精密測角儀器和水平角觀測-wj-2014

1、第三章第三章 精密測角儀器和精密測角儀器和水平角觀測水平角觀測第三章第三章 精密測角儀器和水平角觀測精密測角儀器和水平角觀測3.1 精密測角儀器精密測角儀器經(jīng)緯儀經(jīng)緯儀3.2 經(jīng)緯儀三軸誤差經(jīng)緯儀三軸誤差3.3 方向觀測法方向觀測法3.4 精密測角誤差精密測角誤差3.5 偏心觀測與歸心改正偏心觀測與歸心改正 在工程控制測量和精密工程測量中，角度測量主要使用精密光在工程控制測量和精密工程測量中，角度測量主要使用精密光學(xué)經(jīng)緯儀、全站儀。精密光學(xué)經(jīng)緯儀按精度等級的高低，我國光學(xué)經(jīng)學(xué)經(jīng)緯儀、全站儀。精密光學(xué)經(jīng)緯儀按精度等級的高低，我國光學(xué)經(jīng)緯儀的系列分為緯儀的系列分為J07J07，J1J1，J2J2，

2、J6J6等規(guī)格。本章主要介紹精密光學(xué)經(jīng)等規(guī)格。本章主要介紹精密光學(xué)經(jīng)緯儀、全站儀的基本構(gòu)造和儀器檢驗(yàn)，應(yīng)用精密光學(xué)經(jīng)緯儀或全站儀緯儀、全站儀的基本構(gòu)造和儀器檢驗(yàn)，應(yīng)用精密光學(xué)經(jīng)緯儀或全站儀完成一個(gè)測站上的水平角觀測并獲得正確觀測值的方法及測站平差。完成一個(gè)測站上的水平角觀測并獲得正確觀測值的方法及測站平差。1 1精密光學(xué)經(jīng)緯儀的基本構(gòu)造；精密光學(xué)經(jīng)緯儀的基本構(gòu)造；2 2經(jīng)緯儀視準(zhǔn)軸誤差、水平軸誤差及經(jīng)緯儀視準(zhǔn)軸誤差、水平軸誤差及垂直軸傾斜誤差；垂直軸傾斜誤差；3 3一個(gè)測站上的水平角觀測方法；一個(gè)測站上的水平角觀測方法；4 4測站平差測站平差DJDJ6 6級光學(xué)經(jīng)緯儀級光學(xué)經(jīng)緯儀 光學(xué)經(jīng)緯儀具

3、有體積小、重量輕、密封性好、精度高等優(yōu)點(diǎn)，所以得到了廣泛應(yīng)用。 它的精密度一般分為三級： 0.7 1級、2級和6級，前三種屬精密儀器，后一種屬中等精度儀器，是工程測量中常用的一種。 15級屬精度較低的儀器。 常用儀器：DJ07、DJ1、DJ2 、DJ6、DJ15常用的經(jīng)緯儀：DJ07 DJ1 DJ2 DJ6 DJ15一、 光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造 6級光學(xué)經(jīng)緯儀包括照準(zhǔn)部照準(zhǔn)部、水平度盤水平度盤和基座基座三大部分。經(jīng)緯儀的經(jīng)緯儀的基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)經(jīng)緯儀的構(gòu)造照準(zhǔn)部水平度盤基座三、三、 光學(xué)經(jīng)緯儀應(yīng)滿足的幾何條件光學(xué)經(jīng)緯儀應(yīng)滿足的幾何條件 由測角原理可知，為了精確地測量角度，當(dāng)經(jīng)緯儀整平后，望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸

4、繞水平軸上下轉(zhuǎn)動時(shí)，其視線應(yīng)能掃出一個(gè)豎直面。為了達(dá)到這一要求，一臺完善的經(jīng)緯儀，其各條軸線之間應(yīng)滿足以下主要幾何條件，即三軸相互垂直條件三軸相互垂直條件： 水平度盤的水準(zhǔn)管軸(LL)應(yīng)垂直于豎軸(VV)； 視準(zhǔn)軸(CC)應(yīng)垂直于水平軸(HH)； 水平軸(HH)應(yīng)垂直于豎軸(VV)。 如果經(jīng)緯儀滿足了上述三個(gè)條件，當(dāng)儀器整平后，則豎軸垂直，水準(zhǔn)管軸和水平軸水平。因視準(zhǔn)軸垂直于水平軸，所以當(dāng)視準(zhǔn)軸繞水平軸上下轉(zhuǎn)動時(shí)即能掃出一個(gè)豎直面。LLHHCCVVLL(一) 照準(zhǔn)部照準(zhǔn)部 照準(zhǔn)部是指經(jīng)緯儀水平度盤之上，能繞其旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)部分的總稱。照準(zhǔn)部照準(zhǔn)部( (水平水平) )制動、微動制動、微動望遠(yuǎn)鏡望遠(yuǎn)鏡

5、( (豎直豎直) )制動、微動制動、微動水準(zhǔn)管水準(zhǔn)管望遠(yuǎn)鏡望遠(yuǎn)鏡 目鏡調(diào)焦，物鏡調(diào)焦，目鏡調(diào)焦，物鏡調(diào)焦， 粗瞄準(zhǔn)器，十字絲粗瞄準(zhǔn)器，十字絲讀數(shù)設(shè)備讀數(shù)設(shè)備豎直度盤豎直度盤光學(xué)對點(diǎn)器光學(xué)對點(diǎn)器望遠(yuǎn)鏡十字絲望遠(yuǎn)鏡望遠(yuǎn)鏡 水準(zhǔn)器水準(zhǔn)器 (二) 水平度盤水平度盤水平度盤由光學(xué)玻璃制成水平度盤由光學(xué)玻璃制成 順時(shí)針0360刻度； 水平度盤與照準(zhǔn)部相互脫離； 改變度盤位置，要使用度盤變換手輪 或復(fù)測扳手。 (三) 基座基座 基座是儀器的底座，其上有腳螺旋和連接螺旋、圓水準(zhǔn)器。測量時(shí)必須將三腳架上的中心螺旋(連接螺旋)旋進(jìn)連接板，這時(shí)儀器和三腳架就連接在一起了。中心螺旋下端掛上垂球，即指示水平度盤的中心位

