第03章精密角度測(cè)量ppt課件

1、/ /1761761安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué)3.1 精細(xì)光學(xué)經(jīng)緯儀3.2 角度觀測(cè)誤差分析3.3 精細(xì)光學(xué)經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)3.4 方向觀測(cè)法3.5 垂直角丈量/ /1761762安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué)前往本章首頁(yè)/ /1761763安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 我們知道，國(guó)家等級(jí)控制程度角度觀測(cè)的精度要求很高，加之各控制點(diǎn)之間間隔又遠(yuǎn)，使得普通經(jīng)緯儀不能勝任，因此必需運(yùn)用精細(xì)經(jīng)緯儀。本章將討論精細(xì)測(cè)角儀器的構(gòu)造特點(diǎn)、精細(xì)測(cè)角儀器的有關(guān)誤差等問題。/ /1761764安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué)3.1 3.1 精細(xì)光學(xué)經(jīng)緯儀精細(xì)光學(xué)經(jīng)緯儀精細(xì)光學(xué)經(jīng)緯儀的根本構(gòu)造主要由望遠(yuǎn)鏡、讀數(shù)設(shè)備、水準(zhǔn)器、軸組成 按精

2、度等級(jí)的高低: 分為J07，J1，J2，J6等規(guī)格。J是經(jīng)緯儀漢語(yǔ)拼音的第一個(gè)字母，其數(shù)字表示儀器的精度目的，即檢定時(shí)程度方向觀測(cè)一測(cè)回的中誤差。前往本章首頁(yè)/ /1761765安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 經(jīng)緯儀的主要部件有： 望遠(yuǎn)鏡構(gòu)成視準(zhǔn)軸，在照準(zhǔn)目的時(shí)構(gòu)成視準(zhǔn)線，以便準(zhǔn)確照準(zhǔn)目的。 照準(zhǔn)部水準(zhǔn)器用來指示垂直軸的垂直形狀，以構(gòu)成程度面和垂直面。 垂直軸作為儀器的旋轉(zhuǎn)軸，測(cè)定角度時(shí)，應(yīng)與測(cè)站鉛垂線一致。 程度軸作為望遠(yuǎn)鏡俯仰的轉(zhuǎn)軸，以便照準(zhǔn)不同高度的目的。 程度度盤用來在程度面上度量程度角，應(yīng)與程度面平行。 垂直度盤用來量度垂直角。/ /1761766安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 為了準(zhǔn)確讀取度盤

3、讀數(shù)，在程度度盤和垂直度盤上均有測(cè)微器。 經(jīng)緯儀的以上部件，除程度度盤以外，合稱為經(jīng)緯儀的照準(zhǔn)部，照準(zhǔn)部可以繞垂直軸旋轉(zhuǎn)。 / /1761767安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué)3.1.1精細(xì)光學(xué)經(jīng)緯儀的根本構(gòu)造 (一)望遠(yuǎn)鏡 望遠(yuǎn)鏡是經(jīng)緯儀照準(zhǔn)和放大目的的設(shè)備。望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)是由物鏡與調(diào)焦鏡組成的物鏡組、十字絲分劃板和目鏡等三部分所組成。為了提高望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的質(zhì)量，物鏡、調(diào)焦鏡和目鏡均為復(fù)合透鏡。 在觀測(cè)時(shí)，經(jīng)過挪動(dòng)調(diào)焦鏡來改動(dòng)物鏡與調(diào)焦鏡的間隔，從而獲得一個(gè)焦距為f的等效物鏡，使照準(zhǔn)目的恰好成像在十字絲平面上。假設(shè)調(diào)焦不完善，目的不能恰好成像在十字絲平面上，就會(huì)產(chǎn)生視差。 / /1761768安徽理工

4、大學(xué)安徽理工大學(xué)/ /1761769安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 等效物鏡的光心與十字絲中心的連線就是望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸。在望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦時(shí)，調(diào)焦透鏡沿著望遠(yuǎn)鏡筒內(nèi)壁來回挪動(dòng)。此時(shí)，假設(shè)調(diào)焦透鏡運(yùn)轉(zhuǎn)的軌跡不是一條平行于光軸的直線，而是一條曲線，就將導(dǎo)致視準(zhǔn)軸改動(dòng)方向，而給方向觀測(cè)成果帶來誤差。所以程度方向觀測(cè)時(shí)，通常規(guī)定一個(gè)測(cè)回內(nèi)不得重新調(diào)焦。 透鏡成像的根本公式為f1v1u1/ /17617610安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 一個(gè)測(cè)回內(nèi)不調(diào)焦的情況下，焦距f堅(jiān)持 不變。上式微分可知，物距u變化與像距v變化之間的關(guān)系為 設(shè)v0.25m，u2000m， 當(dāng)du1000m時(shí)，代入上式可得： dv0.016mm。d

5、udvuv2/ /17617611安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 就是說，對(duì)于平均邊長(zhǎng)為2km的控制網(wǎng)，假設(shè)不同邊長(zhǎng)在1km內(nèi)變通，即使一個(gè)測(cè)回內(nèi)不重新調(diào)焦，由此所產(chǎn)生的像距變化只需0.016mm，這時(shí)物像仍較明晰，根本上覺得不出視差。/ /17617612安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 遠(yuǎn)鏡中的十字絲分劃板是觀測(cè)時(shí)用以準(zhǔn)確照準(zhǔn)目的的，所以運(yùn)用分劃板上十字絲時(shí)，應(yīng)思索照準(zhǔn)目的的型式和種類。閱歷闡明，當(dāng)目的成像的寬度為雙絲間距的1312時(shí)，用雙絲照準(zhǔn)的精度較高.細(xì)長(zhǎng)的目的宜用單絲照準(zhǔn)，當(dāng)目的成像寬度接近單絲寬度，且目的又較長(zhǎng)時(shí)，用單絲照準(zhǔn)的精度較高。/ /17617613安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 目鏡相當(dāng)于

6、一個(gè)放大鏡，它的作用是把十字絲面上的目的影像和十字絲同時(shí)放大，便于人眼察看。對(duì)于正常眼睛要求目鏡與十字絲分劃板的間距，相當(dāng)于目鏡的焦距。但由于觀測(cè)者的眼睛視力不同，需求的間距亦不一樣。所以觀測(cè)開場(chǎng)前，首先要調(diào)理目鏡位置，使十字絲分劃影像非常明晰后，再去照準(zhǔn)目的，對(duì)望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦。/ /17617614安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) (二)讀數(shù)設(shè)備 讀數(shù)設(shè)備，包括度盤、光學(xué)測(cè)微器和讀數(shù)顯微鏡3部分。 1、度盤 度盤是量測(cè)角度的規(guī)范器，其圓周刻著等間距的分劃線，兩相鄰分劃線間的角值稱為格值，例如，圖的度盤格值為20。精細(xì)測(cè)角儀器的度盤直徑普通為75160mm，格值為4 20 。/ /17617615安徽理工

7、大學(xué)安徽理工大學(xué)/ /17617616安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 度盤的分劃線是由刻度機(jī)刻制的。由于刻度機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)誤差等影響，使得度盤分劃線的間距并不嚴(yán)厲相等，從而產(chǎn)生度盤分劃誤差。實(shí)際分析和實(shí)踐測(cè)定均闡明，度盤分劃誤差大部分表現(xiàn)為系統(tǒng)性質(zhì)的誤差。其中沿度盤全周逐漸變化，構(gòu)成以圓周為周期的誤差，稱為長(zhǎng)周期誤差，而以度盤上一小弧段，約301為周期的，并在全周上多次反復(fù)出現(xiàn)的周期性誤差稱為短周期誤差。檢驗(yàn)結(jié)果闡明，對(duì)于J1、J2級(jí)經(jīng)緯儀，其長(zhǎng)周期誤差約為1.52.0，短周期誤差約為1.01.2。/ /17617617安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 為減弱周期誤差對(duì)方向觀測(cè)的影響，規(guī)定，在方向觀測(cè)中，各測(cè)回

