《精密测角测量》PPT课件.ppt

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1、第五章第五章第五章第五章 精密角度观测精密角度观测精密角度观测精密角度观测 精密测角的误差来源及影响精密测角的误差来源及影响精密测角的误差来源及影响精密测角的误差来源及影响 精密角度测量方法精密角度测量方法精密角度测量方法精密角度测量方法精密测角的一般原则精密测角的一般原则精密测角的一般原则精密测角的一般原则 上一讲应掌握的内容上一讲应掌握的内容一、一、精密光学经纬仪的主要特点精密光学经纬仪的主要特点有光学测微器有光学测微器 对径重合读数对径重合读数 可读数至可读数至0.10.1二、精密电子经纬仪的主要特点二、精密电子经纬仪的主要特点光电度盘：编码度盘、光栅度盘光电度盘：编码度盘、光栅度盘微处

2、理机：微处理机：控制控制测测量程序、自量程序、自动动改正（改正（竖轴倾竖轴倾斜改斜改正、气象改正、地球曲率改正等）、正、气象改正、地球曲率改正等）、自动记录与计自动记录与计算算有些有自有些有自动观测动观测功能功能三、测角仪器的主要误差三、测角仪器的主要误差 视准轴误差、视准轴误差、水平轴倾斜误差水平轴倾斜误差、垂直轴倾斜误差垂直轴倾斜误差、光学测微器行差光学测微器行差一、一、精密测角的误差来源及影响精密测角的误差来源及影响（一）外界条件的影响（一）外界条件的影响1 1、大气层密度的变化和大气透明度、大气层密度的变化和大气透明度 对目标成像质量的影响对目标成像质量的影响(1)(1)大气层密度的变

3、化对目标成像稳定性的影响大气层密度的变化对目标成像稳定性的影响早晨太阳升起时，目标成像也仅有轻微的波动；日出以后，有一段时间，大约13h，成像较稳定；1215 h，成像波动较大；日落前有一段成像稳定而有利于观测的时间；夜间大气层一般是平衡的。(2)(2)大气透明度对目标成像清晰的影响大气透明度对目标成像清晰的影响(雾、烟、尘)2 2、水平折光的影响、水平折光的影响（旁折光）（旁折光）光线通过密度不均匀的空气介质时，经过连续折射后形成一条曲线，并向密度大的一方弯曲，当来自目标B的光线进入望远镜时，望远镜所照准的方向为这条曲线在望远镜A处的切线方向，弦线与切线交角，称为微分折光。微分折光可以分解为

4、纵向和水平两个分量，由于大气温度的梯度主要发生在垂直面内，所以微分折光的纵向分量是微分折光的主要部分。微分折光的水平分量影响着视线的水平方向。旁折光旁折光(续)3 3、照准目标的相位差、照准目标的相位差4 4、温度变化对视准轴的影响、温度变化对视准轴的影响 假定在一个测回的短时间观测过程中，空气温度的变化与时间成比例，那么可以采用按时间对称排列的观测程序来削弱这种误差对观测结果的影响。5 5、外界条件对觇标内架稳定性的影响、外界条件对觇标内架稳定性的影响 假定在一测回的观测过程中，觇标内架或三脚架的扭转是匀速发生的，因此采用按时间对称排列的观测程序也可以减弱这种误差对水平角的影响。（二）仪器误

5、差的影响（二）仪器误差的影响水平度盘位移的影响 在半测回中向一个方向传动；上半测回顺转照准部，下半测回逆转照准部。照准部旋转不正确的影响 偏心差和行差，需对经重合读数，合理测行差。照准部水平微动螺旋作用不正确的影响 最后照准时旋进微动螺旋垂直微动螺旋作用不正确的影响 在水平角观测时不使用垂直微动螺旋照准三轴误差的影响（三）照准和读数误差的影响（三）照准和读数误差的影响照准误差受外界因素的影响较大。例如目标影像的跳动会使照准误差受外界因素的影响较大。例如目标影像的跳动会使照准误差增大好几倍；又如目标的背景不好，有时也会增大照准误差增大好几倍；又如目标的背景不好，有时也会增大照准误差甚至照准错误。

