產(chǎn)生的旁折遞的精度，有效地克服了三角形因視線靠近隧道壁產(chǎn)生的旁折 光影響，實質(zhì)上是以測邊、測高達(dá)到高精度測角。下面來分析光影響，實質(zhì)上是以測邊、測高達(dá)到高精度測角。下面來分析 一下間接測角的精度。一下間接測角的精度。 如圖如圖7-37-3，在直伸三角形，在直伸三角形abcabc中三角形內(nèi)

8、角的計算公式中三角形內(nèi)角的計算公式為：為： 微分上式的第一式，并轉(zhuǎn)換成中誤差可得微分上式的第一式，并轉(zhuǎn)換成中誤差可得: 環(huán)形控制網(wǎng)的邊長一般較短環(huán)形控制網(wǎng)的邊長一般較短, ,三角形為狹長三角形，故有三角形為狹長三角形，故有 上式化為上式化為: : 由此可見，在測邊誤差和邊長一定的條件下，由此可見，在測邊誤差和邊長一定的條件下，h h越小，越小， 也也 隨之變小。隨之變小。 如果只測量狹長三角形的三條邊如果只測量狹長三角形的三條邊S S1 1，S S2 2，S S3 3；，那么可以推出三；，那么可以推出三 角形的角值：角形的角值： 微分上式并整理，可得中誤差公式為微分上式并整理，可得中誤差公式為

9、 由此可見，用直伸三角形三條邊長來推求角度的精度不高，由此可見，用直伸三角形三條邊長來推求角度的精度不高， 證明了用測量二條短邊和高來求角的方案是最佳的。但增加測證明了用測量二條短邊和高來求角的方案是最佳的。但增加測 量底邊長可以起到檢核作用，也有助于減少相鄰點(diǎn)的相對點(diǎn)位量底邊長可以起到檢核作用，也有助于減少相鄰點(diǎn)的相對點(diǎn)位 誤差。誤差。 2 2大地四邊形環(huán)鎖大地四邊形環(huán)鎖 如圖如圖7-47-4所示，四邊形環(huán)鎖的圖形結(jié)構(gòu)比較堅強(qiáng)，測量全部所示，四邊形環(huán)鎖的圖形結(jié)構(gòu)比較堅強(qiáng)，測量全部 邊，不測角度，也是一種較好的布設(shè)方案。但它的工作量大，邊，不測角度，也是一種較好的布設(shè)方案。但它的工作量大， 需

10、要具備四種不同長度的鋼瓦尺。需要具備四種不同長度的鋼瓦尺。 在評定環(huán)形控制網(wǎng)的精度時，一般要求給出切向誤差和徑在評定環(huán)形控制網(wǎng)的精度時，一般要求給出切向誤差和徑 向誤差，如果在直角坐標(biāo)系下進(jìn)行平差，則平差后要將向誤差，如果在直角坐標(biāo)系下進(jìn)行平差，則平差后要將x x和和y y方方 向的誤差轉(zhuǎn)換成切向誤差和徑向誤差?？紤]到環(huán)形控制網(wǎng)的特向的誤差轉(zhuǎn)換成切向誤差和徑向誤差?？紤]到環(huán)形控制網(wǎng)的特 點(diǎn)，可采用極坐標(biāo)系，如圖點(diǎn)，可采用極坐標(biāo)系，如圖7-57-5，平差后可直接得到徑向誤差，平差后可直接得到徑向誤差 值。在平差時要建立大地四邊形環(huán)鎖在極坐標(biāo)系下的邊長誤差值。在平差時要建立大地四邊形環(huán)鎖在極坐標(biāo)系

11、下的邊長誤差 方程。方程。 三、三維控制網(wǎng)三、三維控制網(wǎng) 一般的工程控制網(wǎng)，通常是將平面和高程分別建立的。這樣一般的工程控制網(wǎng)，通常是將平面和高程分別建立的。這樣 做的主要原因是三角高程測量的精度較低，與平面位置的精度做的主要原因是三角高程測量的精度較低，與平面位置的精度 不匹配，特別是在野外，大氣折射對垂直角的影響很大。不匹配，特別是在野外，大氣折射對垂直角的影響很大。 但在安裝控制網(wǎng)的小范圍內(nèi)，采用全站儀可以同時獲得精度但在安裝控制網(wǎng)的小范圍內(nèi)，采用全站儀可以同時獲得精度 相匹配的斜距、水平角、天頂距等觀測元素，經(jīng)過三維網(wǎng)整體相匹配的斜距、水平角、天頂距等觀測元素，經(jīng)過三維網(wǎng)整體 平差可一

12、次性得到網(wǎng)中各待定點(diǎn)的三維坐標(biāo)平差可一次性得到網(wǎng)中各待定點(diǎn)的三維坐標(biāo)(x(x，y y，z)z)。 三維網(wǎng)的意義在于：避免了二次布網(wǎng)、觀測和平差的繁瑣工三維網(wǎng)的意義在于：避免了二次布網(wǎng)、觀測和平差的繁瑣工 作；也避免了一些相關(guān)元素分開處理在精度上、時間上和信息作；也避免了一些相關(guān)元素分開處理在精度上、時間上和信息 上帶來的損失，理論上更加完善，因此在安裝控制網(wǎng)中三維網(wǎng)上帶來的損失，理論上更加完善，因此在安裝控制網(wǎng)中三維網(wǎng) 的應(yīng)用已越來越廣。本章第三節(jié)工業(yè)測量系統(tǒng)將介紹有關(guān)建立的應(yīng)用已越來越廣。本章第三節(jié)工業(yè)測量系統(tǒng)將介紹有關(guān)建立 三維網(wǎng)的方法。三維網(wǎng)的方法。 第二節(jié)第二節(jié) 精密定線和短邊方位傳遞

13、精密定線和短邊方位傳遞 一、精密定線的方法一、精密定線的方法 在設(shè)備的安裝和調(diào)試中，直線的準(zhǔn)直是軸線調(diào)整的主要內(nèi)容。在設(shè)備的安裝和調(diào)試中，直線的準(zhǔn)直是軸線調(diào)整的主要內(nèi)容。 下面介紹幾種精密定線的方法。下面介紹幾種精密定線的方法。 ( (一一) )外插定線外插定線 如圖如圖7-67-6中，已知中，已知A A、B B兩點(diǎn)，要在延長線上定出一系列待定兩點(diǎn)，要在延長線上定出一系列待定 點(diǎn)。點(diǎn)。 操作方法是將經(jīng)緯儀架在操作方法是將經(jīng)緯儀架在B B點(diǎn)，盤左照準(zhǔn)點(diǎn)，盤左照準(zhǔn)A A點(diǎn)，固定照準(zhǔn)部，點(diǎn)，固定照準(zhǔn)部， 然后把望遠(yuǎn)鏡繞橫軸縱轉(zhuǎn)然后把望遠(yuǎn)鏡繞橫軸縱轉(zhuǎn)180180o o。定出待定點(diǎn)。定出待定點(diǎn) ；盤右重