6、置。基座上還有一個(gè)軸座固定螺旋。090180270 (二) 測微尺讀數(shù)測微尺讀數(shù)裝置及其讀數(shù)方法 我國西北光學(xué)儀器廠生產(chǎn)的經(jīng)型光學(xué)經(jīng)緯儀，采用的是測微尺讀數(shù)裝置。 4代表刻有測微尺的指標(biāo)鏡。 度盤上每一格為1(60)。測微尺的總長度等于度盤每格(1)的寬度，這樣測微尺的總長代表1，而測微尺分成60個(gè)小格，故每一小格代表1。讀數(shù)時(shí)，須以測微尺的零分劃線為起始線，度數(shù)在度盤上讀出，不足1的讀數(shù)，在測微尺上讀出。水平度盤的讀數(shù)水平度盤的讀數(shù)為1300130 豎盤讀數(shù)為豎盤讀數(shù)為 8722由于度盤分劃間隔是1，所以分微尺分劃總寬度剛好等于度盤一格的寬度。分微尺有60個(gè)小格，一小格代表1。光路中的顯微物

7、鏡起放大作用，調(diào)節(jié)透鏡組上、下位置，可以保證分微尺上從0到60的全部分劃間隔和度盤上一個(gè)分劃的間隔相等。 圖 分微尺測微器原理圖 水平115豎直0123456782013456 一般來說，精密光學(xué)經(jīng)緯儀在結(jié)構(gòu)上的主要特點(diǎn)是： 角度標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備度盤及其讀數(shù)系統(tǒng)都由光學(xué)玻璃組成，水平度盤和垂直度盤(豎盤）共用同一個(gè)附著在望遠(yuǎn)鏡筒旁邊的讀數(shù)顯微鏡和光學(xué)測微器，并實(shí)現(xiàn)雙面(對徑)讀數(shù)。 目標(biāo)照準(zhǔn)設(shè)備望遠(yuǎn)鏡均為消色差或經(jīng)消色差校正過的，尺寸較短的內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡。一般制動及微動螺旋分離設(shè)詈現(xiàn)開始向共軸方向發(fā)展；都具有精密的測微讀數(shù)系統(tǒng)。 設(shè)有強(qiáng)制歸心機(jī)構(gòu)，精密光學(xué)對點(diǎn)器和快速安平機(jī)構(gòu)等，有的經(jīng)緯儀設(shè)有垂直度盤指

8、標(biāo)自動歸零補(bǔ)償器，慶而提高了儀器精度和測量效率。 經(jīng)緯儀由優(yōu)質(zhì)可靠的有機(jī)材料和合金制造。1. 精密光學(xué)經(jīng)緯儀的特點(diǎn)精密光學(xué)經(jīng)緯儀的特點(diǎn) 一、精密光學(xué)經(jīng)緯儀一、精密光學(xué)經(jīng)緯儀2、精密測角儀器的基本構(gòu)造、精密測角儀器的基本構(gòu)造基本結(jié)構(gòu)：照準(zhǔn)部、水準(zhǔn)管、基本結(jié)構(gòu)：照準(zhǔn)部、水準(zhǔn)管、水平度盤、基座水平度盤、基座主要軸線：視準(zhǔn)軸、橫軸、水主要軸線：視準(zhǔn)軸、橫軸、水準(zhǔn)管軸、豎軸（旋轉(zhuǎn)軸、垂直準(zhǔn)管軸、豎軸（旋轉(zhuǎn)軸、垂直軸）軸）我國儀器系列標(biāo)準(zhǔn)型號我國儀器系列標(biāo)準(zhǔn)型號 國外儀器型號、廠名國外儀器型號、廠名 J1J1（北光）（北光） T3T3瑞士威特瑞士威特WILDWILDDKM3DKM3瑞士克恩瑞士克恩KERN

9、KERNNO3NO3英國華茲英國華茲WATTSWATTSOT-02OT-02蘇聯(lián)蘇聯(lián) J2J2（北光、蘇光等（北光、蘇光等） T2T2瑞士威特瑞士威特WILDWILDTheo-010Theo-010東德蔡司東德蔡司ZEISSZEISS DKM2DKM2瑞士克恩瑞士克恩KERNKERNTheo-2Theo-2東德東德FreibergerFreiberger廠廠OTCOTC蘇聯(lián)蘇聯(lián)TE-B3TE-B3匈牙利匈牙利MOMMOM 2、精密測角儀器的基本構(gòu)造、精密測角儀器的基本構(gòu)造2、精密測角儀器的基本構(gòu)造、精密測角儀器的基本構(gòu)造1）用較短的復(fù)合物鏡焦距，得到等效物鏡焦距）用較短的復(fù)合物鏡焦距，得到等效

10、物鏡焦距 f較大值。較大值。 2）平均邊長）平均邊長3KM以上的三角網(wǎng)，如各目標(biāo)與測站的距離相差以上的三角網(wǎng)，如各目標(biāo)與測站的距離相差1KM，在一測回的觀測中，各目標(biāo)不重新調(diào)焦是不會影響照準(zhǔn)精，在一測回的觀測中，各目標(biāo)不重新調(diào)焦是不會影響照準(zhǔn)精度的。度的。2、精密測角儀器的基本構(gòu)造、精密測角儀器的基本構(gòu)造水準(zhǔn)器的精度主要由水準(zhǔn)器的格值來衡量。水準(zhǔn)器的精度主要由水準(zhǔn)器的格值來衡量。 Rt )2(202)3(27TTmmmm2、精密測角儀器的基本構(gòu)造、精密測角儀器的基本構(gòu)造水準(zhǔn)器的靈敏度：當(dāng)人們的肉眼發(fā)覺氣泡有最小移動量水準(zhǔn)器的靈敏度：當(dāng)人們的肉眼發(fā)覺氣泡有最小移動量（約（約0.2mm）時(shí)水準(zhǔn)管軸