8、之間應(yīng)變換度盤位置。普通是按下式進(jìn)展各測(cè)回間度盤的變換 式中n為測(cè)回?cái)?shù),為度盤格值的一半。變換180/n 是為了將n個(gè)測(cè)回平均分布于度盤全周上，以減弱長(zhǎng)周期誤差的影響，變換那么是為了減弱短周期誤差的影。 同理，為了減弱分劃尺的分劃誤差影響，亦應(yīng)按測(cè)回?cái)?shù)進(jìn)展分配。n1800/ /17617618安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 2、光學(xué)測(cè)微器 精細(xì)經(jīng)緯儀采用了雙光學(xué)零件的測(cè)微器，按對(duì)徑重合讀數(shù)法讀取讀數(shù)，10.1 。 3、讀數(shù)顯微鏡 由于度盤的圓周有限，相鄰分劃線的間距很小，如JGJ2經(jīng)緯儀的程度度盤直徑為90mm，格值為20，相鄰分劃線間距僅0.26mm。為了增大最小格值相對(duì)于眼睛的視角，采用了讀數(shù)顯

9、微鏡安裝。/ /17617619安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) (三)水準(zhǔn)器 精細(xì)經(jīng)緯儀上的水準(zhǔn)器通常有兩種：一種是圓形水準(zhǔn)器；另一種是管狀水準(zhǔn)器。 圓水準(zhǔn)器的內(nèi)部外表是一球面，球面頂點(diǎn)為圓水準(zhǔn)器的零點(diǎn)。由于球面的半徑較小，所以圓水準(zhǔn)器的精度較低，只能用于粗略整平儀器。 管狀水準(zhǔn)器又稱水準(zhǔn)管，它的內(nèi)壁是一個(gè)半徑很大的旋轉(zhuǎn)圓弧面，所以精度較高，用于準(zhǔn)確整平儀器。水準(zhǔn)管內(nèi)注有冰點(diǎn)低、流動(dòng)性強(qiáng)、附著力小的液體(如酒精)外；面刻有間距為2mm的分劃線，其中間點(diǎn)O稱為零點(diǎn)，過零點(diǎn)的圓弧切線稱為水準(zhǔn)管軸。 / /17617620安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 水準(zhǔn)管的一個(gè)分格所對(duì)的圓心角稱為水準(zhǔn)管的格值，以符號(hào)表示。

10、它相當(dāng)于氣泡中心挪動(dòng)一格時(shí)，水準(zhǔn)管軸相應(yīng)傾斜的角值。不同儀器水準(zhǔn)管的格值大小亦不同。 水準(zhǔn)管的精度，主要決議于格值的大小，其次還與水準(zhǔn)氣泡在管內(nèi)挪動(dòng)的靈敏度有關(guān)。普通來說，氣泡總是靜止在水準(zhǔn)管的最高位置，但當(dāng)水準(zhǔn)管一端受熱時(shí)，氣泡就會(huì)向熱端挪動(dòng)。特別是格值較小、靈敏度較高的水準(zhǔn)管，對(duì)溫度影響的反響尤其敏感。所以在觀測(cè)任務(wù)中，要防止太陽(yáng)照射儀器，防止手指觸摸水準(zhǔn)管。/ /17617621安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) (四)軸系 望遠(yuǎn)鏡、讀數(shù)設(shè)備、水準(zhǔn)器以及垂直度盤等，是程度方向觀測(cè)時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)部分，由外殼將它們封裝成一整體，通常稱為照準(zhǔn)部。而經(jīng)緯儀軸系的作用，是使照準(zhǔn)部在旋轉(zhuǎn)過程中堅(jiān)持其軸線位置，所以軸

11、系要求有良好的共軸性和較小的定向誤差。/ /17617622安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué)/ /17617623安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 在上圖中，照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)軸5插在與基座相固連的軸套4中。照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)軸用滾珠2與軸套的錐形外表接觸，滾珠和錐面有自動(dòng)定心作用，同時(shí)和軸的下端一同起定向的作用，滾珠又接受儀器上部的載荷。程度度盤6安頓在程度度盤軸套3上。這樣，程度度盤6就與照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)軸隔開，照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)時(shí)不能直接帶動(dòng)度盤。/ /17617624安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 按照儀器的共軸性要求，照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)軸的軸心、度盤刻度中心、度盤軸套旋轉(zhuǎn)的軸心，3個(gè)中心應(yīng)該一致。否那么，照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)軸將產(chǎn)生置中偏向，稱為照準(zhǔn)部

12、偏心差；度盤軸套旋轉(zhuǎn)軸所產(chǎn)生的置中偏向稱為度盤偏心差。對(duì)于新購(gòu)置的儀器或修復(fù)后的儀器，按照規(guī)定，應(yīng)進(jìn)展照準(zhǔn)部偏心差和度盤偏心差的檢驗(yàn)。/ /17617625安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué)/ /17617626安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 同時(shí)，由于軸和軸套間的間隙，以及遭到間隙中光滑油的作用，照準(zhǔn)部相對(duì)于正確的旋轉(zhuǎn)軸線位置也會(huì)產(chǎn)生偏向，這稱為定向誤差。定向誤差呵斥照準(zhǔn)部在旋轉(zhuǎn)過程中搖擺、歪斜或平移，這種景象叫做照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)不正確。按照規(guī)定，在每期業(yè)務(wù)開場(chǎng)前都要進(jìn)展照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)能否正確的檢驗(yàn)。/ /17617627安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué)3.1.2 光學(xué)經(jīng)緯儀讀數(shù) 度盤的格值為4 20 。用這4 20 的精度

13、直接測(cè)定角度是不夠的。為此要設(shè)法處理比4 20 更準(zhǔn)確的角度量測(cè)問題。光學(xué)測(cè)微器正是為處理這個(gè)問題而設(shè)計(jì)的。/ /17617628安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué)(一)讀數(shù)原理 度盤一邊的分劃影像經(jīng)過一組棱鏡可以呈如今其對(duì)徑部分上，然后經(jīng)過一組物鏡成像在讀數(shù)窗平面上。讀數(shù)窗有一大窗和一小窗。在大窗里看到的就是度盤對(duì)徑兩邊的分劃影像，一邊為正像，一邊為倒像，讀取讀數(shù)時(shí)通常取正像分劃上的注記。在小窗里看到的是測(cè)微器的測(cè)微尺分劃影像。/ /17617629安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué)/ /17617630安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微輪時(shí)，上下兩排的對(duì)徑分劃影像按相反的方向挪動(dòng)，且挪動(dòng)量相等；當(dāng)測(cè)微尺分劃

14、影像挪動(dòng)全長(zhǎng)時(shí)，上下兩排分劃影像恰好各挪動(dòng)半分格，即相對(duì)挪動(dòng)了一分格。假設(shè)度盤格值為20，對(duì)徑分劃影像挪動(dòng)半格，相應(yīng)于10 ，測(cè)微尺的分劃全長(zhǎng)有600小格，于是測(cè)微尺的格值應(yīng)該是10 600=1。所以J2型儀器用測(cè)微器可以直接讀到1。這種讀數(shù)方法，稱為對(duì)徑重合讀數(shù)法。/ /17617631安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 光學(xué)經(jīng)緯儀對(duì)徑讀數(shù)的規(guī)那么： 旋進(jìn)測(cè)微手輪，使度盤正倒像準(zhǔn)確重合， 1 讀度，找具備以下三個(gè)條件的分劃線：正倒像相差180度；正像在左，倒像在右；正倒像的對(duì)徑度分劃相距最近，以正像的度分劃線為準(zhǔn)讀度數(shù)。 2 讀十位分?jǐn)?shù)，將正倒像相應(yīng)的分劃線間所夾的格數(shù)乘以度盤分劃的一半J2為10分，

15、就是十位分?jǐn)?shù)。 T3讀分，將正倒像相應(yīng)的分劃線間所夾的格數(shù)乘以度盤分劃的一半T3為2分。 3 在測(cè)微器盤讀取個(gè)位的分?jǐn)?shù)及秒數(shù)。 T3，將測(cè)微盤上兩次讀數(shù)相加，。/ /17617632安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué)J2J2經(jīng)緯儀程度讀盤讀數(shù)經(jīng)緯儀程度讀盤讀數(shù)/ /17617633安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué)/ /17617634安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué)威特T3經(jīng)緯儀程度讀盤讀數(shù)/ /17617635安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué)威特T2、蔡司010經(jīng)緯儀程度讀盤讀數(shù)/ /17617636安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué)/ /17617637安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué)/ /17617638安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué)/ /17