14、復(fù)上；盤右重復(fù)上 述步驟，定出述步驟，定出 ；取；取 的中點(diǎn)即為的中點(diǎn)即為1 1號點(diǎn)的最終位號點(diǎn)的最終位置。置。 可以仿此放樣出可以仿此放樣出2 2號點(diǎn)，當(dāng)號點(diǎn)，當(dāng)B B、2 2兩點(diǎn)相距較遠(yuǎn)時，可將經(jīng)緯兩點(diǎn)相距較遠(yuǎn)時，可將經(jīng)緯 儀設(shè)在儀設(shè)在1 1號點(diǎn)上，用號點(diǎn)上，用A A、1 1兩點(diǎn)來放樣兩點(diǎn)來放樣2 2號點(diǎn)。如果要放樣一批號點(diǎn)。如果要放樣一批 點(diǎn)，可一站站往前搬，稱為逐點(diǎn)向前搬站外插定線。點(diǎn)，可一站站往前搬，稱為逐點(diǎn)向前搬站外插定線。 ( (二二) )內(nèi)插定線內(nèi)插定線 設(shè)地面上有設(shè)地面上有A A、B B兩點(diǎn)，如圖兩點(diǎn)，如圖7-77-7所示，現(xiàn)要在所示，現(xiàn)要在ABAB直線上放樣直線上放樣 出出

15、P P點(diǎn)，如點(diǎn)，如A A點(diǎn)或點(diǎn)或B B點(diǎn)能設(shè)置經(jīng)緯儀，那么望遠(yuǎn)鏡照準(zhǔn)點(diǎn)能設(shè)置經(jīng)緯儀，那么望遠(yuǎn)鏡照準(zhǔn)B B或或A A點(diǎn)后點(diǎn)后 固定經(jīng)緯儀照準(zhǔn)部，在所需的位置上即可放樣出固定經(jīng)緯儀照準(zhǔn)部，在所需的位置上即可放樣出P P點(diǎn)。如點(diǎn)。如A A、B B 兩點(diǎn)不便于設(shè)置經(jīng)緯儀兩點(diǎn)不便于設(shè)置經(jīng)緯儀( (如為設(shè)備上的兩點(diǎn)等如為設(shè)備上的兩點(diǎn)等) )，可采用所謂的，可采用所謂的 歸化法內(nèi)插定線的方法。歸化法內(nèi)插定線的方法。 在概略點(diǎn)在概略點(diǎn) 架設(shè)經(jīng)緯儀，架設(shè)經(jīng)緯儀， 基本位于基本位于ABAB直線上，采用外插直線上，采用外插 定線的方法在定線的方法在B B點(diǎn)附近放出一點(diǎn)為點(diǎn)附近放出一點(diǎn)為 ，量出，量出 的距離，那么的

16、距離，那么 PPPP的距離為：的距離為： 將將PP點(diǎn)往點(diǎn)往P P點(diǎn)方向改正距離點(diǎn)方向改正距離 即可得到即可得到P P點(diǎn)。點(diǎn)。 實際上在歸化過程中，并不是一次就可以將實際上在歸化過程中，并不是一次就可以將P P點(diǎn)放樣到點(diǎn)放樣到ABAB直直 線上，需要逐次歸化。為達(dá)到上述目的，也可以通過在線上，需要逐次歸化。為達(dá)到上述目的，也可以通過在PP點(diǎn)測點(diǎn)測 量量 ，然后利用，然后利用 角來計算歸化值，如下圖角來計算歸化值，如下圖7-87-8所示。所示。 歸化值的計算公式為：歸化值的計算公式為： 式中，式中，SaSa、SbSb、L L采用概略距離即可。由于采用概略距離即可。由于 角接近角接近180180o

17、o，故，故 為小角度，上為小角度，上式可化為：式可化為： 利用歸化值將利用歸化值將PP點(diǎn)調(diào)整到點(diǎn)調(diào)整到P P點(diǎn)，再測角，直到滿足設(shè)計給點(diǎn)，再測角，直到滿足設(shè)計給 定的限差為止。本法特別適用于定的限差為止。本法特別適用于A A、B B點(diǎn)已標(biāo)定在墻上或高處，點(diǎn)已標(biāo)定在墻上或高處， 而不便于設(shè)站的情況?？梢宰C明用這種方法求歸化值的精度而不便于設(shè)站的情況。可以證明用這種方法求歸化值的精度 要比將經(jīng)緯僅放在端點(diǎn)測小角度來計算歸化值的精度要高。要比將經(jīng)緯僅放在端點(diǎn)測小角度來計算歸化值的精度要高。 ( (三三) )激光準(zhǔn)直測量激光準(zhǔn)直測量 在高精度設(shè)備安裝中，如北京正負(fù)電子對換機(jī)工程中，加速在高精度設(shè)備安裝

18、中，如北京正負(fù)電子對換機(jī)工程中，加速 器直線段的準(zhǔn)直測量精度要求為器直線段的準(zhǔn)直測量精度要求為2mm2mm，用經(jīng)緯儀測角的方法是，用經(jīng)緯儀測角的方法是 很難滿足這一要求的，一般采用精密準(zhǔn)直測量方法。很難滿足這一要求的，一般采用精密準(zhǔn)直測量方法。 準(zhǔn)直測量分光學(xué)機(jī)械法、激光束準(zhǔn)直法和波帶板激光準(zhǔn)直測準(zhǔn)直測量分光學(xué)機(jī)械法、激光束準(zhǔn)直法和波帶板激光準(zhǔn)直測 量法等。波帶板激光準(zhǔn)直測量是利用激光單色性好的優(yōu)點(diǎn)，采量法等。波帶板激光準(zhǔn)直測量是利用激光單色性好的優(yōu)點(diǎn)，采 用波帶板進(jìn)行衍射法準(zhǔn)直，準(zhǔn)直精度可達(dá)用波帶板進(jìn)行衍射法準(zhǔn)直，準(zhǔn)直精度可達(dá)1010-6 -6，在真空管道內(nèi)準(zhǔn) ，在真空管道內(nèi)準(zhǔn) 直，精度可達(dá)

19、直，精度可達(dá)1010-7 -7。 。 北京正負(fù)電子對撞機(jī)工程中，激光準(zhǔn)直測量采用往返觀測，北京正負(fù)電子對撞機(jī)工程中，激光準(zhǔn)直測量采用往返觀測， 并提供支架相對于基準(zhǔn)線的偏離值。支架調(diào)整時，由激光準(zhǔn)直并提供支架相對于基準(zhǔn)線的偏離值。支架調(diào)整時，由激光準(zhǔn)直 檢測支架的調(diào)整量，直到各支架調(diào)整到符合設(shè)計要求為止。為檢測支架的調(diào)整量，直到各支架調(diào)整到符合設(shè)計要求為止。為 減弱大氣條件的影響，激光準(zhǔn)直的觀測工作在夜間進(jìn)行，并排減弱大氣條件的影響，激光準(zhǔn)直的觀測工作在夜間進(jìn)行，并排 除熱輻射的影響。除熱輻射的影響。 激光準(zhǔn)直在大氣條件下，準(zhǔn)直的精度為激光準(zhǔn)直在大氣條件下，準(zhǔn)直的精度為1010-6 -6-10

