精密測角測量

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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,第五章 精密角度觀測,精密測角的誤差來源及影響,精密角度測量方法,精密測角的一般原則,上一講應(yīng)掌握的內(nèi)容,一、,精密光學(xué)經(jīng)緯儀的主要特點,有光學(xué)測微器 對徑重合讀數(shù) 可讀數(shù)至0.1,二、精密電子經(jīng)緯儀的主要特點,光電度盤：編碼度盤、光柵度盤,微處理機(jī)：,控制測量程序、自動改正（豎軸傾斜改正、氣象改正、地球曲率改正等）、,自動記錄與計算,有些有自動觀測功能,三、測角儀器的主要誤差,視準(zhǔn)軸誤差、,水平軸傾斜誤差、,垂直軸傾斜誤差,、,光學(xué)測微器行差,一、,精密測角的誤差來源及影響,（一）外界條件的影響,1、大氣

2、層密度的變化和大氣透明度,對目標(biāo)成像質(zhì)量的影響,(1)大氣層密度的變化對目標(biāo)成像穩(wěn)定性的影響,早晨太陽升起時，目標(biāo)成像也僅有輕微的波動；,日出以后，有一段時間，大約13h，成像較穩(wěn)定；,12,15 h，成像波動較大；,日落前有一段成像穩(wěn)定而有利于觀測的時間；,夜間大氣層一般是平衡的。,(2)大氣透明度對目標(biāo)成像清晰的影響,(霧、煙、塵),2、水平折光的影響,（旁折光）,光線通過密度不均勻的空氣介質(zhì)時，經(jīng)過連續(xù)折射后形成一條曲線，并向密度大的一方彎曲，當(dāng)來自目標(biāo),B,的光線進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡時，望遠(yuǎn)鏡所照準(zhǔn)的方向為這條曲線在望遠(yuǎn)鏡,A,處的切線方向，弦線與切線交角,，稱為微分折光。微分折光可以分解為縱向

3、和水平兩個分量，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微分折光的主要部分。微分折光的水平分量影響著視線的水平方向。,旁折光,(續(xù)),3、照準(zhǔn)目標(biāo)的相位差,4、溫度變化對視準(zhǔn)軸的影響,假定在一個測回的短時間觀測過程中，空氣溫度的變化與時間成比例，那么可以采用按時間對稱排列的觀測程序來削弱這種誤差對觀測結(jié)果的影響。,5、外界條件對覘標(biāo)內(nèi)架穩(wěn)定性的影響,假定在一測回的觀測過程中，覘標(biāo)內(nèi)架或三腳架的扭轉(zhuǎn)是勻速發(fā)生的，因此采用按時間對稱排列的觀測程序也可以減弱這種誤差對水平角的影響。,（二）儀器誤差的影響,水平度盤位移的影響,在半測回中向一個方向傳動；,上半測回順轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部，下半測

4、回逆轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部。,照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)不正確的影響,偏心差和行差，需對經(jīng)重合讀數(shù)，合理測行差。,照準(zhǔn)部水平微動螺旋作用不正確的影響,最后照準(zhǔn)時旋進(jìn)微動螺旋,垂直微動螺旋作用不正確的影響,在水平角觀測時不使用,垂直微動螺旋照準(zhǔn),三軸誤差的影響,（三）照準(zhǔn)和讀數(shù)誤差的影響,照準(zhǔn)誤差受外界因素的影響較大。例如目標(biāo)影像的跳動會使照準(zhǔn)誤差增大好幾倍；又如目標(biāo)的背景不好，有時也會增大照準(zhǔn)誤差甚至照準(zhǔn)錯誤。因此除了選擇有利的觀測時間外，作業(yè)員認(rèn)真負(fù)責(zé)地進(jìn)行觀測，是提高精度的有效措施。,光學(xué)經(jīng)緯儀按接合法讀數(shù)時，讀數(shù)誤差主要表現(xiàn)為接合誤差，讀數(shù)精度主要取決于光學(xué)測微器的質(zhì)量；采光的位置不適當(dāng)，會影響讀數(shù)顯微鏡正倒像的照明