16、617639安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué)3.1.3 精細(xì)電子測(cè)角儀器簡(jiǎn)介 隨著電子技術(shù)的開展，光學(xué)經(jīng)緯儀也在發(fā)生變化。自1968年蔡司廠研制勝利世界上第一臺(tái)電子速測(cè)儀以來，丈量?jī)x器逐漸開展成為多功能、組合式、全自動(dòng)化的丈量系統(tǒng)。如測(cè)角、測(cè)邊的野外記錄和程度方向(角度)、程度間隔、高差以及坐標(biāo)增量的計(jì)算等整個(gè)外業(yè)丈量過程，經(jīng)過微型計(jì)算機(jī)聯(lián)絡(luò)起來，實(shí)現(xiàn)了外業(yè)丈量自動(dòng)化。 / /17617640安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 1、電子經(jīng)緯儀的特點(diǎn) 電子經(jīng)緯儀與光學(xué)經(jīng)緯儀的根本區(qū)別在于它用微機(jī)控制的電子測(cè)角系統(tǒng)替代光學(xué)讀數(shù)系統(tǒng)。其主要特點(diǎn)是： (1)運(yùn)用電子測(cè)角系統(tǒng)，能將丈量結(jié)果自動(dòng)顯示出來，實(shí)現(xiàn)了讀數(shù)的自動(dòng)化

17、和數(shù)字化。 (2)采用積木式構(gòu)造，可與光電測(cè)距儀組合成全站型電子速測(cè)儀；配適宜當(dāng)?shù)慕涌?，可將電子手簿記錄的?shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處置和繪圖自動(dòng)化。/ /17617641安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 2、電子測(cè)角原理 電子經(jīng)緯儀的支架、軸系、望遠(yuǎn)鏡和制動(dòng)系統(tǒng)與光學(xué)經(jīng)緯儀類同，電子測(cè)角儀器是以電信號(hào)方式表示方向角度的丈量結(jié)果，因此它改動(dòng)了光學(xué)經(jīng)緯儀中度盤的刻度方式和讀數(shù)構(gòu)造，并采用與其相順應(yīng)的電子測(cè)微技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化數(shù)字電子測(cè)角。讀數(shù)以數(shù)字方式輸出，或顯示在顯示器上，或記錄在電子手簿上，或直接輸入到計(jì)算機(jī)內(nèi)。詳細(xì)的電子測(cè)角的原理在中已作引見，在此不再表達(dá)。 / /17617642安徽理工大學(xué)安徽理工

18、大學(xué) 3、電子經(jīng)緯儀的性能簡(jiǎn)介 電子經(jīng)緯儀采用光柵度盤測(cè)角，程度、垂直角度顯示讀數(shù)分辨率為1，測(cè)角精度達(dá)2。 有些儀器裝有傾斜傳感器，當(dāng)儀器垂直軸傾斜時(shí)，儀器會(huì)自動(dòng)測(cè)出并顯示其數(shù)值，同時(shí)顯示對(duì)程度角和垂直角的自動(dòng)校正。儀器的自動(dòng)補(bǔ)償范圍為3。/ /17617643安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 4、電子經(jīng)緯儀的運(yùn)用 如右圖所示為蘇一光測(cè)繪儀器公司消費(fèi)的DT102/5電子經(jīng)緯儀，它能與多種測(cè)距儀聯(lián)機(jī)，組成組合式的全站儀。再與電子手簿聯(lián)機(jī)，能完成野外數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集。 1儀器操作健/ /17617644安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué)/ /17617645安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 2運(yùn)用方法 (1)儀器的安頓、對(duì)

19、中、整平方法同普通的經(jīng)緯儀。 (2)翻開電源開關(guān)，指示豎盤目的歸零，方法是將望遠(yuǎn)鏡在盤左位置向上下轉(zhuǎn)動(dòng)l-2周。 (3)調(diào)焦和照準(zhǔn)目的。 (4)角度觀測(cè)，方法同普通的經(jīng)緯儀，只是不用進(jìn)展讀數(shù)，數(shù)字直接顯示出來，防止人為的讀數(shù)誤差，可提高測(cè)角的精度。 / /17617646安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 同時(shí)留意：用電子經(jīng)緯儀或全站儀進(jìn)展角度觀測(cè)時(shí)，不需求像光學(xué)經(jīng)緯儀那樣配度盤，因電子經(jīng)緯儀有置零的鍵，配其他數(shù)值時(shí)先轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部使讀數(shù)為應(yīng)有的讀數(shù)，然后按鎖定鍵鎖定度盤后再來照準(zhǔn)零方向目的讀數(shù)，另外也不用再預(yù)轉(zhuǎn)儀器l3周，還可以運(yùn)用反復(fù)觀測(cè)菜單進(jìn)展對(duì)應(yīng)的操作。 前往本章首頁(yè)/ /17617647安徽理工大

20、學(xué)安徽理工大學(xué) 為了盡能夠地提高程度角觀測(cè)精度為了盡能夠地提高程度角觀測(cè)精度, ,必需研討影必需研討影響程度角觀測(cè)精度的各種誤差來源、性質(zhì)、大小響程度角觀測(cè)精度的各種誤差來源、性質(zhì)、大小和規(guī)律，從而確定消除或減弱這些誤差的原那么和規(guī)律，從而確定消除或減弱這些誤差的原那么和方法。和方法。3.2.1 3.2.1 外界條件的影響外界條件的影響 1 1、大氣層密度的變化和大氣透明度對(duì)目的成像、大氣層密度的變化和大氣透明度對(duì)目的成像質(zhì)量的影響質(zhì)量的影響 1 1大氣層密度的變化對(duì)目的成像穩(wěn)定性的影響大氣層密度的變化對(duì)目的成像穩(wěn)定性的影響 / /17617648安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 目的成像能否穩(wěn)定主要

21、取決于視野經(jīng)過近地大氣層簡(jiǎn)稱大氣層密度的變化情況，假設(shè)大氣密度是均勻的、不變的，那么大氣層就堅(jiān)持平衡，目的成像就很穩(wěn)定；假設(shè)大氣密度猛烈變化，那么目的成像就會(huì)產(chǎn)生上下左右跳動(dòng)。實(shí)踐上大氣密度一直存在著不同程度的變化，它的變化程度主要取決于太陽(yáng)呵斥地面熱輻射的劇烈程度以及地形、地物和地類等的分布特征。/ /17617649安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 2大氣透明度對(duì)目的成像明晰的影響 目的成像能否明晰主要取決于大氣的透明程度，也就是取決于大氣中對(duì)光線散射作用的物質(zhì)如塵埃、水蒸氣等的多少。塵埃上升到一定高度后，除部分浮懸在大氣中，經(jīng)雨后才消逝外，普通均逐漸前往地面。水蒸氣升到高空后能夠構(gòu)成云層，也能夠

22、逐漸稀釋在大氣中，因此塵埃和水蒸氣對(duì)近地大氣的透明度起著決議性作用。/ /17617650安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 地面的塵埃之所以上升，主要是由于風(fēng)的作用，即劇烈的空氣程度氣流和上升對(duì)流的結(jié)果，大量水蒸氣也是水域和植被地段劇烈升溫產(chǎn)生的，所以大氣透明度從本質(zhì)上說也主要決議于太陽(yáng)輻射的劇烈程度。因此普通來說，上午接近中午時(shí)大氣透明度較差，午后隨著輻射減弱，水蒸氣愈來愈少，塵埃也不斷陸續(xù)前往地面，所以普通在下午3h以后又有一段大氣透明度良好的有利觀測(cè)時(shí)間。/ /17617651安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué)2、程度折光的影響、程度折光的影響 光線經(jīng)過密度不均勻的空氣介質(zhì)時(shí)，經(jīng)過光線經(jīng)過密度不均勻的空氣

