平面控制測量-精密測角儀器的認識及使用

精密光學經(jīng)緯儀的基本結(jié)構(gòu)01精密光學經(jīng)緯儀基本結(jié)構(gòu)目錄01

精密光學經(jīng)緯儀的構(gòu)造精密光學經(jīng)緯儀的結(jié)構(gòu)特點一、經(jīng)緯儀的基本結(jié)構(gòu)

按精度等級的高低:

分為DJ1，DJ2，DJ6等規(guī)格。其中“D”“J”分別是、“大地測量”和“經(jīng)緯儀”漢語拼音的第一個字母，其數(shù)字表示儀器的精度指標，即檢定時水平方向觀測一測回的中誤差。精密光學經(jīng)緯儀的結(jié)構(gòu)特點與J6相比，J2經(jīng)緯儀增加了：1、測微輪——讀數(shù)時，對徑分劃線影像符合。2、換像手輪——水平讀數(shù)和豎直讀數(shù)間的互換。3、豎直讀盤反光鏡——豎直讀數(shù)時反光。測微輪換像手輪豎直讀盤反光鏡精密光學經(jīng)緯儀的結(jié)構(gòu)特點經(jīng)緯儀主要部件之間的相互關(guān)系？精密光學經(jīng)緯儀的基本構(gòu)造主要由照準部、垂直軸系統(tǒng)和基座組成

精密光學經(jīng)緯儀的結(jié)構(gòu)特點望遠鏡與垂直度盤（）水平軸與垂直軸（）固連正交水平軸與水準管軸（）平行視準軸與水平軸（）正交水平度盤平面與垂直軸（）正交水平軸通過（）中心垂直度盤垂直軸通過（）中心水平度盤精密光學經(jīng)緯儀的結(jié)構(gòu)特點二、經(jīng)緯儀的基本構(gòu)造（一）望遠鏡精密光學經(jīng)緯儀的結(jié)構(gòu)特點管水準器與圓水準器（二）水準器精密光學經(jīng)緯儀的結(jié)構(gòu)特點1．水平度盤（三）水平度盤和測微器·水平度盤是用玻璃制成的，安置在儀器基座上，當儀器照準部轉(zhuǎn)動時，水平度盤不得轉(zhuǎn)動?！に蕉缺P360度刻劃，每度再刻若干個小分劃，相鄰小分劃的間隔就是水平度盤的格值。精密光學經(jīng)緯儀的結(jié)構(gòu)特點1．水平度盤（三）水平度盤和測微器·J2經(jīng)緯儀，在每度間隔內(nèi)刻有三個分格，每個分格為20′。要精密測角，需要借助“測微器”?！ざ缺P的長周期誤差：以360°為周期，在度盤圓周上有規(guī)律地變化。·度盤的短周期誤差；以60'為周期，以較短弧長在度盤圓周上重復(fù)出現(xiàn)的誤差。精密光學經(jīng)緯儀的結(jié)構(gòu)特點（四）垂直度盤·垂直度盤的讀數(shù)指標與指標水準器相連，當指標水準器氣泡居中時，垂直度盤讀數(shù)指標呈鉛垂狀態(tài)?！び捎诖怪倍缺P與望遠鏡固連在一起，望遠鏡俯仰時可帶動垂直度盤轉(zhuǎn)動，而讀數(shù)指標不隨之變動，因此可讀取不同的讀數(shù)。精密光學經(jīng)緯儀的結(jié)構(gòu)特點（四）垂直度盤·望遠鏡照準目標與視線水平時的垂直度盤讀數(shù)就可以得到照準目標的垂直角?！ぶ笜怂疁势鳉馀菥又写_定讀數(shù)指標在垂直度盤上的正確位置，現(xiàn)代精密光學經(jīng)緯儀常采用垂直度盤指標自動歸零補償器替代指標水準器。精密光學經(jīng)緯儀的結(jié)構(gòu)特點（五）垂直軸系統(tǒng)照準部旋轉(zhuǎn)軸滾珠軸套水平度盤水平度盤軸套水平度盤變換螺旋精密光學經(jīng)緯儀的結(jié)構(gòu)特點當照準部旋轉(zhuǎn)時，垂直軸與軸套間的摩擦力可能使腳螺旋在螺母內(nèi)移動，從而帶動基座位移。而水平度盤與基座是安置在一起的，基座的位移必然會給水平角觀測帶來系統(tǒng)性的誤差影響。（五）垂直軸系統(tǒng)精密光學經(jīng)緯儀的結(jié)構(gòu)特點精密測角中，要求一測回內(nèi)水平度盤應(yīng)嚴格保待固定不動。國家規(guī)范規(guī)定每期觀測作業(yè)前，應(yīng)進行由于照準部旋轉(zhuǎn)而使儀器基座產(chǎn)生位移的檢驗。（六）基座精密光學經(jīng)緯儀的構(gòu)造特點01精密光學經(jīng)緯儀的結(jié)構(gòu)特點目錄02

