chap大地测量观测技术实用PPT课件

1、第四章 大地测量观测技术 第一节第一节 精密角度测量仪器精密角度测量仪器 第二节第二节 角度观测误差分析角度观测误差分析 第三节第三节 方向观测法方向观测法 第四节第四节 垂直角测量垂直角测量 第五节第五节 精密距离测量精密距离测量 第六节第六节 精密水准测量仪器及其检验精密水准测量仪器及其检验 第七节第七节 精密水准测量观测与概算精密水准测量观测与概算 第八节第八节 GPSGPS测量测量 第九节第九节 天文测量简介天文测量简介 第十节第十节 重力测量简介重力测量简介第1页/共196页第四章 大地测量观测技术 第一节第一节 精密角度测量仪器精密角度测量仪器 第二节第二节 角度观测误差分析角度观

2、测误差分析 第三节第三节 方向观测法方向观测法 第四节第四节 垂直角测量垂直角测量 第五节第五节 精密距离测量精密距离测量 第六节第六节 精密水准测量仪器及其检验精密水准测量仪器及其检验 第七节第七节 精密水准测量观测与概算精密水准测量观测与概算 第八节第八节 GPSGPS测量测量 第九节第九节 天文测量简介天文测量简介 第十节第十节 重力测量简介重力测量简介第2页/共196页4.1 精密角度测量仪器精密角度测量仪器 应用大地测量学应用大地测量学4.1.1 精密光学经纬仪的基本构造精密光学经纬仪的基本构造4.1.2 光学测微器与对径重合读数法光学测微器与对径重合读数法4.1.3 常用的常用的J

3、1、J2级光学经纬仪级光学经纬仪4.1.4 电子经纬仪电子经纬仪第一节精密角度测量第3页/共196页4.1 精密角度测量仪器精密角度测量仪器 应用大地测量学应用大地测量学 我国光学经纬仪系列分为：我国光学经纬仪系列分为：J1、J2、J6等等级别。级别。 J为经纬仪汉语拼音第一个字母，下标表示为经纬仪汉语拼音第一个字母，下标表示仪器室内检定时仪器室内检定时一测回一测回水平方向观测中误差。水平方向观测中误差。第一节精密角度测量第4页/共196页4.1 精密角度测量仪器精密角度测量仪器 应用大地测量学应用大地测量学4.1.1 精密光学经纬仪的基本构造精密光学经纬仪的基本构造4.1.2 光学测微器与对

4、径重合读数法光学测微器与对径重合读数法4.1.3 常用的常用的J1、J2级光学经纬仪级光学经纬仪4.1.4 电子经纬仪电子经纬仪第一节精密角度测量第5页/共196页4.1.1 精密光学经纬仪的基本构造精密光学经纬仪的基本构造 应用大地测量学应用大地测量学水平轴读数显微镜目镜视准轴水平器垂直轴水平度盘基座脚螺旋铅垂线支架垂直度盘90o望远镜望远镜 读数设备读数设备水准器水准器轴系轴系第一节精密角度测量第6页/共196页 应用大地测量学应用大地测量学组成：物镜、调焦镜、十字丝分划板、目镜组成：物镜、调焦镜、十字丝分划板、目镜4.1.1 精密光学经纬仪的基本构造精密光学经纬仪的基本构造第7页/共19

5、6页 应用大地测量学应用大地测量学等效物镜的光心与十字丝中心的连线称为望远镜的等效物镜的光心与十字丝中心的连线称为望远镜的视准轴。视准轴。 望远镜调焦时，望远镜调焦时，调焦透镜调焦透镜沿着望远镜内壁来回移动。如果调焦透镜不沿着望远镜内壁来回移动。如果调焦透镜不是沿着平行于光轴的直线运动，就会导致视准轴改变方向，给方向观测成是沿着平行于光轴的直线运动，就会导致视准轴改变方向，给方向观测成果带来误差。果带来误差。 结论结论：规定一个测回内不得重新调焦。：规定一个测回内不得重新调焦。4.1.1 精密光学经纬仪的基本构造精密光学经纬仪的基本构造fvu111duuvdv2)(v=0.25mu=2000m

6、du=1000m时，dv=0.016mm微分上式得：第8页/共196页 应用大地测量学应用大地测量学（1 1）作用作用使经纬使经纬仪的垂直轴与测站铅垂仪的垂直轴与测站铅垂线一致。线一致。（2 2）圆水准器圆水准器用用于粗平。于粗平。4.1.1 精密光学经纬仪的基本构造精密光学经纬仪的基本构造第9页/共196页 应用大地测量学应用大地测量学（3 3）管水准器管水准器用用于精平。冰点低、流动于精平。冰点低、流动性强、附着力小的液体性强、附着力小的液体（酒精、硫酸醚）。（酒精、硫酸醚）。（4 4）水准器格值水准器格值”一个分格（一个分格（2mm2mm）所对的圆心角。决定了所对的圆心角。决定了灵敏度。

7、防止灵敏度。防止太阳照射太阳照射仪器，防止仪器，防止手指触摸手指触摸水水准管。准管。4.1.1 精密光学经纬仪的基本构造精密光学经纬仪的基本构造第10页/共196页 应用大地测量学应用大地测量学 （1 1）度盘）度盘（2 2）光学测微器）光学测微器（3 3）读数显微镜）读数显微镜4.1.1 精密光学经纬仪的基本构造精密光学经纬仪的基本构造第11页/共196页 应用大地测量学应用大地测量学 （1 1）水平度盘）水平度盘 玻璃制成，安置在仪器基座的垂直轴套上，玻璃制成，安置在仪器基座的垂直轴套上，仪器转动时不得转动和移动。仪器转动时不得转动和移动。 度盘是量测角度的标准器，其圆周刻划着等度盘是量测