11、所傾斜的角度值。）時(shí)水準(zhǔn)管軸所傾斜的角度值。（管上兩相鄰分劃線間（管上兩相鄰分劃線間的圓弧所對的圓心角）的圓弧所對的圓心角）2、精密測角儀器的基本構(gòu)造、精密測角儀器的基本構(gòu)造3T2J2、精密測角儀器的基本構(gòu)造、精密測角儀器的基本構(gòu)造蘇州光學(xué)儀器廠生產(chǎn)的蘇州光學(xué)儀器廠生產(chǎn)的JGJ2JGJ2經(jīng)緯儀經(jīng)緯儀 J2J2光學(xué)經(jīng)緯儀對徑讀數(shù)的規(guī)則：光學(xué)經(jīng)緯儀對徑讀數(shù)的規(guī)則：旋進(jìn)旋進(jìn)測微手輪，使度盤正倒像精確重合，測微手輪，使度盤正倒像精確重合， 1.1.讀度讀度，找具備下列三個(gè)條件的分劃線：找具備下列三個(gè)條件的分劃線：正倒像相差正倒像相差180180度；度；正像在左，倒像在右正像在左，倒像在右；正倒像的對徑

12、（度）分正倒像的對徑（度）分劃相距最近，以正像的（度）分劃線為準(zhǔn)讀度數(shù)。劃相距最近，以正像的（度）分劃線為準(zhǔn)讀度數(shù)。 2.2.讀十位分?jǐn)?shù)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度盤分劃的一半（J2J2為為1010分），就是十位分?jǐn)?shù)。分），就是十位分?jǐn)?shù)。 3.3.在測微器（盤）在測微器（盤）讀取個(gè)位的分?jǐn)?shù)及秒數(shù)讀取個(gè)位的分?jǐn)?shù)及秒數(shù)。3、精密測角儀器的讀數(shù)方法、精密測角儀器的讀數(shù)方法J J2 2測微盤上共有測微盤上共有1010個(gè)大格，每一大格又分個(gè)大格，每一大格又分6060小格，共有小格，共有600600個(gè)小格，個(gè)小格，相當(dāng)于度盤的相當(dāng)于度

13、盤的半個(gè)半個(gè)最小分格最小分格1010，所以一大格代表，所以一大格代表1 1一小格代一小格代表表11。3、精密測角儀器的讀數(shù)方法、精密測角儀器的讀數(shù)方法425739.01740302.7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（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為為2分）。分）。3、精密測角儀器的讀數(shù)方法、精密測角儀器的讀數(shù)方法L90左270 R右90)(21LR3、精密測角儀器的讀數(shù)方法、精密測角儀器的讀數(shù)方法90)(21LR3、精密測角儀器的讀數(shù)方法、精密測角儀器的讀數(shù)方法 裝有電子掃描度盤，在微處理機(jī)控制下實(shí)現(xiàn)自動化數(shù)字測角的經(jīng)緯儀稱為電子經(jīng)緯儀。 全站儀的

14、等級與電子經(jīng)緯儀和電子測距儀等級是一致的。二、二、 精密電子經(jīng)緯儀及其特點(diǎn)精密電子經(jīng)緯儀及其特點(diǎn)比起光學(xué)經(jīng)緯儀，電子經(jīng)緯儀具有如下特點(diǎn)：(1)角度標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備： 采用編碼度盤及編碼測微器的絕對式，或采用計(jì)時(shí)測角度盤并實(shí)現(xiàn)光電動態(tài)掃描助絕對式 (如Wild廠的T 2000)。 采用光柵度盤并利用莫爾干涉條紋測量技術(shù)的增量式。2)微處理器，主要功能：控制和檢核各種測量程序；實(shí)現(xiàn)電子測角，并計(jì)算豎軸傾斜引起的水平角及豎直角的改正。實(shí)現(xiàn)電子測距和計(jì)算，對所測距離進(jìn)行地球曲率和氣象改正，并進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理如水平距離、高差及坐標(biāo)增量的計(jì)算等。將觀測值及計(jì)算結(jié)果顯示在顯示器上或自動記錄在電子手簿上或存儲器內(nèi)1

15、、精密電子經(jīng)緯儀及其特點(diǎn)、精密電子經(jīng)緯儀及其特點(diǎn) (3)豎軸傾斜自動測量和改正系統(tǒng)是供儀器自動整平及整平剩余誤差對水平盤讀數(shù)和豎盤讀數(shù)的自動改正。 (4)有些電子全站儀的望遠(yuǎn)鏡既是目標(biāo)水平方向及垂直魚觀測的瞄準(zhǔn)裝置，也是測距信號的發(fā)射和接收裝置。 (5)現(xiàn)代電子經(jīng)緯儀具有自動觀測功能(帶有馬達(dá)伺服裝置和CCD攝像鏡頭，能夠自動搜索目標(biāo)、精密照準(zhǔn)、按程序進(jìn)行測量和記錄)。1、精密電子經(jīng)緯儀及其特點(diǎn)、精密電子經(jīng)緯儀及其特點(diǎn)電子經(jīng)緯儀電子經(jīng)緯儀日本DT-02l南方絕對編碼型電子經(jīng)緯儀DT-02 電子經(jīng)緯儀測角系統(tǒng)主要有以下三種：電子經(jīng)緯儀測角系統(tǒng)主要有以下三種：編碼度盤測角系統(tǒng)編碼度盤測角系統(tǒng)是采用

