大地测量学基础[1].(3)(控制)ppt.ppt

第三章第三章 精密测角仪器和水平角观测精密测角仪器和水平角观测3.13.1精密测角仪器的基本构造精密测角仪器的基本构造 精密光学经纬仪的结构和测角原理与一般精密光学经纬仪的结构和测角原理与一般的经纬仪相同，只是对结构的稳定性和精度的经纬仪相同，只是对结构的稳定性和精度比一般经纬仪要求高。比一般经纬仪要求高。3.23.2精密光学经纬仪精密光学经纬仪WildT3WildT3的构造特点（见的构造特点（见下页）下页）1 1南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院3.2.13.2.1望远镜光学系统望远镜光学系统等效物镜等效物镜物镜物镜目镜目镜十字丝十字丝调焦镜调焦镜2 2南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院1 1垂直水准器观测棱镜；垂直水准器观测棱镜；2 2垂直度盘照明反光镜；垂直度盘照明反光镜；3 3望远镜调焦螺旋；望远镜调焦螺旋；4 4十字丝校正螺旋；十字丝校正螺旋；5 5垂直度盘水准器微动螺旋；垂直度盘水准器微动螺旋；6 6望远镜目镜；望远镜目镜；7 7照准部制动螺旋；照准部制动螺旋；8 8仪器装箱扣压垛；仪器装箱扣压垛；9 9水平度盘照明反光镜；水平度盘照明反光镜；1010望远镜制动螺旋；望远镜制动螺旋；1111十字丝照明转轮；十字丝照明转轮；1212测微螺旋；测微螺旋；1313换像螺旋；换像螺旋；1414望远镜微动螺旋；望远镜微动螺旋；1515照准部水准器；照准部水准器；1616测微器读数目镜；测微器读数目镜；1717照准部微动螺旋；照准部微动螺旋；1818水平度盘变位螺旋的护盖；水平度盘变位螺旋的护盖；1919脚螺旋调节螺丝；脚螺旋调节螺丝；2020脚螺旋；脚螺旋；2121基座底板基座底板 3 3南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院 T3 T3光学经纬仪及现代的精密测角仪器都采光学经纬仪及现代的精密测角仪器都采用内调焦望远镜，其镜筒长度是固定不变用内调焦望远镜，其镜筒长度是固定不变的，也就是十字丝分划板与物镜的长度是固的，也就是十字丝分划板与物镜的长度是固定不变的。是由物镜与调焦镜组成的物镜定不变的。是由物镜与调焦镜组成的物镜组、十字丝分划板和目镜等三部分组成。为组、十字丝分划板和目镜等三部分组成。为了提高望远镜系统的质量，物镜、调焦镜和了提高望远镜系统的质量，物镜、调焦镜和目镜均为目镜均为 复合透镜。复合透镜。视准轴视准轴：等效物镜的光心与十字丝中心的连线：等效物镜的光心与十字丝中心的连线4 4南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院3.2.2 3.2.2 水准器水准器 T3 T3光学经纬仪有照准部水准器和垂直度光学经纬仪有照准部水准器和垂直度盘指标水准器盘指标水准器 衡量水准器的精度主要由水准器的格值衡量水准器的精度主要由水准器的格值n n照准部水准器格值照准部水准器格值:垂直度盘指标水准器格值垂直度盘指标水准器格值:3.2.3 3.2.3 垂直轴轴系垂直轴轴系T3T3光学经纬仪采用半运动式柱形轴光学经纬仪采用半运动式柱形轴5 5南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院3.2.4 3.2.4 照准部的制微动机构照准部的制微动机构T3T3光学经纬仪制微动机构采用杠杆结构光学经纬仪制微动机构采用杠杆结构3.2.5 3.2.5 水平度盘水平度盘 T3 T3光学经纬仪水平度盘直径为光学经纬仪水平度盘直径为140mm140mm，格值，格值为为 两相邻分划间距约为两相邻分划间距约为0.09mm0.09mm。度盘刻。度盘刻划有长（划有长（）短（）短（）周期误差）周期误差长周期系统误差可达长周期系统误差可达:6 6南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院短周期系统误差可达短周期系统误差可达:偶然误差一般小于偶然误差一般小于:为了消除的削弱长短周期误差，测回之间度为了消除的削弱长短周期误差，测回之间度盘位置应变动盘位置应变动:7 7南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院3.2.6 3.2.6 垂直度盘垂直度盘 T3 T3光学经纬仪垂直度盘分划和注记的设计光学经纬仪垂直度盘分划和注记的设计有其独特之处。有其独特之处。当视线水平时读数为：当视线水平时读数为：；分划注记在；分划注记在度盘的两个弧段按逆时针方向自度盘对镜处度盘的两个弧段按逆时针方向自度盘对镜处的分划注记相同。度盘把的分划注记相同。