8、角度的标准器，其圆周刻划着等间距的分划线，两相邻分划线间的角值称为间距的分划线，两相邻分划线间的角值称为格值格值。精密测角一起的度盘直径精密测角一起的度盘直径7575160mm160mm，格值，格值4 42020。如。如图图4-54-5。4.1.1 精密光学经纬仪的基本构造精密光学经纬仪的基本构造第12页/共196页 应用大地测量学应用大地测量学 （1 1）水平度盘）水平度盘 度盘分化误差主要表现为度盘分化误差主要表现为系统误差系统误差，其中：，其中：沿度盘全局逐渐变化，形成以圆周为周期的沿度盘全局逐渐变化，形成以圆周为周期的周期性误差，称为周期性误差，称为长周期误差长周期误差；以度盘上一小弧

9、段，约以度盘上一小弧段，约20201 1为周期，并为周期，并在圆周上多次重复出现的周期性误差，称为在圆周上多次重复出现的周期性误差，称为短周短周期误差期误差。4.1.1 精密光学经纬仪的基本构造精密光学经纬仪的基本构造第13页/共196页 应用大地测量学应用大地测量学 （1 1）水平度盘）水平度盘 为减弱周期误差对方向观测到影响，规范规为减弱周期误差对方向观测到影响，规范规定，在方向观测中，各方向观测中，各测回之间定，在方向观测中，各方向观测中，各测回之间应变换度盘位置。一般按照下式进行配置：应变换度盘位置。一般按照下式进行配置：m m为测回数，为测回数，为度盘格值的一半。为度盘格值的一半。4

10、.1.1 精密光学经纬仪的基本构造精密光学经纬仪的基本构造m180第14页/共196页 应用大地测量学应用大地测量学（2 2）光学测微器。）光学测微器。 用于读取不足一个用于读取不足一个刻划格值的读数，精密刻划格值的读数，精密经纬仪采用经纬仪采用双光学双光学零件零件的测微器，按的测微器，按对径重合对径重合读数法读取读数，可读读数法读取读数，可读到到1 1”0.10.1”。4.1.1 精密光学经纬仪的基本构造精密光学经纬仪的基本构造第15页/共196页 应用大地测量学应用大地测量学（3 3）读数显微镜窗口。）读数显微镜窗口。 测微尺分划像测微尺分划像 度盘对径分划像度盘对径分划像4.1.1 精密

11、光学经纬仪的基本构造精密光学经纬仪的基本构造第16页/共196页 应用大地测量学应用大地测量学4 4、轴系、轴系（1 1）照准部（望远镜、读）照准部（望远镜、读数设备、水准器、垂直度数设备、水准器、垂直度盘）旋转时，保证轴线定盘）旋转时，保证轴线定向不变。向不变。（2 2）照准部旋转轴心、度）照准部旋转轴心、度盘刻度中心、度盘旋转中盘刻度中心、度盘旋转中心应一致，否则，将产生心应一致，否则，将产生照准部偏心差照准部偏心差、度盘偏心度盘偏心差差。4.1.1 精密光学经纬仪的基本构造精密光学经纬仪的基本构造第17页/共196页 应用大地测量学应用大地测量学4 4、轴系、轴系（3 3）由于轴与轴套间

12、的间隙，以及受到）由于轴与轴套间的间隙，以及受到以及间隙中的润滑油作用，照准部相对以及间隙中的润滑油作用，照准部相对于正确的旋转轴线位置也会产生偏差，于正确的旋转轴线位置也会产生偏差，称为称为定向偏差定向偏差。 定向偏差造成照准部在旋转过程中定向偏差造成照准部在旋转过程中摇晃、歪斜或平移，这种现象叫做摇晃、歪斜或平移，这种现象叫做照准照准部旋转不正确部旋转不正确。4.1.1 精密光学经纬仪的基本构造精密光学经纬仪的基本构造第18页/共196页4.1 精密角度测量仪器精密角度测量仪器 应用大地测量学应用大地测量学4.1.1 精密光学经纬仪的基本构造精密光学经纬仪的基本构造4.1.2 光学测微器与

13、对径重合读数法光学测微器与对径重合读数法4.1.3 常用的常用的J1、J2级光学经纬仪级光学经纬仪4.1.4 电子经纬仪电子经纬仪第一节精密角度测量第19页/共196页 应用大地测量学应用大地测量学1 1、光学测微器有、光学测微器有双平板玻璃双平板玻璃、双光楔双光楔等类型。等类型。 2 2、转动测微器测微轮时，测微尺移动，同时，对径分划影像上下按相、转动测微器测微轮时，测微尺移动，同时，对径分划影像上下按相反方向移动。测微尺全长对应上下对径分划的反方向移动。测微尺全长对应上下对径分划的半个分格半个分格。4.1.2 光学测微器与对径重合读数光学测微器与对径重合读数第20页/共196页4.1 精密

14、角度测量仪器精密角度测量仪器 应用大地测量学应用大地测量学4.1.1 精密光学经纬仪的基本构造精密光学经纬仪的基本构造4.1.2 光学测微器与对径重合读数法光学测微器与对径重合读数法4.1.3 常用的常用的J1、J2级光学经纬仪级光学经纬仪4.1.4 电子经纬仪电子经纬仪第一节精密角度测量第21页/共196页 应用大地测量学应用大地测量学水平度盘水平度盘1 1度分为度分为3 3大格，每大格分大格，每大格分5 5小格，最小格小格，最小格值值44。采用双平板玻璃光学测微器，测微尺刻有。采用双平板玻璃光学测微器，测微尺刻有600600格，最小格值格，最小格值0.20.2。 4.1.3 常用的常用的J