精密光學經(jīng)緯儀光學測微讀數(shù)方法精密光學經(jīng)緯儀的結(jié)構(gòu)特點精密光學經(jīng)緯儀的結(jié)構(gòu)特點一、經(jīng)緯儀的結(jié)構(gòu)特點（一）望遠鏡精密光學經(jīng)緯儀的結(jié)構(gòu)特點

望遠鏡是經(jīng)緯儀照準和放大目標的設(shè)備，由物鏡和調(diào)焦鏡組成的物鏡組、十字絲分劃板和目鏡等3部分組成。

觀測時，通過移動調(diào)焦鏡來改變物鏡與調(diào)焦鏡的距離，從而獲得一個焦距為f的等效物鏡，使照準目標恰好成像在十字絲平面上。如果調(diào)焦不完善，則會產(chǎn)生視差。精密光學經(jīng)緯儀的結(jié)構(gòu)特點視準軸：等效物鏡的光心與十字絲中心的連線。規(guī)定：水平方向觀測時，一個測回內(nèi)不得重新調(diào)焦。精密光學經(jīng)緯儀的結(jié)構(gòu)特點（二）水準器1.圓水準器：內(nèi)表面是一球面，球面頂點為圓水準器的零點。球面半徑小，精度較低，粗平。2.管水準器：內(nèi)表面是一半徑很大的旋轉(zhuǎn)圓弧面，精度較高，精平。管內(nèi)裝有冰點低，流動性強，附著力小的液體。精密光學經(jīng)緯儀的結(jié)構(gòu)特點（二）水準器管水準器與圓水準器精密光學經(jīng)緯儀的結(jié)構(gòu)特點水準管軸：過零點的圓弧切線稱為水準管軸。水準管的格值：水準管的一個分格所對的圓心角稱為水準管的格值“τ”。水準管的精度：（1）“τ”的大小。（2）水準氣泡在管內(nèi)移動的靈敏程度。肉眼發(fā)覺氣泡最小移動量時水準管軸傾斜的角度。精密光學經(jīng)緯儀的結(jié)構(gòu)特點（三）水平度盤和測微器水平度盤是用玻璃制成的，安置在儀器基座上，當儀器照準部轉(zhuǎn)動時，水平度盤不得轉(zhuǎn)動。水平度盤360度刻劃，每度再刻若干個小分劃，相鄰小分劃的間隔就是水平度盤的格值。精密光學經(jīng)緯儀的結(jié)構(gòu)特點（三）水平度盤和測微器J2經(jīng)緯儀，在每度間隔內(nèi)刻有三個分格，每個分格為20′。要精密測角，需要借助“測微器”。度盤的長周期誤差：以360°為周期，在度盤圓周上有規(guī)律地變化。度盤的短周期誤差；以60'為周期，以較短弧長在度盤圓周上重復(fù)出現(xiàn)的誤差。精密光學經(jīng)緯儀的結(jié)構(gòu)特點回顧測微尺水平讀數(shù)：215?06＇48"豎直讀數(shù)：78?52＇00"精密光學經(jīng)緯儀的結(jié)構(gòu)特點光學測微器原理：采用雙平行玻璃板（或雙光楔），將對徑成像于讀數(shù)窗的A與A+180°的度盤分劃線影像，通過相對平移而重合，并通過測微器測出平移量。精密光學經(jīng)緯儀的結(jié)構(gòu)特點光學測微器工作原理2ΔAA+180精密光學經(jīng)緯儀的結(jié)構(gòu)特點1、測微輪的作業(yè)原理：轉(zhuǎn)動測微器測微輪時，測微尺移動，同時，對徑分劃影像上下按相反方向移動。測微尺全長對應(yīng)上下對徑分劃的半個分格。2、對徑重合讀數(shù)法

