3精密测角仪器和水平角观测第三章

/911控制测量学第三章精密测角仪器和水平角观测/912控制测量学2020年1月12日7时18分本章提要3.1精密测角仪器——经纬仪3.2经纬仪的误差3.3精密测角的误差影响3.4方向观测法3.5分组方向观测法3.6偏心观测与归心改正/913控制测量学2020年1月12日7时18分[重点]精密测角误差、方向观测法本章提要[知识点及学习要求]1．经纬仪的误差2．精密测角的误差影响3．方向观测法/914控制测量学2020年1月12日7时18分精密测角仪器——经纬仪经纬仪光学经纬仪电子经纬仪全站仪电子经纬仪电子扫描度盘测角装置微处理机控制自动化数字测角/915控制测量学2020年1月12日7时18分精密测角仪器——经纬仪特点角度标准设备电子扫描度盘——粗读数电子测微读数系统——精读数测角方式绝对方式：编码度盘和编码测微器、计时测角测角度盘和光电动态扫描增量式：光栅度盘和莫尔干涉条纹测量技术/916控制测量学2020年1月12日7时18分精密测角仪器——经纬仪特点测角方式技术关键辨码识向角度细分/917控制测量学2020年1月12日7时18分精密测角仪器——经纬仪特点微处理机竖轴倾斜自动测量和改正望远镜为测角瞄准装置和测距的信号发收装置自动化和多功能化/918控制测量学2020年1月12日7时18分精密测角仪器——经纬仪测量机器人伺服轴系驱动马达和数控器仪器转动CCD摄像机照准目标棱镜配合品牌LeicaTrimble索佳拓普康/919控制测量学2020年1月12日7时18分精密测角仪器——经纬仪测量机器人LeicaTS30拓普康GTS-901A南方NTS342TrimbleS8/9110控制测量学2020年1月12日7时18分精密测角仪器——经纬仪光学经纬仪角度标准设备光学玻璃组成，包括水平读盘、垂直读盘、读数显微镜、观测测微器对径重合读数/9111控制测量学2020年1月12日7时18分精密测角仪器——经纬仪光学经纬仪具有强制归心装置、精密光学对点器、快速安平机构提高精度和效率由优质可靠的有机材料和合金制成减小外界环境的影响/9112控制测量学2020年1月12日7时18分精密测角仪器——经纬仪电子全站仪电子经纬仪电子测距仪电子记录手簿组地面测图系统或地面监测系统工业测量三维定位系统/9113控制测量学2020年1月12日7时18分精密测角仪器——经纬仪电子全站仪全站仪生产厂商欧美：徕卡、天宝日本：尼康、拓普康、索佳国产：南方、苏光、科力达、中海达超站仪全站仪和GPS接收机的集成：集成GPS接收机的高性能全站仪。无需控制点、长导线和后方交会操作，只需安装SmartStation，并使用GPS确定该点的准确位置，然后就可以使用全站仪进行测量、放样。仅仅通过简单的安装调试，就可以简单、快速地测量作业/9114控制测量学2020年1月12日7时18分经纬仪的轴系误差视准轴误差仪器的视准轴不与水平轴正交所产生的误差水平轴倾斜误差仪器的水平轴不与垂直轴正交，所产生的误差垂直轴倾斜误差设视准轴与水平轴正交，水平轴垂直于垂直轴，仅由于仪器未严格整平，而使垂直轴偏离测站铅垂线一微小角度/9115控制测量学2020年1月12日7时18分经纬仪的轴系误差主要轴线：竖轴VV1水准管轴LL1横轴HH1视准轴CC1几何关系：LL1VV1CC1HH1HH1VV1望远镜十字丝竖丝垂直于横轴/9116控制测量学2020年1月12日7时18分经纬仪的轴系误差视准轴误差产生原因望远镜的十字丝分划板安置不正确望远镜调焦镜运行时晃动气温变化引起/9117控制测量学2020年1月12日7时18分经纬仪的轴系误差视准轴误差对方向观测的影响coscccc除与c值有关外，还随垂直角a的增大而增大/9118控制测量学2020年1月12日7时18分经纬仪的轴