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1、第三章第三章精密光学经纬仪及水平角观测精密光学经纬仪及水平角观测1控制测量控制测量第三章第三章19111177889910101212665544332211在工程控制测量和精密工程测量中，角度测量主要使用精密光学经在工程控制测量和精密工程测量中，角度测量主要使用精密光学经纬仪。我国光学经纬仪的精度系列分为纬仪。我国光学经纬仪的精度系列分为J07J07，J1J1，J2J2，J6J6等规格。本等规格。本章主要介绍章主要介绍J2J2级以上精密光学经纬仪和电子经纬仪的基本构造和仪器级以上精密光学经纬仪和电子经纬仪的基本构造和仪器检验、一个测站上的水平角观测并获得正确观测值的方法及测站平差检验、一个测
2、站上的水平角观测并获得正确观测值的方法及测站平差、水平角观测误差及注意事项、偏心观测及其改正。、水平角观测误差及注意事项、偏心观测及其改正。第一节第一节精密光学经纬仪精密光学经纬仪光学经纬仪是用来测角的一种仪器，仪器的出产地和型号有很多。光学经纬仪是用来测角的一种仪器，仪器的出产地和型号有很多。随着电子技术的发展，测角的仪器现在除了光学经纬仪之外，还相继随着电子技术的发展，测角的仪器现在除了光学经纬仪之外，还相继产生了电子经纬仪和全站仪，在进行三、四等控制测量时，以前主要产生了电子经纬仪和全站仪，在进行三、四等控制测量时，以前主要是用光学经纬仪来进行测角，现在大部分的生产单位用全站仪来测角是用
3、光学经纬仪来进行测角，现在大部分的生产单位用全站仪来测角。因为，控制网的布网方式除。因为，控制网的布网方式除GPSGPS网外，主要是用导线网的形式来布网外，主要是用导线网的形式来布设，全站仪在观测时可同时进行测角、测边，还可直接测出坐标。我设，全站仪在观测时可同时进行测角、测边，还可直接测出坐标。我国光学经纬仪的精度系列分为国光学经纬仪的精度系列分为J07J07，J1J1，J2J2，J6J6等规格。精密光学经等规格。精密光学经纬仪是指纬仪是指J2J2级以上的仪器。在本节中，主要是介绍级以上的仪器。在本节中，主要是介绍J2J2型光学经纬仪。型光学经纬仪。测绘测绘09320932班班2控制测量控制
4、测量第三章第三章111177889910101212665544332211一、精密光学经纬仪的基本结构一、精密光学经纬仪的基本结构19测绘测绘09320932班班1、构成经纬仪的主要部件有望远镜构成视准轴，在照准目标时形成视准线，以便精确照准目标。照准部水准器用来指示垂直轴的垂直状态，以形成水平面和垂直面。垂直轴作为仪器的旋转轴，测定角度时，应与测站铅垂线一致。水平轴作为望远镜俯仰的转轴，以便照准不同高度的目标。水平度盘用来在水平面上度量水平角，应与水平面平行。垂直度盘用来量度垂直角。另外，为了精确读取度盘读数，在水平度盘和垂直度盘上均有测微器。3控制测量控制测量第三章第三章19111177
5、889910101212665544332211测绘测绘09320932班班2、经纬仪各主要部件应满足的关系1垂直轴与照准部水准器轴正交。即当照准部水准气泡居中时，垂直轴与测站铅垂线一致。2垂直轴与水平度盘正交且通过其中心。这样，当垂直轴与测站铅垂线一致时，水平度盘就与测站水平面平行，在其上面量取的角度，才是正确的水平角。3水平轴与垂直轴正交，视准轴与水平轴正交，当垂直轴与测站铅垂线一致，俯仰望远镜，视准轴所形成的面才是垂直照准面。4水平轴与垂直度盘正交，且通过其中心。满足此关系，当垂直轴与测站铅垂线一致，水平轴水平时，垂直度盘就平行于过测站的垂直照准面，在它上面量取的角度，才是正确的垂直角。
