控制测量学第十六讲.答案

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1、第十六讲 精密角度测量 第四章 精密角度测量 4 1 精密经纬仪 一般了解 4 2 角度观测误差分析 一般了解 4 3 水平角观测 重点 4 4 垂直角观测 一般了解 n装有电子扫描度盘 在微处理机控制下实现自 动化数字测角的经纬仪称为电子经纬仪 n 全站仪的等级与电子经纬仪和电子测距仪等 级是一致的 n大家可以自学本节 4 1 精密经纬仪 电子经纬仪 日本DT 02l 南方绝对编码型电子经纬仪DT 02 第一类 第一类 J2J2型经纬仪 型经纬仪 是在度盘的全周上沿逆时针方向由是在度盘的全周上沿逆时针方向由0 0 到到3 360 60 且使 且使90 90 到到270 270 分划线的连线与

2、望远镜视准轴分划线的连线与望远镜视准轴 平行 盘左时 视准线在垂直度盘上的读数永为平行 盘左时 视准线在垂直度盘上的读数永为90 90 盘 盘 右时 永为右时 永为270 270 威特 威特T2T2 蔡司 蔡司010010型经纬仪都属于这一型经纬仪都属于这一 类 类 n n 第二类 第二类 J07J07 J1J1型经纬仪型经纬仪不是从不是从0 0 到到3 360 60 而是从 而是从55 55 到到 125 125 对径刻划 对径刻划 即相差即相差180 180 的刻划的刻划 注记相同 望远镜视准注记相同 望远镜视准 轴与对径读数均为轴与对径读数均为90 90 的刻划线平行 即不论盘左或盘右

3、视的刻划线平行 即不论盘左或盘右 视 准线在垂直度盘上的读数永为准线在垂直度盘上的读数永为90 90 垂直度盘读数垂直度盘读数 等级规定 精密角度测量等级 国家三角测量等级 等级规定 测角中误差如何计算 测站平差法 先得到一测回方向观测中误差 再计算测角中误差 三角形闭合差法 由三角形闭合差根据中误差的定义公示计算得到 等级规定 思考题 请根据精密角度测量中测角中误差的规定 推 算相应等级外业三角测量角度闭合差的限差值 精密测角仪器 精密角度测量可以使用的仪器有DJ05 DJ07 DJ1 DJ2型光学经纬仪或电子经纬仪 DJ05 Kern E2 Wild T2000系列 0 5 TC A 20

4、03 0 5 DJ07 J07 0 7 Opton厂的Elta2 0 65 DJ1 T3 1 TCA1800 1 1mm 2ppm Trimble S8 1 1mm 1ppm DJ2 T2 Topcon Nikon 日渐普及 作为普通仪器 4 4 2 2 角度观测角度观测误差误差分析分析 4 4 2 2 1 1 外界条件的影响外界条件的影响 1 1 大气层密度的变化大气层密度的变化和和大气透明度大气透明度对目标成像质量的影响对目标成像质量的影响 1 1 大气层密度大气层密度的变化对的变化对目标成像稳定性目标成像稳定性的影响的影响 目标成像是否稳定取决于大气层密度的目标成像是否稳定取决于大气层密

5、度的变化变化 大气密度的变化程度取决于地面热辐射的强烈程度以及地形 地物大气密度的变化程度取决于地面热辐射的强烈程度以及地形 地物 和地类等的分布特征 和地类等的分布特征 2 2 大气透明度大气透明度对目标对目标成像清晰成像清晰的影响的影响 目标成像是否清晰主要取决于大气的透明程度 尘埃和水蒸气 目标成像是否清晰主要取决于大气的透明程度 尘埃和水蒸气 地面的尘埃上升是由于风的作用 空气水平和上升对流 地面的尘埃上升是由于风的作用 空气水平和上升对流 大量水蒸气也是水域和植被地段强烈升温产生的大量水蒸气也是水域和植被地段强烈升温产生的 大气透明度从本质上说也主要决定于大气透明度从本质上说也主要决

6、定于太阳辐射太阳辐射的强烈程度 的强烈程度 有利观测时间 日出有利观测时间 日出1h1h后的后的1 2h1 2h内 下午内 下午4 4h4 4h到日落前到日落前1h1h 2 2 水平折光的影响水平折光的影响 光线经过连续折射后形成一条曲线 光线经过连续折射后形成一条曲线 并向密度大的一方弯曲并向密度大的一方弯曲 切线方向与这条曲线的微小的交角 称为微分折光切线方向与这条曲线的微小的交角 称为微分折光 微分折光的水平分量影响着视线的水平方向 对精密测角的观测成果微分折光的水平分量影响着视线的水平方向 对精密测角的观测成果 产生产生系统性质系统性质的误差影响 的误差影响 4 4 2 2 角度观测角