15、1、J2级光学经纬仪级光学经纬仪第22页/共196页 应用大地测量学应用大地测量学4.1.3 常用的常用的J1、J2级光学经纬仪级光学经纬仪第23页/共196页 应用大地测量学应用大地测量学4.1.3 常用的常用的J1、J2级光学经纬仪级光学经纬仪第24页/共196页4.1 精密角度测量仪器精密角度测量仪器 应用大地测量学应用大地测量学4.1.1 精密光学经纬仪的基本构造精密光学经纬仪的基本构造4.1.2 光学测微器与对径重合读数法光学测微器与对径重合读数法4.1.3 常用的常用的J1、J2级光学经纬仪级光学经纬仪4.1.4 电子经纬仪电子经纬仪第一节精密角度测量第25页/共196页4.1.4

16、 电子经纬仪电子经纬仪 应用大地测量学应用大地测量学电子经纬仪电子经纬仪：安置有：安置有电子扫描度盘电子扫描度盘，在，在微处理微处理控制控制下，实现下，实现自动自动化化数字测角数字测角的的经纬仪经纬仪。电子速测仪电子速测仪：将：将电子经纬仪电子经纬仪、光电测距仪光电测距仪和和存存储器储器集成在一起，在集成在一起，在微处理器微处理器控制下，能同时控制下，能同时测定测定和和显示距离显示距离、水平角水平角和和垂直角垂直角，并能对观，并能对观测值进行各种测值进行各种改正改正、计算计算和和记录记录地面点的三维地面点的三维空间坐标的电子测量仪器。俗称空间坐标的电子测量仪器。俗称全站仪全站仪。第26页/共1

17、96页4.1.4 电子经纬仪电子经纬仪 应用大地测量学应用大地测量学1 1、构成：光学部件、机械部件、电子扫描度盘、构成：光学部件、机械部件、电子扫描度盘、 电子传感器、微处电子传感器、微处理机；理机；2 2、光栅度盘：固定与移动光栅探测器、光栅度盘：固定与移动光栅探测器3 3、工作原理：、工作原理：固定光栅探固定光栅探测器测器活动光栅探活动光栅探测器测器第27页/共196页电子测角分类编码度盘测角光栅度盘测角一、电子测角概述 第28页/共196页二、编码度盘测角原理1、编码度盘 码道 区间0123456789101112131415第29页/共196页01234567891011121314

18、15结论结论：识别识别望远镜照准方向落在望远镜照准方向落在哪一个区间哪一个区间是编码是编码度盘测角的度盘测角的关键关键。二、编码度盘测角原理区间编码刻度值区间 编码刻度值0000000 0081000180 001000122 3091001202 302001045 00101010225 003001167 30111011247 304010090 00121100270 0050101112 30131101292 3060110135 00141110315 0070111157 30151111337 304码道编码度盘角度对照表如何识别区间？如何识别区间？1 1、编码度盘、编码度

19、盘第30页/共196页1001-E-E旋转轴旋转轴发光二极管发光二极管接收二极管接收二极管R二、编码度盘测角原理2、编码度盘光电读数识别原理度盘度盘第31页/共196页0123456789101112131415二、编码度盘测角原理3、角度分辨率 设-角度分辨率 S-区间数， 则 设n-码道数，则2 ns 360s若提高角度分辨率若提高角度分辨率，必须，必须增加码道数增加码道数n。结论结论：第32页/共196页示例示例：右图角度分辨率为右图角度分辨率为22.522.5度度，若提高至若提高至2020，由，由 则需刻成则需刻成360360/20/20= =6480064800个区间，个区间，而而6

20、480026480021616 ，即需即需16码道码道。3、角度分辨率二、编码度盘测角原理01234567891011121314152 ns 360s困难困难：受光电器件尺寸限制，靠增加码：受光电器件尺寸限制，靠增加码道提高角度分辨率很不现实。故直接利道提高角度分辨率很不现实。故直接利用该法用该法精度较低精度较低。第33页/共196页三、光栅度盘测角原理1 1、光栅、光栅直线光栅直线光栅扇形光栅扇形光栅具有密集具有密集等宽等距线条等宽等距线条的光学的光学元件。元件。圆形光栅第34页/共196页特点：栅距越小，则角度分划值越小，即测角精度越高。示例：当角度分划值为144,在80mm直径的光栅度

21、盘上，将刻划12500条细线(刻线密度为50条mm)。结论：要想再提高测角精度，必须对其作进一步的细分。然而，这样小的栅距，再细分实属不易。 如何提高测角精度呢？三、光栅度盘测角原理1 1、光栅、光栅主光栅主光栅栅距栅距接收二极管接收二极管第35页/共196页三、光栅度盘测角原理2、莫尔条纹第36页/共196页3. 3. 莫尔条纹的特点莫尔条纹的特点 三、光栅度盘测角原理（1）两光栅之间）两光栅之间夹角越小夹角越小，条纹条纹越粗越粗，即相邻明条即相邻明条纹或暗条纹之间的纹或暗条纹之间的距离越大距离越大。（2）在垂直于光栅构成的平面方向上，条纹亮度在垂直于光栅构成的平面方向上，条纹亮度 按按正弦

22、规律正弦规律周期性变化周期性变化。第37页/共196页 B三、光栅度盘测角原理3. 3. 莫尔条纹的特点莫尔条纹的特点 第38页/共196页 B（3 3）光栅移动）光栅移动一个光栅距一个光栅距 莫尔条纹移动莫尔条纹移动一个条一个条纹宽度纹宽度B B ( (莫尔条纹明暗变化莫尔条纹明暗变化一周期一周期) ) 三、光栅度盘测角原理3. 3. 莫尔条纹的特点莫尔条纹的特点第39页/共196页 （4 4）莫尔条纹对光栅具有）莫尔条纹对光栅具有位移放大位移放大作用作用 如图如图 2tan2 光栅光栅2 2光栅光栅1 1 B由于由于角很小，则：角很小，则： B /2/2 2三、光栅度盘测角原理 /2莫尔条

