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1、1,第五章 精密角度观测,精密测角的误差来源及影响 精密角度测量方法 精密测角的一般原则,上一讲应掌握的内容,一、精密光学经纬仪的主要特点 有光学测微器 对径重合读数 可读数至0.1 二、精密电子经纬仪的主要特点 光电度盘：编码度盘、光栅度盘 微处理机：控制测量程序、自动改正（竖轴倾斜改正、气象改正、地球曲率改正等）、自动记录与计算 有些有自动观测功能 三、测角仪器的主要误差 视准轴误差、水平轴倾斜误差 、垂直轴倾斜误差 、光学测微器行差,一、精密测角的误差来源及影响,（一）外界条件的影响 1、大气层密度的变化和大气透明度 对目标成像质量的影响 (1)大气层密度的变化对目标成像稳定性的影响 早
2、晨太阳升起时，目标成像也仅有轻微的波动； 日出以后，有一段时间，大约13h，成像较稳定； 1215 h，成像波动较大； 日落前有一段成像稳定而有利于观测的时间； 夜间大气层一般是平衡的。 (2)大气透明度对目标成像清晰的影响(雾、烟、尘),4,2、水平折光的影响 （旁折光） 光线通过密度不均匀的空气介质时，经过连续折射后形成一条曲线，并向密度大的一方弯曲，当来自目标B的光线进入望远镜时，望远镜所照准的方向为这条曲线在望远镜A处的切线方向，弦线与切线交角，称为微分折光。微分折光可以分解为纵向和水平两个分量，由于大气温度的梯度主要发生在垂直面内，所以微分折光的纵向分量是微分折光的主要部分。微分折光
3、的水平分量(旁折光)影响着视线的水平方向。,5,旁折光(续),6,3、照准目标的相位差,7,4、温度变化对视准轴的影响,假定在一个测回的短时间观测过程中，空气温度的变化与时间成比例，那么可以采用按时间对称排列的观测程序来削弱这种误差对观测结果的影响。 5、外界条件对觇标内架稳定性的影响 假定在一测回的观测过程中，觇标内架或三脚架的扭转是匀速发生的，因此采用按时间对称排列的观测程序也可以减弱这种误差对水平角的影响。,8,（二）仪器误差的影响,水平度盘位移的影响 在半测回中向一个方向传动； 上半测回顺转照准部，下半测回逆转照准部。 照准部旋转不正确的影响 偏心差和行差，需对经重合读数，合理测行差。
4、 照准部水平微动螺旋作用不正确的影响 最后照准时旋进微动螺旋 垂直微动螺旋作用不正确的影响 在水平角观测时不使用垂直微动螺旋照准 三轴误差的影响,（三）照准和读数误差的影响,照准误差受外界因素的影响较大。例如目标影像的跳动会使照准误差增大好几倍；又如目标的背景不好，有时也会增大照准误差甚至照准错误。因此除了选择有利的观测时间外，作业员认真负责地进行观测，是提高精度的有效措施。 光学经纬仪按接合法读数时，读数误差主要表现为接合误差，读数精度主要取决于光学测微器的质量；采光的位置不适当，会影响读数显微镜正倒像的照明，使接合误差增大；若测微器的目镜调节不佳也会增大接合误差。 此外，对于具有偶然性质的
5、读数误差和照准误差，还可以用多余观测的办法来削弱其影响。如多于一个测回的观测和接合读数两次、连续照准两次，取读数的平均数。,10,二、精密角度测量方法方向观测法,注意：零方向：在方法观测法中，观测者根据边长适中、通视良好、成像清晰的原则确定的起始方向。 归零：半测回闭合到起始方向。,11,方向观测法,还有：三方向法、全组合测角法,0 05 12,80 24 36,12,200 35 36,280 45 24,0 05 24,18,180 05 24,20 35 30,100 45 18,180 05 06,260 24 12,00,24,06,06,06,80 24 24,0 05 24,28