20、 -10-5 -5。提高精度 。提高精度 的主要障礙是大氣折光的影響，為此可采取兩種途徑減弱折光的主要障礙是大氣折光的影響，為此可采取兩種途徑減弱折光 影響：其一，將整個波帶板裝置放置于近似真空的環(huán)境下；其影響：其一，將整個波帶板裝置放置于近似真空的環(huán)境下；其 二，在點(diǎn)光源到接收裝置的光路上用二，在點(diǎn)光源到接收裝置的光路上用“層流層流”代替代替“紊流紊流”也也 可減弱影響。除了在設(shè)備精密安裝中的應(yīng)用外，激光準(zhǔn)直測量可減弱影響。除了在設(shè)備精密安裝中的應(yīng)用外，激光準(zhǔn)直測量 還廣泛地應(yīng)用于線狀工程建筑物的變形觀測，例如導(dǎo)彈發(fā)射用還廣泛地應(yīng)用于線狀工程建筑物的變形觀測，例如導(dǎo)彈發(fā)射用 的高速軌道及大壩

21、變形觀測等。的高速軌道及大壩變形觀測等。 二、短邊方位傳遞二、短邊方位傳遞 在一些特殊的工程測量項目中，需要進(jìn)行短邊角度和方位在一些特殊的工程測量項目中，需要進(jìn)行短邊角度和方位 測量，由于測量現(xiàn)場條件的限制，控制點(diǎn)間的邊長一般很短，測量，由于測量現(xiàn)場條件的限制，控制點(diǎn)間的邊長一般很短， 通常只有幾米至十幾米的距離，對于這樣短的邊長，要保證角通常只有幾米至十幾米的距離，對于這樣短的邊長，要保證角 度測量和方位傳遞的精度，必需采取一些特殊的測量手段和方度測量和方位傳遞的精度，必需采取一些特殊的測量手段和方 法。法。 ( (一一) )短邊測角的技術(shù)特點(diǎn)短邊測角的技術(shù)特點(diǎn) 1 1短邊測角的主要誤差影響

22、短邊測角的主要誤差影響 短邊測角的主要誤差是系統(tǒng)誤差，其次才是偶然誤差。系短邊測角的主要誤差是系統(tǒng)誤差，其次才是偶然誤差。系 統(tǒng)誤差主要有：儀器和目標(biāo)對中誤差，望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦誤差和經(jīng)統(tǒng)誤差主要有：儀器和目標(biāo)對中誤差，望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦誤差和經(jīng) 緯儀垂直軸傾斜誤差等。緯儀垂直軸傾斜誤差等。 1)1)對中誤差的影響對中誤差的影響 對中誤差分為儀器對中誤差和目標(biāo)偏心誤差兩項，如圖對中誤差分為儀器對中誤差和目標(biāo)偏心誤差兩項，如圖7979所示。所示。 同樣，由目標(biāo)的偏心誤差同樣，由目標(biāo)的偏心誤差( (不考慮儀器對中誤差不考慮儀器對中誤差) )產(chǎn)生的測角中產(chǎn)生的測角中 誤差為誤差為 作為一個特例，設(shè)測站作為一個特例，

23、設(shè)測站O O、照準(zhǔn)點(diǎn)、照準(zhǔn)點(diǎn)A A、B B的對中誤差的對中誤差 邊長邊長 那么由儀器對中誤差那么由儀器對中誤差( (此時不考慮目標(biāo)偏此時不考慮目標(biāo)偏 心誤差心誤差) )產(chǎn)生的測角中誤差為：產(chǎn)生的測角中誤差為： 設(shè)目標(biāo)偏心誤差和儀器對中誤差互相獨(dú)立，因此，這兩項誤差設(shè)目標(biāo)偏心誤差和儀器對中誤差互相獨(dú)立，因此，這兩項誤差 產(chǎn)生的測角誤差為產(chǎn)生的測角誤差為 對中的方法通常有；垂球?qū)χ?、光學(xué)對點(diǎn)器對中、激光對點(diǎn)對中的方法通常有；垂球?qū)χ?、光學(xué)對點(diǎn)器對中、激光對點(diǎn) 器對中、對中桿對中和強(qiáng)制對中等方法。一般來說，垂球?qū)χ衅鲗χ?、對中桿對中和強(qiáng)制對中等方法。一般來說，垂球?qū)χ?誤差為誤差為2-3mm2-3m

24、m，對中桿對中誤差在，對中桿對中誤差在1mm1mm左右，而經(jīng)過嚴(yán)格檢校的左右，而經(jīng)過嚴(yán)格檢校的 光學(xué)對點(diǎn)器的對中精度為光學(xué)對點(diǎn)器的對中精度為0.5mm0.5mm，采用固定螺絲的強(qiáng)制對中精度，采用固定螺絲的強(qiáng)制對中精度 最高，一般要小于最高，一般要小于0.1mm0.1mm。表。表7-17-1給出了不同對中精度給出了不同對中精度(e)(e)和邊長和邊長 (s)(s)時的測角精度時的測角精度( ( 單位秒單位秒) )情況。情況。 分析：分析： ( (一一) )對中誤差對中誤差 對中誤差是指儀器中心沒有置于測站點(diǎn)的鉛垂線止所產(chǎn)生對中誤差是指儀器中心沒有置于測站點(diǎn)的鉛垂線止所產(chǎn)生 的誤差。如圖，的誤差。

25、如圖，O O為測站點(diǎn)、為測站點(diǎn)、OO為儀器中心，與測站點(diǎn)的偏為儀器中心，與測站點(diǎn)的偏 心距為心距為e e，應(yīng)測的角度為，應(yīng)測的角度為，實測的角度為，實測的角度為 ，對中誤差對，對中誤差對 測角的影響測角的影響 由上式可知，對中誤差對測角的影響與偏心距成正比、與邊由上式可知，對中誤差對測角的影響與偏心距成正比、與邊 長成反比，此外與所測角度的大小和偏心的方向有關(guān)。長成反比，此外與所測角度的大小和偏心的方向有關(guān)。 1 1 21 21 esin :,BOOAOO d 則很小和中和在三角形 )sin(sin )-esin( 2 1 2 2 dd e d ( (二二) )目標(biāo)偏心的影響目標(biāo)偏心的影響 目

26、標(biāo)偏心是由于標(biāo)桿傾斜引起的。如圖，若測角時沒有照目標(biāo)偏心是由于標(biāo)桿傾斜引起的。如圖，若測角時沒有照 準(zhǔn)花桿的底部準(zhǔn)花桿的底部A A，而照準(zhǔn)了頂部，設(shè)其投影為，而照準(zhǔn)了頂部，設(shè)其投影為A A1 1，這樣相當(dāng)于，這樣相當(dāng)于 目標(biāo)偏離了一段距離目標(biāo)偏離了一段距離e e，由此引起的測角誤差為，由此引起的測角誤差為 因此，目標(biāo)傾斜不容忽視，尤其是對于短邊，在立標(biāo)桿時，要因此，目標(biāo)傾斜不容忽視，尤其是對于短邊，在立標(biāo)桿時，要 垂直立于測點(diǎn)上，觀測時要盡量地照準(zhǔn)標(biāo)桿底部。垂直立于測點(diǎn)上，觀測時要盡量地照準(zhǔn)標(biāo)桿底部。 2)2)望遠(yuǎn)鏡的調(diào)焦誤差望遠(yuǎn)鏡的調(diào)焦誤差 在短邊情況下觀測目標(biāo)，望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦透鏡的變動量是較大