6、因此除了选择有利的观测时间外，照准误差甚至照准错误。因此除了选择有利的观测时间外，作业员认真负责地进行观测，是提高精度的有效措施。作业员认真负责地进行观测，是提高精度的有效措施。光学经纬仪按接合法读数时，读数误差主要表现为接合误差，光学经纬仪按接合法读数时，读数误差主要表现为接合误差，读数精度主要取决于光学测微器的质量；采光的位置不适当，读数精度主要取决于光学测微器的质量；采光的位置不适当，会影响读数显微镜正倒像的照明，使接合误差增大；若测微会影响读数显微镜正倒像的照明，使接合误差增大；若测微器的目镜调节不佳也会增大接合误差。器的目镜调节不佳也会增大接合误差。此外，对于具有偶然性质的读数误差和

7、照准误差，还可以用此外，对于具有偶然性质的读数误差和照准误差，还可以用多余观测的办法来削弱其影响。如多于一个测回的观测和接多余观测的办法来削弱其影响。如多于一个测回的观测和接合读数两次、连续照准两次，取读数的平均数。合读数两次、连续照准两次，取读数的平均数。二、二、精密角度测量方法精密角度测量方法方向观测法方向观测法注意：注意：零方向零方向：在方法观测法中，观测者根据边长适中、：在方法观测法中，观测者根据边长适中、通视良好、成像清晰的原则确定的起始方向。通视良好、成像清晰的原则确定的起始方向。归零归零：半测回闭合到起始方向。：半测回闭合到起始方向。仪器仪器二等二等三等三等四等四等测回数测回数J

8、1J1J2J215159121269 9限限 差差 项项 目目J J1 1型型J J2 2型型两次重合读数差两次重合读数差半测回归零差半测回归零差一测回一测回2c2c互差互差测回互差测回互差169638139方向观测法方向观测法还有：三方向法、全组合测角法还有：三方向法、全组合测角法测站测回数目标 读 数2cL+（R180）/2归零后的方向值各测回平均方向值 水平 角值盘左（L)盘右（R)O 1 A 0 00 00 80 19 12B 80 19 12120 1056C 200 30 08 80 10 02D280 40 10A O 2(90 05 24)A 90 05 18270 05 24

9、 06 90 05 21 0 00 00B170 24 42350 24 36 06170 24 39 80 19 15C290 35 30110 35 18 12290 35 24200 30 00D 10 45 42190 45 36 06 10 45 39280 40 15A 90 05 36270 05 18 18 90 05 27 18 060 05 1280 24 36 12200 35 36280 45 24 0 05 24 18180 05 2420 35 30100 45 18180 05 06260 24 12 0024060606 80 24 24 0 05 24280

10、45 21200 35 33 0 05 090 05 16 0 00 0080 19 08200 30 17280 40 05三、三、精密测角的一般原则精密测角的一般原则 观观测测应应在在目目标标成成像像清清晰晰、稳稳定定的的有有利利于于观观测测的的时时间间进进行行，以提高照准精度和减小旁折光的影响。以提高照准精度和减小旁折光的影响。观观测测前前应应认认真真调调好好焦焦距距，消消除除视视差差。在在一一测测回回的的观观测测过过程中不得重新调焦，以免引起视准轴的变动。程中不得重新调焦，以免引起视准轴的变动。各各测测回回的的起起始始方方向向应应均均匀匀地地分分配配在在水水平平度度盘盘和和测测微微分分

11、划划尺尺的的不不同同位位置置上上，以以消消除除或或减减弱弱度度盘盘分分划划线线和和测测微微分分划划尺的分划误差的影响。尺的分划误差的影响。在在上上、下下半半测测回回之之间间倒倒转转望望远远镜镜，以以消消除除和和减减弱弱视视准准轴轴误误差差、水水平平轴轴倾倾斜斜误误差差等等影影响响，同同时时可可以以由由盘盘左左、盘盘右右读数之差求得两倍视准误差读数之差求得两倍视准误差2 c 2 c，借以检核观测质量。，借以检核观测质量。上上、下下半半测测回回照照准准目目标标的的次次序序应应相相反反，并并使使观观测测每每一一目目标标的的操操作作时时间间大大致致相相同同，即即在在一一测测回回的的观观测测过过程程中中

12、，应应按按与与时时间间对对称称排排列列的的观观测测程程序序，其其目目的的在在于于消消除除或或减减弱弱与与时时间间成成比比例例均均匀匀变变化化的的误误差差影影响响，如如觇觇标标内内架架或或三三脚脚架的扭转等。架的扭转等。为为了了克克服服或或减减弱弱在在操操作作仪仪器器的的过过程程中中带带动动水水平平度度盘盘位位移移的的误误差差，要要求求每每半半测测回回开开始始观观测测前前，照照准准部部按按规规定定的的转转动方向先预转动方向先预转1 12 2周。周。使使用用照照准准部部微微动动螺螺旋旋和和测测微微螺螺旋旋时时，其其最最后后旋旋转转方方向向均均应为旋进。应为旋进。为为了了减减弱弱垂垂直直轴轴倾倾斜斜