7、度观测误差误差分析分析 水平折光的影响还随着大气温度的变化而不同 白天在太阳照射下的沙石地面气温上升决 密度小 水面上方气温上 升慢 密度大 白天和晚间的水平折光影响正好相反 取白天和晚间观测成果的平均值 可以有效地减弱水平折光的影响 河流山地 4 4 2 2 角度观测角度观测误差误差分析分析 选点时 应避免使视线靠近山坡 大河或与湖泊的岸线平行 并应尽量 避免视线通过高大建筑物 烟囱和电杆等实体的侧方 在造标时应使橹柱旁离视线至少10cm 一般在有微风的时候或在阴天进 行观测 可以减弱部分水平折光的影响 观测应在目标成像清晰 稳定的有利于观测的时间进行 观测应在目标成像清晰 稳定的有利于观测

8、的时间进行 以提高照准精度和减小旁折光的影响 以提高照准精度和减小旁折光的影响 观测前应认真调好焦距 消除视差 观测前应认真调好焦距 消除视差 在一测回的观测过程在一测回的观测过程 中不得重新调焦 以免引起视准轴的变动 中不得重新调焦 以免引起视准轴的变动 各测回的起始方向应均匀地分配在水平度盘和测微分划尺各测回的起始方向应均匀地分配在水平度盘和测微分划尺 的不同位置上 以消除或减弱度盘分划线和测微分划尺的的不同位置上 以消除或减弱度盘分划线和测微分划尺的 分划误差的影响 分划误差的影响 在上 下半测回之间倒转望远镜 以消除和减弱视准轴误在上 下半测回之间倒转望远镜 以消除和减弱视准轴误 差

9、水平轴倾斜误差等影响 同时可以由盘左 盘右读数差 水平轴倾斜误差等影响 同时可以由盘左 盘右读数 之差求得两倍视准轴误差之差求得两倍视准轴误差2C2C 借以检核观测质量 借以检核观测质量 精密测角的一般原则 4 4 2 2 角度观测角度观测误差误差分析分析 上 下半测回照准目标的次序应相反 并使观测每一目上 下半测回照准目标的次序应相反 并使观测每一目 标的操作时间大致相同标的操作时间大致相同 即在一测回的观测过程中 应按 即在一测回的观测过程中 应按 与时间对称排列的观测程序 与时间对称排列的观测程序 为了克服或减弱在操作仪器的过程中带动水平度盘位移为了克服或减弱在操作仪器的过程中带动水平度

10、盘位移 的误差 要求每半测回开始观测前 的误差 要求每半测回开始观测前 照准部按规定的转动照准部按规定的转动 方向先预转方向先预转1 1 2 2周 周 使用照准部微动螺旋和测微螺旋时 使用照准部微动螺旋和测微螺旋时 其最后旋转方向均其最后旋转方向均 应为旋进 应为旋进 为了减弱垂直轴倾斜误差的影响 观测过程中应保持照为了减弱垂直轴倾斜误差的影响 观测过程中应保持照 准部水准器气泡居中 准部水准器气泡居中 4 4 2 2 角度观测角度观测误差误差分析分析 补充 精密角度测量特点 1 影响水平角观测成果的主要误差来源是系统误 差 环境因素 仪器条件等 其次才是偶然误差 采取措施 克服水平折光的影响

11、 选择有利的观测时间 如清晨是温 度变化最小的时间段 并把观测工作分配在几个不同的时 段内完成 当边长相差很大不得不调焦时 应该对所使用的经纬仪调 焦运行系统误差进行专门的检验与研究 对度盘及测微器的 分划误差进行全面检验 以及光学对点误差 研究震动对测 角的影响等 减弱偶然误差的影响 在保证测回数的前提下 选择合适 的测角仪器 研究和采用电子经纬仪 采用恰当的观测方法 和小心谨慎的操作态度来提高观测的质量 而不是盲目地靠 增加测回数 补充 精密角度测量特点 2 在短边情况下 特别要注意仪器和照准目标的 对中 以及照准标志的选取 仪器对中误差对测角的影响 与目标点到仪器的距离有关 也与两目标点

