水平角觀測(cè)的誤差和精解析PPT課件

1、5-4 5-4 水平角觀測(cè)的誤差和精度一、 儀器誤差 1.儀器誤差的影響 儀器誤差包括兩個(gè)方面: 1）儀器的幾何軸線檢校不完善(殘余誤差)而引起的誤差； 2） 加工不完善的誤差，如照準(zhǔn)部偏心差，度盤刻劃不均勻誤差。第1頁(yè)/共24頁(yè)一、水平角觀測(cè)的誤差1.儀器誤差（1）水平度盤偏心誤差即度盤分劃中心與照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)中心不重合。270901800eOOCMMCOOOOOCsin)sin(MReCOOROOsin第2頁(yè)/共24頁(yè)由此公式可知：度盤偏心對(duì)度盤不同位置讀數(shù)的影響不同?？芍诙缺P相差180的度盤偏心誤差的絕對(duì)值相等而符號(hào)相反。顧及到同一目標(biāo)盤左、盤右讀數(shù)和對(duì)徑分劃線讀數(shù)相差180，于是可知，通

2、過盤左、盤右讀數(shù)取平均值，或用對(duì)徑符合讀數(shù)進(jìn)行水平角觀測(cè)，均可減弱以至消除度盤偏心對(duì)水平方向觀測(cè)值的影響。)180sin()sin(MM第3頁(yè)/共24頁(yè)2）視準(zhǔn)軸誤差的影響 視準(zhǔn)軸與橫軸不正交產(chǎn)生的誤差。第4頁(yè)/共24頁(yè)CxCAAaaOaOaaxCsinCAOAAaasin cos AOaOcosCxC第5頁(yè)/共24頁(yè) 有此公式可以看出：（a） xC的大小與高度角有關(guān)，隨高度角的增大而增大，當(dāng)高度角為零時(shí)， xC=C （b）對(duì)于同一目標(biāo)，若盤左觀測(cè)時(shí)，視準(zhǔn)軸右偏，設(shè)C值為正，將導(dǎo)致實(shí)際讀數(shù)L比正確讀數(shù)L0增大xC，即 并且，盤右觀測(cè)時(shí)視準(zhǔn)軸必然向左偏，C為負(fù)，這又將導(dǎo)致實(shí)際讀數(shù)R比正確讀數(shù)R0

3、小xC ，即： 由此可見，取盤左、盤右讀數(shù)的平均值可減弱以至消除該誤差對(duì)水平方向觀測(cè)值的影響。CxLL0CxRR0第6頁(yè)/共24頁(yè) 但是，這個(gè)結(jié)論只有當(dāng)C值在一測(cè)回中不變的情況下，才是正確的。因此，規(guī)范規(guī)定在一測(cè)回內(nèi)不得重新調(diào)焦。（c）當(dāng)觀測(cè)目標(biāo)的豎角較小時(shí)， xCC，則： 因此，在高度角不大和視準(zhǔn)軸誤差不變的情況下，由各方向觀測(cè)值所得的2C應(yīng)該相等。但實(shí)際上由于受到瞄準(zhǔn)誤差、讀數(shù)誤差和外界條件影響，即使各方向高度角變化很小，它們的2C互差一般不等。由此看來(lái)， 2C互差一定程度上反映了觀測(cè)成果的質(zhì)量。故規(guī)范中對(duì)一測(cè)回中各方向2C互差的限差作了規(guī)定，例如，對(duì)于J2經(jīng)緯儀， 2C互差不得超過13。

4、（ J6經(jīng)緯儀則不作限差規(guī)定）1802RLxC1802RLC第7頁(yè)/共24頁(yè)（3）橫軸誤差橫軸誤差是指橫軸不相垂直豎軸而導(dǎo)致水平角觀測(cè)值產(chǎn)生的誤差。xiHHhhOhOhhxisinihHhhtan cot hHhOtan ixiii第8頁(yè)/共24頁(yè) 有此公式可以看出：（a）當(dāng)橫軸誤差一定時(shí)， xi的大小與高度角有關(guān)，且隨高度角的增大而增大，當(dāng)高度角為零時(shí)， xi=0，即視線水平時(shí)，橫軸誤差對(duì)水平角觀測(cè)值沒有影響。 （b）對(duì)于同一目標(biāo)，若盤左觀測(cè)時(shí)，橫軸向左端傾斜，設(shè)i值為正，視準(zhǔn)軸將偏向左方，將導(dǎo)致實(shí)際讀數(shù)L比正確讀數(shù)L0增大xi，即而在盤右觀測(cè)時(shí)橫軸向右傾斜， i值為負(fù)，視準(zhǔn)軸必然向右偏，這