度盘把 的实际格值注记的实际格值注记为为 名义值，名义值，度盘上从度盘上从 名义间隔为名义间隔为 ，而实际为而实际为 其最小分划名义格值为：其最小分划名义格值为：实际为：实际为：8 8南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院垂直角垂直角 在盘左时的正确读数为：在盘左时的正确读数为：垂直角垂直角 在盘右时的正确读数为：在盘右时的正确读数为：不难求得计算垂直角不难求得计算垂直角 和指标差和指标差 的公式的公式9 9南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院3.2.7 3.2.7 基座基座3.2.8 3.2.8 底盘底盘3.2.9 3.2.9 基座基座T3T3光学经纬仪的主要技术规格光学经纬仪的主要技术规格1010南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院望远镜：望远镜：放大倍数放大倍数 2424，3030，4040 物镜有效孔径物镜有效孔径 60mm60mm 望远镜长度望远镜长度 260mm260mm 最短视距（盲区）最短视距（盲区）4.6m4.6m度盘：度盘：水平度盘直径水平度盘直径 140mm140mm 垂直度盘直径垂直度盘直径 95mm95mm 水平度盘最小分格值水平度盘最小分格值 垂直度盘最小分格值垂直度盘最小分格值 1111南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院照准部水准器格值：照准部水准器格值：垂直度盘指标水准器格值：垂直度盘指标水准器格值：重量：重量：仪器重量：仪器重量：11.0kg 11.0kg 仪器盒重量：仪器盒重量：3.8kg 3.8kg1212南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院 3.3 WildT33.3 WildT3光学经纬仪的度盘读数显微镜光学经纬仪的度盘读数显微镜的光学系统的光学系统 度度 分分 秒秒 读数：读数：度盘读数：度盘读数：xxx xx xxx xx 测微器读数：测微器读数：xx.xxx.x g g xx.xxx.xxx.xxx.x g g g g 1313南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院度为读数窗内左边的正像；度为读数窗内左边的正像；分为对镜分划之间的格数乘以分为对镜分划之间的格数乘以2 2；秒为测微器读得的格数乘以秒为测微器读得的格数乘以2 2，或两次读数相加，或两次读数相加加。加。16616734734634353637度盘读数度盘读数测微器读测微器读数数1414南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院 新式的新式的T3T3可直接读出小于度盘最小分划格可直接读出小于度盘最小分划格值的二分之一，即值的二分之一，即 以内的数以内的数度盘读数度盘读数测微器读测微器读数数782585800011515南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院J2型光学经纬仪的读数方法老式苏光:0001173174175354355353001616南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院730173174175355353354471717南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院1731741753543533550 1 2 3 4 51042535 0 177341818南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院1731741753543533550 1 2 3 4 51042535 0 177341919南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院1731741753543533550 1 2 3 4 51042535 0 17734新式苏光:2020南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院0 0 20 0 10123215435523北光J2实际的窗没这么大2121南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院北光J20 0 20 0 101232154355232222南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院0 0 20 0 10123215435523北光J22323南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院3.4 3.4 