3、光學測微器分類：雙平板玻璃、雙光楔等類型。精密光學經(jīng)緯儀的結(jié)構(gòu)特點讀數(shù)方法：照準目標，轉(zhuǎn)動測微螺旋，使度盤對徑分劃線作相對移動直至精密接合，并用測微器量取對徑分劃的相對移動量，其角度讀數(shù)為度盤讀數(shù)與測微器讀數(shù)之和。采用對徑分劃讀數(shù)，度盤最小分劃20′實際相當于10′，因此測微器的實際測量范圍為10′，測微器有600小格，則每小格為1″。不同廠家出產(chǎn)的J2型儀器讀數(shù)窗形式有所不同。對徑分劃讀數(shù)原理精密光學經(jīng)緯儀的結(jié)構(gòu)特點（四）垂直度盤垂直度盤的讀數(shù)指標與指標水準器相連，當指標水準器氣泡居中時，垂直度盤讀數(shù)指標呈鉛垂狀態(tài)。由于垂直度盤與望遠鏡固連在一起，望遠鏡俯仰時可帶動垂直度盤轉(zhuǎn)動，而讀數(shù)指標不隨之變動，因此可讀取不同的讀數(shù)。精密光學經(jīng)緯儀的結(jié)構(gòu)特點（四）垂直度盤望遠鏡照準目標與視線水平時的垂直度盤讀數(shù)就可以得到照準目標的垂直角。指標水準器氣泡居中確定讀數(shù)指標在垂直度盤上的正確位置，現(xiàn)代精密光學經(jīng)緯儀常采用垂直度盤指標自動歸零補償器替代指標水準器。精密光學經(jīng)緯儀的結(jié)構(gòu)特點（五）垂直軸系統(tǒng)照準部旋轉(zhuǎn)軸滾珠軸套水平度盤水平度盤軸套水平度盤變換螺旋精密光學經(jīng)緯儀的結(jié)構(gòu)特點作用：使照準部在旋轉(zhuǎn)過程中保持其軸線的位置。照準部：望遠鏡、讀數(shù)設(shè)備、水準器以及垂直度盤等，有外殼將他們封裝成一整體，稱為照準部。精密光學經(jīng)緯儀的結(jié)構(gòu)特點與垂直軸有關(guān)的誤差：

照準部偏心差：照準部旋轉(zhuǎn)軸的軸心、度盤刻度中心、度盤軸套旋轉(zhuǎn)的軸心?！諟什康男D(zhuǎn)軸與水平度盤中心不重合。

照準部旋轉(zhuǎn)不正確（定向誤差）：照準部相對于正確的軸線位置也會產(chǎn)生偏差，會造成垂直軸產(chǎn)生傾斜、搖擺、平移?！諟什啃D(zhuǎn)到不同位置，水準管氣泡無規(guī)律偏移。每期作業(yè)前，須對有關(guān)項目進行檢驗。精密光學經(jīng)緯儀的結(jié)構(gòu)特點（六）照準部的制微動機構(gòu)

由于支撐照準部支桿的反作用彈簧長期處于受壓狀態(tài)，彈力減弱，當旋出水平微動螺旋后，微動螺桿頂端出現(xiàn)微小的空隙，不能及時推動照準部轉(zhuǎn)動從而給讀數(shù)帶來影響。

為了消除或消弱由于彈簧失效而引起的微動螺旋作用不正確，使用微動螺旋精密照準目標時，最后的轉(zhuǎn)動方向必須是旋進方向。精密光學經(jīng)緯儀的結(jié)構(gòu)特點照準部微動螺旋作用不正確的影響由于照準部微動螺旋反作用力彈簧老化，使得“旋進”與“旋出”效果不一樣。規(guī)定：用微動螺旋瞄準目標時，旋轉(zhuǎn)方向必須采用“旋進”。精密光學經(jīng)緯儀的結(jié)構(gòu)特點（七）基座腳螺旋的安置或調(diào)節(jié)不當使基座產(chǎn)生位移。

當照準部旋轉(zhuǎn)時，垂直軸與軸套間的摩擦力可能使腳螺旋在螺母內(nèi)移動，從而帶動基座位移。而水平度盤與基座是安置在一起的，基座的位移必然會給水平角觀測帶來系統(tǒng)性的誤差影響。精密光學經(jīng)緯儀的結(jié)構(gòu)特點（七）基座腳螺旋的安置或調(diào)節(jié)不當使基座產(chǎn)生位移。