5、，使接合誤差增大；若測微器的目鏡調(diào)節(jié)不佳也會增大接合誤差。,此外，對于具有偶然性質(zhì)的讀數(shù)誤差和照準(zhǔn)誤差，還可以用多余觀測的辦法來削弱其影響。如多于一個測回的觀測和接合讀數(shù)兩次、連續(xù)照準(zhǔn)兩次，取讀數(shù)的平均數(shù)。,二、,精密角度測量方法方向觀測法,注意：,零方向,：在方法觀測法中，觀測者根據(jù)邊長適中、通視良好、成像清晰的原則確定的起始方向。,歸零,：半測回閉合到起始方向。,儀器,二等,三等,四等,測回數(shù),J1,J2,15,9,12,6,9,限 差 項 目,J,1,型,J,2,型,兩次重合讀數(shù)差,半測回歸零差,一測回2c互差,測回互差,1,6,9,6,3,8,13,9,方向觀測法,還有：三方向法、全組

6、合測角法,測,站,測回數(shù),目,標(biāo),讀 數(shù),2c,L+（R,180）/2,歸零后的,方向值,各測回平,均方向值,水平,角值,盤左（L),盤右（R),O,1,A,0 00 00,80 19 12,B,80 19 12,120 1056,C,200 30 08,80 10 02,D,280 40 10,A,O,2,(,90 05 24,),A,90 05 18,270 05 24,06,90 05 21,0 00 00,B,170 24 42,350 24 36,06,170 24 39,80 19 15,C,290 35 30,110 35 18,12,290 35 24,200 30 00,D,

7、10 45 42,190 45 36,06,10 45 39,280 40 15,A,90 05 36,270 05 18,18,90 05 27,18,06,0,05 12,80 24 36,12,200 35 36,280 45 24,0 05 24,18,180 05 24,20 35 30,100 45 18,180 05 06,260 24 12,00,24,06,06,06,80 24 24,0 05 24,280 45 21,200 35 33,0 05 09,0 05 16,0 00 00,80 19 08,200 30 17,280 40 05,三、,精密測角的一般原則,觀測

8、應(yīng)在目標(biāo)成像清晰、穩(wěn)定的有利于觀測的時間進(jìn)行，以提高照準(zhǔn)精度和減小旁折光的影響。,觀測前應(yīng)認(rèn)真調(diào)好焦距，消除視差。在一測回的觀測過程中不得重新調(diào)焦，以免引起視準(zhǔn)軸的變動。,各測回的起始方向應(yīng)均勻地分配在水平度盤和測微分劃尺的不同位置上，以消除或減弱度盤分劃線和測微分劃尺的分劃誤差的影響。,在上、下半測回之間倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，以消除和減弱視準(zhǔn)軸誤差、水平軸傾斜誤差等影響，同時可以由盤左、盤右讀數(shù)之差求得兩倍視準(zhǔn)誤差2 c，借以檢核觀測質(zhì)量。,上、下半測回照準(zhǔn)目標(biāo)的次序應(yīng)相反，并使觀測每一目標(biāo)的操作時間大致相同，即在一測回的觀測過程中，應(yīng)按與時間對稱排列的觀測程序，其目的在于消除或減弱與時間成比例均勻變

9、化的誤差影響，如覘標(biāo)內(nèi)架或三腳架的扭轉(zhuǎn)等。,為了克服或減弱在操作儀器的過程中帶動水平度盤位移的誤差，要求每半測回開始觀測前，照準(zhǔn)部按規(guī)定的轉(zhuǎn)動方向先預(yù)轉(zhuǎn)12周。,使用照準(zhǔn)部微動螺旋和測微螺旋時，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，觀測過程中應(yīng)保持照準(zhǔn)部水準(zhǔn)器氣泡居中。,三、精密測角的一般原則,（續(xù)）,重測一般應(yīng)在基本測回（即規(guī)定的全部測回）完成以后，對全部成果進(jìn)行綜合分析，作出正確的取舍，并盡可能分析出影響質(zhì)量的原因，切忌不加分析，片面、盲目地追求觀測成果的表面合格，以至最后得不到良好的結(jié)果。,因?qū)﹀e度盤、測錯方向、讀錯記錯、碰動儀器、氣泡偏離過大、上半測回歸零差超限以及