双平行玻璃板光学测微器的构造及其双平行玻璃板光学测微器的构造及其 测微原理测微原理法线2424南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院3.5 3.5 双平行玻璃板光学测微器的检验双平行玻璃板光学测微器的检验 3.5.1 3.5.1光学测微器隙动差光学测微器隙动差 顺时针旋进和逆时针旋出测微螺旋使度盘顺时针旋进和逆时针旋出测微螺旋使度盘对镜分划线接合时对镜分划线接合时,在测微器分划盘上可能得在测微器分划盘上可能得到不同的读数到不同的读数,读数之差称为光学测微器隙动读数之差称为光学测微器隙动差：差：2525南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院 为了减弱这种误差影响为了减弱这种误差影响,操作上规定最后操作上规定最后必须以测微螺旋旋进方向使度盘对镜分划线必须以测微螺旋旋进方向使度盘对镜分划线接合。接合。若在度盘的不同位置测定若在度盘的不同位置测定 次，则可得次，则可得光学测微器隙动差：光学测微器隙动差：2626南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院3.5.23.5.2光学测微器行差光学测微器行差1.1.行差的定义和行差改正数的计算行差的定义和行差改正数的计算 当测微器分划盘由当测微器分划盘由0 0分划线转至最末分划线转至最末 分分划线时，也就是测微分划盘转动了划线时，也就是测微分划盘转动了 格时度格时度盘分划线恰好移动了半格，这是测微器能够盘分划线恰好移动了半格，这是测微器能够正确测定小于度盘最小分格值一半的尾数的正确测定小于度盘最小分格值一半的尾数的一个重要条件。一个重要条件。设测微分划盘一个分格值为设测微分划盘一个分格值为 ，度盘一，度盘一个分格值为个分格值为 则有：则有：即：即：2727南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院 当读数显微镜光具组的位置不正确，使读当读数显微镜光具组的位置不正确，使读数显微镜中度盘分格的宽度不能得到正确的数显微镜中度盘分格的宽度不能得到正确的放大，或宽度过大，或宽度过小，这时，度放大，或宽度过大，或宽度过小，这时，度盘分划线平移半格时，测微分划盘往往并不盘分划线平移半格时，测微分划盘往往并不恰好转动恰好转动 格格 ，而是转动了，而是转动了 格格（），），与与 之差就是光学测之差就是光学测微器行差，以微器行差，以 表示，则有：表示，则有：2828南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院若以秒表示，则：若以秒表示，则：对对T3T3光学经纬仪而言光学经纬仪而言 大格，大格，所以测微分划盘所以测微分划盘每一个大格之格值每一个大格之格值 2929南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院行差改正数的计算：行差改正数的计算：设测微器分划盘读数为：设测微器分划盘读数为：相应的行相应的行差改正数：差改正数：则：则：式中式中 为小于度盘最小分划的一半。为小于度盘最小分划的一半。3030南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院2.2.光学测微器行差的测定光学测微器行差的测定 （1 1 1 1）将测微分划盘置于）将测微分划盘置于）将测微分划盘置于）将测微分划盘置于0 0 0 0分划线附近，转动照准部，并利分划线附近，转动照准部，并利分划线附近，转动照准部，并利分划线附近，转动照准部，并利用水平微动螺旋使分划线用水平微动螺旋使分划线用水平微动螺旋使分划线用水平微动螺旋使分划线 与与与与 接合，再接合，再接合，再接合，再转动测微螺旋使分划线转动测微螺旋使分划线转动测微螺旋使分划线转动测微螺旋使分划线 与与与与 精密接合，精密接合，精密接合，精密接合，此时测微分划盘上读数为此时测微分划盘上读数为此时测微分划盘上读数为此时测微分划盘上读数为 ，读数，读数，读数，读数 在在在在0 0 0 0分划线附近分划线附近分划线附近分划线附近（大于（大于（大于（大于0 0 0 0为正，小于为正，小于为正，小于为正，小于0 0 0 0为负；正负不能超过为负；正负不能超过为负；正负不能超过为负；正负不能超过 ）。）。）。）。读得读数为读得读数为读得读数为读得读数为读得读数为读得读数为3131南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院 （2 2 2 2）转动测微螺旋使分划线）转动测微螺旋使分划线）转动测微螺旋使分划线）转动测微螺旋使分划线 与与与与 精密精密精密精密接合，测微分划盘上读数为接合，测微分划盘上读数为接合，测微分划盘上读数为接合，测微分划盘上读数为 ，读数读数读数读数 在在在在 分划分划分划分划线附线附线附线附近（大于近（大于近（大于近（大于 为正，小于为正，小于为正，小于为正，小于 为负）。