27、在短邊情況下觀測目標(biāo)，望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦透鏡的變動量是較大 的，因此不同方向望遠(yuǎn)鏡的調(diào)焦是不可避免的。所謂望遠(yuǎn)鏡的，因此不同方向望遠(yuǎn)鏡的調(diào)焦是不可避免的。所謂望遠(yuǎn)鏡 的調(diào)焦誤差是指在觀測過程中，因調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡物鏡焦距而引的調(diào)焦誤差是指在觀測過程中，因調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡物鏡焦距而引 起的望遠(yuǎn)鏡照準(zhǔn)軸的變動給測角帶來的誤差。望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦誤起的望遠(yuǎn)鏡照準(zhǔn)軸的變動給測角帶來的誤差。望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦誤 差的光路如圖差的光路如圖7-107-10所示。所示。 圖中：圖中：O O1 1為物鏡光心，為物鏡光心，C C2 2為分劃板十字絲中心，為分劃板十字絲中心，x x為調(diào)焦鏡光為調(diào)焦鏡光 心心(o)(o)偏離理論照準(zhǔn)軸偏離理論照準(zhǔn)軸O

28、Ol lC C2 2的距離。如果將的距離。如果將C C2 2看成物點(diǎn)，根據(jù)凹看成物點(diǎn)，根據(jù)凹 透鏡的成像原理有：透鏡的成像原理有：C C2 2點(diǎn)可被調(diào)焦透鏡成一虛像點(diǎn)點(diǎn)可被調(diào)焦透鏡成一虛像點(diǎn) ，此時，此時 就成了望遠(yuǎn)鏡實際的照準(zhǔn)軸。就成了望遠(yuǎn)鏡實際的照準(zhǔn)軸。 設(shè)設(shè) 到到 的距離為的距離為 ，到物鏡光心的距離為，到物鏡光心的距離為 ， 那么調(diào)焦誤差那么調(diào)焦誤差 的公式為：的公式為： 設(shè)望遠(yuǎn)鏡物鏡焦距為設(shè)望遠(yuǎn)鏡物鏡焦距為 調(diào)焦透鏡的像方焦距為調(diào)焦透鏡的像方焦距為 為為 調(diào)焦鏡至物鏡的距離，那么調(diào)焦誤差的計算公式還可化為：調(diào)焦鏡至物鏡的距離，那么調(diào)焦誤差的計算公式還可化為： 由此可見，望遠(yuǎn)鏡的調(diào)焦誤

29、差有如下性質(zhì)：由此可見，望遠(yuǎn)鏡的調(diào)焦誤差有如下性質(zhì)： (1)(1)調(diào)焦誤差調(diào)焦誤差( (照準(zhǔn)軸偏角照準(zhǔn)軸偏角) ) 與調(diào)焦物鏡光心偏離物鏡光心和與調(diào)焦物鏡光心偏離物鏡光心和 分劃板十字絲中心連線的距離分劃板十字絲中心連線的距離x x成正比。成正比。 (2)(2)望遠(yuǎn)鏡對同一目標(biāo)觀測調(diào)焦，如果盤左、盤右透鏡的光心望遠(yuǎn)鏡對同一目標(biāo)觀測調(diào)焦，如果盤左、盤右透鏡的光心 能處于同一位置，保持能處于同一位置，保持d d和和x x不變，那么盤左、盤右不變，那么盤左、盤右 的絕對的絕對 值相等，符號正好相反，因此，盤左、盤右取中數(shù)可消除調(diào)值相等，符號正好相反，因此，盤左、盤右取中數(shù)可消除調(diào) 焦誤差的影響。焦誤

30、差的影響。 (3)(3)對遠(yuǎn)近不同距離的目標(biāo)調(diào)焦觀測，調(diào)焦透鏡沿望遠(yuǎn)鏡套筒對遠(yuǎn)近不同距離的目標(biāo)調(diào)焦觀測，調(diào)焦透鏡沿望遠(yuǎn)鏡套筒 內(nèi)壁滑行，因存在隙動差，即使對同一目標(biāo)兩次調(diào)焦，調(diào)焦軌內(nèi)壁滑行，因存在隙動差，即使對同一目標(biāo)兩次調(diào)焦，調(diào)焦軌 跡也會發(fā)生微小的變化。這種晃動屬于偶然誤差，不能通過盤跡也會發(fā)生微小的變化。這種晃動屬于偶然誤差，不能通過盤 左、盤右取中數(shù)的方法來消除，但多次觀測取中數(shù)可以減弱。左、盤右取中數(shù)的方法來消除，但多次觀測取中數(shù)可以減弱。 通過上述分析，在短邊測角時調(diào)焦一定要注意用力均勻操通過上述分析，在短邊測角時調(diào)焦一定要注意用力均勻操 作，同時在作業(yè)前應(yīng)檢查望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦運(yùn)行的正確

31、性。觀測方法作，同時在作業(yè)前應(yīng)檢查望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦運(yùn)行的正確性。觀測方法 可采用盤左、盤右對一個目標(biāo)同時測完后再觀測下一個目標(biāo)。可采用盤左、盤右對一個目標(biāo)同時測完后再觀測下一個目標(biāo)。 3)3)垂直軸傾斜誤差垂直軸傾斜誤差 由于邊長較短，儀器與目標(biāo)點(diǎn)之間的垂直角可能很大，因此，由于邊長較短，儀器與目標(biāo)點(diǎn)之間的垂直角可能很大，因此， 垂直軸傾斜誤差的影響將不可忽略，由垂直軸傾斜誤差的公式垂直軸傾斜誤差的影響將不可忽略，由垂直軸傾斜誤差的公式 有：有： 式中，式中， 為垂直軸在水平軸方向為垂直軸在水平軸方向( (橫向橫向) )上的傾斜量，上的傾斜量， 為為 觀測目標(biāo)點(diǎn)的垂直角。觀測目標(biāo)點(diǎn)的垂直角。 不能通

32、過盤左、盤右取中數(shù)來消除，不能通過盤左、盤右取中數(shù)來消除， 因此在觀測中應(yīng)加入垂直軸傾斜改正，或在各測回之間，重新因此在觀測中應(yīng)加入垂直軸傾斜改正，或在各測回之間，重新 調(diào)整儀器氣泡居中，調(diào)整儀器氣泡居中， 使使i iv v呈現(xiàn)偶然性。呈現(xiàn)偶然性。 最新的電子經(jīng)緯儀，如最新的電子經(jīng)緯儀，如LeicaLeica的的T2002T2002T2003T2003等，在儀器設(shè)等，在儀器設(shè) 計上增加了一個液面?zhèn)鞲衅?，以測定垂直軸在兩個方向上的計上增加了一個液面?zhèn)鞲衅?，以測定垂直軸在兩個方向上的 傾斜量傾斜量( (縱向和橫向縱向和橫向) )，可以對垂直軸傾斜誤差進(jìn)行自動改正。，可以對垂直軸傾斜誤差進(jìn)行自動改正