6、总的来说，就是三轴(垂直轴，水平轴，视准轴)两盘(水平度盘和垂直度盘)之间的关系，一旦它们之间的关系被坏，就将给角度观测带来误差。4控制测量控制测量第三章第三章11117788991010121266554433221133、苏州光学仪器厂生产的、苏州光学仪器厂生产的JGJ2JGJ2光学经纬仪的外貌和部件如图光学经纬仪的外貌和部件如图19测绘测绘09320932班班1望远镜物镜；2光学瞄准器；4测微轮；5读数显微镜管；7度盘影像变换螺旋；10水平度盘变换螺旋护盖；12望远镜调焦环；13读数显微镜目镜；14望远镜目镜；15垂直度盘物镜组盖板；17照准部水准器；18水平制动螺旋；20垂直度盘照明反
7、光镜；21垂直度盘指标水准器观察棱镜；22垂直度盘指标水准器微动螺旋；24光学对点器；25水平度盘照明反光镜；26照准部与基座的连接螺旋；27固紧螺母；28垂直制动螺旋；29垂直微动螺旋；30水平微动螺旋；31三角基座；32脚螺旋；5控制测量控制测量第三章第三章1944、北京北京TDJ2ETDJ2E光学经纬仪的读数光学经纬仪的读数北京光学仪器厂生产的北京光学仪器厂生产的TDJ2ETDJ2E光学经纬仪，读数设备采用光学数字化结构，以光学经纬仪，读数设备采用光学数字化结构，以便迅速和正确地读取度盘上的大读数；测微器采用双光楔测微器，以消除光便迅速和正确地读取度盘上的大读数；测微器采用双光楔测微器，
8、以消除光学测微器隙动差的影响；垂直度盘指标采用自动安平补偿器，以减小置平误学测微器隙动差的影响；垂直度盘指标采用自动安平补偿器，以减小置平误差和提高垂直角观测速度。差和提高垂直角观测速度。该仪器水平度盘的格值为该仪器水平度盘的格值为2020测微器的格值为测微器的格值为11。读数显微镜的视。读数显微镜的视场如图场如图3-123-12所示，中窗内是度盘正像分划像；上窗内是度和整所示，中窗内是度盘正像分划像；上窗内是度和整1010的注记数的注记数，其中框标，其中框标“”“”内的数字是分的十位数；下窗内是测微尺分划像和注记数内的数字是分的十位数；下窗内是测微尺分划像和注记数，其中位于上方的数字是分数，
9、下方数字是整，其中位于上方的数字是分数，下方数字是整1010数。数。在图在图3-163-16的上窗中，一般会出现两个整度数，如的上窗中，一般会出现两个整度数，如8989、090090。正确的度。正确的度数应该是三位数都出现，即数应该是三位数都出现，即090090。读数采用重合读数法，图。读数采用重合读数法，图3-173-17的度盘完整读的度盘完整读数为数为901445901445。111177889910101212665544332211测绘测绘09320932班班6控制测量控制测量第三章第三章19第三节方向观测法和测站平差根据水平角观测操作基本规则，可制定出不同的观测方法，不论哪种观测方法
10、均应能有效地减弱各种误差影响，保证观测结果的必要精度；操作程序要尽可能的简单、有规律，以适应野外作业。不同等级的水平角观测的精度要求不同，其观测方法也不同。当前三、四等以下的水平角观测采用“方向观测法”。有时，二等三角观测也使用方向观测法。11117788991010121266554433一、方向观测法一、方向观测法11测绘测绘09320932班班若测站上有5个待测方向：A、B、C、D、E，选择其中的一个方向（如A）作为起始方向（亦称零方向），在盘左位置，从起始方向A开始，按顺时针方向依次照准A、B、C、D、E，并读取度盘读数，称为上半测回；然后纵转望远镜，在盘右位置按逆时针方向旋转照准部，
11、从最后一个方向E开始，依次照准E、D、C、B、A并读数，称为下半测回。上下半测回合为一测回。这种观测方法就叫做方向观测法（又叫方向法）。如果在上半测回照准最后一个方向E之后继续按顺时针方向旋转照准部，重新照准零方向A并读数；下半测回也从零方向A开始，依次照准A、E、D、C、B、A，并进行读数。这样，在每半测回中，都从零方向开始照准部旋转一整周，再闭合到零方向上的操作，就叫“归零”。7控制测量控制测量第三章第三章197111177889910101212665544332211测绘测绘09320932班班图3-28方向观测法归零的作用及零方向的选择第一，边长适中。就是说，与本点其他方向比较，其边