16、編碼度盤及編碼測微器的是采用編碼度盤及編碼測微器的絕絕對式對式測角系統(tǒng)；測角系統(tǒng)；按照碼道的組合，每一個(gè)度盤位置均可以獲得按照碼道的組合，每一個(gè)度盤位置均可以獲得一確定的角度值。因而編碼法亦可以稱為一確定的角度值。因而編碼法亦可以稱為“絕對法絕對法”測角。測角。光柵度盤測角系統(tǒng)光柵度盤測角系統(tǒng)是采用光柵度盤及莫爾干涉條紋技是采用光柵度盤及莫爾干涉條紋技術(shù)的增量式讀數(shù)系統(tǒng)。術(shù)的增量式讀數(shù)系統(tǒng)。與編碼法相比較，增量法使用光柵度盤，與編碼法相比較，增量法使用光柵度盤，所測得角值是照準(zhǔn)部所旋轉(zhuǎn)過的角值，因此增量法亦可稱為相所測得角值是照準(zhǔn)部所旋轉(zhuǎn)過的角值，因此增量法亦可稱為相對法。對法。動態(tài)測角系統(tǒng)動

17、態(tài)測角系統(tǒng)采用計(jì)時(shí)測角度盤及光電動態(tài)掃描絕對采用計(jì)時(shí)測角度盤及光電動態(tài)掃描絕對式測角系統(tǒng)。式測角系統(tǒng)。按動態(tài)測角法生產(chǎn)的儀器，主要為按動態(tài)測角法生產(chǎn)的儀器，主要為WildT2000系列。這種方法的特點(diǎn)是每測定一方向值均利系列。這種方法的特點(diǎn)是每測定一方向值均利用度盤的全部分劃，這樣可以消除刻劃誤差及度盤偏心差對其用度盤的全部分劃，這樣可以消除刻劃誤差及度盤偏心差對其測量值的影響。測量值的影響。2 2、電子經(jīng)緯儀的測角系統(tǒng)、電子經(jīng)緯儀的測角系統(tǒng)1）編碼度盤測角原理 用四位二進(jìn)制表示角值，全圓刻成 24= 16個(gè)扇形。 編碼度盤測角原理 2）光柵度盤測角原理 光柵是用玻璃、樹脂或含屬制成的表面具有

18、密集等寬、等距線條的光學(xué)元件。 光柵的線條是用金剛石刀或光刻法刻制在玻璃或金屬面上的、也常將已刻制好的光柵復(fù)制在樹脂或玻璃上，或采用全息照相法制造光柵。光柵度盤測角原理 3）動態(tài)角度掃描測角原理00 n活活動動探探測測器器固固定定探探測測器器0n00TT0T0(1).粗測粗測 只能夠測定角度值中的大數(shù)。式中： 動態(tài)度盤旋轉(zhuǎn)過角度 所用的時(shí) 間；T轉(zhuǎn)過 所用的時(shí)間。(2).精測下圖是瑞士下圖是瑞士WILDWILD廠生產(chǎn)的廠生產(chǎn)的T2000T2000電子經(jīng)緯儀。電子經(jīng)緯儀。動態(tài)測角技術(shù)的應(yīng)用動態(tài)測角技術(shù)的應(yīng)用-T2000-T2000該儀器該儀器測角精度測角精度為為0.5。其豎直角。其豎直角測量采用

19、測量采用硅油液體硅油液體補(bǔ)償器補(bǔ)償器，可實(shí)現(xiàn)豎，可實(shí)現(xiàn)豎盤盤自動歸零自動歸零。補(bǔ)償。補(bǔ)償器工作范圍為器工作范圍為10，補(bǔ)償精度為，補(bǔ)償精度為0.1。測角模式有兩種：一種是測角模式有兩種：一種是單次測量單次測量，精度較高。，精度較高。另一種是另一種是跟蹤測量跟蹤測量，它將隨著經(jīng)緯儀的轉(zhuǎn)動自動，它將隨著經(jīng)緯儀的轉(zhuǎn)動自動測角。這種方式精度較低，適合于放樣及跟蹤活動目測角。這種方式精度較低，適合于放樣及跟蹤活動目標(biāo)。標(biāo)。測角顯示可以設(shè)置到測角顯示可以設(shè)置到0.10.1、11、1010或或11。若將電子經(jīng)緯儀與光電測距儀聯(lián)機(jī)，即構(gòu)成若將電子經(jīng)緯儀與光電測距儀聯(lián)機(jī)，即構(gòu)成電子電子速測儀速測儀。動態(tài)測角技術(shù)

20、的應(yīng)用動態(tài)測角技術(shù)的應(yīng)用-T2000-T2000三、精密電子全站儀及其特點(diǎn)三、精密電子全站儀及其特點(diǎn)1 1徠卡全站儀分類徠卡全站儀分類 徠卡整體型全站儀的命名：徠卡整體型全站儀的命名： TCTC系列標(biāo)準(zhǔn)型全站儀；系列標(biāo)準(zhǔn)型全站儀； TCMTCM系列馬達(dá)驅(qū)動型全站儀；系列馬達(dá)驅(qū)動型全站儀； TCRTCR系列無反射梭鏡型全站儀；系列無反射梭鏡型全站儀； TCRMTCRM系列無反射梭鏡、馬達(dá)驅(qū)動型全站儀；系列無反射梭鏡、馬達(dá)驅(qū)動型全站儀； TCRATCRA無反射梭鏡、自動跟蹤型全站儀；無反射梭鏡、自動跟蹤型全站儀； TCATCA系列馬達(dá)驅(qū)動自動跟蹤型全站儀；系列馬達(dá)驅(qū)動自動跟蹤型全站儀； TDMTD