33、。 補(bǔ)償范圍在補(bǔ)償范圍在3 3秒以內(nèi)，精度可達(dá)秒以內(nèi)，精度可達(dá) 0.1”0.1”。 分析：分析： 1 1視準(zhǔn)軸誤差：儀器的視準(zhǔn)軸應(yīng)垂直于橫軸。望遠(yuǎn)鏡繞橫軸旋視準(zhǔn)軸誤差：儀器的視準(zhǔn)軸應(yīng)垂直于橫軸。望遠(yuǎn)鏡繞橫軸旋 轉(zhuǎn)，當(dāng)橫軸水平則掃出一豎面。若視準(zhǔn)軸不垂直于橫軸，則視轉(zhuǎn)，當(dāng)橫軸水平則掃出一豎面。若視準(zhǔn)軸不垂直于橫軸，則視 準(zhǔn)軸繞橫軸掃出一錐面，這就要影響水平角觀測成果。如圖，準(zhǔn)軸繞橫軸掃出一錐面，這就要影響水平角觀測成果。如圖， 設(shè)視準(zhǔn)軸垂直于橫軸的位置為設(shè)視準(zhǔn)軸垂直于橫軸的位置為OMOM，當(dāng)儀器有視準(zhǔn)誤差，當(dāng)儀器有視準(zhǔn)誤差C C時，盤左時，盤左 的視準(zhǔn)軸位置為的視準(zhǔn)軸位置為OMOM1 1 , ,

34、 在水平度盤上的投影為 在水平度盤上的投影為OmOm1 1，則視準(zhǔn)誤差，則視準(zhǔn)誤差C C 給度盤讀數(shù)帶來的誤差為給度盤讀數(shù)帶來的誤差為，由，由OMMOMM1 1和和 OmmOmm1 1可知：可知： Om mm tg OM MM tgc 11 , 由于由于c c和和角很小，則角很小，則 OM Omc 從從OMmOMm看出看出 )(cos為視準(zhǔn)軸的傾角 OM Om cos c 由上圖可見，盤左、盤右照準(zhǔn)同一目標(biāo)時，其視準(zhǔn)誤差影響由上圖可見，盤左、盤右照準(zhǔn)同一目標(biāo)時，其視準(zhǔn)誤差影響 的大小相等，方向相反，所以用盤左、盤右兩個位置觀測水的大小相等，方向相反，所以用盤左、盤右兩個位置觀測水 平角，取其平

35、均值即可消除視準(zhǔn)誤差的影響。平角，取其平均值即可消除視準(zhǔn)誤差的影響。 2 2橫軸誤差橫軸誤差 儀器的橫軸應(yīng)垂直于豎軸。因為當(dāng)儀器整平時，橫軸應(yīng)水平，儀器的橫軸應(yīng)垂直于豎軸。因為當(dāng)儀器整平時，橫軸應(yīng)水平， 視準(zhǔn)軸繞橫軸掃出一豎面，否則將是一斜面，影響水平角觀測視準(zhǔn)軸繞橫軸掃出一豎面，否則將是一斜面，影響水平角觀測 成果。如圖，設(shè)成果。如圖，設(shè)HHHH為橫軸的正確位置，為橫軸的正確位置，OMOM為視準(zhǔn)軸。如果儀器為視準(zhǔn)軸。如果儀器 整平時，橫軸傾斜了整平時，橫軸傾斜了i i角，而為角，而為H H1 1H H1 1，則視準(zhǔn)軸偏向，則視準(zhǔn)軸偏向OMOM1 1，OmOm和和 OmOm1 1為為OMOM和

36、和OMOM1 1在水平度盤上的投影。顯然，在水平度盤上的投影。顯然，M M1 1m m為視準(zhǔn)軸繞橫軸為視準(zhǔn)軸繞橫軸 旋轉(zhuǎn)時在立面旋轉(zhuǎn)時在立面Q Q上的軌跡，亦傾斜上的軌跡，亦傾斜i i角。角。 為橫軸傾斜給度盤為橫軸傾斜給度盤 讀數(shù)帶來的誤差。讀數(shù)帶來的誤差。 itg m Om mM tg Om mM i i mMmmtgiOmmmtg mmmm 1 1 11 1 1 11111 111 :OM , , MO 可知從 故角很小和由于 得和由 由于盤左、盤右觀測同一目標(biāo)，由于盤左、盤右觀測同一目標(biāo)， 的大小相等，符號相反，的大小相等，符號相反， 因此用盤左、盤右兩個位置觀測水平角，取其平均值，則

37、可消因此用盤左、盤右兩個位置觀測水平角，取其平均值，則可消 除描傾斜對觀測結(jié)果的影響。除描傾斜對觀測結(jié)果的影響。 3 3豎軸傾斜誤差豎軸傾斜誤差 若視準(zhǔn)軸與橫軸正交橫軸垂直于豎軸，而豎軸與照準(zhǔn)部若視準(zhǔn)軸與橫軸正交橫軸垂直于豎軸，而豎軸與照準(zhǔn)部 水準(zhǔn)管軸已垂直，僅由于儀器未嚴(yán)格整平而使豎軸不在豎宜水準(zhǔn)管軸已垂直，僅由于儀器未嚴(yán)格整平而使豎軸不在豎宜 位置，豎軸偏離鉛垂線一微小角度，這就是豎軸傾斜誤差。位置，豎軸偏離鉛垂線一微小角度，這就是豎軸傾斜誤差。 若存在豎軸誤差，安置儀器時盡管照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管軸水平，豎若存在豎軸誤差，安置儀器時盡管照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管軸水平，豎 軸卻不處于鉛垂位置。如圖所示，軸卻不處

38、于鉛垂位置。如圖所示，0T0T為處于鉛垂位置的豎軸，為處于鉛垂位置的豎軸， 此時橫軸必在水平面此時橫軸必在水平面P P上。上。OTOT為傾斜了為傾斜了V V角的豎軸位置，此時角的豎軸位置，此時 橫軸一定在傾斜平面橫軸一定在傾斜平面PP上。由幾何學(xué)知，上。由幾何學(xué)知，P P、PP兩平面的交線兩平面的交線 O O1 1、0 02 2 與平面 與平面TOTTOT垂直，若橫軸位于此處，則無論垂直，若橫軸位于此處，則無論V V有多大，有多大， 它也始終保持水平。除此之外，橫軸在平面它也始終保持水平。除此之外，橫軸在平面PP上的任何位置均上的任何位置均 將產(chǎn)生不同大小的傾斜，其中以垂直于將產(chǎn)生不同大小的傾