23、纹宽度莫尔条纹宽度B对光栅距对光栅距 的放大关系为：的放大关系为：13. 3. 莫尔条纹的特点莫尔条纹的特点22第40页/共196页1u放大倍数随光栅夹角放大倍数随光栅夹角 的减小而增大。的减小而增大。u若光栅距若光栅距 固定固定，条纹宽度，条纹宽度B B随随 的减小而增大。的减小而增大。3. 3. 莫尔条纹的特点莫尔条纹的特点 （4 4）莫尔条纹对光栅具有）莫尔条纹对光栅具有位移放大位移放大作用作用三、光栅度盘测角原理结论结论：第41页/共196页示例：示例：当当 = = 1010 ， = = 0.01mm0.01mm时时: : 根据根据B B/ /=1/=1/ 得出得出B/344344，B

24、=B=344344 = =3.44mm3.44mm三、光栅度盘测角原理结论：结论：光栅距为光栅距为1 1个个单位，莫尔条纹的宽度就为单位，莫尔条纹的宽度就为 344344个个单位，这就有利于我们进行测量。单位，这就有利于我们进行测量。3. 3. 莫尔条纹的特点莫尔条纹的特点 （4 4）莫尔条纹对光栅具有）莫尔条纹对光栅具有位移放大位移放大作用作用 第42页/共196页 莫尔条纹测角原理莫尔条纹测角原理 三、光栅度盘测角原理光电接收管接收光学系统指示光栅光栅度盘发射光学系统发光管4. 4. 莫尔条纹测角装置与原理莫尔条纹测角装置与原理第43页/共196页光栅度盘转动方向光栅度盘转动方向光电流光电

25、流转动一条光栅转动一条光栅 指示光栅转动指示光栅转动一个光栅距一个光栅距 莫尔条纹莫尔条纹明暗变化一个周期明暗变化一个周期 莫尔条纹莫尔条纹光信号强光信号强度变化一个周期度变化一个周期 光电接收管中的光电接收管中的电流变化一周期电流变化一周期。三、光栅度盘测角原理 莫尔条纹测角原理莫尔条纹测角原理第44页/共196页a b 在测角装置中，在测角装置中，增加一个光电接收管增加一个光电接收管b b，它与原来，它与原来的光电接收管的光电接收管a a的间隔为的间隔为B B/4/4。如下图：。如下图：B/4ab5 5、光栅度盘转动方向判别光栅度盘转动方向判别三、光栅度盘测角原理第45页/共196页光栅度

26、盘光栅度盘q 顺时针转动，莫尔条纹从左向右移动，顺时针转动，莫尔条纹从左向右移动，a a管电流信号管电流信号超前超前 b b管电流信号管电流信号9090指示光栅指示光栅光电流光电流转动方向转动方向ba三、光栅度盘测角原理ab5 5、光栅度盘转动方向判别光栅度盘转动方向判别第46页/共196页光电流光电流转动方向转动方向baq 逆时针转动，莫尔条纹从右向左移动，逆时针转动，莫尔条纹从右向左移动，a a 管电流信号管电流信号滞后滞后 b b 管电流信号管电流信号9090结论：结论：根据根据 a a、b b中电流中电流相位差相位差的不同，可识别度盘的顺时针或逆时针转动，使电路的不同，可识别度盘的顺时

27、针或逆时针转动，使电路控制控制脉冲可逆计数器脉冲可逆计数器，顺时针加法计数，逆时针减法计数顺时针加法计数，逆时针减法计数。 三、光栅度盘测角原理ab第47页/共196页增量式增量式测角测角角度误差角度误差累积累积关机角度信息关机角度信息不保留不保留开机需要开机需要初始化初始化莫尔条纹测微莫尔条纹测微测角精度测角精度高高光栅度盘测角精度测角精度低低绝对式绝对式测角测角角度误差角度误差不累积不累积开机即可读取角度信息开机即可读取角度信息关机后信息关机后信息不丢失不丢失编码度盘缺点优点编码度盘和光栅度盘比较分析第48页/共196页第四章 大地测量观测技术 第一节第一节 精密角度测量仪器精密角度测量仪

28、器 第二节第二节 角度观测误差分析角度观测误差分析 第三节第三节 方向观测法方向观测法 第四节第四节 垂直角测量垂直角测量 第五节第五节 精密距离测量精密距离测量 第六节第六节 精密水准测量仪器及其检验精密水准测量仪器及其检验 第七节第七节 精密水准测量观测与概算精密水准测量观测与概算 第八节第八节 GPSGPS测量测量 第九节第九节 天文测量简介天文测量简介 第十节第十节 重力测量简介重力测量简介第49页/共196页4.2 角度观测误差分析角度观测误差分析 应用大地测量学应用大地测量学4.2.1 外界条件引起的误差外界条件引起的误差4.2.2 仪器误差仪器误差4.2.3 观测误差观测误差4.