23、介質(zhì)時(shí)，經(jīng)過延續(xù)折射后構(gòu)成一條曲線，并向密度大的延續(xù)折射后構(gòu)成一條曲線，并向密度大的一方彎曲，如圖一方彎曲，如圖12所示。所示。圖12/ /17617652安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 當(dāng)來自目的的光線進(jìn)人望遠(yuǎn)鏡時(shí)，望遠(yuǎn)鏡所照準(zhǔn)的方向?yàn)檫@條曲線在望遠(yuǎn)鏡處的切線方向，如圖中的方向，這個(gè)方向顯然不與這條曲線的弦線相一致普通稱為理想的照準(zhǔn)方向，而有一微小的交角，稱為微分折光。 微分折光可以分解為縱向和程度兩個(gè)分量，由于大氣溫度的梯度主要發(fā)生在垂直面內(nèi)，所以微分折光的縱向分量是比較大的，是微分折光的主要部分。微分折光的程度分量影響著視野的程度方向，對(duì)精細(xì)測(cè)角的觀測(cè)成果產(chǎn)生系統(tǒng)性質(zhì)的誤差影響。/ /1761

24、7653安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 程度折光的影響還隨著大氣溫度的變化而不同。如白天在太陽(yáng)照射下的沙石地面氣溫上升快，密度小，水面上方氣溫上升慢，密度大，如圖13所示。但是在夜間沙石地面散熱快，而水面的空氣散熱慢，因此，白天和晚間的程度折光影響正好相反。圖13白天/ /17617654安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué)如圖14所示點(diǎn)觀測(cè)點(diǎn)，由于方向的右側(cè)有河流，在白天觀測(cè)時(shí)，視野凹向河流，在晚間觀測(cè)時(shí)，視野凸向河流，所以取白天和晚間觀測(cè)成果的平均值，可以有效地減弱程度折光的影響。圖14/ /17617655安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 視野在程度方向接近某些實(shí)領(lǐng)會(huì)產(chǎn)生部分性程度折光影響，如視野接近巖石或在建筑

25、物附近經(jīng)過，因巖石等實(shí)體比空氣吸熱快、傳熱也快，使巖石等實(shí)體附近的氣溫高、密度小，所以也將使視野彎曲。在觀測(cè)時(shí)，引起大氣密度分布不均勻的地形地物愈接近測(cè)站，程度折光就愈大，在圖15中，由于山體接近,所以方向的程度折光影響要比AB方向大，即 。 21/ /17617656安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué)圖15/ /17617657安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 程度折光的影響是極為復(fù)雜的，為了在一定程度上削減其對(duì)精細(xì)測(cè)角的影響，普通應(yīng)采取必要的措施。在選點(diǎn)時(shí)，應(yīng)防止使視野接近山坡、大河或與湖泊的岸線平行，并應(yīng)盡量防止視野經(jīng)過高大建筑物、煙囪和電桿等實(shí)體的側(cè)方。普通在有微風(fēng)的時(shí)候或在陰天進(jìn)展觀測(cè)，可以減弱部分程

26、度折光的影響。/ /17617658安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 在精細(xì)工程丈量中程度角觀測(cè)還遭到工程場(chǎng)地的一些部分要素的影響。工業(yè)能源設(shè)備向大氣排放大量熱氣、煙塵，水蒸氣的蒸發(fā)與冷卻的瞬變等，使測(cè)區(qū)處于瞬變的微氣候條件下。為了削減微氣候條件構(gòu)成的程度折光影響，應(yīng)根據(jù)測(cè)區(qū)微氣候條件的實(shí)踐情況，選擇最有利于觀測(cè)的時(shí)間，將整個(gè)觀測(cè)任務(wù)分配在幾個(gè)不同的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)展。/ /17617659安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué)/ /17617660安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué)圖16/ /17617661安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 相位差的影響隨太陽(yáng)的方位變化而不同，在上午和下午，當(dāng)太陽(yáng)在對(duì)稱位置時(shí)，實(shí)體目的的亮堂與陰暗部分恰

27、恰相反，所以相位差影響的正負(fù)號(hào)也相反，因此，最好半數(shù)測(cè)回在上午觀測(cè)，半數(shù)測(cè)回在下午觀測(cè)。 為了減弱這種誤差的影響，應(yīng)根據(jù)背景情況將標(biāo)志涂成紅色或白色;有條件時(shí)最好上午、下午各測(cè)半數(shù)測(cè)回。/ /17617662安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué)/ /17617663安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 假定在一個(gè)測(cè)回的短時(shí)間觀測(cè)過程中，空氣溫度的變化與時(shí)間成比例，那么可以采用按時(shí)間對(duì)稱陳列的觀測(cè)程序來減弱這種誤差對(duì)觀測(cè)結(jié)果的影響。所謂按時(shí)間對(duì)稱陳列的觀測(cè)程序，是假定在一測(cè)回的較短時(shí)間內(nèi)，氣溫對(duì)儀器的影響是均勻變化的，上半測(cè)回依順時(shí)針次序觀測(cè)各目的，下半測(cè)回依逆時(shí)針次序觀測(cè)各目的，并盡量做到觀測(cè)每一目的的時(shí)間間隔相近，

28、這樣做，上、下半測(cè)回觀測(cè)每一目的時(shí)辰的平均數(shù)相近，可以以為各目的是在同一平均時(shí)辰觀測(cè)的，這樣可以以為同一方向上、下半測(cè)回觀測(cè)值的平均值中將遭到同樣的誤差影響，從而由方向求角度時(shí)可以減弱儀器受氣溫變化影響而引起的誤差。/ /17617664安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 溫度的變化會(huì)使三腳架的構(gòu)件產(chǎn)生不均勻的脹縮而引起改動(dòng)，三腳架的構(gòu)件在陽(yáng)光的照射下，向陽(yáng)處溫度高，背陰處溫度低，由于溫度的差別，使構(gòu)件的不同部分產(chǎn)生不均勻的膨脹，從而引起改動(dòng)。 假定在一測(cè)回的觀測(cè)過程中，三腳架的改動(dòng)是勻速發(fā)生的，因此采用按時(shí)間對(duì)稱陳列的觀測(cè)程序也可以減弱這種誤差對(duì)程度角的影響。/ /17617665安徽理工大學(xué)安徽理工

29、大學(xué)3.2.2 3.2.2 儀器誤差的影響儀器誤差的影響 儀器誤差概括起來可分為兩個(gè)方面：傳動(dòng)誤差校準(zhǔn)誤差制造誤差機(jī)械結(jié)構(gòu)誤差垂直軸傾斜誤差水平軸傾斜誤差視準(zhǔn)軸誤差三軸誤差/ /17617666安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué)1 視準(zhǔn)軸誤差視準(zhǔn)軸誤差 定義定義:儀器的視準(zhǔn)軸不與程儀器的視準(zhǔn)軸不與程度軸正交所產(chǎn)生的誤差稱為度軸正交所產(chǎn)生的誤差稱為視準(zhǔn)軸誤差。視準(zhǔn)軸誤差。 產(chǎn)生視準(zhǔn)軸誤差的主要緣產(chǎn)生視準(zhǔn)軸誤差的主要緣由有：由有：望遠(yuǎn)鏡的十字絲分劃板安頓不正確；望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦鏡運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)晃動(dòng)；氣溫變化引起儀器部件的脹縮，特別是儀器受熱不均勻使視準(zhǔn)軸位置變化。圖7/ /17617667安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué)圖8/

30、/17617668安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 在圖8中，視準(zhǔn)軸偏離了與程度軸HH正交的方向而產(chǎn)生視準(zhǔn)軸誤差c，規(guī)定視準(zhǔn)軸偏向垂直度盤一側(cè)時(shí),c為正值，反之，c為負(fù)值。視準(zhǔn)軸誤差c對(duì)程度方向觀測(cè)值的影響 為 式中a為觀測(cè)時(shí)照準(zhǔn)目的的垂直角。由14式可知， 的大小除與c值有關(guān)外，還隨照準(zhǔn)目的的垂直角a的增大而增大，當(dāng)a =0，那么 =c。ccccoscc 式14/ /17617669安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 盤左時(shí)視準(zhǔn)軸偏向垂直度盤一側(cè)，正確的程度度盤讀數(shù) 較有視準(zhǔn)軸誤差影響 時(shí)的實(shí)踐讀數(shù)L為小，故 以盤右觀測(cè)時(shí)，視準(zhǔn)軸那么偏向盤左時(shí)的另一側(cè)，這時(shí)正確的程度度盤讀數(shù) 顯然大于有視準(zhǔn)軸誤差影響 的實(shí)踐