6、0 45 21,200 35 33,0 05 09,0 05 16,J2带小数点,13,三、精密测角的一般原则, 观测应在目标成像清晰、稳定的有利于观测的时间进行，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。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。 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误差2 c ，借以检核观测质量。, 上、下半测回照准目标的次序应相反，并使观
7、测每一目标的操作时间大致相同，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，其目的在于消除或减弱与时间成比例均匀变化的误差影响，如觇标内架或三脚架的扭转等。 为了克服或减弱在操作仪器的过程中带动水平度盘位移的误差，要求每半测回开始观测前，照准部按规定的转动方向先预转12周。 使用照准部微动螺旋和测微螺旋时，其最后旋转方向均应为旋进。 为了减弱垂直轴倾斜误差的影响，观测过程中应保持照准部水准器气泡居中。,三、精密测角的一般原则 （续）,15,重测一般应在基本测回（即规定的全部测回）完成以后，对全部成果进行综合分析，作出正确的取舍，并尽可能分析出影响质量的原因，切忌不加分析，片面、盲目地追
8、求观测成果的表面合格，以至最后得不到良好的结果。 因对错度盘、测错方向、读错记错、碰动仪器、气泡偏离过大、上半测回归零差超限以及其他原因未测完的测回都可以立即重测，并不计重测数。 一测回中2C互差超限或化归同一起始方向后，同一方向值各测回互差超限时，应重测超限方向并联测零方向（起始方向的度盘位置与原测回相同）。因测回互差超限重测时，除明显值外，原则上应重测观测结果中最大值和最小值的测回。,四、重测和取舍观测成果应遵循的原则,一测回中超限的方向数大于测站上方向总数的1/3时（包括观测3个方向时，有一个方向重测），应重测整个测回。 若零方向的2c互差超限或下半测回的归零差超限，应重测整个测回。 在
9、一个测站上重测的方向测回数超过测站上方向测回总数的1/3时，需要重测全部测回。 测站上方向测回总数=(n-1)m，式中m为基本测回数， n为测站上的观测方向总数。 重测方向测回数的计算方法是：在基本测回观测结果中，重测一方向，算作一个重测方向测回；一个测回中有2个方向重测，算作2个重测方向测回；因零方向超限而全测回重测，算作（n-1）个重测方向测回。 设n=6，m=9，方向测回总数=（n-1）m=45，该测站重测方向测回数应小于15。,四、重测和取舍观测成果应遵循的原则,五、偏心观测与归心改正,偏心观测与归心改正的概念 在进行角度观测时，要求仪器中心Y、设站点目标中心T与标石中心B位于同一垂线
10、上，即所谓“三心”一致。若仪器偏离标石中心进行观测，这种偏离称为测站偏心。若照准的目标偏离标石中心，这种偏离称为照准偏心。为了将偏心观测的成果归算到测站的标石中心，必须加归心改正数。 归心元素的测定方法 测站偏心距eY、测站偏心角Y、 照准点偏心距eT 、照准点偏心角T 有图解法、直接法和解析法，其中以图解法应用得最为广泛 归心改正数计算 （自 学） 另外, 记簿、测站限差、测站平差、分组方向观测法等内容自学。,18,归心改正示意图,B1,B2,Y1,T2,eY,Y,M,eT,T,M1,O,O,c,r,c=eYsin(Y+M),r=eTsin(T+M1),19,结束,下次课实习，每班分成4组，
11、上课前在实验大楼集合。,20,另外一种情况,21,数字化读数方法,22,双平行玻璃板光学测微器测微原理,双平行玻璃板光学测微器中由两块平行玻璃板作相反方向等量倾斜时，对径分划线a和（a+180）的像分别通过这两块平行玻璃板，使对径分划线a和（a+180）的像产生相对移动，使对径分划线a和（a+180）的像在读数显微镜中上下接合，这时分划线的移动量恰为对径分划线之间角距的一半。移动量可在光学测微器读数窗中的测微器分划盘上读取。,为了达到测微的目的，必须使光学测微器分划盘的转动与两块平行玻璃板的倾斜动作同步。,23,光电度盘,编码度盘测角系统，增量式光栅度盘测角系和动态光栅度盘测角系统,光栅度盘,编码度盘,