29、2.4 精密测角的一般原则精密测角的一般原则第二节角度观测误差分析第50页/共196页4.2 角度观测误差分析角度观测误差分析 应用大地测量学应用大地测量学4.2.1 外界条件引起的误差外界条件引起的误差4.2.2 仪器误差仪器误差（难点）4.2.3 观测误差观测误差4.2.4 精密测角的一般原则精密测角的一般原则第二节角度观测误差分析第51页/共196页4.2.1 外界条件引起的误差外界条件引起的误差 应用大地测量学应用大地测量学 外界条件主要指观测时大气的温度、湿度、密度、太阳照射方位外界条件主要指观测时大气的温度、湿度、密度、太阳照射方位及地形、地物等因素。及地形、地物等因素。外界条件引

30、起的误差外界条件引起的误差减弱或消除措施减弱或消除措施1、大气层密度变化影响目标成像稳定性。下午、夜里大气稳定。（上下跳动、左右摆动）选择有利观测时间2、大气透明度影响目标成像清晰度 下午较好，山区比平原好。选择有利观测时间 视线离地面有一定高度3、大气密度不均匀对方向观测产生系统性的水平折光。视线距障碍物一定距离；缩短边长；大雨前后、日落前后不要观测。4、阳光照射引起照准目标相位差，背景与照准目标的明亮与阴暗。正确选取照准标志直径；根据背影标志涂红、白色；上午、下午各测半个测回。5、气温变化引起的仪器稳定性发生扭转，随时间有周期性。上、下半测回照准目标的顺序相反；打伞第二节角度观测误差分析第

31、52页/共196页 应用大地测量学应用大地测量学水平折光影响水平折光影响微分折光微分折光实际照准方向与理想方向的微小夹角实际照准方向与理想方向的微小夹角。大气垂直折光大气垂直折光微分折光在铅垂面上的分量。微分折光在铅垂面上的分量。大气水平折光大气水平折光微分折光在水平面上的分量。微分折光在水平面上的分量。4.2.1 外界条件引起的误差外界条件引起的误差第53页/共196页4.2 角度观测误差分析角度观测误差分析 应用大地测量学应用大地测量学4.2.1 外界条件引起的误差外界条件引起的误差4.2.2 仪器误差仪器误差（难点）（难点）4.2.3 观测误差观测误差4.2.4 精密测角的一般原则精密测

32、角的一般原则第二节角度观测误差分析第54页/共196页4.2.3 仪器误差仪器误差 应用大地测量学应用大地测量学第55页/共196页4.2.2 仪器误差仪器误差 应用大地测量学应用大地测量学第56页/共196页4.2.2 仪器误差仪器误差 应用大地测量学应用大地测量学 盘左：盘左：视准轴偏向正确方向视准轴偏向正确方向左左侧，（侧，（c c为为负负），正确方向读数），正确方向读数A A比有误比有误差读数差读数L L小小： A = L - A = L - c cn 盘右：盘右：视准轴偏向正确方向视准轴偏向正确方向右右侧，（侧，（c c为为正正），正确方向读数），正确方向读数A A比有比有误差读数误

33、差读数R R大大： A = R + A = R + c c A=A=（L+RL+R）2 2n C C对方向观测值的影响对方向观测值的影响c c ，盘左盘右大小相等、符号相反，取读数，盘左盘右大小相等、符号相反，取读数中数可消除视准轴误差的影响。中数可消除视准轴误差的影响。前提：前提：c c值在盘左、盘右观测期间保持稳定值在盘左、盘右观测期间保持稳定第57页/共196页4.2.2 仪器误差仪器误差 应用大地测量学应用大地测量学n C C对方向观测值的影响对方向观测值的影响c c，随着，随着的增大而增加。的增大而增加。当观测方向为水平时，当观测方向为水平时， =0，c = cn 大地测量边长较长，

34、大地测量边长较长，大多在大多在0 0左右：左右： 0 0， c cc c， L - R 2cL - R 2c即：同一测回中，同一目标的盘左盘右读数之差等于即：同一测回中，同一目标的盘左盘右读数之差等于2c2c。n 对于对于2c2c互差规范规定：一测回中各方向互差规范规定：一测回中各方向2c2c值互差，值互差，J1J1不超过不超过9 9”，J2J2不超过不超过1313”。n 对于对于2c2c自身大小规范规定：自身大小规范规定：J1J1不超过不超过2020”，J2J2不超过不超过3030”。第58页/共196页 应用大地测量学应用大地测量学4.2.2 仪器误差仪器误差第59页/共196页 应用大地

35、测量学应用大地测量学n 盘左盘左：水平轴倾斜：水平轴倾斜左低右高左低右高取取i i为为负负，正确读数，正确读数A A比有误差比有误差i i 的读数的读数L L小小： A = L - A = L - i in 盘右盘右：水平轴倾斜：水平轴倾斜左高右低左高右低i i为为正正，正确读数，正确读数A A比有误差比有误差i i 的读数的读数R R大大： A = R + A = R + i i4.2.2 仪器误差仪器误差n 盘左盘右取平均，可消除水平轴倾斜误差的影响。盘左盘右取平均，可消除水平轴倾斜误差的影响。 正确读数：正确读数：A=A=（L+RL+R）/2/2第60页/共196页 应用大地测量学应用大

36、地测量学4.2.2 仪器误差仪器误差n i i大小既与大小既与i i有关，也与有关，也与有关，有关，大，则大，则i i大，大，=0=0， 则则i=0i=0，此时水，此时水平轴误差对方向观测值没有影响。平轴误差对方向观测值没有影响。盘左正确读数：盘左正确读数：A = L - A = L - c - c - i i盘右正确读数：盘右正确读数：A = R + A = R + c + c + i in 则则 L - R = 2L - R = 2c + 2c + 2i in 规范规定：某方向规范规定：某方向超过超过3 3，则该方向，则该方向2c2c互差可按同一观测时间段内互差可按同一观测时间段内的相邻测

37、回进行比较。即：它的的相邻测回进行比较。即：它的2c2c可以不与可以不与i i影响小的方向比，而与该方向影响小的方向比，而与该方向在相邻测回中的在相邻测回中的2c2c比。比。第61页/共196页 应用大地测量学应用大地测量学垂直轴倾斜误差垂直轴倾斜误差垂直轴本身不竖直。垂直轴本身不竖直。4.2.2 仪器误差仪器误差偏离铅垂线位置的偏离铅垂线位置的角度角度v v对方向观测值对方向观测值的影响：的影响：v =itanv =itan i =vcos i =vcosv = v = 第62页/共196页 应用大地测量学应用大地测量学n V V的方向和大小不随照准部转动而变；的方向和大小不随照准部转动而变