31、讀數(shù)R，故 取盤左、盤右讀數(shù)的中數(shù)，得 0Lc0RccLL0cRR0)(21RLA式15式16式17 當(dāng)c值在盤左、盤右觀測(cè)時(shí)間段內(nèi)不變時(shí)，視準(zhǔn)軸誤差c對(duì)盤左、盤右程度方向觀測(cè)值的影響大小相等，正負(fù)號(hào)相反，因此，取盤左、盤右實(shí)踐讀數(shù)的中數(shù)，就可以消除視準(zhǔn)軸誤差的影響。 由于望遠(yuǎn)鏡的調(diào)焦鏡運(yùn)轉(zhuǎn)不正確，也就是運(yùn)轉(zhuǎn)中有晃動(dòng)可以引起視準(zhǔn)軸位置的變化，所以規(guī)定在一測(cè)回內(nèi)不得重新調(diào)焦。/ /17617670安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 當(dāng)用方向法進(jìn)展程度方向觀測(cè)時(shí)，除計(jì)算盤左、盤右讀數(shù)的中數(shù)以獲得一測(cè)回的方向觀測(cè)值外，還必需計(jì)算盤左、盤右讀數(shù)的差數(shù)。如不顧及盤左、盤右讀數(shù)的常數(shù)差180,那么由15和16式可得

32、 由14式可知，當(dāng)觀測(cè)目的的垂直角a較小時(shí) ， ，故，那么18式可寫成1coscc cRL2cRL2式18式19國(guó)家規(guī)范規(guī)定:一測(cè)回中各方向2c互差對(duì)于J1型儀器不得超越9；對(duì)于J2型儀器不得超越13。/ /17617671安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué)2 程度軸傾斜誤差程度軸傾斜誤差 定義定義:儀器的程度軸儀器的程度軸不與垂直軸正交，所不與垂直軸正交，所產(chǎn)生的誤差稱為程度產(chǎn)生的誤差稱為程度軸傾斜誤差。軸傾斜誤差。 儀器左、右兩端的儀器左、右兩端的支架不等高、程度軸支架不等高、程度軸兩端軸徑不相等都會(huì)兩端軸徑不相等都會(huì)產(chǎn)生程度軸傾斜誤差。產(chǎn)生程度軸傾斜誤差。圖9/ /17617672安徽理工大學(xué)安徽

33、理工大學(xué)圖10/ /17617673安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 垂直軸垂直，程度軸不與其正交而傾斜了一個(gè)i角，這個(gè)角就是程度軸傾斜誤差，規(guī)定程度軸在垂直度盤一端下傾，i角為正值，反之i角為負(fù)值。在圖10中，傾斜了i角的程度軸 不垂直于垂直軸。程度軸傾斜了i角，對(duì)程度方向觀測(cè)值的影響 為 式中：a為觀測(cè)時(shí)照準(zhǔn)目的的垂直角，由20式可知， 的大小除與i值有關(guān)外，還與照準(zhǔn)目的的垂直角a的大小有關(guān)，隨a角增大而增大，當(dāng)a0時(shí)，那么 =0。11HHitanii i式20i/ /17617674安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 不難想象，在盤左時(shí)，由于程度軸傾斜，正確的程度度盤讀數(shù) 較有誤差影響 時(shí)的實(shí)測(cè)讀數(shù)L為小

34、，故盤右觀測(cè)時(shí)，正確的程度度盤讀數(shù) 顯然大于有誤差影響 的實(shí)測(cè)讀數(shù)R，故取盤左、盤右讀數(shù)的平均值，得這就是說，程度軸傾斜誤差對(duì)程度方向觀測(cè)值的影響，在盤左、盤右讀數(shù)的平均值中可以得到抵消。0Li0RiiLL0iRR0)(21RLA式22式21式23/ /17617675安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 實(shí)踐上在觀測(cè)時(shí)，儀器的視準(zhǔn)軸誤差和程度軸傾斜誤差是同時(shí)存在的，它們的影響將同時(shí)反映在盤左和盤右的讀數(shù)差中，因此，可以寫成 顧及14和20式，那么上式為 由上式可知：當(dāng)a = 0 時(shí)，LR2c 。普通情況下，隨著角的增大， 25式等號(hào)右端第一項(xiàng)變化較慢，而第二項(xiàng)那么變化較為顯著?，F(xiàn)設(shè)c=15，i=15 ，

35、由下表可以看出，當(dāng)a角增大時(shí)， 25式等號(hào)右端第二項(xiàng)對(duì)于第一項(xiàng)來說，有較為顯著的變化。icRL22tan2cos2icRL式24式25/ /17617676安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 可見，在比較各方向的2c互差時(shí)不可忽略 的影響，假設(shè)個(gè)別方向的垂直角a 較大，那么受程度軸傾斜誤差的影響也較大，假設(shè)將垂直角較大的方向的2c值與其他垂直角較小的方向的2c值相比較，就顯得不合理了。所以國(guó)家規(guī)范規(guī)定，當(dāng)照準(zhǔn)目的的垂直角超越士3時(shí)，該方向的2c值不與其他方向的2c值作比較，而與該方向在相鄰測(cè)回的2c值進(jìn)展比較，從同一時(shí)間段內(nèi)同一方向相鄰測(cè)回間2c值的穩(wěn)定程度來判別觀測(cè)質(zhì)量的好壞。tan2i0361130

36、.0030.0430.1530.600.001.563.005.80cos12ctan2i/ /17617677安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 1垂直軸傾斜誤差 定義：設(shè)視準(zhǔn)軸與程度軸正交，程度軸垂直于垂直軸，僅由于儀器未嚴(yán)厲整平，而使垂直軸偏離測(cè)站鉛垂線一微小角度，這就是垂直軸傾斜誤差。產(chǎn)生垂直軸傾斜誤差的主要緣由有：照準(zhǔn)部的水準(zhǔn)管軸不嚴(yán)厲垂直于豎軸；儀器整平不夠準(zhǔn)確；在丈量過程中由于外界要素的作用氣溫變化、風(fēng)力影響及人為等緣由。/ /17617678安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 1垂直軸傾斜誤差對(duì)程度方向觀測(cè)值的影響圖9/ /17617679安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué)假設(shè)垂直軸位于與鉛垂線一致的位置，

37、那么旋轉(zhuǎn)儀器的照準(zhǔn)部，程度軸所構(gòu)成的平面呈程度形狀，在圖9中的 ，即畫有斜線的平面。假設(shè)垂直軸傾斜了一個(gè)小角,那么旋轉(zhuǎn)儀器的照準(zhǔn)部，程度軸所構(gòu)成的平面相對(duì)于程度面也傾斜了一個(gè)小角v，如圖9中的 。這兩個(gè)旋轉(zhuǎn)平面相交，圖中 就是它們的交線。NHHN1NHNH111NN1/ /17617680安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 垂直軸傾斜將引起程度度盤傾斜，但當(dāng)v角很小時(shí)普通vl，因程度度盤傾斜對(duì)程度度盤的讀數(shù)影響很小，可不予顧及。所以主要討論由于垂直軸傾斜而引起程度軸傾斜對(duì)程度方向觀測(cè)值的影響。 由上圖9可知，當(dāng)程度軸隨照準(zhǔn)部轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，程度軸的傾斜在不斷變化。當(dāng)程度軸旋轉(zhuǎn)到垂直軸傾斜面內(nèi)時(shí)，如上圖9中 位置

38、，程度軸有最大的傾斜角 =v ；當(dāng)照準(zhǔn)部再旋轉(zhuǎn)90時(shí)，那么程度軸在圖9中 位置，重合在兩個(gè)面的交線，此時(shí)程度軸呈程度形狀，即 =0。11HOHviONN1vi/ /17617681安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 下面將討論當(dāng)照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)至某一恣意位置時(shí)，程度軸傾斜角i的大小及其對(duì)程度方向觀測(cè)值的影響。 在直角球面三角形 中 ， ； ； ；，按直角球面三角形公式可得 由于v及i都是很小的角，所以上式可寫成 HHN 1 90HNviHH 1vHNHHOH11901 HHNvivsin)90sin(sincosviv式29/ /17617682安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 假設(shè)知程度軸傾斜角i，那么可按20式寫