精密測角中，要求一測回內(nèi)水平度盤應(yīng)嚴格保待固定不動。國家規(guī)范規(guī)定每期觀測作業(yè)前，應(yīng)進行由于照準部旋轉(zhuǎn)而使儀器基座產(chǎn)生位移的檢驗。精密光學經(jīng)緯儀的檢驗精密光學經(jīng)緯儀的檢驗一、照準部旋轉(zhuǎn)是否正確的檢驗儀器豎軸、軸套、水平度盤：精密光學經(jīng)緯儀的檢驗定義：垂直軸在照準部旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生晃動。產(chǎn)生原因：垂直軸與軸套之間間隙過大。具體表現(xiàn)：儀器不易整平，或氣泡出現(xiàn)無規(guī)律的偏移。檢驗方法：整平儀器，氣泡居中，讀取氣泡位置；順時針轉(zhuǎn)，每45°記錄氣泡位置，共3圈；逆時針轉(zhuǎn)，每45°記錄氣泡位置，共3圈。檢驗結(jié)果分析：氣泡中心的各位置互差，J2儀器應(yīng)小于2格。精密光學經(jīng)緯儀的檢驗照準部位置氣泡讀數(shù)氣泡讀數(shù)氣泡讀數(shù)左右和或中數(shù)左右和或中數(shù)左右和或中數(shù)順轉(zhuǎn)第一圈順轉(zhuǎn)第二圈順轉(zhuǎn)第三圈010.221.832.010.322.032.310.121.731.84510.121.831.910.222.032.210.021.831.89010.021.931.910.021.831.89.921.631.513510.122.032.110.121.831.99.921.531.41809.921.731.610.021.731.710.021.731.72259.821.631.49.921.631.510.121.932.027010.021.831.89.721.531.210.021.831.831510.121.932.09.921.731.69.921.731.6

逆轉(zhuǎn)第一圈逆轉(zhuǎn)第二圈逆轉(zhuǎn)第三圈3159.921.731.69.922.031.910.121.932.02709.721.531.210.021.831.810.021.731.72259.821.731.510.021.731.710.021.831.818010.021.931.99.921.831.79.921.731.613510.122.032.110.122.032.19.821.631.49010.122.132.210.021.931.99.921.731.64510.022.032.09.921.731.610.021.831.8010.022.132.110.021.831.810.221.932.1最大變動32.3-31.2=1.1格中心變動0.55格精密光學經(jīng)緯儀的檢驗二、光學測微器行差的測定測微器的用途是要精確測出小于度盤分格值一半的角度值。度盤分格值：J1：i=4/J2：i=20/。保證條件：n0u0=i/2

測微器度盤n0—測微器分格數(shù)，J1—60大格J2—600小格。u0—測微器格值，J1—2″J2—1″。1.測微器的用途精密光學經(jīng)緯儀的檢驗2.行差的定義度盤對徑分劃線的象平移了半個分格，測微器實際轉(zhuǎn)動了n格，而不是n0格。則：r=n0-n

即為行差。3.行差的檢驗與校正略精密光學經(jīng)緯儀的檢驗三、照準部旋轉(zhuǎn)時基座位移的檢驗水平度盤與基座固連，照準部旋轉(zhuǎn)時，垂直軸與軸套間的摩擦力使儀器的基座產(chǎn)生彈性扭曲，與基座相連的水平度盤也會發(fā)生微小的方位變動。當以順時針方向旋轉(zhuǎn)照準部時，水平度盤也隨之順轉(zhuǎn)一個微小的角度，使讀數(shù)偏??；反之偏大。精密光學經(jīng)緯儀的檢驗檢驗方法：架好儀器，選一清晰目標；順轉(zhuǎn)一周照準目標讀數(shù)，再順轉(zhuǎn)一周照準目標讀數(shù)；逆轉(zhuǎn)一周照準目標讀數(shù)，再逆轉(zhuǎn)一周照準目標讀數(shù)。以上為一測回，共十個測回，分別計算順、逆轉(zhuǎn)兩次照準目標讀數(shù)的差值，取平均值，此值J2不超過1"。精密光學經(jīng)緯儀的檢驗精密光學經(jīng)緯儀的檢驗四、水平軸不垂直于垂直軸的測定