系误差视准轴误差c对水平度盘观测值的影响盘左盘右盘左、盘右读数的中数盘左、盘右取平均值，可消除视准轴误差影响为避免调焦引起视准轴位置变化，规定在一测回内不得重新调焦cLL0cRR0)(21RLA/9119控制测量学2020年1月12日7时18分经纬仪的轴系误差视准轴误差c值的计算方向法观测时，须计算盘左、盘右读数的差数当观测目标的垂直角a较小时国家规范规定:一测回中各方向2c互差对于J1型仪器不得超过9“；对于J2型仪器不得超过13”，否则应矫正十字丝分划板以调整视准轴的位置。cRL2cRL2/9120控制测量学2020年1月12日7时18分经纬仪的轴系误差水平轴倾斜误差产生原因仪器左、右两端支架不等高水平轴两端轴径不相等tanii影响值与i角值有关，随a角增大而增大/9121控制测量学2020年1月12日7时18分经纬仪的轴系误差水平轴倾斜误差影响：盘左盘右盘左、盘右读数的平均值盘左、盘右取平均值可抵消水平轴倾斜误差影响iLL0iRR0)(21RLA/9122控制测量学2020年1月12日7时18分经纬仪的轴系误差水平轴倾斜误差影响视准轴误差和水平轴倾斜误差同时存在tan2cos222icicRLº0361130.0030.0430.1530.600.001.563.005.80cos12ctan2i/9123控制测量学2020年1月12日7时18分经纬仪的轴系误差/9124控制测量学2020年1月12日7时18分经纬仪的轴系误差垂直轴倾斜误差影响引起水平度盘倾斜，对读数影响较小可不予顾及引起水平轴倾斜对水平方向观测值的影响水平轴随照准部转动，水平轴倾斜在不断变化/9125控制测量学2020年1月12日7时18分经纬仪的轴系误差垂直轴倾斜误差影响当照准部旋转至某一任意位置时，水平轴倾斜角i的大小及其对水平方向观测值的影响垂直轴倾斜误差对水平方向观测值的影响，不仅与垂直轴倾斜角v有关，还随着照准目标的垂直角和照准目标的方位不同而不同tancosvv/9126控制测量学2020年1月12日7时18分经纬仪的轴系误差垂直轴倾斜误差影响盘左、盘右的平均值不能消除这种误差的影响削减影响方法尽量减小垂直轴的倾斜角v值测回间重新整平仪器对水平方向观测值施加垂直轴倾斜改正数/9127控制测量学2020年1月12日7时18分经纬仪的轴系误差垂直轴倾斜误差改正计算根据水准器气泡偏离中央的格数n来计算水平轴的倾斜角度按公式计算垂直轴倾斜改正数/9128控制测量学2020年1月12日7时18分精密测角的误差影响测角误差来源外界环境大气折光气温仪器误差观测/9129控制测量学2020年1月12日7时18分精密测角的误差影响大气层的影响大气层密度变化对成像稳定性影响目标成像稳定取决于近地大气层密度变化情况大气密度均匀成像稳定大气密度变化成像跳动大气密度变化程度主要取决于太阳造成地面热辐射的强烈程度以及地形、地物和地类等的分布特征/9130控制测量学2020年1月12日7时18分精密测角的误差影响大气层的影响大气层密度变化对成像稳定性影响大气密度变化规律早晨升起轻微波动日出1-3h稳定到中午剧烈动荡到下午趋于稳定日落前稳定夜间轻微波动/9131控制测量学2020年1月12日7时18分精密测角的误差影响大气层的影响大气透明度对成像清晰度影响目标成像是否清晰主要取决于大气的透明程度，也就是取决于大气中对光线散射作用的物质的多少尘埃和水蒸气对大气透明度起决定性作用大气透明度从本质上说也主要决定于太阳辐射的强烈程度/9132控制测量学2020年1月12日7时18分精密测角的误差影响大气层的影响大气透明度对成像清晰度影响上午接近中午透明度较差午后透明度变好一般在下午3h以后又有一段大气透明度良好的有利观测时间/9133控制测量学2020年1月12日7时18分精密测角的误差影响