39、出由于垂直軸傾斜v角而引起程度軸傾斜 對(duì)程度方向觀測(cè)值的影響 的公式 顧及29式，得 由上式可知，垂直軸傾斜誤差對(duì)程度方向觀測(cè)值的影響，不僅與垂直軸傾斜角v 有關(guān)，還隨著照準(zhǔn)目的的垂直角和照準(zhǔn)目的的方位不同而不同。vivtanviv 式30tancosvv式31/ /17617683安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 由于垂直軸的傾斜角v的大小和傾斜方向普通不會(huì)因照準(zhǔn)部的轉(zhuǎn)動(dòng)而有所改動(dòng)，因此由于垂直軸傾斜而引起程度軸傾斜的方向在望遠(yuǎn)鏡倒轉(zhuǎn)前后也是一樣的，因此對(duì)任一觀測(cè)方向在盤左、盤右觀測(cè)結(jié)果的平均值中不能消除這種誤差的影響。 因此在觀測(cè)時(shí)普通采取以下措施來削減這種誤差對(duì)程度方向觀測(cè)值的影響，從而提高測(cè)角

40、的精度。 盡量減小垂直軸的傾斜角v值;測(cè)回間重新整平儀器;對(duì)程度方向觀測(cè)值施加垂直軸傾斜矯正數(shù)。/ /17617684安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué)2垂直軸傾斜矯正數(shù)的計(jì)算 按30式計(jì)算垂直軸傾斜矯正數(shù) 時(shí)，可以根據(jù)水準(zhǔn)器氣泡偏離中央的格數(shù)n來計(jì)算程度軸的傾斜角度 。 設(shè)水準(zhǔn)器的格值為 ，氣泡偏離中央n格時(shí)，水準(zhǔn)軸的傾斜角為 ，也就是程度軸傾斜角 = ，代入30式得 = 式中n為水準(zhǔn)器的氣泡偏離中央的格數(shù)，它的測(cè)定隨水準(zhǔn)器管面的刻劃注記方式的不同而不同。vvi nvi nvantan 式32vi/ /17617685安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 水準(zhǔn)器管面的刻劃注記方式不同，計(jì)算垂直軸傾斜矯正數(shù)的公式也

41、不同。圖11所示為T2光學(xué)經(jīng)緯儀水準(zhǔn)器管面刻劃注記的方式，管面刻劃的中央位置注記為0，注記向兩端添加。可得 取平均數(shù)得 垂直軸傾斜矯正數(shù)的計(jì)算公式為 LLn)(21右左R)(21右左Rn)()(41RLn右左右左avRLtan)()(41 右左右左式35式36圖11/ /17617686安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué)4 照準(zhǔn)部轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的彈性帶動(dòng)誤差 當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部時(shí)，由于軸面的摩擦力使儀器的基座部分產(chǎn)生彈性的扭曲，因此，與基座固連的程度度盤也隨之發(fā)生微小的方位變動(dòng)，這種扭曲主要發(fā)生在照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)的開場(chǎng)瞬間，由于這時(shí)必需抑制垂直軸與軸套外表之間相互密接的慣力。當(dāng)照準(zhǔn)部開場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)之后，在轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部的過程中只需抑

42、制較小的軸面摩擦力，而在轉(zhuǎn)動(dòng)停頓之后，沒有任何力再作用于儀器的基座部分，它在彈性作用下就逐漸反向扭曲，企圖恢復(fù)原來的平衡形狀。因此，在觀測(cè)時(shí)當(dāng)照準(zhǔn)部順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，度盤也隨著基座順轉(zhuǎn)一個(gè)微小的角度，使在度盤上的讀數(shù)偏小；反之，逆轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部時(shí)，使度盤讀數(shù)偏大，這將給測(cè)得的方向值帶來系統(tǒng)誤差。 / /17617687安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 假設(shè)在一測(cè)回中，上半測(cè)回順轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部，依次照準(zhǔn)各方向，下半測(cè)回逆轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部，依相反的次序照準(zhǔn)各方向，那么在同一角度的上、下半測(cè)回的平均值中就可以很好地消除這種誤差影響。/ /17617688安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué)/ /17617689安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué)/

43、/17617690安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué)/ /17617691安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué)3.2.3 3.2.3 觀測(cè)誤差的影響觀測(cè)誤差的影響 在影響測(cè)角精度的要素中，還包括觀在影響測(cè)角精度的要素中，還包括觀測(cè)本身的誤差。由于人的視覺功能限制，測(cè)本身的誤差。由于人的視覺功能限制，在照準(zhǔn)和讀數(shù)過程中，對(duì)儀器中的影像在照準(zhǔn)和讀數(shù)過程中，對(duì)儀器中的影像符合程度判別不夠準(zhǔn)確從而引起誤差。符合程度判別不夠準(zhǔn)確從而引起誤差。 1 1照準(zhǔn)誤差照準(zhǔn)誤差 影響照準(zhǔn)精度的主要要素是：人眼的影響照準(zhǔn)精度的主要要素是：人眼的分辨才干，望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)性能及構(gòu)造參分辨才干，望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)性能及構(gòu)造參數(shù)，目的的外形，亮度以及背景

44、情況，數(shù)，目的的外形，亮度以及背景情況，外界條件等。照準(zhǔn)誤差產(chǎn)生的緣由較為外界條件等。照準(zhǔn)誤差產(chǎn)生的緣由較為復(fù)雜，不僅與人眼分辨才干有關(guān)，而且復(fù)雜，不僅與人眼分辨才干有關(guān)，而且在很大程度上受觀測(cè)條件的制約。所以在很大程度上受觀測(cè)條件的制約。所以很難用公式準(zhǔn)確計(jì)算。很難用公式準(zhǔn)確計(jì)算。/ /17617692安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 2讀數(shù)誤差 運(yùn)用光學(xué)測(cè)微器讀數(shù)時(shí)的誤差來源：一是判別度盤對(duì)徑分劃線能否重合的誤差；二是在測(cè)微尺上讀取小數(shù)的誤差。對(duì)于2秒級(jí)儀器來說，前者大于后者近l0倍。故在讀數(shù)時(shí)不用破費(fèi)精神去估讀測(cè)微尺分格的非常之一，影響讀數(shù)精度的關(guān)鍵在于對(duì)徑分劃影像的重合精度。/ /176176

45、93安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 此外，對(duì)于具有偶爾性質(zhì)的讀數(shù)誤差和照準(zhǔn)誤差，還可以用多余觀測(cè)的方法來減弱其影響，如重合讀數(shù)兩次和多于一個(gè)測(cè)回的觀測(cè)，都是提高觀測(cè)質(zhì)量的措施。為了提高照準(zhǔn)精度，有時(shí)對(duì)同一目的可以延續(xù)照準(zhǔn)兩次，取兩次照準(zhǔn)的讀數(shù)平均數(shù)，不僅可以減弱照準(zhǔn)誤差的影響，同時(shí)還可以減弱重合誤差的影響。 應(yīng)該指出，影響程度角觀測(cè)精度的要素是錯(cuò)綜復(fù)雜的為了討論問題的方便，我們把誤差來源分為外界要素的影響、儀器誤差的影響和觀測(cè)誤差的影響。實(shí)踐上有些誤差是交錯(cuò)在一同的，并不能截然分開，如上述觀測(cè)時(shí)的照準(zhǔn)誤差。/ /17617694安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué)為了晟大限制地減弱或消除上述各種誤差影響，在精細(xì)