12、长既不是太长，又不是最短。第二，成像清晰，目标背景最好是天空。若本点所有目标的背景均不是天空时，可选择背景为远山的目标作为零方向。第三，视线超越或旁离障碍物较远，不易受水平折光影响，视线最好从觇标的两橹柱中间通过。有些方向虽能满足上述要求，但经常处在云雾中，也不宜选作零方向。8控制测量控制测量第三章第三章198二、一测站上的观测程序在测站上做好观测的准备工作以后，按以下步骤进行观测。（1）照准零方向目标，按观测度盘表配置测微盘和度盘。（2）按顺时针方向旋转照准部12周后，精确照准零方向标的，读取水平度盘和测微盘读数（重合对径分划线两次，读取水平度盘读数一次，读取测微盘读数两次）。（3）顺时针方
13、向旋转照准部，精确照准2方向标的，按（2）款方法进行读数，继续按顺时针方向旋转照准部，依次精确照准3，4，n方向标的并读数，最后闭合至零方向(当观测的方向数小于3时，可以不“归零”)。（4）纵转望远镜，按逆时针方向旋转照准部12周后，依次精确照准1，n，3，2，1方向标的，并按（2）款读数方法进行读数。以上操作为一测回，方向观测测回数见表3-2。表3-2方向法观测的测回数111177889910101212665544332211测绘测绘09320932班班9控制测量控制测量第三章第三章1991观测度盘表为了减弱度盘和测微盘分划误差影响，应在开始观测前编出观测度盘表。零方向各测回度盘位置按下式
14、计算：111177889910101212665544332211测绘测绘09320932班班型仪器式中m测回数；j测回序号（j=1，2，3，m）。三、观测手簿的记录与计算1、水平方向法记录与计算以下是使用J2经纬仪进行四等方向观测一测回的手簿记录、计算示例。10控制测量控制测量第三章第三章1910111177889910101212665544332211测绘测绘09320932班班11192、限差要求（J2仪器、四等要求）光学测微器两次重合读数之差3秒；半测回归零差8秒；一测回内2C互差13秒；化归同一起始方向后，同一方向值各测回互差9秒。控制测量控制测量第三章第三章11117788991
15、0101212665544332211测绘测绘09320932班班四、观测成果的处理1、观测结果的取舍1）“测回互差”超限。出现明显的过大或过小之孤值例如用北光厂J07光学经纬仪进行三等水平角观测，某方向各测回的观测秒值如下（限差为5秒）：显然测回的313过大，其他各测回秒值都很接近。因此认为测回的结果是不正常的，属于孤值，可仅重测此测回。1219控制测量控制测量第三章第三章22）“测回互差测回互差”超限，出现超限，出现“一大一小一大一小”例如用例如用T2T2，经纬仪进行三等水平角观测，某一方向的观测结果如下：，经纬仪进行三等水平角观测，某一方向的观测结果如下：1111778899101012
16、12665544332211测绘测绘09320932班班其中26.2较小，36.1较大，两者互差超限，仅舍去26.2时，其他各测回合限，仅舍去36.1时，其他各测回互差也合限。此时可认为36.1与26.2属于“一大一小”，应重测这两测回。3）“测回互差”超限，出现“两小一大”(或两大一小)例如用010经纬仪进行三等三角观测，某方向的观测结果如下：其中13.3与23.8互差超限；14.0矿与23.8互差也超限。若舍去13.3和14.0，其他各测回互差合限；若舍去238，其他各测回也合限。此时可认为13.3、14.0与23.8属于两小一大”，这三个测回均应重测。1319控制测量控制测量第三章第三章22重测、补测的有关规定重测、补测的有关规定11）凡因对错度盘、测错方向、上半测回归零差