21、M系列馬達(dá)驅(qū)動、工業(yè)測量型全站儀：系列馬達(dá)驅(qū)動、工業(yè)測量型全站儀： TDATDA馬達(dá)驅(qū)動、自動跟蹤、工業(yè)測量型全站儀。馬達(dá)驅(qū)動、自動跟蹤、工業(yè)測量型全站儀。 徠卡全站儀新技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)先驅(qū) （一） 度盤的電子化讀數(shù) 靜態(tài)絕對度盤掃描系統(tǒng)測角(相關(guān)法） 電子度盤讀數(shù)系統(tǒng) 把操作者從繁重的度盤人工讀數(shù)中解脫出來。 不但提高了效率，還大大降低了誤讀的機(jī)率。條碼編碼條碼編碼CCD傳感器傳感器二極管二極管棱鏡棱鏡目前該方法應(yīng)用于目前該方法應(yīng)用于所有徠卡所以電子經(jīng)所有徠卡所以電子經(jīng)緯儀和全站儀緯儀和全站儀徠卡全站儀新技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)先驅(qū) （二）三軸誤差的自動補(bǔ)償與改正 液體補(bǔ)償器液體補(bǔ)償器 有效的軸系自動補(bǔ)償與改正

22、，是實(shí)現(xiàn)高精度測角的有力保證。 （三）目標(biāo)的自動識別與照準(zhǔn) 自動目標(biāo)識別并驅(qū)動軸系照準(zhǔn)目標(biāo)，把測量員從全站儀測量工作中最為繁重一項(xiàng)操作人工照準(zhǔn)目標(biāo)中解脫出來，使測量員可以遠(yuǎn)離測站。 從此，全站儀的“自動化”又上了一個(gè)新的臺階。徠卡全站儀新技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)先驅(qū) （四）全站儀的無合作目標(biāo)測距 有的時(shí)候，在目標(biāo)點(diǎn)上要擺反射棱鏡是比較麻煩的，甚至是不可能的，此時(shí)要測距怎么辦呢？ 現(xiàn)在有同軸型的全站儀，可以無合作目標(biāo)測距，即所謂的“測站”單人測量系統(tǒng)。徠卡全站儀新技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)先驅(qū) （五）全站儀的自動控制 遠(yuǎn)離測站的幾種測量操作方式： （1）計(jì)算機(jī)在線控制 GeoCOM 方式 （2）機(jī)載軟件控制 GeoBASIC

23、 方式 （3） Modem控制 鏡站方式徠卡全站儀新技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)先驅(qū) （六）超站儀徠卡 GLPS：精確自動定位和定向的儀器。 n 全站儀（激光測距）n 陀螺儀n GPS徠卡全站儀新技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)先驅(qū) 全站儀的發(fā)展趨勢 測量機(jī)器人的來臨！1 1、度盤讀數(shù)自動化！、度盤讀數(shù)自動化！2 2、目標(biāo)照準(zhǔn)自動化！、目標(biāo)照準(zhǔn)自動化！3 3、基座安平自動化！、基座安平自動化！4 4、儀器對中自動化？、儀器對中自動化？5 5、儀高量取自動化？、儀高量取自動化？常見全站儀列常見全站儀列表表一、視準(zhǔn)軸誤差一、視準(zhǔn)軸誤差 1）產(chǎn)生原因：望遠(yuǎn)鏡的十字絲分劃板安裝不正確、望遠(yuǎn)鏡調(diào)）產(chǎn)生原因：望遠(yuǎn)鏡的十字絲分劃板安裝不正確、望遠(yuǎn)

24、鏡調(diào)焦鏡運(yùn)行時(shí)晃動、氣溫變化引起儀器部件的脹縮，特別是儀器受焦鏡運(yùn)行時(shí)晃動、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)軸位置變化等。熱不均勻使視準(zhǔn)軸位置變化等。coscCCx3.2 經(jīng)緯儀的經(jīng)緯儀的三軸誤差三軸誤差2 2）視準(zhǔn)軸誤差對水平方向觀測影響的規(guī)律）視準(zhǔn)軸誤差對水平方向觀測影響的規(guī)律隨目標(biāo)垂直角的增大而增大，當(dāng)隨目標(biāo)垂直角的增大而增大，當(dāng) 最小值。最小值。由盤左和盤右的觀測方向值求平均值，可以消由盤左和盤右的觀測方向值求平均值，可以消除視準(zhǔn)軸誤差對水平方向觀測的影響，而得到正除視準(zhǔn)軸誤差對水平方向觀測的影響，而得到正確的方向值。確的方向值。CC 時(shí)0coscCCx3.2 經(jīng)

25、緯儀的經(jīng)緯儀的三軸誤差三軸誤差0LLC盤左：0RRC盤右：1()2ALR計(jì)算計(jì)算2C的作用：的作用：一測回中各觀測方向一測回中各觀測方向2C互差的大小，在一定程度上反映了互差的大小，在一定程度上反映了觀測成果的質(zhì)量。觀測成果的質(zhì)量。2180CLR3.2 經(jīng)緯儀的經(jīng)緯儀的三軸誤差三軸誤差 當(dāng)c值在盤左、盤右觀測時(shí)間段內(nèi)不變時(shí)，視準(zhǔn)軸誤差c對盤左、盤右水平方向觀測值的影響大小相等，正負(fù)號相反，因此，取盤左、盤右實(shí)際讀數(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)行不正確，也就是運(yùn)行中有晃動可以引起視準(zhǔn)軸位置的變化，所以規(guī)定在一測回內(nèi)規(guī)定在一測回內(nèi)不得重新調(diào)焦不得重新調(diào)焦。國家規(guī)范規(guī)定