为负）。为负）。为负）。则得则得则得则得：（3 3 3 3）在分划线）在分划线）在分划线）在分划线 与与与与 精密接精密接精密接精密接合时，分划合时，分划合时，分划合时，分划线线线线 与与与与 已基本接合已基本接合已基本接合已基本接合，现在再稍现在再稍现在再稍现在再稍许转动测许转动测许转动测许转动测微螺旋使分划线微螺旋使分划线微螺旋使分划线微螺旋使分划线 与与与与 精密接合精密接合精密接合精密接合，测微分测微分测微分测微分划盘上读数为划盘上读数为划盘上读数为划盘上读数为 ，读数读数读数读数 在在在在 分划线附近（大于分划线附近（大于分划线附近（大于分划线附近（大于 为正，小于为正，小于为正，小于为正，小于 为负）。为负）。为负）。为负）。则得则得则得则得：所以所以所以所以：3232南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院n n3.6 3.6 经纬仪的三轴误差经纬仪的三轴误差经纬仪的主要轴线有经纬仪的主要轴线有经纬仪的主要轴线有经纬仪的主要轴线有(1)(1)(1)(1)视准轴视准轴视准轴视准轴()()()()(2)(2)(2)(2)水平轴水平轴水平轴水平轴()()()()(3)(3)(3)(3)垂直轴垂直轴垂直轴垂直轴()()()()它们之间应该满足的几何关系是它们之间应该满足的几何关系是它们之间应该满足的几何关系是它们之间应该满足的几何关系是(1)(1)(1)(1)视准轴垂直于水平轴视准轴垂直于水平轴视准轴垂直于水平轴视准轴垂直于水平轴()()()()(2)(2)(2)(2)水平轴垂直于垂直轴水平轴垂直于垂直轴水平轴垂直于垂直轴水平轴垂直于垂直轴()()()()(3)(3)(3)(3)垂直轴应处于铅垂线方向垂直轴应处于铅垂线方向垂直轴应处于铅垂线方向垂直轴应处于铅垂线方向(铅垂铅垂铅垂铅垂)如果它们之间不满足上述几何关系如果它们之间不满足上述几何关系如果它们之间不满足上述几何关系如果它们之间不满足上述几何关系,则仪器存在三则仪器存在三则仪器存在三则仪器存在三轴误差轴误差轴误差轴误差3333南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院(1)(1)(1)(1)视准轴误差视准轴误差视准轴误差视准轴误差()()()()(2)(2)(2)(2)水平轴倾斜误差水平轴倾斜误差水平轴倾斜误差水平轴倾斜误差()()()()(3)(3)(3)(3)垂直轴倾斜误差垂直轴倾斜误差垂直轴倾斜误差垂直轴倾斜误差()()()()以上称为经纬仪的三轴误差。以上称为经纬仪的三轴误差。以上称为经纬仪的三轴误差。以上称为经纬仪的三轴误差。本节将分别讨论经纬仪三轴误差的产生原因、对观测成本节将分别讨论经纬仪三轴误差的产生原因、对观测成本节将分别讨论经纬仪三轴误差的产生原因、对观测成本节将分别讨论经纬仪三轴误差的产生原因、对观测成果的影响及其规律等问题。为讨论方便起见，在讨论其中果的影响及其规律等问题。为讨论方便起见，在讨论其中果的影响及其规律等问题。为讨论方便起见，在讨论其中果的影响及其规律等问题。为讨论方便起见，在讨论其中任何一种误差时都假设不存在其他两种误差希望同学们注任何一种误差时都假设不存在其他两种误差希望同学们注任何一种误差时都假设不存在其他两种误差希望同学们注任何一种误差时都假设不存在其他两种误差希望同学们注意。意。意。意。首先讨论视准轴误差首先讨论视准轴误差3.6.1.3.6.1.视准轴误差视准轴误差视准轴误差视准轴误差1.1.1.1.产生原因产生原因产生原因产生原因:视准轴是望远镜等效物镜光心与十字丝中心的连线，引视准轴是望远镜等效物镜光心与十字丝中心的连线，引视准轴是望远镜等效物镜光心与十字丝中心的连线，引视准轴是望远镜等效物镜光心与十字丝中心的连线，引起视准轴不垂直于水平轴而产生视准轴误差的原因主要有起视准轴不垂直于水平轴而产生视准轴误差的原因主要有起视准轴不垂直于水平轴而产生视准轴误差的原因主要有起视准轴不垂直于水平轴而产生视准轴误差的原因主要有以下三点。以下三点。以下三点。以下三点。3434南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院n n（1 1）十字丝分划板位置安装不正确；十字丝分划板位置安装不正确；十字丝分划板位置安装不正确；十字丝分划板位置安装不正确；n n（2 2 2 2）调焦镜位置不正确或调焦镜运行时晃动引起）调焦镜位置不正确或调焦镜运行时晃动引起）调焦镜位置不正确或调焦镜运行时晃动引起）调焦镜位置不正确或调焦镜运行时晃动引起 等效物镜光心偏心；等效物镜光心偏心；等效物镜光心偏心；等效物镜光心偏心；n n（3 3 3 3）气温变化引起仪器部件的涨缩，特别是仪器）气温变化引起仪器部件的涨缩，特别是仪器）气温变化引起仪器部件的涨缩，特别是仪器）气温变化引起仪器部件的涨缩，特别是仪器 受热不均匀使受热不均匀使受热不均匀使受热不均匀使视准轴视准轴视准轴视准轴位置变化。