5、又將導(dǎo)致實(shí)際讀數(shù)R比正確讀數(shù)R0小xi ，即：由此可見，取盤左、盤右讀數(shù)的平均值可減弱以至消除該誤差對(duì)水平方向觀測(cè)值的影響。ixLL0ixRR0第9頁(yè)/共24頁(yè)（4）豎軸誤差豎軸誤差是指橫軸垂直于豎軸的情況下，由于豎軸傾斜而導(dǎo)致水平角觀測(cè)值產(chǎn)生的誤差。MOMMivsinvMNMMsin )90sin( MOMNtancostanvixvvH1H1H2H2鉛垂線豎 軸ON1NMMvivvvcossin viv第10頁(yè)/共24頁(yè) 有此公式可以看出：（a）豎軸誤差對(duì)水平方向觀測(cè)值的影響，不僅與豎軸傾斜角有關(guān)，還隨著照準(zhǔn)部目標(biāo)的高度角和觀測(cè)目標(biāo)的方向變化而變化。（b）由于豎軸傾斜角的大小和方向不因照準(zhǔn)

6、部轉(zhuǎn)動(dòng)而改變，因此豎軸傾斜而導(dǎo)致的橫軸傾斜的方向在望遠(yuǎn)鏡倒鏡前后保持不變，則同一目標(biāo)取盤左、盤右讀數(shù)的平均值的方法，不能減弱該誤差對(duì)水平方向觀測(cè)值的影響。第11頁(yè)/共24頁(yè)消除或減弱上述誤差的具體方法如下：消除或減弱上述誤差的具體方法如下：（1 1）采用盤左、盤右觀測(cè)取平均值的方法，可以消除視）采用盤左、盤右觀測(cè)取平均值的方法，可以消除視準(zhǔn)軸不垂直于水平軸、水平軸不垂直于豎軸和水平度盤偏心準(zhǔn)軸不垂直于水平軸、水平軸不垂直于豎軸和水平度盤偏心差的影響；差的影響；（2 2）采用在各測(cè)回間變換度盤位置觀測(cè)，取各測(cè)回平均）采用在各測(cè)回間變換度盤位置觀測(cè)，取各測(cè)回平均值的方法，可以減弱由于水平度盤刻劃不

7、均勻給測(cè)角帶來(lái)的值的方法，可以減弱由于水平度盤刻劃不均勻給測(cè)角帶來(lái)的影響；影響；（3 3）儀器豎軸傾斜引起的水平角測(cè)量誤差，無(wú)法采用一）儀器豎軸傾斜引起的水平角測(cè)量誤差，無(wú)法采用一定的觀測(cè)方法來(lái)消除。因此，在經(jīng)緯儀使用之前應(yīng)嚴(yán)格檢校，定的觀測(cè)方法來(lái)消除。因此，在經(jīng)緯儀使用之前應(yīng)嚴(yán)格檢校，確保水準(zhǔn)管軸垂直于豎軸；同時(shí)，在觀測(cè)過程中，應(yīng)特別注確保水準(zhǔn)管軸垂直于豎軸；同時(shí)，在觀測(cè)過程中，應(yīng)特別注意儀器的嚴(yán)格整平。意儀器的嚴(yán)格整平。第12頁(yè)/共24頁(yè)2 2、觀測(cè)誤差、觀測(cè)誤差1) 對(duì)中誤差：在安置儀器時(shí)，由于對(duì)中不準(zhǔn)確，使儀器中心與測(cè)站點(diǎn)不在同一鉛垂線上，稱為對(duì)中誤差。 B B 為測(cè)站點(diǎn)標(biāo)石中心，B