26、:一測回中各方向2c互差對于J1型儀器不得超過9；對于J2型儀器不得超過13。3.2 經(jīng)緯儀的經(jīng)緯儀的三軸誤差三軸誤差二、水平軸傾斜誤差二、水平軸傾斜誤差1）產(chǎn)生原因：儀器左、右兩端的支架不等高、水）產(chǎn)生原因：儀器左、右兩端的支架不等高、水平軸兩端軸徑不相等等。平軸兩端軸徑不相等等。2）水平軸傾斜誤差對水平方向觀測的影響）水平軸傾斜誤差對水平方向觀測的影響OOiii tgAO iOOOAOO 13.2 經(jīng)緯儀的經(jīng)緯儀的三軸誤差三軸誤差 3 3）水平軸傾斜誤差對水平方向觀測影響規(guī)律）水平軸傾斜誤差對水平方向觀測影響規(guī)律不僅與不僅與i i有關(guān)，而且還與有關(guān)，而且還與有關(guān)。有關(guān)。 由盤左和盤右的觀測

27、方向值求平均值，可以消除水平軸傾由盤左和盤右的觀測方向值求平均值，可以消除水平軸傾斜誤差對水平方向觀測的影響，而得到正確的方向值。斜誤差對水平方向觀測的影響，而得到正確的方向值。OOiii tgAO 盤左，左高右低，盤左，左高右低，0LLi0RRi1()2ALR盤右，左低右高，盤右，左低右高，3.2 經(jīng)緯儀的經(jīng)緯儀的三軸誤差三軸誤差itgCiCRL2cos222視準(zhǔn)軸誤差和水平軸誤差對水平方向觀測值的綜視準(zhǔn)軸誤差和水平軸誤差對水平方向觀測值的綜合影響（反應(yīng)在盤左盤右的讀數(shù)差中）：合影響（反應(yīng)在盤左盤右的讀數(shù)差中）：當(dāng)當(dāng)=0時(shí)，時(shí)，L-R=2C，一般情況，一般情況下，隨著下，隨著角的增大，上式右

28、端角的增大，上式右端第一項(xiàng)變化較慢，而第二項(xiàng)則變第一項(xiàng)變化較慢，而第二項(xiàng)則變化較為顯著?；^為顯著。 右圖右圖C=15”，i=15 ”。0361130.0030.0430.1530.600.001.563.005.80cos12ctan2i3.2 經(jīng)緯儀的經(jīng)緯儀的三軸誤差三軸誤差4 4）水平軸傾斜誤差的檢驗(yàn)）水平軸傾斜誤差的檢驗(yàn)（高低點(diǎn)法）：（高低點(diǎn)法）：3330 高低低高低高2()2cosCLRitg高對于高點(diǎn)有：2()2cosCLRitg低對于低點(diǎn)有：兩式相加和相減分兩式相加和相減分別得別得C角和角和i角。角。1()()cos41()()4CLRLRiLRLRctg低高低高3.2 經(jīng)緯儀的

29、經(jīng)緯儀的三軸誤差三軸誤差若測了若測了n個(gè)測回，則有：個(gè)測回，則有：1()()cos41()()4CLRLRniLRLRctgn低高低高國家規(guī)范規(guī)定，對于國家規(guī)范規(guī)定，對于J1J1型儀器，型儀器，c c、i i的絕對值都應(yīng)小于的絕對值都應(yīng)小于1010 對于對于J2J2型儀器，型儀器，c c、i i的絕對值都應(yīng)小于的絕對值都應(yīng)小于15153.2 經(jīng)緯儀的經(jīng)緯儀的三軸誤差三軸誤差三、垂直軸傾斜誤差三、垂直軸傾斜誤差 1）產(chǎn)生原因：儀器未嚴(yán)格整平）產(chǎn)生原因：儀器未嚴(yán)格整平 2）垂直軸偏斜誤差對水平方向觀測值的影響）垂直軸偏斜誤差對水平方向觀測值的影響（1）垂直軸偏斜誤差對水平方向觀測值的影響是通過）垂

30、直軸偏斜誤差對水平方向觀測值的影響是通過水平軸傾斜量水平軸傾斜量而表現(xiàn)出來的。而表現(xiàn)出來的。（2）由于水平軸傾斜，從而使）由于水平軸傾斜，從而使視準(zhǔn)軸也偏離正確位置視準(zhǔn)軸也偏離正確位置，使觀測方向產(chǎn)生了的誤差影響。使觀測方向產(chǎn)生了的誤差影響。3.2 經(jīng)緯儀的經(jīng)緯儀的三軸誤差三軸誤差visinsinsin(90)ViV根據(jù)直角球面三角形公式可得：根據(jù)直角球面三角形公式可得：cosViVcosVVtgvvitg 因?yàn)橐驗(yàn)閂和和iv是是小角。小角。水平軸傾斜水平軸傾斜iv對水平方向觀對水平方向觀測值的影響計(jì)算公式。測值的影響計(jì)算公式。度盤傾斜的影響很小，這里只討論豎軸對水平方向觀測值的影響。度盤傾斜

31、的影響很小，這里只討論豎軸對水平方向觀測值的影響。3.2 經(jīng)緯儀的經(jīng)緯儀的三軸誤差三軸誤差3 3）垂直軸偏斜誤差對水平方向觀測值影響的規(guī)律）垂直軸偏斜誤差對水平方向觀測值影響的規(guī)律 右左右左VViiiVVV4）削弱垂直軸偏斜誤差對水平方向觀測值影響的措施：）削弱垂直軸偏斜誤差對水平方向觀測值影響的措施：（）盡量減小垂直軸的傾斜角。（）盡量減小垂直軸的傾斜角。（）測回間重新整平儀器。（）測回間重新整平儀器。（）對水平方向觀測值施加垂直軸傾斜改正數(shù)。（）對水平方向觀測值施加垂直軸傾斜改正數(shù)。3.2 經(jīng)緯儀的經(jīng)緯儀的三軸誤差三軸誤差 垂直軸傾斜改正數(shù)的計(jì)算垂直軸傾斜改正數(shù)的計(jì)算 設(shè)水準(zhǔn)器的格值為 ，