46、測(cè)角時(shí)應(yīng)遵照以下原那么： 觀測(cè)應(yīng)在目的成像明晰、穩(wěn)定的有利于觀測(cè)的時(shí)間進(jìn)展，以提高照準(zhǔn)精度和減小旁折光的影響。觀測(cè)前應(yīng)仔細(xì)調(diào)好焦距，消除視差。在一測(cè)回的觀測(cè)過程中不得重新調(diào)焦，以免引起視準(zhǔn)軸的變動(dòng)。3.2.4 精細(xì)測(cè)角的普通原那么精細(xì)測(cè)角的普通原那么/ /17617695安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué)各測(cè)回的起始方向應(yīng)均勻地分配在程度度盤和測(cè)微分劃尺的不同位置上，以消除或減弱度盤分劃線和測(cè)微分劃尺的分劃誤差的影響。觀測(cè)時(shí)必需用儀器的盤左和盤右兩個(gè)位置進(jìn)展，盤左觀測(cè)上半測(cè)回，盤右觀測(cè)下半測(cè)回，取上、下半測(cè)回的平均值作為最后觀測(cè)值，這樣可以消除儀器視準(zhǔn)軸誤差和程度軸傾斜誤差的影響。/ /17617696

47、安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué)上、下半測(cè)回照準(zhǔn)目的的次序應(yīng)相反，并使觀測(cè)每一目的的操作時(shí)間大致一樣，即在一測(cè)回的觀測(cè)過程中，應(yīng)按與時(shí)間對(duì)稱陳列的觀測(cè)程序，其目的在于消除或減弱與時(shí)間成比例均勻變化的誤差影響，如三腳架的改動(dòng)等。為了抑制或減弱在操作儀器的過程中帶動(dòng)程度度盤位移的誤差，要求每半測(cè)回開場(chǎng)觀測(cè)前，照準(zhǔn)部按規(guī)定的轉(zhuǎn)動(dòng)方向先預(yù)轉(zhuǎn)12周。/ /17617697安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué)運(yùn)用照準(zhǔn)部微動(dòng)螺旋和測(cè)微螺旋時(shí)，其最后旋轉(zhuǎn)方向均應(yīng)為旋進(jìn)。為了減弱垂直軸傾斜誤差的影響，整平儀器時(shí)，照準(zhǔn)部氣泡應(yīng)嚴(yán)厲居中，在一測(cè)回觀測(cè)過程中氣泡偏向過大時(shí)應(yīng)停頓觀測(cè)，重新整置儀器；當(dāng)目的垂直角較大時(shí)，應(yīng)在測(cè)回之間重新整置

48、儀器。前往本章首頁(yè)/ /17617698安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué)3.3 精細(xì)經(jīng)緯儀的檢驗(yàn) 儀器的設(shè)計(jì)和制造不論如何精細(xì)，各主要部件之間的關(guān)系也不能夠完全滿足實(shí)際要求。另一方面，在儀器運(yùn)用過程中，由于震動(dòng)、磨損和溫度變化的影響，也會(huì)改動(dòng)各部件之間的正確關(guān)系。為此，應(yīng)在運(yùn)用儀器之前，對(duì)儀器進(jìn)展檢驗(yàn)和校正。/ /17617699安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 1垂直軸與照準(zhǔn)部水準(zhǔn)器軸正交。即當(dāng)照準(zhǔn)部水準(zhǔn)氣泡居中時(shí)，垂直軸與測(cè)站鉛垂線一致。 2垂直軸與程度度盤正交且經(jīng)過其中心。這樣，當(dāng)垂直軸與測(cè)站鉛垂線一致時(shí)，程度度盤就與測(cè)站程度面平行，在其上面量取的角度，才是正確的程度角。 3程度軸與垂直軸正交，視準(zhǔn)軸與

49、程度軸正交，當(dāng)垂直軸與測(cè)站鉛垂線一致，俯俯視遠(yuǎn)鏡，視準(zhǔn)軸所構(gòu)成的面才是垂直照準(zhǔn)面。 4程度軸與垂直度盤正交，且經(jīng)過其中心。滿足此關(guān)系，當(dāng)垂直軸與測(cè)站鉛垂線一致，程度軸程度時(shí)，垂直度盤就平行于過測(cè)站的垂直照準(zhǔn)面，在它上面量取的角度，才是正確的垂直角。 / /176176100安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 1 各主要螺旋的檢查與調(diào)整 2 照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)能否正確及其檢驗(yàn) 3 程度軸不垂直于垂直軸之差檢校 4 照準(zhǔn)部水準(zhǔn)器軸與垂直軸正交的檢校 5 照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)時(shí)儀器底座位移而產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差的檢驗(yàn) 6 垂直微動(dòng)螺旋運(yùn)用正確性的檢驗(yàn) 7 光學(xué)對(duì)點(diǎn)器的檢校 前往本章首頁(yè)/ /176176101安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué)

50、 角度丈量的方法，應(yīng)該能有效地減弱各種誤差的影響，保證觀測(cè)成果的必要精度，而且還應(yīng)該簡(jiǎn)單、有規(guī)律，能順應(yīng)野外作業(yè)條件。多年以來的實(shí)際闡明，行之有效的方法乃是“方向觀測(cè)法。一、方向觀測(cè)法的程序和規(guī)那么1操作程序/ /176176102安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 如圖17所示，設(shè)在測(cè)站上有1,2,3,n個(gè)方向要觀測(cè)，首先應(yīng)選定邊長(zhǎng)適中、通視良好、成像明晰穩(wěn)定的方向如選定方向1作為觀測(cè)的起始方向又稱零方向。上半測(cè)回用盤左位置先照準(zhǔn)零方向，然后按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部依次照準(zhǔn)方向2,3,n再閉合到方向1，并分別在程度度盤上讀數(shù)。下半測(cè)回用盤右位置，依然先照準(zhǔn)零方向1，然后按逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部依相反的次序

51、照準(zhǔn)方向n,3,2,1,并分別在程度度盤上讀數(shù)。圖17/ /176176103安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 上述的起始方向常稱為零方向。要求每半測(cè)回觀測(cè)閉合到零方向的目的在于檢查觀測(cè)過程中程度度盤有無方位變動(dòng)，此時(shí)上、下半測(cè)回觀測(cè)均構(gòu)成一個(gè)閉合圓，所以這種觀測(cè)方法又稱為全圓方向法，這種閉合操作稱為“歸零。當(dāng)方向數(shù)不超越3個(gè)時(shí)，由于半測(cè)回繼續(xù)時(shí)間較短，可以不歸零。當(dāng)方向數(shù)只需2個(gè)時(shí)，方向觀測(cè)法也就是測(cè)回法。/ /176176104安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 2觀測(cè)規(guī)那么 (1)選擇間隔適中、通視良好、成像明晰的方向作為零方向(起始方向)。在方向觀測(cè)法中，每半測(cè)回都須閉合至零方向，每一測(cè)回的各方向觀測(cè)值

52、都是相對(duì)于零方向而言的，所以零方向選擇的好壞，關(guān)系著一切觀測(cè)方向值的精度。 (2)觀測(cè)前，應(yīng)仔細(xì)調(diào)好焦距，消除視差。在一個(gè)測(cè)回觀測(cè)過程中，不得重新調(diào)焦，以免引起視準(zhǔn)軸變動(dòng)。在轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡時(shí)，應(yīng)防止用手觸動(dòng)調(diào)焦螺旋。/ /176176105安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) (3)上、下半測(cè)回照準(zhǔn)目的的次序相反，并使每一目的的觀測(cè)操作時(shí)間大致相等，以消除或減弱與時(shí)間成比例、均勻變化的誤差影響。觀測(cè)過程中，如遇個(gè)別方向其數(shù)目不應(yīng)超越觀測(cè)方向總數(shù)的13的目的暫不明晰，可以暫時(shí)放棄，待明晰時(shí)補(bǔ)測(cè)。補(bǔ)測(cè)時(shí)只須聯(lián)測(cè)零方向。 4每一測(cè)站點(diǎn)均應(yīng)進(jìn)展多測(cè)回觀測(cè)。其測(cè)回?cái)?shù)目取決于丈量等級(jí)和選用的儀器。各個(gè)測(cè)回應(yīng)均勻地分布在度