38、；v v的正负号的正负号不因不因盘左盘右而改变，盘左盘右而改变，即盘左盘右观测不能消除即盘左盘右观测不能消除v v。4.2.2 仪器误差仪器误差 n 垂直轴倾斜误差对方向观测值的影响垂直轴倾斜误差对方向观测值的影响v v与垂直轴倾斜角与垂直轴倾斜角v v、照准目标、照准目标的垂直角的垂直角、观测目标的方位、观测目标的方位都有关系。都有关系。n 方法：观测中特别注意垂直轴具有铅垂位置，水准管气泡不得偏方法：观测中特别注意垂直轴具有铅垂位置，水准管气泡不得偏移移3 3，各测回间重新整置一起，是气泡居中。，各测回间重新整置一起，是气泡居中。第63页/共196页 应用大地测量学应用大地测量学v =it

39、anv =itan = ntan = ntann n为气泡偏离格数，为气泡偏离格数，为格为格值。值。4.2.2 仪器误差仪器误差第64页/共196页主要轴线几何关系不正确1、视准轴误差。视准轴不垂直于水平轴而产生。盘左、盘右对观测方向影响大小相等，符号相反取盘左、盘右读数的中数可消除视准轴误差的影响。2、水平轴倾斜误差，水平轴不垂直于垂直轴而产生。盘左、盘右对观测方向影响大小相等，符号相反。与观测目标的垂直角有关。取盘左、盘右读数的中数可消除水平轴倾斜误差的影响。3、垂直轴倾斜误差。垂直轴本身偏离铅垂线位置，即不竖直。对观测方向影响不随照准部转动而变化；与观测目标的垂直角和方位有关。盘左、盘右

40、取中数不能消除；观测时，气泡不得偏离一格；测回之间重新整置仪器；观测目标垂直角3时，按气泡偏离格数计算垂直轴倾斜改正。仪器制造误差、校准误差、传动误差（1）照准部转动时的弹性带动误差。呈系统性。（2）脚螺旋的空隙带动误差。（3）照准部水平微动螺旋的隙动误差。（1）上半测回顺时针方向转动照准部观测各方向；下半测回逆时针方向转动。 （2）照准目标开始之前先将照准部沿着将要旋转的方向转动12周，以后保持同向。（3）微动螺旋使用中部；每次照准目标采用“旋进”的方向。第65页/共196页4.2 角度观测误差分析角度观测误差分析 应用大地测量学应用大地测量学4.2.1 外界条件引起的误差外界条件引起的误差

41、4.2.2 仪器误差仪器误差4.2.3 观测误差观测误差4.2.4 精密测角的一般原则精密测角的一般原则第二节角度观测误差分析第66页/共196页 应用大地测量学应用大地测量学观测误差观测误差减弱或消除措施减弱或消除措施 1 1、照准误差。与人的眼睛、照准误差。与人的眼睛和外界条件有关。和外界条件有关。采取采取多个测回多次照准多个测回多次照准目目标观测；标观测；2 2、读数误差。主要取决于、读数误差。主要取决于对径分划的重合误差，其对径分划的重合误差，其次为测微尺读数误差。次为测微尺读数误差。采取采取重合读数两次重合读数两次的方法的方法4.2.3 观测误差观测误差第67页/共196页4.2 角

42、度观测误差分析角度观测误差分析 应用大地测量学应用大地测量学4.2.1 外界条件引起的误差外界条件引起的误差4.2.2 仪器误差仪器误差4.2.3 观测误差观测误差4.2.4 精密测角的一般原则精密测角的一般原则第二节角度观测误差分析第68页/共196页4.2.3 精密测角的一般原则精密测角的一般原则 应用大地测量学应用大地测量学（1 1）盘左盘右两个位置进行观测，）盘左盘右两个位置进行观测，取上、下半测回平均值取上、下半测回平均值作为最后观测值，作为最后观测值，消除仪器视准轴误差和水平轴倾斜误差影响。消除仪器视准轴误差和水平轴倾斜误差影响。（2 2）一测回中，下半测回）一测回中，下半测回照准

43、目标的先后次序照准目标的先后次序和上半测回相反，削弱仪器脚和上半测回相反，削弱仪器脚架扭转、因气温引起视准轴变化和基座扭转引起的度盘带动等误差影响。架扭转、因气温引起视准轴变化和基座扭转引起的度盘带动等误差影响。（3 3）每半测回开始前，照准部向将要旋转的方向）每半测回开始前，照准部向将要旋转的方向先转先转1 12 2周周；半测回观测过；半测回观测过程中，照准部不得有相反方向运动，削弱照准部对度盘的带动误差和脚螺旋空程中，照准部不得有相反方向运动，削弱照准部对度盘的带动误差和脚螺旋空隙带动误差影响。隙带动误差影响。（4 4）测微螺旋、水平微动螺旋的最后操作应为）测微螺旋、水平微动螺旋的最后操作

44、应为“旋进旋进”，削弱测微器、微动，削弱测微器、微动螺旋的隙动误差。螺旋的隙动误差。第二节角度观测误差分析第69页/共196页4.2.3 精密测角的一般原则精密测角的一般原则 应用大地测量学应用大地测量学（5 5）各测回的）各测回的起始方向起始方向应均匀分布在度盘和测微器的各个位置上，削弱水平应均匀分布在度盘和测微器的各个位置上，削弱水平度盘分划的长周期误差和短周期误差，以及测微尺的分划误差。度盘分划的长周期误差和短周期误差，以及测微尺的分划误差。（6 6）观测前认真对焦，）观测前认真对焦，消除视差消除视差，一测回中，一测回中不得改变望远镜焦距不得改变望远镜焦距，以免由于，以免由于视准轴的变动