位置变化。位置变化。位置变化。2.2.视准轴误差对水平方向观测值的影响视准轴误差对水平方向观测值的影响视准轴误差对水平方向观测值的影响视准轴误差对水平方向观测值的影响 视准轴偏离了与水平轴正交的方向而产生视准轴差视准轴偏离了与水平轴正交的方向而产生视准轴差视准轴偏离了与水平轴正交的方向而产生视准轴差视准轴偏离了与水平轴正交的方向而产生视准轴差 ,规定视准轴偏向垂直度盘一侧时规定视准轴偏向垂直度盘一侧时规定视准轴偏向垂直度盘一侧时规定视准轴偏向垂直度盘一侧时,为正值为正值为正值为正值,反之为负值。反之为负值。反之为负值。反之为负值。测量学中已经证明，视准轴误差测量学中已经证明，视准轴误差测量学中已经证明，视准轴误差测量学中已经证明，视准轴误差 对水平方向观对水平方向观对水平方向观对水平方向观测值的影响为测值的影响为测值的影响为测值的影响为3535南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院3.3.视准轴误差对水平方向观测值的影响规律视准轴误差对水平方向观测值的影响规律视准轴误差对水平方向观测值的影响规律视准轴误差对水平方向观测值的影响规律4.4.消除消除视准轴误差的方法视准轴误差的方法视准轴误差的方法视准轴误差的方法 有上述公式可知，视准轴误差对水平方向观测有上述公式可知，视准轴误差对水平方向观测有上述公式可知，视准轴误差对水平方向观测有上述公式可知，视准轴误差对水平方向观测值的影响大小相等，正负号相反，因此，取盘值的影响大小相等，正负号相反，因此，取盘值的影响大小相等，正负号相反，因此，取盘值的影响大小相等，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左、盘右实际读数的中数，就可以消除视准轴误左、盘右实际读数的中数，就可以消除视准轴误左、盘右实际读数的中数，就可以消除视准轴误差对水平方向观测值的影响。差对水平方向观测值的影响。差对水平方向观测值的影响。差对水平方向观测值的影响。同时有：同时有：同时有：同时有：当观测目标的垂直角当观测目标的垂直角当观测目标的垂直角当观测目标的垂直角 较小时，较小时，较小时，较小时，1 1 1 1，故故故故 则则则则3636南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院3.6.2.3.6.2.水平轴倾斜误差水平轴倾斜误差水平轴倾斜误差水平轴倾斜误差1.1.1.1.产生原因产生原因产生原因产生原因:仪器的水平轴不于垂直轴正交，所产生的误差仪器的水平轴不于垂直轴正交，所产生的误差仪器的水平轴不于垂直轴正交，所产生的误差仪器的水平轴不于垂直轴正交，所产生的误差叫水平轴倾斜误差。仪器左右两端支架不等高、水叫水平轴倾斜误差。仪器左右两端支架不等高、水叫水平轴倾斜误差。仪器左右两端支架不等高、水叫水平轴倾斜误差。仪器左右两端支架不等高、水平轴两端轴经不相等都会产生水平轴倾斜误差。平轴两端轴经不相等都会产生水平轴倾斜误差。平轴两端轴经不相等都会产生水平轴倾斜误差。平轴两端轴经不相等都会产生水平轴倾斜误差。2.2.水平轴倾斜误差对水平方向观测值的影响水平轴倾斜误差对水平方向观测值的影响水平轴倾斜误差对水平方向观测值的影响水平轴倾斜误差对水平方向观测值的影响 垂直轴垂直，水平轴不与其正交而倾斜了一个垂直轴垂直，水平轴不与其正交而倾斜了一个垂直轴垂直，水平轴不与其正交而倾斜了一个垂直轴垂直，水平轴不与其正交而倾斜了一个角，这个角，这个角，这个角，这个 角就是水平轴倾斜误差。角就是水平轴倾斜误差。角就是水平轴倾斜误差。角就是水平轴倾斜误差。测量学中已经证明，水平轴倾斜误差测量学中已经证明，水平轴倾斜误差测量学中已经证明，水平轴倾斜误差测量学中已经证明，水平轴倾斜误差 ，对水平方向观，对水平方向观，对水平方向观，对水平方向观测值的影响为测值的影响为测值的影响为测值的影响为3737南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院3.3.水平轴倾斜误差对水平方向观测值的影响规律水平轴倾斜误差对水平方向观测值的影响规律水平轴倾斜误差对水平方向观测值的影响规律水平轴倾斜误差对水平方向观测值的影响规律4.4.