“高低點”檢驗場地布設(shè)：

1.距離大于5米，選豎直角大于±3°兩目標—高、低點。

2.目標用在白紙上畫上的小十字線代替。

3.高低點豎直角絕對值之差小于30秒，且應(yīng)盡量在一條垂線上。國家控制網(wǎng)的布設(shè)·二等三角鎖（網(wǎng)）：是平面控制網(wǎng)的全面基礎(chǔ)。60年代前，曾采用二等基本鎖及二等補充網(wǎng)的形式，后來采用二等全面網(wǎng)的形式。平均邊長13公里。測角中誤差：m=1.0秒國家控制網(wǎng)的布設(shè)·三、四等三角網(wǎng)：是對整個控制網(wǎng)的加密。采用插點、插網(wǎng)的方法布設(shè)。平均邊長：8km，2~6km。測角中誤差1.8秒，2.5秒。國家控制網(wǎng)的布設(shè)國家高程控制網(wǎng)·是國家三維控制網(wǎng)的組成部分?！と蝿?wù)：根據(jù)一個統(tǒng)一的高程基準，測定地面上一系列點位的高程，作為施測各種比例尺地形圖的高程控制?！げ荚O(shè)原則：同平面控制網(wǎng)?！し旨墸阂坏龋菏菄铱刂凭W(wǎng)的骨干。二等：是國家控制網(wǎng)的全面基礎(chǔ)。三、四等：加密控制，直接為地形測量、工程測量服務(wù)。國家控制網(wǎng)的布設(shè)工程控制網(wǎng)的布設(shè)工程平面控制網(wǎng)·測圖控制網(wǎng)：在工程的規(guī)劃設(shè)計階段，為測繪各種比例尺地形圖而建立的控制網(wǎng)?！Ｓ每刂凭W(wǎng)：為工程放樣、變形觀測等用途而建立的控制網(wǎng)。工程控制網(wǎng)的布設(shè)1、布設(shè)原則·分級布網(wǎng)、逐級控制測圖控制網(wǎng)：首級控制、加密控制；專用控制網(wǎng)：根據(jù)用途，靈活分級。

·要有足夠的精度應(yīng)滿足測圖與工程測量的需要。

·要有足夠的密度滿足實際需要。

·要有統(tǒng)一的規(guī)格大家都應(yīng)遵守國家頒布的測量規(guī)范。工程控制網(wǎng)的布設(shè)2、布設(shè)方案·特點：平均邊長較短；等級較多；各等級網(wǎng)均可作為首級控制；三、四等網(wǎng)起算邊相對中誤差有兩種要求。

·導線是重要手段之一水平軸不垂直于垂直軸的檢驗精密光學經(jīng)緯儀的檢驗水平軸不垂直于垂直軸的測定

“高低點”檢驗場地布設(shè)：

1.距離大于5米，選豎直角大于±3°兩目標—高、低點。

2.目標用在白紙上畫上的小十字線代替。

3.高低點豎直角絕對值之差小于30秒，且應(yīng)盡量在一條垂線上。精密光學經(jīng)緯儀的檢驗對于高、低點有：因α高=-α低=α，cosα高=cosα低，tgα高=-tgα低，則：n個測回：精密光學經(jīng)緯儀的檢驗檢驗方法：1.觀測高低兩點的水平角6個測回，每測回均勻變換水平度盤和測微器位置。2C變化按高、低點方向分別比較；各測回角度值互差J2儀器應(yīng)小于8"。2.觀測高、低點的垂直角，用中絲法測3個測回。垂直角和指標差互差均不超過10"。3.計算水平軸傾斜誤差。精密光學經(jīng)緯儀的檢驗（一）高低兩點間水平角的測定精密光學經(jīng)緯儀的檢驗如何設(shè)定高、低點首先設(shè)一高度角大于3度的高點，并用盤左盤右測定高度角及指標差。（L高=815948，R高=2780132，

高=？，i=？）利用公式

=（90+i）-L或L低=90+i-=R-（270+i）R低=270+i+

算出測設(shè)低點時的實際讀數(shù)L或R。瞄準高點，下俯望遠鏡，測設(shè)低點。精密光學經(jīng)緯儀的三軸誤差01經(jīng)緯儀的視準軸誤差目錄01

經(jīng)緯儀的水平軸誤差01經(jīng)緯儀的垂直軸誤差精密光學經(jīng)緯儀的三軸誤差一、視準軸誤差定義：視準軸與橫軸不垂直所產(chǎn)生的誤差（C）。產(chǎn)生原因：十字絲安裝不正確；調(diào)焦透鏡運行不正確；儀器受熱不均。規(guī)定：視準軸偏向度盤一側(cè)為正。對方向觀測值影響：ΔC=C/COSα精密光學經(jīng)緯儀的三軸誤差HH/HH/HH/ΔC=C/COSα1、α=0，ΔC=C；2、ΔC隨著α的增大而急劇增大。ΔCΔCΔC=CCC精密光學經(jīng)緯儀的三軸誤差如何消除ΔC的影響盤左：L0=L-ΔC盤右：R0=R+ΔC中數(shù)：A=（L+R）/2結(jié)論：視準軸誤差對方向觀測值的影響，可通過取盤左盤右中數(shù)消除。思考：觀測過程可否調(diào)焦？精密光學經(jīng)緯儀的三軸誤差規(guī)范規(guī)定：1.方向觀測中，一測站內(nèi)禁止二次調(diào)焦。

2.一測回中各方向2C互差不得超過13秒。精密光學經(jīng)緯儀的三軸誤差關(guān)于L-R=2C

盤左：L0=L-ΔC

盤右：R