10、其他原因未測完的測回都可以立即重測，并不計重測數(shù)。,一測回中,2,C,互差超限或化歸同一起始方向后，同一方向值各測回互差超限時，應(yīng)重測超限方向并聯(lián)測零方向（起始方向的度盤位置與原測回相同）。因測回互差超限重測時，除明顯值外，原則上應(yīng)重測觀測結(jié)果中最大值和最小值的測回。,四、,重測和取舍觀測成果應(yīng)遵循的原則,一測回中超限的方向數(shù)大于測站上方向總數(shù)的,1/3,時（包括觀測,3,個方向時，有一個方向重測），應(yīng)重測整個測回。,若零方向的,2,c,互差超限或下半測回的歸零差超限，應(yīng)重測整個測回。,在一個測站上重測的方向測回數(shù)超過測站上方向測回總數(shù)的,1/3,時，需要重測全部測回。,測站上方向測回總數(shù),=

11、(,n,-1),m,，式中,m,為基本測回數(shù)，,n,為測站上的觀測方向總數(shù)。,重測方向測回數(shù)的計算方法是：在基本測回觀測結(jié)果中，重測一方向，算作一個重測方向測回；一個測回中有,2,個方向重測，算作,2,個重測方向測回；因零方向超限而全測回重測，算作（,n,-1,）,個重測方向測回。,設(shè),n,=6,，,m,=9,，方向測回總數(shù),=,（,n,-1,）,m,=45,，,該測站重測方向測回數(shù)應(yīng)小于,15,。,四、,重測和取舍觀測成果應(yīng)遵循的原則,五、偏心觀測與歸心改正,偏心觀測與歸心改正的概念,在進(jìn)行角度觀測時，要求儀器中心、設(shè)站點目標(biāo)中心與標(biāo)石中心位于同一垂線上，即所謂“三心”一致。若儀器偏離標(biāo)石中

12、心進(jìn)行觀測，這種偏離稱為測站偏心。若照準(zhǔn)的目標(biāo)偏離標(biāo)石中心，這種偏離稱為照準(zhǔn)偏心。為了將偏心觀測的成果歸算到測站的標(biāo)石中心，必須加歸心改正數(shù)。,歸心元素的測定方法,測站偏心距、測站偏心角、,照準(zhǔn)點偏心距、照準(zhǔn)點偏心角,有圖解法、直接法和解析法，其中以圖解法應(yīng)用得最為廣泛。,歸心改正數(shù)計算,（自 學(xué)）,另外,記簿、測站限差、測站平差、分組方向觀測法等內(nèi)容自學(xué),。,結(jié)束,下次課實習(xí)，每班分成4組，上課前在實驗大樓集合。,另外一種情況,數(shù)字化讀數(shù)方法,雙平行玻璃板光學(xué)測微器,測微原理,雙平行玻璃板光學(xué)測微器中由兩塊平行玻璃板作相反方向等量傾斜時，對徑分劃線,a,和（,a,+180）的像分別通過這兩塊平行玻璃板，使對徑分劃線,a,和（,a,+180）的像產(chǎn)生相對移動，使對徑分劃線,a,和（,a,+180）的像在讀數(shù)顯微鏡中上下接合，這時分劃線的移動量恰為對徑分劃線之間角距的一半。移動量可在光學(xué)測微器讀數(shù)窗中的測微器分劃盤上讀取。,為了達(dá)到測微的目的，必須使光學(xué)測微器分劃盤的轉(zhuǎn)動與兩塊平行玻璃板的傾斜動作同步。,光電度盤,編碼度盤測角系統(tǒng)，增量式光柵度盤測角系和動態(tài)光柵度盤測角系統(tǒng),光柵度盤,編碼度盤,