消除消除水平轴误差的方法水平轴误差的方法水平轴误差的方法水平轴误差的方法 取盘左、盘右读数的平均值，得取盘左、盘右读数的平均值，得取盘左、盘右读数的平均值，得取盘左、盘右读数的平均值，得 实际上在观测时，仪器的视准轴误差和水平轴倾斜误差实际上在观测时，仪器的视准轴误差和水平轴倾斜误差实际上在观测时，仪器的视准轴误差和水平轴倾斜误差实际上在观测时，仪器的视准轴误差和水平轴倾斜误差是同时存在的，它们的影响将同时反映在盘左和盘右的读是同时存在的，它们的影响将同时反映在盘左和盘右的读是同时存在的，它们的影响将同时反映在盘左和盘右的读是同时存在的，它们的影响将同时反映在盘左和盘右的读数差中，因此，可写成：数差中，因此，可写成：数差中，因此，可写成：数差中，因此，可写成：3838南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院由上式可知：当由上式可知：当 时，时，在一般情况，随着在一般情况，随着 角的增大，等号右端第一项变化角的增大，等号右端第一项变化慢，而第二项则变化较为显著。现设慢，而第二项则变化较为显著。现设 度度 秒秒 秒秒 0 030.0030.00 0.00 0.003 330.0430.041.561.566 630.1530.153.003.00111130.6030.605.805.803939南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院 可见，在比较各方向的可见，在比较各方向的可见，在比较各方向的可见，在比较各方向的 互差时不可忽略互差时不可忽略互差时不可忽略互差时不可忽略 的的的的影响影响影响影响 ，如果个别方向的垂直角，如果个别方向的垂直角，如果个别方向的垂直角，如果个别方向的垂直角 较大，则受水平轴倾斜较大，则受水平轴倾斜较大，则受水平轴倾斜较大，则受水平轴倾斜误差的影响也较大，若将垂直角较大的方向的误差的影响也较大，若将垂直角较大的方向的误差的影响也较大，若将垂直角较大的方向的误差的影响也较大，若将垂直角较大的方向的 值与其值与其值与其值与其它垂它垂它垂它垂直角较小的方向的直角较小的方向的直角较小的方向的直角较小的方向的 相比较，就显得不合理了，所以相比较，就显得不合理了，所以相比较，就显得不合理了，所以相比较，就显得不合理了，所以国国国国家规范规定，当照准目标的垂直角超过家规范规定，当照准目标的垂直角超过家规范规定，当照准目标的垂直角超过家规范规定，当照准目标的垂直角超过 时，该方向时，该方向时，该方向时，该方向的值不与其它方向的的值不与其它方向的的值不与其它方向的的值不与其它方向的 值作比较，而与该方向在相邻值作比较，而与该方向在相邻值作比较，而与该方向在相邻值作比较，而与该方向在相邻测测测测回的回的回的回的 值进行比较，从同一时段内同一方向相邻测回间值进行比较，从同一时段内同一方向相邻测回间值进行比较，从同一时段内同一方向相邻测回间值进行比较，从同一时段内同一方向相邻测回间 值的稳定程度来判断观测质量的好坏。值的稳定程度来判断观测质量的好坏。值的稳定程度来判断观测质量的好坏。值的稳定程度来判断观测质量的好坏。下面我们讨论水平轴倾斜误差检验下面我们讨论水平轴倾斜误差检验下面我们讨论水平轴倾斜误差检验下面我们讨论水平轴倾斜误差检验 水平轴倾斜误差，即水平轴不垂直于垂直轴之差。国家水平轴倾斜误差，即水平轴不垂直于垂直轴之差。国家水平轴倾斜误差，即水平轴不垂直于垂直轴之差。国家水平轴倾斜误差，即水平轴不垂直于垂直轴之差。国家4040南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院规范规定用高低点法测定水平轴倾斜误差，测定规范规定用高低点法测定水平轴倾斜误差，测定规范规定用高低点法测定水平轴倾斜误差，测定规范规定用高低点法测定水平轴倾斜误差，测定时，在水平方向线上、下对称位置各设一个照准目时，在水平方向线上、下对称位置各设一个照准目时，在水平方向线上、下对称位置各设一个照准目时，在水平方向线上、下对称位置各设一个照准目标。标。标。标。检验步骤（目标设置一定要用仪器指挥）检验步骤（目标设置一定要用仪器指挥）n n注意：一定要使垂直度盘指标水准管精密注意：一定要使垂直度盘指标水准管精密 符合后才能读数，自动安平的要将符合后才能读数，自动安平的要将 旋钮拨到旋钮拨到“ON”ON”4141南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院(1)(1)首先测定仪器的指标差首先测定仪器的指标差首先测定仪器的指标差首先测定仪器的指标差:(2)(2)(2)(2)按按按按 将测微器读将测微器读将测微器读将测微器读数配到数配到数配到数配到 的尾数的尾数的尾数的尾数 ，再松开望远镜，再松开望远镜，再松开望远镜，再松开望远镜制动螺旋，使垂直度盘读数为制动螺旋，使垂直度盘读数为制动螺旋，使垂直度盘读数为制动螺旋，使垂直度盘读数为 制动，转动制动，转动制动，转动制动，转动望远镜微动螺旋使测微器中小缺口读数为望远镜微动螺旋使测微器中小缺口读数为望远镜微动螺旋使测微器中小缺口读数为望远镜微动螺旋使测微器中小缺口读数为 ，这时垂直度盘盘左读数为，这时垂直度盘盘左读数为，这时垂直度盘盘左读数为，这时垂直度盘盘左读数为 ，照次读数设置的垂直角即为，照次读数设置的垂直角即为，照次读数设置的垂直角即为，照次读数设置的垂直角即为 （例如（例如（例如（例如:则则则则:）4242南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院（3 3 3 3）高点设置好以后，紧接着将垂直角测三测）高点设置好以后，紧接着将垂直角测三测）高点设置好以后，紧接着将垂直角测三测）高点设置好以后，紧接着将垂直角测三测 回，回，回，回，并将三测回的平均值并将三测回的平均值并将三测回的平均值并将三测回的平均值 作为设置低点作为设置低点作为设置低点作为设置低点 的依据。