8、B為儀器中心，A A為目標(biāo)中心第13頁(yè)/共24頁(yè)分析上式可知，對(duì)中誤差對(duì)水平角的影響有以下特點(diǎn)：（1 1）與偏心距e e成正比，e e愈大，愈大；（2 2）與測(cè)站點(diǎn)到目標(biāo)的距離D D成反比，距離愈短，誤差愈大；（3 3）與水平角和偏心角的大小有關(guān)，當(dāng)=180=180，=90=90時(shí)，最大。 2111DDe 第14頁(yè)/共24頁(yè)例如，當(dāng)例如，當(dāng) =180=180， =90=90，e e=0.003m=0.003m， D D1 1= = D D2 2= 100m= 100m時(shí)時(shí)4 .12m1001m1001520626m003. 0 對(duì)中誤差引起的角度誤差不能通過觀測(cè)方法消除，所以觀對(duì)中誤差引起的角

9、度誤差不能通過觀測(cè)方法消除，所以觀測(cè)水平角時(shí)應(yīng)仔細(xì)對(duì)中，當(dāng)邊長(zhǎng)較短或兩目標(biāo)與儀器接近在測(cè)水平角時(shí)應(yīng)仔細(xì)對(duì)中，當(dāng)邊長(zhǎng)較短或兩目標(biāo)與儀器接近在一條直線上時(shí)，要特別注意儀器的對(duì)中，避免引起較大的誤一條直線上時(shí)，要特別注意儀器的對(duì)中，避免引起較大的誤差。一般規(guī)定對(duì)中誤差不超過差。一般規(guī)定對(duì)中誤差不超過3mm3mm。第15頁(yè)/共24頁(yè)AADOd水平角觀測(cè)時(shí)，常用測(cè)釬、測(cè)桿或覘牌等立于目標(biāo)點(diǎn)上作為觀測(cè)標(biāo)志，當(dāng)觀測(cè)標(biāo)志傾斜或沒有立在目標(biāo)點(diǎn)的中心時(shí)，將產(chǎn)生目標(biāo)偏心誤差。 2 )目標(biāo)偏心誤差第16頁(yè)/共24頁(yè)2/22222121sesem偏 由此可見，偏心差與照準(zhǔn)點(diǎn)偏心距成正比，與兩點(diǎn)間距離成反比，且隨照準(zhǔn)方向

10、而變。 照準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)，盡可能瞄準(zhǔn)目標(biāo)的下部。)sin(TTTMSer第17頁(yè)/共24頁(yè) 3 3、觀測(cè)本身誤差的影響、觀測(cè)本身誤差的影響觀測(cè)本身的誤差包括 照準(zhǔn)誤差和讀數(shù)誤差。影響照準(zhǔn)精度的 因素很多，主要因素有： 1) 望遠(yuǎn)鏡的放大率 2) 目標(biāo)和照準(zhǔn)標(biāo)志的形狀及大小 3) 目標(biāo)影像的亮度和清晰度 4) 人眼的判斷力第18頁(yè)/共24頁(yè)4 4、外界條件的影響外界條件對(duì)測(cè)角的影響有:1）溫度變化分影響儀器的正常狀態(tài)2）大風(fēng)會(huì)影響儀器和目標(biāo)的穩(wěn)定3）大氣折光分導(dǎo)致視線改變方向4）大氣透明度會(huì)影響照準(zhǔn)精度5）地面的堅(jiān)實(shí)與否車輛的震動(dòng)等會(huì)影響儀器的穩(wěn)定第19頁(yè)/共24頁(yè)二、水平角觀測(cè)的精度1.衡量水平角觀測(cè)精度的標(biāo)準(zhǔn) 衡量水平角觀測(cè)精度的標(biāo)準(zhǔn)是測(cè)角中誤差。計(jì)算方法（1）經(jīng)測(cè)站平差計(jì)算；（2）菲列羅公式；（3）根據(jù)平差計(jì)算的改正數(shù)計(jì)算等。2. 水平角觀測(cè)限差的制定 水平角觀測(cè)的精度通常以某經(jīng)緯儀的標(biāo)稱精度為基礎(chǔ)，應(yīng)用誤差傳播定律進(jìn)行分析，求得必要的數(shù)據(jù)，在結(jié)合大量實(shí)測(cè)資料經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析而求得的數(shù)據(jù)，考慮系統(tǒng)誤差的影響而確定。 第20頁(yè)/共24頁(yè)設(shè)J J6 6級(jí)經(jīng)緯儀室外 觀測(cè)一個(gè)測(cè)回的方向中誤差為61 方m由于角值是兩個(gè)方向值之差，故一測(cè)回角值的中誤差為：5 . 826211 方角mm由于一測(cè)回方向值是兩個(gè)半測(cè)回方向值的平均值，