12、间的距离有关 目标偏心误差 精密角度测量特点 计算 5米远处 1mm目标对中误差所引起的水 平角误差多大 精密角度测量特点 照准标志要有足够的颜色对比 图案简单并成对称分布 4 4 1 观测方法 A B C D E 方向观测法 零方向 盘 左 盘 右 方向观测法的测回 数 是根据测角网 的等级和所用仪器 的类型确定的 4 4 4 4 水平角水平角观测观测 除了观测方向数较少 国家规范规定不大于除了观测方向数较少 国家规范规定不大于4 4 的测站以外 一般都要求 的测站以外 一般都要求 每半测回观测闭合到起始方向以检查观测过程中每半测回观测闭合到起始方向以检查观测过程中水平度盘有无方位的变动水平

13、度盘有无方位的变动 用用T4T4光学经纬仪观测 如测微器两次接合读数之差符合限差规定 则取光学经纬仪观测 如测微器两次接合读数之差符合限差规定 则取 其和数作为的方向观测值 对于其和数作为的方向观测值 对于J2J2型仪器则取型仪器则取两次接合读数两次接合读数的平均数 的平均数 在每半测回观测结束时 应立即在每半测回观测结束时 应立即计算归零差计算归零差 当下半测回观测结束时 除应当下半测回观测结束时 除应计算归零差计算归零差 各方向的 各方向的2c2c值 一测回中的值 一测回中的 方向方向观测值 观测值 对于零方向有对于零方向有闭合闭合照准和照准和起始起始照准两个方向值 一般取其平均值作为照准

14、两个方向值 一般取其平均值作为零零 方向方向在这一测回中的最后方向观测值 将其他方向的方向观测值减去零方在这一测回中的最后方向观测值 将其他方向的方向观测值减去零方 向的方向观测值 就得到归零后各方向的方向观测值 向的方向观测值 就得到归零后各方向的方向观测值 在某些工程控制网中 同一测站上各水平方向的在某些工程控制网中 同一测站上各水平方向的边长悬殊边长悬殊很大 若很大 若调焦调焦 透镜运行不正确透镜运行不正确 这时可以考虑改变观测程序 对一个目标调焦后接连进 这时可以考虑改变观测程序 对一个目标调焦后接连进 行正倒镜观测 然后对准下一个目标 重新调焦后立即进行正倒镜观测 行正倒镜观测 然后

15、对准下一个目标 重新调焦后立即进行正倒镜观测 4 4 4 4 水平角水平角观测观测 4 4 4 4 方向观测法方向观测法 DJ2DJ2度盘配置表度盘配置表 4 4 2 测站限差的探讨 1 测站限差项目 两次重合读数差 半测回归零 差 一测回2c互差 测回互差 4 4 4 4 水平角水平角观测观测 确定系统误差部份 常常根据大量作业的观测资 料进行分析研究 从中找出在正常情况下各检验项可能包括 的系统误差的大小 计算差值的综合影响 最后根据 极限误差等于两倍中误差 求出差值的限差 2 制定限差的基本步骤 观测结果的差值是表示在一定的外界条件下观测误差的 大小 其中包括偶然误差和系统误差两部份 制

16、定限差允许 值的步骤为 确定偶然误差部份 观测结果的差值是每一个方向观 测值的函数 因此列出差值函数式 就可按误差传播定律 由每一方向观测值中误差 计算出观测方向值函数 即差 值 的中误差 4 4 4 4 水平角水平角观测观测 4 一方向观测值 偶然 中误差 测定的两种方法 第一种室内实验可得到近似结果 可在室内求得 例如在度盘每隔5度的位置 旋进测微轮 使上下分划线重合二次 分别读取读数 然后由两次读数的差数求出重合一次的读数中误差 4 4 4 4 水平角水平角观测观测 4 4 4 4 水平角水平角观测观测 第二种从大量三角点的测站平差中求出各点的 然后取 各点 的带权带权 平均值值作为实际为实际 采用的 目前采用 4 4 4 4 水平角水平角观测观测 4 半测回归零差 偶然误差部份 函数式 系统误差部份 主要仪器基座扭转等系统误差 大量实 验表明一般为 2 4 4 4 4 水平角水平角观测观测 5 一测回内2C互差的限差 偶然误差部份 系统误差部份 主要包括视准轴误差 水平轴倾斜 误差 基座位移以及外界因素引起的 4 4 4 4 水平角水平角观测观测 视准轴部份 横轴部份 基座位移