的依据。的依据。的依据。（4 4 4 4）按）按）按）按 计算出低点的读数计算出低点的读数计算出低点的读数计算出低点的读数 按高点设置相同的方法设置好低点（因为低按高点设置相同的方法设置好低点（因为低按高点设置相同的方法设置好低点（因为低按高点设置相同的方法设置好低点（因为低 点垂直角为负值，故上式中应为点垂直角为负值，故上式中应为点垂直角为负值，故上式中应为点垂直角为负值，故上式中应为“+”+”+”+”号）。号）。号）。号）。（5 5 5 5）低点设置好以后，紧接着将垂直角测三测）低点设置好以后，紧接着将垂直角测三测）低点设置好以后，紧接着将垂直角测三测）低点设置好以后，紧接着将垂直角测三测 回，回，回，回，并将三测回的平均值并将三测回的平均值并将三测回的平均值并将三测回的平均值 和和和和 比较，比较，比较，比较，若它们的绝对值之差小于若它们的绝对值之差小于若它们的绝对值之差小于若它们的绝对值之差小于 则目标设置成则目标设置成则目标设置成则目标设置成 功。功。功。功。4343南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院（6 6）接下来按任务书要求进行六测回的水平角观）接下来按任务书要求进行六测回的水平角观 测。测。在设置高低点目标时，因为高低点的垂直角的绝在设置高低点目标时，因为高低点的垂直角的绝对值相等而符号相反，则：对值相等而符号相反，则：所以：所以：则有则有4444南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院即即将两式相家相减，得将两式相家相减，得若观测高低点个若观测高低点个 测回，则有：测回，则有：4545南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院国家规范规定，对于国家规范规定，对于J1J1型仪器型仪器 的绝对值都应小于的绝对值都应小于 对于对于J2J2型仪器型仪器 的绝对值都应小于的绝对值都应小于4646南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院3.6.3.垂直轴倾斜误差垂直轴倾斜误差1.1.产生原因产生原因:（1 1 1 1）仪器整平不完善；）仪器整平不完善；）仪器整平不完善；）仪器整平不完善；（2 2 2 2）垂直轴晃动；）垂直轴晃动；）垂直轴晃动；）垂直轴晃动；（3 3 3 3）因种种原因引起的脚架移动；）因种种原因引起的脚架移动；）因种种原因引起的脚架移动；）因种种原因引起的脚架移动；（4 4 4 4）照准部水准器校正后的剩余误差或因单向受）照准部水准器校正后的剩余误差或因单向受）照准部水准器校正后的剩余误差或因单向受）照准部水准器校正后的剩余误差或因单向受热使水热使水热使水热使水 准气泡偏离正确位置。准气泡偏离正确位置。准气泡偏离正确位置。准气泡偏离正确位置。2.2.垂直轴倾斜误差对水平方向观测值的影响垂直轴倾斜误差对水平方向观测值的影响垂直轴倾斜误差对水平方向观测值的影响垂直轴倾斜误差对水平方向观测值的影响4747南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院3.3.垂直轴倾斜误差对水平方向观测值的影响垂直轴倾斜误差对水平方向观测值的影响规律规律 由于仪器整平不完善或脚架下沉等原因引起垂直由于仪器整平不完善或脚架下沉等原因引起垂直由于仪器整平不完善或脚架下沉等原因引起垂直由于仪器整平不完善或脚架下沉等原因引起垂直轴倾斜时，其倾斜角轴倾斜时，其倾斜角轴倾斜时，其倾斜角轴倾斜时，其倾斜角 的大小和倾斜方向不会的大小和倾斜方向不会的大小和倾斜方向不会的大小和倾斜方向不会因照准部的转动而有所改变，因此垂直轴倾斜而因照准部的转动而有所改变，因此垂直轴倾斜而因照准部的转动而有所改变，因此垂直轴倾斜而因照准部的转动而有所改变，因此垂直轴倾斜而引起的水平轴倾斜的方向在望远镜倒转前后也是引起的水平轴倾斜的方向在望远镜倒转前后也是引起的水平轴倾斜的方向在望远镜倒转前后也是引起的水平轴倾斜的方向在望远镜倒转前后也是相同的，亦即相同的，亦即相同的，亦即相同的，亦即 的正负号不变，因而对任一观的正负号不变，因而对任一观的正负号不变，因而对任一观的正负号不变，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测方向在盘左、盘右观测结果的平均值中不能消测方向在盘左、盘右观测结果的平均值中不能消测方向在盘左、盘右观测结果的平均值中不能消除其误差影响。