39、斜，其中以垂直于O O1 10 02 2的的ONON位置的傾斜角位置的傾斜角 最大，并等于豎軸的傾斜角最大，并等于豎軸的傾斜角V V。任取一橫軸位置。任取一橫軸位置OROR，其傾斜角，其傾斜角 為為i iv v，作，作 cos , cos ONOR,sinONON sin :ROR,ORN RNPRN, Vi iNNRR ON VN OR RR i ONNR v V v 均為小值，得： 上式，并顧及和將前面三個公式代入 且得由得由 得由 ，令、上得兩點(diǎn)投影在平面、將 豎軸傾斜對目標(biāo)水平度盤讀數(shù)的影響豎軸傾斜對目標(biāo)水平度盤讀數(shù)的影響2 2為為 tancos 2 V 必須指出，橫軸不水平的誤差實際

40、上出兩個因素組成：一為必須指出，橫軸不水平的誤差實際上出兩個因素組成：一為 豎軸雖已鉛垂而橫軸不垂直于豎軸，即橫軸誤差；一為橫軸豎軸雖已鉛垂而橫軸不垂直于豎軸，即橫軸誤差；一為橫軸 雖巳垂直于豎軸，但豎軸并不鉛垂，即豎軸誤差。由上述討雖巳垂直于豎軸，但豎軸并不鉛垂，即豎軸誤差。由上述討 論可知，無論盤左還是盤右，照準(zhǔn)同一目標(biāo)時，式中的論可知，無論盤左還是盤右，照準(zhǔn)同一目標(biāo)時，式中的相相 同，即同，即2 2的符號不變，故盤左、盤右的平均值不能消除豎軸的符號不變，故盤左、盤右的平均值不能消除豎軸 誤差對方向讀數(shù)的影響。誤差對方向讀數(shù)的影響。 值得注意的是，儀器堅軸傾斜的誤差不是儀器方面的原因，值得

41、注意的是，儀器堅軸傾斜的誤差不是儀器方面的原因， 它是出于經(jīng)緯儀安置不正確所致。要消除這項誤差必須仔細(xì)它是出于經(jīng)緯儀安置不正確所致。要消除這項誤差必須仔細(xì) 安置儀器，在山區(qū)作業(yè)時更應(yīng)注意儀器的整平。對于精密的安置儀器，在山區(qū)作業(yè)時更應(yīng)注意儀器的整平。對于精密的 測量，當(dāng)豎直角較大時，水平度盤讀數(shù)應(yīng)按式進(jìn)行糾正。測量，當(dāng)豎直角較大時，水平度盤讀數(shù)應(yīng)按式進(jìn)行糾正。 2 2照準(zhǔn)標(biāo)志照準(zhǔn)標(biāo)志 特種工程測量特別是短邊條件下，照準(zhǔn)標(biāo)志和照明條件是特種工程測量特別是短邊條件下，照準(zhǔn)標(biāo)志和照明條件是 非常重要的。實踐證明，瞄準(zhǔn)精度除與經(jīng)緯儀望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)性非常重要的。實踐證明，瞄準(zhǔn)精度除與經(jīng)緯儀望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)性

42、能、大氣透明度、成像的穩(wěn)定度等有關(guān)外，也與照準(zhǔn)目標(biāo)和照能、大氣透明度、成像的穩(wěn)定度等有關(guān)外，也與照準(zhǔn)目標(biāo)和照 明條件有相當(dāng)大的關(guān)系。明條件有相當(dāng)大的關(guān)系。 好的照準(zhǔn)目標(biāo)和照明條件可減少觀測者疲勞，有利于加快工好的照準(zhǔn)目標(biāo)和照明條件可減少觀測者疲勞，有利于加快工 作速度和提高瞄準(zhǔn)精度。好的目標(biāo)應(yīng)滿足下列要求：作速度和提高瞄準(zhǔn)精度。好的目標(biāo)應(yīng)滿足下列要求： (1)(1)其形狀和大小便于精確瞄準(zhǔn)；其形狀和大小便于精確瞄準(zhǔn)； (2)(2)沒有測量相位差；沒有測量相位差； (3)(3)反差大，亮度好；反差大，亮度好； (4)(4)目標(biāo)的圖案或?qū)嶓w中心軸應(yīng)與機(jī)械軸重合，目標(biāo)的圖案或?qū)嶓w中心軸應(yīng)與機(jī)械軸重合

43、，沒有偏心差。沒有偏心差。 覘標(biāo)的圖案一般有三種：線條形、楔形和圓形，沒有偏心覘標(biāo)的圖案一般有三種：線條形、楔形和圓形，沒有偏心 差。如固差。如固7-117-11所示。所示。 實驗表明，當(dāng)目標(biāo)與十字絲同寬、同樣明亮、具有同樣的實驗表明，當(dāng)目標(biāo)與十字絲同寬、同樣明亮、具有同樣的 反差時，瞄準(zhǔn)精度為最高。因此，不同視線長度的目標(biāo)應(yīng)具有反差時，瞄準(zhǔn)精度為最高。因此，不同視線長度的目標(biāo)應(yīng)具有 不同的寬度。一般光學(xué)經(jīng)緯儀十字絲線條的寬度約為不同的寬度。一般光學(xué)經(jīng)緯儀十字絲線條的寬度約為6um6um，望，望 遠(yuǎn)鏡物鏡的焦距約為遠(yuǎn)鏡物鏡的焦距約為300mm300mm，由此算得十字絲的角寬約為，由此算得十字絲

44、的角寬約為4“4“。 如果希望目標(biāo)寬在測站處的張角與十字絲同粗，則目標(biāo)像寬應(yīng)如果希望目標(biāo)寬在測站處的張角與十字絲同粗，則目標(biāo)像寬應(yīng) 為為4“4“。 用雙絲去夾準(zhǔn)目標(biāo)時，采用目標(biāo)兩側(cè)空隙是否對稱來判斷是用雙絲去夾準(zhǔn)目標(biāo)時，采用目標(biāo)兩側(cè)空隙是否對稱來判斷是 否瞄準(zhǔn)目標(biāo)。設(shè)十字絲雙絲間隔的寬度為否瞄準(zhǔn)目標(biāo)。設(shè)十字絲雙絲間隔的寬度為 ，目標(biāo)像兩側(cè)空，目標(biāo)像兩側(cè)空 隙寬為隙寬為 ，如圖，如圖7-127-12，則目標(biāo)像寬為：，則目標(biāo)像寬為： 在大多數(shù)儀器中，在大多數(shù)儀器中，t t30”-40”30”-40”，如果，如果b b最最 小等于小等于5”5”，則，則d d最大等于最大等于20”-30”20”-30

45、”。取。取b bd d， 那么，那么，d=10”-13”d=10”-13”。由上述分析可見目標(biāo)寬。由上述分析可見目標(biāo)寬 大約在大約在4”4”一一30”30”之間。之間。 ( (二二) )短邊方位角傳遞短邊方位角傳遞 運(yùn)載火箭的慣性制導(dǎo)系統(tǒng)，艦船及飛機(jī)上定位定向的慣導(dǎo)運(yùn)載火箭的慣性制導(dǎo)系統(tǒng)，艦船及飛機(jī)上定位定向的慣導(dǎo) 平臺和平臺羅經(jīng)等，都是以陀螺為核心的裝置，這些裝置在使平臺和平臺羅經(jīng)等，都是以陀螺為核心的裝置，這些裝置在使 用前均應(yīng)對陀螺進(jìn)行測試，其中方位標(biāo)定用前均應(yīng)對陀螺進(jìn)行測試，其中方位標(biāo)定( (子午線標(biāo)定子午線標(biāo)定) )是由精是由精 密工程測量給出的。密工程測量給出的。 由于這些設(shè)備一般

