第五章 3精密測角測量

第五章Ⅲ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(diǎn)有光學(xué)測微器對(duì)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(diǎn)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(dòng)改正（豎軸傾斜改正、氣象改正、地球曲率改正等）、自動(dòng)記錄與計(jì)算有些有自動(dòng)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、大氣層密度的變化和大氣透明度對(duì)目標(biāo)成像質(zhì)量的影響(1)大氣層密度的變化對(duì)目標(biāo)成像穩(wěn)定性的影響早晨太陽升起時(shí)，目標(biāo)成像也僅有輕微的波動(dòng)；

日出以后，有一段時(shí)間，大約1～3h，成像較穩(wěn)定；12～15h，成像波動(dòng)較大；日落前有一段成像穩(wěn)定而有利于觀測的時(shí)間；夜間大氣層一般是平衡的。

(2)大氣透明度對(duì)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(shí)，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(shí)，望遠(yuǎn)鏡所照準(zhǔn)的方向?yàn)檫@條曲線在望遠(yuǎn)鏡A處的切線方向，弦線與切線交角δ，稱為微分折光。微分折光可以分解為縱向和水平兩個(gè)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(duì)視準(zhǔn)軸的影響假定在一個(gè)測回的短時(shí)間觀測過程中，空氣溫度的變化與時(shí)間成比例，那么可以采用按時(shí)間對(duì)稱排列的觀測程序來削弱這種誤差對(duì)觀測結(jié)果的影響。5、外界條件對(duì)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(shí)間對(duì)稱排列的觀測程序也可以減弱這種誤差對(duì)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(gè)方向傳動(dòng)；上半測回順轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部，下半測回逆轉(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(duì)經(jīng)重合讀數(shù)，合理測行差。照準(zhǔn)部水平微動(dòng)螺旋作用不正確的影響

最后照準(zhǔn)時(shí)旋進(jìn)微動(dòng)螺旋垂直微動(dòng)螺旋作用不正確的影響

在水平角觀測時(shí)不使用垂直微動(dòng)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(dòng)會(huì)使照準(zhǔn)誤差增大好幾倍；又如目標(biāo)的背景不好，有時(shí)也會(huì)增大照準(zhǔn)誤差甚至照準(zhǔn)錯(cuò)誤。因此除了選擇有利的觀測時(shí)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(shí)，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(huì)影響讀數(shù)顯微鏡正倒像的照明，使接合誤差增大；若測微器的目鏡調(diào)節(jié)不佳也會(huì)增大接合誤差。此外，對(duì)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(gè)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?cái)?shù)J1J21591269限差項(xiàng)目J1型J2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"6963"8139方向觀測法還有：三方向法、全組合測角法測站測回?cái)?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)°′″°′″

″

°′″°′″°′″

°′″O1

A

00000801912B

8019121201056C

2003008801002D2804010A

O2(900524)A

9005182700524﹣06

900521

00000B17024423502436﹢061702439

801915C29035301103518﹢1229035242003000D

1045421904536﹢06

1045392804015A9005362700518﹢18900527﹢18

﹣060

0512802436﹢1220035362804524

00524﹢181800524203530100451818005062602412

00﹢24﹢06﹢06﹢06

802424

0052428045212003533

00509﹙00516﹚

0000080190820030172804005三、精密測角的一般原則

①觀測應(yīng)在目標(biāo)成像清晰、穩(wěn)定的有利于觀測的時(shí)間進(jìn)行，以提高照準(zhǔn)精度和減小旁折光的影響。②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(dòng)。③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。④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(shí)可以由盤左、盤右讀數(shù)之差求得兩倍視準(zhǔn)誤差2c，借以檢核觀測質(zhì)量。⑤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(shí)間大致相同，即在一測回的觀測過程中，應(yīng)按與時(shí)間對(duì)稱排列的觀測程序，其目的在于消除或減弱與時(shí)間成比例均勻變化的誤差影響，如覘標(biāo)內(nèi)架或三腳架的扭轉(zhuǎn)等。⑥為了克服或減弱在操作儀器的過程中帶動(dòng)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(dòng)方向先預(yù)轉(zhuǎn)1～2周。⑦使用照準(zhǔn)部微動(dòng)螺旋和測微螺旋時(shí)，其最后旋轉(zhuǎn)方向均應(yīng)為旋進(jìn)。⑧

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(duì)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(cuò)度盤、測錯(cuò)方向、讀錯(cuò)記錯(cuò)、碰動(dòng)儀器、氣泡偏離過大、上半測回歸零差超限以及其他原因未測完的測回都可以立即重測，并不計(jì)重測數(shù)。一測回中2C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(shí)，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(shí)，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(shí)（包括觀測3個(gè)方向時(shí)，有一個(gè)方向重測），應(yīng)重測整個(gè)測回。若零方向的2c互差超限或下半測回的歸零差超限，應(yīng)重測整個(gè)測回。在一個(gè)測站上重測的方向測回?cái)?shù)超過測站上方向測回總數(shù)的1/3時(shí)，需要重測全部測回。測站上方向測回總數(shù)=(n-1)m，式中m為基本測回?cái)?shù)，

n為測站上的觀測方向總數(shù)。重測方向測回?cái)?shù)的計(jì)算方法是：在基本測回觀測結(jié)果中，重測一方向，算作一個(gè)重測方向測回；一個(gè)測回中有2個(gè)方向重測，算作2個(gè)重測方向測回；因零方向超限而全測回重測，算作（n-1）個(gè)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?cái)?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(shí)，要求儀器中心、設(shè)站點(diǎn)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(diǎn)偏心距、照準(zhǔn)點(diǎn)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(jì)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(shí)習(xí)，每班分成4組，上課前在實(shí)驗(yàn)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)測微器就是根據(jù)這種光學(xué)原理制成的。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(shí)，對(duì)徑分劃線a和（a+180°）的