而在盘左和盘右读数的差数中也除其误差影响。而在盘左和盘右读数的差数中也除其误差影响。而在盘左和盘右读数的差数中也除其误差影响。而在盘左和盘右读数的差数中也没有这种误差的影响，也就是说，我们并不能利没有这种误差的影响，也就是说，我们并不能利没有这种误差的影响，也就是说，我们并不能利没有这种误差的影响，也就是说，我们并不能利用用用用 值来判断是否存在垂直轴倾斜误差的影响。值来判断是否存在垂直轴倾斜误差的影响。值来判断是否存在垂直轴倾斜误差的影响。值来判断是否存在垂直轴倾斜误差的影响。既然不能指望取盘左和盘右读数的中数来消除既然不能指望取盘左和盘右读数的中数来消除既然不能指望取盘左和盘右读数的中数来消除既然不能指望取盘左和盘右读数的中数来消除这种误差的影响，为了提高测角精度，我们只能这种误差的影响，为了提高测角精度，我们只能这种误差的影响，为了提高测角精度，我们只能这种误差的影响，为了提高测角精度，我们只能4848南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院 采取其他措施来削弱垂直轴倾斜误差的影响。采取其他措施来削弱垂直轴倾斜误差的影响。采取其他措施来削弱垂直轴倾斜误差的影响。采取其他措施来削弱垂直轴倾斜误差的影响。4.4.削弱垂直轴倾斜误差的措施削弱垂直轴倾斜误差的措施(1)(1)(1)(1)尽量减小垂直轴的倾斜角尽量减小垂直轴的倾斜角尽量减小垂直轴的倾斜角尽量减小垂直轴的倾斜角 值值值值;(2)(2)(2)(2)测回间重新整置仪器测回间重新整置仪器测回间重新整置仪器测回间重新整置仪器;(3)(3)(3)(3)将水平方向观测值加垂直轴倾斜改正将水平方向观测值加垂直轴倾斜改正将水平方向观测值加垂直轴倾斜改正将水平方向观测值加垂直轴倾斜改正4.4.垂直轴倾斜改正数的计算垂直轴倾斜改正数的计算对于对于对于对于T T3 3 3 3:对于对于对于对于J J2 2 2 2 4949南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院3.7 3.7 精密测角的误差影响精密测角的误差影响3.7.1.外界条件的影响外界条件的影响1.1.1.1.大气层密度的变化和大气透明度对目标成像质量大气层密度的变化和大气透明度对目标成像质量大气层密度的变化和大气透明度对目标成像质量大气层密度的变化和大气透明度对目标成像质量的影响的影响的影响的影响（1 1 1 1）大气层密度的变化对目标成像稳定性的影响）大气层密度的变化对目标成像稳定性的影响）大气层密度的变化对目标成像稳定性的影响）大气层密度的变化对目标成像稳定性的影响目标成像是否稳定重要取决于视线通过近地大气层目标成像是否稳定重要取决于视线通过近地大气层目标成像是否稳定重要取决于视线通过近地大气层目标成像是否稳定重要取决于视线通过近地大气层（简称大气层）密度的变化情况（简称大气层）密度的变化情况（简称大气层）密度的变化情况（简称大气层）密度的变化情况早晨太阳升起时，目标成像也仅有轻微的波动；早晨太阳升起时，目标成像也仅有轻微的波动；早晨太阳升起时，目标成像也仅有轻微的波动；早晨太阳升起时，目标成像也仅有轻微的波动；日出以后，有一段时间，大约日出以后，有一段时间，大约日出以后，有一段时间，大约日出以后，有一段时间，大约1 1 1 13h3h3h3h，成像较稳定；，成像较稳定；，成像较稳定；，成像较稳定；1212121215 h15 h15 h15 h，成像波动较大；，成像波动较大；，成像波动较大；，成像波动较大；5050南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院日落前有一段成像稳定而有利于观测的时间；日落前有一段成像稳定而有利于观测的时间；日落前有一段成像稳定而有利于观测的时间；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。夜间大气层一般是平衡的。夜间大气层一般是平衡的。夜间大气层一般是平衡的。(2)(2)大气透明度对目标成像清晰的影响大气透明度对目标成像清晰的影响大气透明度对目标成像清晰的影响大气透明度对目标成像清晰的影响 目标成像是否清晰主要取决于大气的透明程度，目标成像是否清晰主要取决于大气的透明程度，目标成像是否清晰主要取决于大气的透明程度，目标成像是否清晰主要取决于大气的透明程度，也就是取决于大气中对光线散射作用的物质（如尘也就是取决于大气中对光线散射作用的物质（如尘也就是取决于大气中对光线散射作用的物质（如尘也就是取决于大气中对光线散射作用的物质（如尘埃、水蒸气等）的多少。尘埃和水蒸气对近地大气埃、水蒸气等）的多少。尘埃和水蒸气对近地大气埃、水蒸气等）的多少。尘埃和水蒸气对近地大气埃、水蒸气等）的多少。尘埃和水蒸气对近地大气层的透明度起着决定性作用。层的透