45、而引起视准轴误差变化。视准轴的变动而引起视准轴误差变化。（7 7）整平仪器时，照准部气泡应严格）整平仪器时，照准部气泡应严格居中居中，一测回观测中，一测回观测中气泡偏差过大气泡偏差过大时应时应停止观测，重新整置仪器；当停止观测，重新整置仪器；当目标垂直角较大目标垂直角较大时，应在测回之间重新整置仪器。时，应在测回之间重新整置仪器。（8 8）观测要在）观测要在通视良好通视良好、成像稳定成像稳定和和清晰清晰时进行。有条件可在不同时段内完时进行。有条件可在不同时段内完成，尽力减弱旁折光和相位差。成，尽力减弱旁折光和相位差。第二节角度观测误差分析第70页/共196页第四章 大地测量观测技术 第一节第一

46、节 精密角度测量仪器精密角度测量仪器 第二节第二节 角度观测误差分析角度观测误差分析 第三节第三节 方向观测法方向观测法 第四节第四节 垂直角测量垂直角测量 第五节第五节 精密距离测量精密距离测量 第六节第六节 精密水准测量仪器及其检验精密水准测量仪器及其检验 第七节第七节 精密水准测量观测与概算精密水准测量观测与概算 第八节第八节 GPSGPS测量测量 第九节第九节 天文测量简介天文测量简介 第十节第十节 重力测量简介重力测量简介第71页/共196页4. 3 方向观测法方向观测法 应用大地测量学应用大地测量学4.3.1 方向观测法的程序和规则方向观测法的程序和规则4.3.2 观测手簿的记载观

47、测手簿的记载4.3.3 观测限差观测限差4.3.4 观测成果的取舍和整理观测成果的取舍和整理第二节角度观测误差分析第72页/共196页4. 3 方向观测法方向观测法 应用大地测量学应用大地测量学4.3.1 方向观测法的程序和规则方向观测法的程序和规则4.3.2 观测手簿的记载观测手簿的记载4.3.3 观测限差观测限差4.3.4 观测成果的取舍和整理观测成果的取舍和整理第二节角度观测误差分析第73页/共196页4.3.1 方向观测法的程序和规则方向观测法的程序和规则 应用大地测量学应用大地测量学方向观测法方向观测法在三角网在三角网和导线网中，一点周围有和导线网中，一点周围有三个三个以上以上方向。

48、方向观测法是在一方向。方向观测法是在一测回内把测站上所有观测方向，测回内把测站上所有观测方向，先先盘左盘左位置依次观测，再位置依次观测，再盘右盘右位置依次观测，取盘左、盘右位置依次观测，取盘左、盘右平均值作为各方向的观测值。平均值作为各方向的观测值。第三节方向观测第74页/共196页4.3.1 方向观测法的程序和规则方向观测法的程序和规则 应用大地测量学应用大地测量学盘左盘左位置位置顺时针顺时针方向旋转照准部，依次照准方向旋转照准部，依次照准A A、B B、C C、D D、E E、A A，读取观测值，读取观测值，称为称为上半测回上半测回；然后纵转望远镜，；然后纵转望远镜，盘右盘右位置位置逆时针

49、逆时针方向旋转照准部，仍从方向旋转照准部，仍从A A开始，开始，依次照准依次照准A A、E E、D D、C C、B B、A A并读数，称为并读数，称为下半测回下半测回。上、下两个半测回合起来称。上、下两个半测回合起来称为为一个测回一个测回。 观测到起始方向常称为观测到起始方向常称为零方向零方向。要求每半测回观测闭合到零方向（目的在于。要求每半测回观测闭合到零方向（目的在于监测观测过程中水平度盘有无方位变动），此时上、下半测回构成一个闭合圆，监测观测过程中水平度盘有无方位变动），此时上、下半测回构成一个闭合圆，所以这种观测又称为所以这种观测又称为全圆观测法全圆观测法，这种闭合操作称为，这种闭合操

50、作称为“归零归零”。 当方向数当方向数不超过不超过3 3个时，由于半测回持续时间较短，可以不归零。方向数只有个时，由于半测回持续时间较短，可以不归零。方向数只有2 2个时，方向观测法也就是个时，方向观测法也就是测回法测回法。第三节方向观测第75页/共196页 应用大地测量学应用大地测量学操作程序操作程序 1 1、按按等级等级确定测回数确定测回数 m m，如四等用，如四等用J J2 2经纬仪，测经纬仪，测6 6个测回。个测回。 2 2、按、按测回数测回数 m m确定确定每一测回起始方向（零方向）度盘位置每一测回起始方向（零方向）度盘位置。 3 3、仪器对中整平后，选择零方向（如、仪器对中整平后，

51、选择零方向（如 A A方向），调焦，消除方向），调焦，消除视差视差。 4 4、盘左位置盘左位置顺时针顺时针方向旋转照准部方向旋转照准部，依次照准，依次照准A A、B B、C C、D D、E E、A A，读数。（上半测回），读数。（上半测回） 5 5、盘右位置盘右位置逆时针逆时针方向旋转照准部方向旋转照准部，依次照准，依次照准A A、E E、D D、C C、B B、A A，读数。（下半测回），读数。（下半测回） 6 6、方向数超过、方向数超过3 3个时，每半测回观测闭合到个时，每半测回观测闭合到零方向零方向。4.3.1 方向观测法的程序和规则方向观测法的程序和规则第76页/共196页 应用大地测