大气层的影响有利观测时段晴天日出1h后的1-2h下午3-4h后到日落前1h阴天全天可观测/9134控制测量学2020年1月12日7时18分精密测角的误差影响水平折光的影响定义光线通过密度不均匀空气介质，经过连续折射后形成一条曲线，并向密度大一方弯曲微分折光纵向折光水平折光影响系统误差/9135控制测量学2020年1月12日7时18分精密测角的误差影响水平折光的影响水平折光的影响规律水平折光的影响随着大气温度的变化而不同白天和晚间的水平折光影响正好相反取白天和晚间观测成果的平均值，可以有效地减弱水平折光的影响/9136控制测量学2020年1月12日7时18分精密测角的误差影响水平折光的影响水平折光的影响规律视线在水平方向靠近某些实体会产生局部性水平折光影响，如岩石或在建筑物在观测时，引起大气密度分布不均匀的地形地物愈靠近测站，水平折光就愈大/9137控制测量学2020年1月12日7时18分精密测角的误差影响水平折光的影响削减水平折光的影响的方法在选点时，应避免使视线靠近山坡、大河或与湖泊的岸线平行，并应尽量避免视线通过高大建筑物、烟囱和电杆等实体的侧方在造标时应使橹柱旁离视线至少10cm一般在有微风的时候或在阴天进行观测，可以减弱部分水平折光的影响/9138控制测量学2020年1月12日7时18分精密测角的误差影响水平折光的影响削减水平折光的影响的方法在精密工程测量中水平角观测还受到工程场地的一些局部因素的影响。为了削减微气候条件构成的水平折光影响，应根据测区微气候条件的实际情况，选择最有利于观测的时间，将整个观测工作分配在几个不同的时间段内进行/9139控制测量学2020年1月12日7时18分精密测角的误差影响照准目标的相位差照准实体目标时，往往不能正确地照准目标的真正中心轴线，从而给观测结果带来误差，这种误差叫相位差相位差的影响随太阳的方位变化而不同，在上午和下午，当太阳在对称位置时，相位差影响的正负号相反半数测回在上午观测，半数测回在下午观测/9140控制测量学2020年1月12日7时18分精密测角的误差影响温度变化的影响太阳光直接照射仪器不均匀膨胀破坏轴线间关系影响观测的精度观测时必须撑伞或用测橹覆挡住太阳光对仪器的直接照射气温变化破坏轴线间关系/9141控制测量学2020年1月12日7时18分精密测角的误差影响温度变化的影响采用按时间对称排列的观测程序上半测回顺时针，下半测回逆时针奇数测回顺时针，偶数测回逆时针温度不断变化测回间2c值有着系统性差异/9142控制测量学2020年1月12日7时18分精密测角的误差影响温度变化对站标稳定性的影响温度的变化会使木标(钢标)架或三脚架的木构件产生不均匀的胀缩而引起扭转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采用按时间对称排列的观测程序可以减弱这种误差对水平角的影响/9143控制测量学2020年1月12日7时18分精密测角的误差影响仪器误差的影响水平度盘位移的影响轴面间存在摩擦力开始转动照准部，仪器基座部分产生弹性扭曲与基座固连的水平度盘随之发生微小方位变动照准部开始转动后，只需克服较小轴面摩擦力转动停止之后，没有任何力作用于仪器基座部分，企图恢复原来的平衡状态/9144控制测量学2020年1月12日7时18分精密测角的误差影响仪器误差的影响水平度盘位移的影响系统误差顺时针读数偏小逆时针读数偏大半测回中照准目标时保持照准部向一个方向转动，可认为各方向所带误差的正负号相同，由方向组成角度时可以削减这种误差影响即使各方向所受误差的大小不同，在组成角度中也只含有残余误差的影响/9145控制测量学2020年1月12日7时18分精密测角的误差影响仪器误差的影响照准部旋转不正确的影响当照准部垂直轴与轴套间隙过大，照准部转动时垂直轴在轴套