32、氣泡偏離中央n格時(shí)，水準(zhǔn)軸的傾斜角為 ，也就是水平軸傾斜角 = ，得 = nvi nvantan 圖為圖為T2經(jīng)緯儀水準(zhǔn)器管注記。經(jīng)緯儀水準(zhǔn)器管注記?？傻每傻萌∑骄鶖?shù)得取平均數(shù)得垂直軸傾斜改正數(shù)為垂直軸傾斜改正數(shù)為 LLn)(21右左R)(21右左Rn)()(41RLn右左右左avRLtan)()(41 右左右左3.2 經(jīng)緯儀的經(jīng)緯儀的三軸誤差三軸誤差1.腳螺旋的檢視與調(diào)整松緊是否適中。2.微動螺旋的檢視與調(diào)整檢查彈簧彈力四、四、 經(jīng)緯儀的其他一般檢驗(yàn)經(jīng)緯儀的其他一般檢驗(yàn) 3.水準(zhǔn)管與垂直軸正交 11級儀器不應(yīng)超過級儀器不應(yīng)超過1010，22級儀器不應(yīng)超過級儀器不應(yīng)超過1515，66級級儀器不

33、應(yīng)超過儀器不應(yīng)超過2020。（1 1）檢驗(yàn)：）檢驗(yàn)：用任意兩腳螺旋使水用任意兩腳螺旋使水準(zhǔn)管氣泡居中，然后將照準(zhǔn)部準(zhǔn)管氣泡居中，然后將照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)180180，若氣泡偏離，若氣泡偏離1 1格，格，則需校正。則需校正。四、四、 經(jīng)緯儀的其他一般檢驗(yàn)經(jīng)緯儀的其他一般檢驗(yàn)(2)校正 用腳螺旋調(diào)一半； 用水準(zhǔn)管校正螺旋調(diào)一半。 此項(xiàng)檢校需反復(fù)進(jìn)行，直至儀器旋轉(zhuǎn)到任意方向氣泡都居中。校正螺絲四、四、 經(jīng)緯儀的其他一般檢驗(yàn)經(jīng)緯儀的其他一般檢驗(yàn)4.4.垂直度盤指標(biāo)差垂直度盤指標(biāo)差 (1)(1)檢驗(yàn)檢驗(yàn) 儀器整平，用盤左、盤右分別瞄準(zhǔn)大致水儀器整平，用盤左、盤右分別瞄準(zhǔn)大致水 平方向的平方向的 P P點(diǎn)，讀

34、數(shù)為點(diǎn)，讀數(shù)為L L，R R。 計(jì)算豎直角和指標(biāo)差計(jì)算豎直角和指標(biāo)差 = =（R RL L180180）/2/2 X=(LX=(LR R360360)/2)/2 (2)(2)校正校正 盤右瞄準(zhǔn)盤右瞄準(zhǔn)P P點(diǎn)；點(diǎn)； 調(diào)節(jié)指標(biāo)水準(zhǔn)管微動螺旋，使豎盤讀數(shù)調(diào)節(jié)指標(biāo)水準(zhǔn)管微動螺旋，使豎盤讀數(shù) 為：為：R Rx x270270 調(diào)節(jié)指標(biāo)水準(zhǔn)管校正螺絲，使氣泡居中。調(diào)節(jié)指標(biāo)水準(zhǔn)管校正螺絲，使氣泡居中。5.5.光學(xué)對點(diǎn)器光學(xué)對點(diǎn)器四、四、 經(jīng)緯儀的其他一般檢驗(yàn)經(jīng)緯儀的其他一般檢驗(yàn)五、精密電子經(jīng)緯儀或全站儀的一般檢驗(yàn)項(xiàng)目五、精密電子經(jīng)緯儀或全站儀的一般檢驗(yàn)項(xiàng)目 水平折光的影響還隨著大氣溫度的變化而不同水平折光

35、的影響還隨著大氣溫度的變化而不同 白天在太陽照射下的沙石地面氣溫上升決，密度小，水面上方氣溫上白天在太陽照射下的沙石地面氣溫上升決，密度小，水面上方氣溫上升慢，密度大，升慢，密度大， 白天和晚間的水平折光影響正好相反。白天和晚間的水平折光影響正好相反。 取白天和晚間觀測成果的平均值，可以有效地減弱水平折光的影響。取白天和晚間觀測成果的平均值，可以有效地減弱水平折光的影響。河流河流山地山地 選點(diǎn)時(shí)，應(yīng)避免使視線靠近選點(diǎn)時(shí)，應(yīng)避免使視線靠近山坡、大河或與湖泊的岸線平行山坡、大河或與湖泊的岸線平行，并應(yīng)盡量，并應(yīng)盡量避免視線通過高大建筑物、煙囪和電桿等實(shí)體的側(cè)方。避免視線通過高大建筑物、煙囪和電桿等

36、實(shí)體的側(cè)方。 在造標(biāo)時(shí)應(yīng)在造標(biāo)時(shí)應(yīng)使櫓柱旁離視線至少使櫓柱旁離視線至少10cm10cm，一般在有微風(fēng)的時(shí)候或在陰天進(jìn)，一般在有微風(fēng)的時(shí)候或在陰天進(jìn)行觀測，可以減弱部分水平折光的影響。行觀測，可以減弱部分水平折光的影響。 相位差的影響隨太陽的方位變化而不同，在上午和相位差的影響隨太陽的方位變化而不同，在上午和下午相位差影響的正負(fù)號也相反，因此，最好半數(shù)測下午相位差影響的正負(fù)號也相反，因此，最好半數(shù)測回在上午觀測，半數(shù)測回在下午觀測?；卦谏衔缬^測，半數(shù)測回在下午觀測。 三角測量中一般采用微相位照準(zhǔn)圓筒。三角測量中一般采用微相位照準(zhǔn)圓筒。3 . 0 接m1 接m3.3.4 精密測角的一般原則精密測角