46、都是在實驗室內(nèi)，因此不具備直接測定天由于這些設(shè)備一般都是在實驗室內(nèi)，因此不具備直接測定天 文方位角的條件，故通常的方法是在室外選一個天文觀測點(diǎn)，文方位角的條件，故通常的方法是在室外選一個天文觀測點(diǎn)， 測定某測定某方向的天文方位角，然后再將方位傳遞到室內(nèi)，在傳方向的天文方位角，然后再將方位傳遞到室內(nèi)，在傳 遞過程中邊長都很短，因此稱為短邊方位傳遞。遞過程中邊長都很短，因此稱為短邊方位傳遞。 為了克服對中誤差和調(diào)焦誤差的影響，短邊方位傳遞一般為了克服對中誤差和調(diào)焦誤差的影響，短邊方位傳遞一般 采用三臺儀器同時作業(yè)的角導(dǎo)線互瞄法，如圖采用三臺儀器同時作業(yè)的角導(dǎo)線互瞄法，如圖7-137-13所示。所示

47、。 1 1互瞄十字絲互瞄十字絲 由于經(jīng)緯儀的十字絲是處在物鏡的焦平面上，因此互瞄十字由于經(jīng)緯儀的十字絲是處在物鏡的焦平面上，因此互瞄十字 絲時，兩臺經(jīng)緯儀的望遠(yuǎn)鏡的焦距都要調(diào)整到絲時，兩臺經(jīng)緯儀的望遠(yuǎn)鏡的焦距都要調(diào)整到“無窮遠(yuǎn)無窮遠(yuǎn)”位置，位置， 此時的望遠(yuǎn)鏡實際上是一個平行光管。此時的望遠(yuǎn)鏡實際上是一個平行光管。 兩臺經(jīng)緯儀互瞄十字絲后，實際上實現(xiàn)了兩臺經(jīng)緯儀視準(zhǔn)軸兩臺經(jīng)緯儀互瞄十字絲后，實際上實現(xiàn)了兩臺經(jīng)緯儀視準(zhǔn)軸 的互相平行，而不是重合，它們之間的關(guān)系如圖的互相平行，而不是重合，它們之間的關(guān)系如圖714714所示。所示。 由于望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸相互平行的關(guān)系，因此不影響最后方位由于望遠(yuǎn)鏡的視

48、準(zhǔn)軸相互平行的關(guān)系，因此不影響最后方位 角的計算，其公式同樣為角的計算，其公式同樣為 經(jīng)緯儀互瞄法需三臺儀器同時工作，僅需在經(jīng)緯儀互瞄法需三臺儀器同時工作，僅需在A A、B B兩點(diǎn)設(shè)置兩點(diǎn)設(shè)置 觀測目標(biāo)，而在觀測目標(biāo)，而在1 1到到n n各點(diǎn)均需要設(shè)置經(jīng)緯儀進(jìn)行互瞄十字絲觀各點(diǎn)均需要設(shè)置經(jīng)緯儀進(jìn)行互瞄十字絲觀 測。測量方法是先用經(jīng)緯儀的盤左互瞄，從測。測量方法是先用經(jīng)緯儀的盤左互瞄，從1 1號點(diǎn)測到號點(diǎn)測到n n點(diǎn)，然點(diǎn)，然 后用盤右從后用盤右從n n點(diǎn)測到點(diǎn)測到1 1號點(diǎn)，為一個測回，一般要觀測號點(diǎn)，為一個測回，一般要觀測912912個測個測 回。由于每次互瞄的方向都是變化的，因此每個角的上

49、下半測回。由于每次互瞄的方向都是變化的，因此每個角的上下半測 回互差回互差(2c)(2c)和測回互差都不應(yīng)作比較，而限差的檢查僅檢查最和測回互差都不應(yīng)作比較，而限差的檢查僅檢查最 后一條邊的方位角后一條邊的方位角 的測回互差。的測回互差。 2.2.互瞄內(nèi)覘標(biāo)互瞄內(nèi)覘標(biāo) LeicaLeica電子經(jīng)緯儀電子經(jīng)緯儀T2000T2000和和T3000T3000的望遠(yuǎn)鏡內(nèi)可以高精度地安裝的望遠(yuǎn)鏡內(nèi)可以高精度地安裝 內(nèi)覘標(biāo)，一般要求安裝精度內(nèi)覘標(biāo)，一般要求安裝精度( (與視準(zhǔn)軸的偏差與視準(zhǔn)軸的偏差) )要達(dá)到要達(dá)到4”4”。事。事 實上，即使內(nèi)覘標(biāo)偏離視準(zhǔn)軸位置，通過對作為目標(biāo)的經(jīng)緯儀實上，即使內(nèi)覘標(biāo)偏離

50、視準(zhǔn)軸位置，通過對作為目標(biāo)的經(jīng)緯儀 的兩個度盤位置的內(nèi)覘標(biāo)進(jìn)行觀測并取中數(shù)，也能消除內(nèi)覘標(biāo)的兩個度盤位置的內(nèi)覘標(biāo)進(jìn)行觀測并取中數(shù)，也能消除內(nèi)覘標(biāo) 安裝偏差的影響。安裝偏差的影響。 互瞄內(nèi)覘標(biāo)法，測量的是儀器的中心，因此需要調(diào)焦觀測?；ッ閮?nèi)覘標(biāo)法，測量的是儀器的中心，因此需要調(diào)焦觀測。 在測站設(shè)計時應(yīng)盡量使各站間的距離相等，從而減弱調(diào)焦誤差在測站設(shè)計時應(yīng)盡量使各站間的距離相等，從而減弱調(diào)焦誤差 的影響，如果測站是穩(wěn)定的的影響，如果測站是穩(wěn)定的( (儀器未動儀器未動) )，那么測站間的角度值，那么測站間的角度值 是固定的，因此內(nèi)覘標(biāo)互瞄法可以檢查各測回間單個角的測回是固定的，因此內(nèi)覘標(biāo)互瞄法可以檢

51、查各測回間單個角的測回 互差。如果儀器搬動，那么只能檢查最后一條邊互差。如果儀器搬動，那么只能檢查最后一條邊 的測回間互的測回間互 差。差。 3 3互瞄法方位角傳遞實際精度互瞄法方位角傳遞實際精度 某試驗中心的室內(nèi)方位角需要從已知方位角的基準(zhǔn)鏡上進(jìn)行某試驗中心的室內(nèi)方位角需要從已知方位角的基準(zhǔn)鏡上進(jìn)行 傳遞，如圖傳遞，如圖7-157-15所示。實際測量中采用兩臺所示。實際測量中采用兩臺T3000T3000電子經(jīng)緯儀電子經(jīng)緯儀 進(jìn)行短邊方位傳遞。進(jìn)行短邊方位傳遞。 圖圖7-157-15中中A A為已知方位的基準(zhǔn)鏡，即其法線的天文方位角已為已知方位的基準(zhǔn)鏡，即其法線的天文方位角已 知，知，B B為