53、盤和測(cè)微尺的不同位置上，如表2-6所示。/ /176176106安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué)/ /176176107安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) (5)觀測(cè)過程中，應(yīng)堅(jiān)持儀器的垂直軸一直居于鉛垂位置。為此，在觀測(cè)過程中水準(zhǔn)管氣泡中心偏離整置不得超越l格。氣泡位置接近這一限制時(shí)，應(yīng)在測(cè)回之間重新整置儀器。/ /176176108安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 二、觀測(cè)手簿的記載 首先根據(jù)表，對(duì)好零方向所在的度盤位置和測(cè)微器位置，然后依次進(jìn)展各方向的觀測(cè)，表2-7為觀測(cè)手簿記載格式。 表中盤左讀數(shù)欄為上半測(cè)回依次照準(zhǔn)各目的的方向讀數(shù)記錄，由于照準(zhǔn)部順轉(zhuǎn)，所以記錄由上而下，觀測(cè)每一目的均記錄2次讀數(shù)，取平均值作為

54、觀測(cè)值；表中盤右讀數(shù)欄是縱轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡后下半測(cè)回觀測(cè)各目的的讀數(shù)記錄，這時(shí)照準(zhǔn)部逆轉(zhuǎn)，所以記錄由下往上，每一方向仍讀數(shù)2次，取平均值作為觀測(cè)值。/ /176176109安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué)/ /176176110安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 在觀測(cè)過程中，記錄者應(yīng)及時(shí)進(jìn)展以下計(jì)算： (1)歸零差的計(jì)算 歸零差即半測(cè)回中起始方向觀測(cè)的閉合差，分別按上、下半測(cè)回計(jì)算，并記入手簿末行。 (2)兩倍視準(zhǔn)軸誤差2c的計(jì)算 當(dāng)進(jìn)展下半測(cè)回觀測(cè)時(shí)，對(duì)各方向要隨時(shí)算出2c值，記入表中2c欄內(nèi)。/ /176176111安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) (3)各方向平均值的計(jì)算 在計(jì)算出2c后，同時(shí)計(jì)算出每一方向的盤左、盤右

55、中數(shù)，記入表內(nèi)。 (4)方向值計(jì)算 在方向觀測(cè)法中起始方向有兩個(gè)觀測(cè)值，取其平均數(shù)記于該欄上方。然后分別將其它各方向平均值減去起始方向平均數(shù)，就得出以起始方向?yàn)榱愕母鞣较蛑?，分別記入“方向值欄內(nèi)。/ /176176112安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 野外觀測(cè)手簿記載著原始數(shù)據(jù)，是需求長(zhǎng)期保管、運(yùn)用的重要資料，必需做到記錄真實(shí)、注記明確、字跡工整、紙面整潔、格式一致。凡更正錯(cuò)誤，均應(yīng)將錯(cuò)字整齊劃去，在其上方填寫正確的文字或數(shù)字，制止涂擦。/ /176176113安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 三、觀測(cè)限差 為了保證觀測(cè)成果的精度，根據(jù)誤差實(shí)際和大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)同類觀丈量之間的差別規(guī)定一個(gè)界限，稱為限差。在

56、限差以內(nèi)的觀測(cè)成果以為合格，超限成果那么不合格，應(yīng)舍去并重新進(jìn)展觀測(cè)。 中對(duì)方向觀測(cè)法的各項(xiàng)限差規(guī)定列入表。以下以J2級(jí)儀器為例，對(duì)制定限差的根本根據(jù)作一概要引見。/ /176176114安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 觀測(cè)誤差可以分為偶爾誤差和系統(tǒng)誤差兩個(gè)部分。其中偶爾誤差部分可以用一個(gè)方向一次(盤左L或盤右R)觀測(cè)值的中誤差方的函數(shù)式表示，如表2-9所示。 一個(gè)方向一次觀測(cè)值的中誤差是對(duì)大量實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)分析得出的。 方=2.2普通為1.92.6 至于系統(tǒng)誤差對(duì)觀測(cè)的影響與外界要素關(guān)系極大，不能夠用一個(gè)函數(shù)式計(jì)算出來，只能根據(jù)不同條件下的大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)出一個(gè)較有代表性的數(shù)值。偶爾誤差和系統(tǒng)誤差的

57、共同影響。22系偶mmM/ /176176115安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué)/ /176176116安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué)四、觀測(cè)成果的取舍和整理 1成果的取舍與重測(cè) 所謂“重測(cè)，就是在根本測(cè)回(即規(guī)定數(shù)目的測(cè)回)完成以后，經(jīng)過對(duì)成果的綜合分析，發(fā)現(xiàn)其中超出限差規(guī)定而重新觀測(cè)的完好測(cè)回。對(duì)于測(cè)錯(cuò)方向、讀記錯(cuò)誤、對(duì)錯(cuò)度盤、碰動(dòng)儀器、上半測(cè)回歸零差超限、氣泡偏離過大以及其它緣由未測(cè)完的測(cè)回，均可隨即重新觀測(cè)，它們都不叫“重測(cè)。/ /176176117安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 在一個(gè)測(cè)站上，假設(shè)n為方向數(shù)，m為測(cè)回?cái)?shù)，那么該測(cè)站全部方向測(cè)回總數(shù)為(n一1)m。對(duì)于其中因超限而重測(cè)的，應(yīng)進(jìn)展重測(cè)數(shù)的統(tǒng)計(jì)

58、。統(tǒng)計(jì)方法是：在根本測(cè)回觀測(cè)結(jié)果中，重測(cè)一個(gè)超限方向算作一個(gè)方向測(cè)回；因零方向超限而重測(cè)的整個(gè)測(cè)回算作n一1個(gè)方向測(cè)回。 按照規(guī)定，重測(cè)的原那么是：/ /176176118安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) (1)一個(gè)測(cè)回內(nèi)2c互差或同一方向的測(cè)回互差超限時(shí)，應(yīng)重測(cè)超限方向并聯(lián)測(cè)零方向。因測(cè)回互差超限重測(cè)時(shí)，除明顯孤值外，原那么上應(yīng)重測(cè)觀測(cè)結(jié)果中最大和最小值的測(cè)回。 (2)零方向的2c互差或下半測(cè)回的歸零差超限，該測(cè)回應(yīng)全部重測(cè)。一測(cè)回中的重測(cè)方向數(shù)超越測(cè)站方向數(shù)的13時(shí)(包括3個(gè)方向有1個(gè)方向重測(cè))，亦應(yīng)重測(cè)全部測(cè)回，重測(cè)數(shù)仍按超限方向數(shù)計(jì)算。 / /176176119安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) (3)

59、全部根本測(cè)回中，重測(cè)的方向測(cè)回?cái)?shù)不應(yīng)超越全部方向測(cè)回總數(shù)的13，否那么根本測(cè)回作廢，全部成果重測(cè)。 (4)根本測(cè)回成果和重測(cè)成果均應(yīng)抄入記簿。但重測(cè)與根本測(cè)回成果不取中數(shù)，測(cè)回每一方向只取一個(gè)符合限差的結(jié)果，參與測(cè)站平差。/ /176176120安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 下面引見幾種斷定重測(cè)的方法 例如用北光廠J07光學(xué)經(jīng)緯儀進(jìn)展三等程度角觀測(cè)，某方向各測(cè)回的觀測(cè)秒值如下：/ /176176121安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 例如用T2，經(jīng)緯儀進(jìn)展三等程度角觀測(cè)，某一方向的觀測(cè)結(jié)果如下： / /176176122安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 例如用010經(jīng)緯儀進(jìn)展三等三角觀測(cè)，某方向的觀測(cè)結(jié)果如下：/

60、 /176176123安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 例如用010經(jīng)緯儀進(jìn)展三等三角觀測(cè)，某方向的結(jié)果是如下：/ /176176124安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 2.測(cè)站平差每一測(cè)站平差的目的，是根據(jù)測(cè)站上的觀測(cè)成果求出各方向的最或然值(測(cè)站平差值)。 1各方向測(cè)站平差值的計(jì)算設(shè)在K測(cè)站用方向觀測(cè)法對(duì)N個(gè)方向觀測(cè)了M個(gè)測(cè)回，各測(cè)回的方向值列表3-10/ /176176125安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué) 依平差實(shí)際可知，各方向的平差值等于該方向各測(cè)回方向值的算術(shù)平均值。圖18/ /176176126安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué)即： mnNmcCmbBmaA/ /176176127安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué)2)測(cè)站