37、的一般原則3.4.1 3.4.1 觀測方法觀測方法ABCDE方向觀測法零方向盤左盤右方向觀測法的測回方向觀測法的測回?cái)?shù)，是根據(jù)測角網(wǎng)數(shù)，是根據(jù)測角網(wǎng)的等級和所用儀器的等級和所用儀器的類型確定的。的類型確定的。儀器二等三等四等測回?cái)?shù)J1J21591269243.4.2 3.4.2 測站限差測站限差（1 1）測站限差項(xiàng)目：兩次重合讀數(shù)差，半測回歸零）測站限差項(xiàng)目：兩次重合讀數(shù)差，半測回歸零差，一測回差，一測回2c2c互差，測回互差?；ゲ?，測回互差。限限 差差 項(xiàng)項(xiàng) 目目J J1 1型型J J2 2型型注：當(dāng)照準(zhǔn)點(diǎn)的垂直角超過注：當(dāng)照準(zhǔn)點(diǎn)的垂直角超過3度時(shí)，度時(shí)，該方向的該方向的2c互差應(yīng)與同一觀測

38、時(shí)互差應(yīng)與同一觀測時(shí)間段內(nèi)的相鄰測回進(jìn)行比較。如間段內(nèi)的相鄰測回進(jìn)行比較。如按此方法比較應(yīng)在手簿中注明。按此方法比較應(yīng)在手簿中注明。兩次重合讀數(shù)差兩次重合讀數(shù)差半測回歸零差半測回歸零差一測回一測回2c2c互差互差測回互差測回互差169 96 63813139 9確定系統(tǒng)誤差部份確定系統(tǒng)誤差部份 。常常根據(jù)大量作業(yè)的觀測資。常常根據(jù)大量作業(yè)的觀測資料進(jìn)行分析研究，從中找出在正常情況下各檢驗(yàn)項(xiàng)可能包括料進(jìn)行分析研究，從中找出在正常情況下各檢驗(yàn)項(xiàng)可能包括的系統(tǒng)誤差的大小。的系統(tǒng)誤差的大小。m系計(jì)算差值的綜合影響計(jì)算差值的綜合影響22mm偶系最后根據(jù)最后根據(jù)“極限誤差等于兩倍中誤差極限誤差等于兩倍中誤

39、差”求出差值的限差。求出差值的限差。（2 2）制定限差的基本步驟）制定限差的基本步驟 觀測結(jié)果的差值是表示在一定的外界條件下觀測誤差的觀測結(jié)果的差值是表示在一定的外界條件下觀測誤差的大小，其中包括偶然誤差和系統(tǒng)誤差兩部份。制定限差允許大小，其中包括偶然誤差和系統(tǒng)誤差兩部份。制定限差允許值的步驟為：值的步驟為：確定偶然誤差部份確定偶然誤差部份 。觀測結(jié)果的差值是每一個(gè)方向觀。觀測結(jié)果的差值是每一個(gè)方向觀測值的函數(shù)，因此列出差值函數(shù)式，就可按誤差傳播定律，測值的函數(shù)，因此列出差值函數(shù)式，就可按誤差傳播定律，由每一方向觀測值中誤差由每一方向觀測值中誤差 ，計(jì)算出觀測方向值函數(shù)（即差，計(jì)算出觀測方向值

40、函數(shù)（即差值）的中誤差。值）的中誤差。m偶方（3 3）一方向觀測值（偶然）中誤差一方向觀測值（偶然）中誤差 測定的兩種方法：測定的兩種方法：方第一種第一種室內(nèi)實(shí)驗(yàn)可得到近似結(jié)果。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)可得到近似結(jié)果。22mm照方讀m讀可在室內(nèi)求得，例如在度盤每隔可在室內(nèi)求得，例如在度盤每隔5 5度的位置度的位置， 旋進(jìn)測微輪，使上下分劃線重合二次，分別讀取讀數(shù)，旋進(jìn)測微輪，使上下分劃線重合二次，分別讀取讀數(shù)，然后由兩次讀數(shù)的差數(shù)求出重合一次的讀數(shù)中誤差然后由兩次讀數(shù)的差數(shù)求出重合一次的讀數(shù)中誤差 。2ddmn 讀120 .150 .30( )0 .5 1 .0()jmj讀Vm06 照)(30)(4021jj

41、V )(0 .2)( 5 .121jjm照 )(2 .2)(53.121jj方120 .150 .30( )0 .5 1 .0()jmj讀第二種第二種從大量三角點(diǎn)的測站平差中求出各點(diǎn)的從大量三角點(diǎn)的測站平差中求出各點(diǎn)的 ， 然后取然后取各點(diǎn)各點(diǎn) 的帶權(quán)平均值作為實(shí)際采用的的帶權(quán)平均值作為實(shí)際采用的目前采用目前采用 方方方121 .2( )2 .2()jj方（4 4）半測回歸零差）半測回歸零差偶然誤差部份偶然誤差部份函數(shù)式函數(shù)式1111LLRR 或121 .7( )23 .1()jmj方偶系統(tǒng)誤差部份，主要系統(tǒng)誤差部份，主要儀器基座扭轉(zhuǎn)儀器基座扭轉(zhuǎn)等系統(tǒng)誤差，大量實(shí)等系統(tǒng)誤差，大量實(shí)驗(yàn)表明一般為驗(yàn)表明一般為222125 .26 ()27 .48 ()jmmj歸零偶系（5 5）一測回內(nèi)）一測回內(nèi)2C2C互差的限差互差的限差偶然誤差部份偶然誤差部份 1222()()2 .4( )44 .4()iikkCCLRLRjmj偶互差方系統(tǒng)誤差部份，主要包括系統(tǒng)誤差部份，主要包括視準(zhǔn)軸誤差，水平軸傾斜視準(zhǔn)軸誤差，水平軸傾斜誤差，基座位移以及外界因素引起的誤差，基座位移以及外界因素引起的。)(04.00cos23cos221jCC )( 1 .3)( 1 .232