13、误误差差的的影影响响，观观测测过过程程中中应应保保持持照照准部水准器气泡居中。准部水准器气泡居中。三、精密测角的一般原则三、精密测角的一般原则（续）（续）重测一般应在基本测回（即规定的全部测回）完成以后，对全部成果进行综合分析，作出正确的取舍，并尽可能分析出影响质量的原因，切忌不加分析，片面、盲目地追求观测成果的表面合格，以至最后得不到良好的结果。因对错度盘、测错方向、读错记错、碰动仪器、气泡偏离过大、上半测回归零差超限以及其他原因未测完的测回都可以立即重测，并不计重测数。一测回中2C互差超限或化归同一起始方向后，同一方向值各测回互差超限时，应重测超限方向并联测零方向（起始方向的度盘位置与原测

14、回相同）。因测回互差超限重测时，除明显值外，原则上应重测观测结果中最大值和最小值的测回。四、四、重测和取舍观测成果应遵循的原则重测和取舍观测成果应遵循的原则一测回中超限的方向数大于测站上方向总数的1/3时（包括观测3个方向时，有一个方向重测），应重测整个测回。若零方向的2c互差超限或下半测回的归零差超限，应重测整个测回。在一个测站上重测的方向测回数超过测站上方向测回总数的1/3时，需要重测全部测回。测站上方向测回总数=(n-1)m，式中m为基本测回数，n为测站上的观测方向总数。重测方向测回数的计算方法是：在基本测回观测结果中，重测一方向，算作一个重测方向测回；一个测回中有2个方向重测，算作2个

15、重测方向测回；因零方向超限而全测回重测，算作（n-1）个重测方向测回。设n=6，m=9，方向测回总数=（n-1）m=45，该测站重测方向测回数应小于15。四、四、重测和取舍观测成果应遵循的原则重测和取舍观测成果应遵循的原则五、偏心观测与归心改正五、偏心观测与归心改正偏心观测与归心改正的概念偏心观测与归心改正的概念在进行角度观测时，要求仪器中心、设站点目标中心与标石中心位于同一垂线上，即所谓“三心”一致。若仪器偏离标石中心进行观测，这种偏离称为测站偏心。若照准的目标偏离标石中心，这种偏离称为照准偏心。为了将偏心观测的成果归算到测站的标石中心，必须加归心改正数。归心元素的测定方法归心元素的测定方法

16、测站偏心距、测站偏心角、照准点偏心距、照准点偏心角有图解法、直接法和解析法，其中以图解法应用得最为广泛。归心改正数计算归心改正数计算 （自（自 学）学）另外另外,记簿、测站限差、测站平差、分组方向观测法等内容记簿、测站限差、测站平差、分组方向观测法等内容自学自学。结束下次课实习，每班分成4组，上课前在实验大楼集合。另外一种情况另外一种情况数字化读数方法双平行玻璃板光学测微器双平行玻璃板光学测微器测微原理测微原理双平行玻璃板光学测微器中由两块平行双平行玻璃板光学测微器中由两块平行玻璃板作相反方向等量倾斜时，对径分玻璃板作相反方向等量倾斜时，对径分划线划线a和（和（a+180）的像分别通过这两）的

17、像分别通过这两块平行玻璃板，使对径分划线块平行玻璃板，使对径分划线a和和（a+180）的像产生相对移动，使对）的像产生相对移动，使对径分划线径分划线a和（和（a+180）的像在读数显）的像在读数显微镜中上下接合，这时分划线的移动量微镜中上下接合，这时分划线的移动量恰为对径分划线之间角距的一半。移动恰为对径分划线之间角距的一半。移动量可在光学测微器读数窗中的测微器分量可在光学测微器读数窗中的测微器分划盘上读取。划盘上读取。为了达到测微的目的，必须使光学测微器分划盘的为了达到测微的目的，必须使光学测微器分划盘的转动与两块平行玻璃板的倾斜动作同步。转动与两块平行玻璃板的倾斜动作同步。光电度盘光电度盘编码度盘测角系统，增量式光栅度盘测角系和动态光栅度盘测角系统光栅度盘光栅度盘编码度盘编码度盘