52、設(shè)備上的基準(zhǔn)鏡，其方位角未知。為設(shè)備上的基準(zhǔn)鏡，其方位角未知。1 1、2 2為兩臺為兩臺T3000T3000的的 設(shè)站點(diǎn)，設(shè)站點(diǎn)，1 1到到A A的距離為的距離為2m2m，2 2到到B B的距離為的距離為4m4m，1 1、2 2間的距離約間的距離約 為為18m18m。 基準(zhǔn)鏡基準(zhǔn)鏡A A的高度為的高度為1.5m1.5m，而基準(zhǔn)鏡，而基準(zhǔn)鏡B B的高度有的高度有2m2m多，因此在多，因此在2 2 點(diǎn)上設(shè)站需要有可升降的專用腳架。對基準(zhǔn)鏡觀測采用自準(zhǔn)直點(diǎn)上設(shè)站需要有可升降的專用腳架。對基準(zhǔn)鏡觀測采用自準(zhǔn)直 的方法，需要將焦距調(diào)至的方法，需要將焦距調(diào)至“無窮遠(yuǎn)無窮遠(yuǎn)”的位置，因此，焦距調(diào)整的位置，因

53、此，焦距調(diào)整 好后，在互瞄過程中都不需再調(diào)焦了。好后，在互瞄過程中都不需再調(diào)焦了。 為了確保觀測成果的可靠性，采用上午、下午兩個時段、在為了確保觀測成果的可靠性，采用上午、下午兩個時段、在1 1、 2 2兩點(diǎn)重新設(shè)站觀測的方法，每個時段觀測兩點(diǎn)重新設(shè)站觀測的方法，每個時段觀測9 9個測回。個測回。 因為無法比較單個角的測回差，故列出各測回的觀測結(jié)因為無法比較單個角的測回差，故列出各測回的觀測結(jié) 果，見表果，見表7-27-2。 從表中可以看出，上午、下午分別設(shè)站后方位角傳遞的互差僅從表中可以看出，上午、下午分別設(shè)站后方位角傳遞的互差僅 為為0.9”0.9”，因此成果是可靠的。如果按，因此成果是可

54、靠的。如果按1818個測回取中數(shù)作為傳遞個測回取中數(shù)作為傳遞 值，那么傳遞誤差值，那么傳遞誤差 為為0.21”0.21”。 第三節(jié)第三節(jié) 工業(yè)測量系統(tǒng)工業(yè)測量系統(tǒng) 工業(yè)測量（工業(yè)測量（Industrial MeasurementIndustrial Measurement）是指測量方法和技術(shù)）是指測量方法和技術(shù) 在工業(yè)制造、產(chǎn)品質(zhì)量檢驗、設(shè)備安裝調(diào)試中的應(yīng)用。工業(yè)測量在工業(yè)制造、產(chǎn)品質(zhì)量檢驗、設(shè)備安裝調(diào)試中的應(yīng)用。工業(yè)測量 系統(tǒng)主要是指用于進(jìn)行精密定位的三維坐標(biāo)測算系統(tǒng)。根據(jù)采用系統(tǒng)主要是指用于進(jìn)行精密定位的三維坐標(biāo)測算系統(tǒng)。根據(jù)采用 的儀器設(shè)備不同，可分為電子經(jīng)緯儀工業(yè)測量系統(tǒng)、全站儀極坐的

55、儀器設(shè)備不同，可分為電子經(jīng)緯儀工業(yè)測量系統(tǒng)、全站儀極坐 標(biāo)測量系統(tǒng)、近景攝影測量系統(tǒng)和激光跟蹤測量系統(tǒng)等。本節(jié)主標(biāo)測量系統(tǒng)、近景攝影測量系統(tǒng)和激光跟蹤測量系統(tǒng)等。本節(jié)主 要介紹經(jīng)緯儀、全站儀工業(yè)測量系統(tǒng)。要介紹經(jīng)緯儀、全站儀工業(yè)測量系統(tǒng)。 一、系統(tǒng)定向原理及精度分析一、系統(tǒng)定向原理及精度分析 ( (一一) )空間前方交會坐標(biāo)測量原理空間前方交會坐標(biāo)測量原理 經(jīng)緯儀工業(yè)測量系統(tǒng)在進(jìn)行三維坐標(biāo)測量時，采用空間前方經(jīng)緯儀工業(yè)測量系統(tǒng)在進(jìn)行三維坐標(biāo)測量時，采用空間前方 交會原理，多臺儀器構(gòu)成系統(tǒng)的最基本測量模式，如圖交會原理，多臺儀器構(gòu)成系統(tǒng)的最基本測量模式，如圖7-197-19所所 示。圖中示。圖中

56、1 1、2 2、3 3為儀器設(shè)站點(diǎn)，為儀器設(shè)站點(diǎn)，P P為待測量點(diǎn)，為待測量點(diǎn)，2 2、3 3號點(diǎn)在水號點(diǎn)在水 平面的投影點(diǎn)為平面的投影點(diǎn)為22、33。解算。解算P P點(diǎn)的三維坐標(biāo)點(diǎn)的三維坐標(biāo)(x(x，y y，z)z)，稱，稱 為空間角度前方交會。為空間角度前方交會。 由由1 1、2 2兩臺儀器交會得到空間三維坐標(biāo)的計算公式為：兩臺儀器交會得到空間三維坐標(biāo)的計算公式為： 式中，式中，11、 22為為1 1、2 2兩臺儀器分別測得的目標(biāo)點(diǎn)的水平兩臺儀器分別測得的目標(biāo)點(diǎn)的水平 角；角；1 1、 22 為為1 1、2 2兩臺儀器分別測得的目標(biāo)點(diǎn)的垂直角；兩臺儀器分別測得的目標(biāo)點(diǎn)的垂直角； L L為為

57、1 1、2 2兩臺儀器間的水平距離；兩臺儀器間的水平距離； 1212為為1 1、2 2兩臺儀器間的垂兩臺儀器間的垂 直角。由于經(jīng)緯儀實際測量的是方向值直角。由于經(jīng)緯儀實際測量的是方向值1P1P和和2P2P，設(shè)，設(shè)1 1、2 2兩兩 臺儀器間的方向值為臺儀器間的方向值為1212和和2121，因此有：，因此有： （二）經(jīng)緯儀交會測量系統(tǒng)（二）經(jīng)緯儀交會測量系統(tǒng) 經(jīng)緯儀交會測量系統(tǒng)是由兩臺以上高精度電子經(jīng)緯儀構(gòu)成經(jīng)緯儀交會測量系統(tǒng)是由兩臺以上高精度電子經(jīng)緯儀構(gòu)成 的空間角度前方交會測量系統(tǒng)，是在工業(yè)測量領(lǐng)域應(yīng)用最早和的空間角度前方交會測量系統(tǒng)，是在工業(yè)測量領(lǐng)域應(yīng)用最早和 最多的一種系統(tǒng)。最多的一種系統(tǒng)。 1.1.測量原理：經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)的三維坐標(biāo)測量原理是角度空間測量原理：經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)的三維坐標(biāo)測量原理