52、量学应用大地测量学观测规则观测规则1 1、零方向的选择零方向的选择（距离适中、通视良好、成像清晰）；（距离适中、通视良好、成像清晰）；2 2、调焦、调焦、消除视差消除视差。照准零方向，安置度盘位置；。照准零方向，安置度盘位置；（每一测回开始前（每一测回开始前进行）进行）3 3、上、下半测回照准目标的、上、下半测回照准目标的次序相反次序相反；4 4、半测回开始前，照准部按规定方向、半测回开始前，照准部按规定方向旋转旋转1-21-2周周；5 5、微动螺旋、测微螺旋最后保持、微动螺旋、测微螺旋最后保持旋进旋进方向；方向；6 6、一测回观测中，、一测回观测中，气泡气泡不得偏离一格。不得偏离一格。4.3

53、.1 方向观测法的程序和规则方向观测法的程序和规则第77页/共196页4. 3 方向观测法方向观测法 应用大地测量学应用大地测量学4.3.1 方向观测法的程序和规则方向观测法的程序和规则4.3.2 观测手簿的记载观测手簿的记载4.3.3 观测限差观测限差4.3.4 观测成果的取舍和整理观测成果的取舍和整理第二节角度观测误差分析第78页/共196页4.3.2 观测手簿的记载观测手簿的记载 应用大地测量学应用大地测量学1 1、盘左（上半测回）由上而下，观测每一目标照准一次，读数两次，取平、盘左（上半测回）由上而下，观测每一目标照准一次，读数两次，取平均值作为观测值；均值作为观测值；2 2、盘右（下

54、半测回）由下而上，观测每一目标照准一次，读数两次，取平、盘右（下半测回）由下而上，观测每一目标照准一次，读数两次，取平均值作为观测值；均值作为观测值；3 3、归零差的计算；、归零差的计算；4 4、两倍视准轴、两倍视准轴2c2c的计算；的计算；5 5、各方向平均值的计算；、各方向平均值的计算；6 6、方向值计算（起始方向值为零度零分零秒）；、方向值计算（起始方向值为零度零分零秒）；7 7、凡记错度、分以及算错，可整齐划去，在其上方填写正确数字，不得涂、凡记错度、分以及算错，可整齐划去，在其上方填写正确数字，不得涂檫。檫。第79页/共196页2右左表表4-1 水平方向观测手簿水平方向观测手簿方向方

55、向号数号数名称名称及照准目标及照准目标读数读数左左- -右右2 2c c22.022.0方向值方向值 附附注注盘左盘左盘右盘右 1坡岗坡岗0 000 0026262626180 00180 0021212020060623.023.00 00 00.00 00 00.0252520202张庄张庄74 1674 1605050505254 16254 1601010000050502.502.574 15 40.574 15 40.5050500003兆堤兆堤112111121110101111292 11292 1102020101101006.006.011211210 44.010 44.

56、0121200004肖坡肖坡172511725152525252352 51352 5150505050020251.051.0172 51 29.0172 51 29.0525251511坡岗坡岗0 000 0021212222180 00180 0019192020020221.021.0222220201 118 1118 1112121212198 11198 1104040505070708.508.50 00 00.00 00 00.0第二方第二方向不向不清晰、清晰、暂放弃暂放弃131306063 3130 21130 2150505050310 21310 21464646460

57、40448.048.0112 10 39.5112 10 39.5515146464 4191 02191 024040404011 0211 0232323232080836.036.0172 51 27.5172 51 27.541413131第80页/共196页表表4-3水平方向观测记簿水平方向观测记簿观观测测日日期期测回测回号号1.小山小山2.黄土岭黄土岭T3.河山河山T4.白云山白云山T5.岭西村岭西村T000v5915v14144v22837v29707v7.3重重重重重重重重（）00.000.000.000.0(00.000.000.000.000.000.000.000.000

58、.0（）（）14.012.511.611.409.215.0（17.1）13.014.813.212.9（）-0.8+0.7+1.6+1.8-1.8+0.2-1.60.0+0.3（）(48.5)46.045.046.341.843.144.044.545.244.745.6（）-1.1-0.1-1.4+1.8+0.9+0.4-0.3+0.2-0.7（）25.125.123.426.023.024.126.224.824.425.3（）-0.2-0.1+1.5-1.1+0.8-1.3+0.1+0.5-0.4（）06.905.904.705.300.804.706.606.705.504.9（）-

59、1.2-0.2+1.0+0.4)+1.0-0.9-1.0+0.2+0.8中数中数（+v）（-v）00.013.24.64.244.93.324.92.93.105.73.43.3第81页/共196页4. 3 方向观测法方向观测法 应用大地测量学应用大地测量学4.3.1 方向观测法的程序和规则方向观测法的程序和规则4.3.2 观测手簿的记载观测手簿的记载4.3.3 观测限差观测限差4.3.4 观测成果的取舍和整理观测成果的取舍和整理第二节角度观测误差分析第82页/共196页4.3.3 观测限差观测限差 应用大地测量学应用大地测量学等等 级级经纬仪经纬仪型号型号光学测微光学测微器两次重器两次重合读

60、数差合读数差（）半测回归半测回归零差零差（）一测回内一测回内2 2c c互差互差 （）同一方向同一方向各测回互各测回互差差 （）二、三、二、三、四等三角四等三角及三、四及三、四等导线等导线J J1 11 16 69 96 6J J2 23 38 813139 9一、二级一、二级小三角及小三角及一、二、一、二、三级导线三级导线J J2 23 3121218181212J J6 618182424第83页/共196页4. 3 方向观测法方向观测法 应用大地测量学应用大地测量学4.3.1 方向观测法的程序和规则方向观测法的程序和规则4.3.2 观测手簿的记载观测手簿的记载4.3.3 观测限差观测限差