全站仪测量误差分析.ppt

第6讲全站仪测量误差分析 教学目标 1 掌握全站仪角度测量的方法2 掌握全站仪测量过程中误差产生的原因 知识目标 1 能够正确使用全站仪进行角度测量2 能够根据全站仪测量误差产生的原因 采取有效措施避免或减弱误差对测量成果所产生的影响 技能目标 一 水平角观测方法 全圆方向观测法 一个测回中将测站上所有要观测的方向逐一照准进行观测 在水平度盘上读数 得出各个方向观测值 由两个方向观测值可以计算得到相应的水平角值 如图所示 设在测站上有A B C N个方向观测值 首先选定边长适中 通视良好 成像清晰稳定的方向 如A方向 作为观测的起始方向 又称零方向 上半测回盘左照准零方向 然后顺时针方向转动照准部依次照准B C N 再闭合到方向A 并分别在水平度盘上读数 下半测回盘右照准A方向 然后逆时针转动照准部 依次照准N C B 最后照回A 并分别读数 一 水平角观测方法 每次只观测两个方向间的夹角 可以克服各个目标成像不能同时清晰稳定的困难 大大缩短了一测回的观测时间 易于得到较高的观测精度 测站上应观测的所有方向每次取两个组合成的全部单角称为全组合角 全组合测角法 全组合角度个数 全圆方向法测角 优点是观测程序简单 作业量小 缺点是若测站方向数多时很难有所有方向的目标都清晰 一测回时间较长而受外界条件影响较大 难以取得高精度的观测结果 全组合测角法 优点是每角测回可灵活选择清晰目标观测单角 观测时间短 成果受外界影响小 缺点是观测程序比较复杂 其组合单角的数量随测站方向的增加而急增 作业量大 全圆方向法是适应于较低精度的角度观测方法 全组合测角法适用高精度角度观测 水平角观测方法比较 二 仪器视准轴误差和水平轴倾斜误差 仪器的视准轴不与水平轴正交所产生的误差称为视准轴误差 产生视准轴误差的主要原因有 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 气温变化引起仪器部件的胀缩 特别是仪器受热不均匀使视准轴位置变化 视准轴误差 如图所示 视准轴偏离了与水平轴HH 正交的方向而产生视准轴误差c 规定视准轴偏向垂直度盘一侧时 c为正值 反之 c为负值 测量学中已经证得 视准轴误差c对水平方向观测值的影响为式中a为观测时照准目标的垂直角 由式可知 的大小除与c值有关外 还随照准目标的垂直角a的增大而增大 当a 0 则 0 盘左时视准轴偏向垂直度盘一侧 正确的水平度盘读数较有视准轴误差影响时的实际读数L为小 故以盘右观测时 视准轴则偏向盘左时的另一侧 这时正确的水平度盘读数显然大于有视准轴误差影响的实际读数R 故取盘左 盘右读数的中数 得 当c值在盘左 盘右观测时间段内不变时 视准轴误差c对盘左 盘右水平方向观测值的影响大小相等 正负号相反 因此 取盘左 盘右实际读数的中数 就可以消除视准轴误差的影响 由于望远镜的调焦镜运行不正确 也就是运行中有晃动可以引起视准轴位置的变化 所以规定在一测回内不得重新调焦 当用方向法进行水平方向观测时 除计算盘左 盘右读数的中数以取得一测回的方向观测值外 还必须计算盘左 盘右读数的差数 如不顾及盘左 盘右读数的常数差180 则可得由式可知 当观测目标的垂直角a较小时 故式可写成 国家测量规范规定 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 仪器的水平轴不与垂直轴正交 所产生的误差称为水平轴倾斜误差 仪器左 右两端的支架不等高 水平轴两端轴径不相等都会产生水平轴倾斜误差 水平轴倾斜误差 垂直轴垂直 水平轴不与其正交而倾斜了一个i角 这个角就是水平轴倾斜误差 规定水平轴在垂直度盘一端下倾 i角为正值 反之i角为负值 在右图中 倾斜了i角的水平轴不垂直于垂直轴 水平轴倾斜了i角 对水平方向观测值的影响为式中 a为观测时照准目标的垂直角 由 20 式可知 与i角值有关 随a角增大而增大 当a 0时 则 0 不难想象 在盘左时 由于水平轴倾斜 正确的水平度盘读数较有误差影响时的实测读数L为小 故盘右观测时 正确的水平度盘读数显然大于有误差影响的实测读数R 故取盘左 盘右读数的平均值 得这就是说 水平轴倾斜误差对水平方向观测值的影响 在盘左 盘右读数的平均值中可以得到抵消 二 全站仪的垂直轴倾斜误差 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 这就是垂直轴倾斜误差 如果垂直轴位于与铅垂线一致的位置 则旋转仪器的照准部 水平轴所形成的平面呈水平状态 下图中的 即画有斜线的平面 如果垂直轴倾斜了一个小角 则旋转仪器的照准部 水平轴所形成的平面相对于水平面也倾斜了一个小角v 如下图中的 这两个旋转平面相交 图中就是它们的交线 由于垂直轴的倾斜角v的大小和倾斜方向一般不会因照准部的转动而有所改变 因此由于垂直轴倾斜而引起水平轴倾斜的方向在望远镜倒转前后也是相同的 因而对任一观测方向在盘左 盘右观测结果的平均值中不能消除这种误差的影响 因此在观测时一般采取以下措施来削减这种误差对水平方向观测值的影响 从而提高测角的精度 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 1 什么是全站仪的三轴误差 如何测定 它们对水平角观测有何影响 在观测时采用什么措施来减弱或消除这些影响 2 用两个度盘位置取平均值的方法消除视准轴误差影响的前提条件是什么 3 垂直轴倾斜误差的影响能否用两个度盘位置读数取平均值的方法来消除 为什么 4 为什么说垂直轴倾斜误差对方向观测值的影响与观测目标的垂直角和方位有关 为了削弱垂直轴倾斜误差对方向观测的影响 规范 对观测操作有哪些规定 5 影响方向观测精度的误差主要分