[其它]第三章 精密测角仪器和水平角观测1.ppt
《[其它]第三章 精密测角仪器和水平角观测1.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《[其它]第三章 精密测角仪器和水平角观测1.ppt(73页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、第三章 精密测角仪器和水平角观测,一、精密测角仪器经纬仪 二、经纬仪的三轴误差 三、精密测角的误差影响 四、精密测角方法 五、偏心观测与归心改正,本章提要 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经纬仪。精密经纬仪按精度等级的高低,我国精密光学经纬仪的系列分为J07,J1,J2,J6等规格。本章主要介绍精密经纬仪的基本构造和仪器检验,应用精密经纬仪完成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。,一、精密测角仪器,基本结构:照准部、水准管、水平度盘、基座,主要轴线:视准轴、横轴、水准管轴、竖轴(旋转轴、垂直轴),一、精密测角仪器,一、精密测角仪器,1、用较短的复合物镜焦
2、距,得到等效物镜焦距 f较大值。,2、平均边长3KM以上的三角网,如各目标与测站的距离相差1KM,在一测回的观测中,各目标不重新调焦是不会影响照准精度的。,与普通经纬仪的主要区别,一、精密测角仪器,3、读数精度高(测微器),水准器的精度主要由水准器的格值来衡量。,一、精密测角仪器,水准器的灵敏度:当人们的肉眼发觉气泡有最小移动量(约0.2mm)时水准管轴所倾斜的角度值。,关于水准管分划值,(管上两相邻分划线间的圆弧所对的圆心角),一、精密测角仪器,J2,一、精密测角仪器,425739.0,1740302.7,测微盘上共有10个大格,每一大格又分60小格,共有600个小格,相当于度盘的半个最小分
3、格10,所以一大格代表1,一小格代表1。,二、经纬仪的三轴误差,1视准轴误差 1)产生原因:望远镜的十字丝分划板安装不正确、望远镜调焦镜运行时晃动、气温变化引起仪器部件的胀缩,特别是仪器受热不均匀使视准轴位置变化等。,二、经纬仪的三轴误差,2)视准轴误差对水平方向观测影响的规律 随目标垂直角的增大而增大,当 最小值。 由盘左和盘右的观测方向值求平均值,可以消除视准轴误差对水平方向观测的影响,而得到正确的方向值。,二、经纬仪的三轴误差,计算2C的作用: 一测回中各观测方向2C互差的大小,在一定程度上反映了观测成果的质量。,二、经纬仪的三轴误差,2水平轴倾斜误差 1)产生原因:仪器左、右两端的支架
4、不等高、水平轴两端轴径不相等等。 2)水平轴倾斜误差对水平方向观测的影响,3)水平轴倾斜误差对水平方向观测影响规律 不仅与i有关,而且还与有关。 由盘左和盘右的观测方向值求平均值,可以消除水平轴倾斜误差对水平方向观测的影响,而得到正确的方向值。,二、经纬仪的三轴误差,盘左,左高右低,,盘右,左低右高,,二、经纬仪的三轴误差,视准轴误差和水平轴误差对水平方向观测值的综合影响(反应在盘左盘右的读数差中):,当=0时,L-R=2C,一般情况下,随着角的增大,上式右端第一项变化较慢,而第二项则变化较为显著。,4)水平轴倾斜误差的检验 (高低点法):,二、经纬仪的三轴误差,两式相加和相减分别得C角和i角
5、。,二、经纬仪的三轴误差,若测了n个测回,则有:,国家规范规定,对于J1型仪器,c、i的绝对值都应小于10 对于J2型仪器,c、i的绝对值都应小于15,二、经纬仪的三轴误差,3垂直轴倾斜误差 1)产生原因:仪器未严格整平 2)垂直轴偏斜误差对水平方向观测值的影响,(1)垂直轴偏斜误差对水平方向观测值的影响是通过水平轴倾斜量而表现出来的。 (2)由于水平轴倾斜,从而使视准轴也偏离正确位置,使观测方向产生了的误差影响。,二、经纬仪的三轴误差,根据直角球面三角形公式可得:,因为V和iv是小角。,3)垂直轴偏斜误差对水平方向观测值影响的规律,4)削弱垂直轴偏斜误差对水平方向观测值影响的措施: ()尽量
6、减小垂直轴的倾斜角。 ()测回间重新整平仪器。 ()对水平方向观测值施加垂直轴倾斜改正数。,二、经纬仪的三轴误差,1 外界条件的影响 仪器误差的影响 照准和读数误差的影响,三、精密测角的误差影响,1 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,三、精密测角的误差影响,1)大气层密度的变化对目标成像稳定性的影响 目标成像是否稳定主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,如果大气密度是均匀的、不变的,则大气层就保持平衡,目标成像就很稳定;如果大气密度剧烈变化,则目标成像就会产生上下左右跳动。实际上大气密度始终存在着不同程度的变化,它的变化程度主要取决于太
7、阳造成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。,2)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,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。尘埃上升到一定高度后,除部分浮悬在大气中,经雨后才消失外,一般均逐渐返回地面。水蒸气升到高空后可能形成云层,也可能逐渐稀释在大气中,因此尘埃和水蒸气对近地大气的透明度起着决定性作用。 地面的尘埃之所以上升,主要是由于风的作用,即强烈的空气水平气流和上升对流的结果,大量水蒸气也是水域和植被地段强烈升温产生的,所以大气透明度从本质上说也主要决定于太阳辐射的强烈程度。因此一般来说,上午接近中午时大
8、气透明度较差,午后随着辐射减弱,水蒸气愈来愈少,尘埃也不断陆续返回地面,所以一般在下午3h以后又有一段大气透明度良好的有利观测时间。,三、精密测角的误差影响,结论: 1、为了获得稳定的目标成像,应当在有利于观测的时间进行观测,一般晴天在日出1h之后的1-2h内和下午3、4点到日落前1h这段时间最为适宜; 2、夏季观测时间要适当缩短,冬季可稍加延长; 3、阴天由于太阳的热辐射较小,所以大气的温度和密度变化也较小几乎全天都能获得稳定清晰的成像,即全天的任何时间都有利于观测。,(2)水平折光的影响 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,当来自目标的光线进人
9、望远镜时,望远镜所照准的方向为这条曲线在望远镜处的切线方向,这个方向显然不与这条曲线的弦线相一致,而有一微小的交角,称为微分折光。 水平折光的影响还随着大气温度的变化而不同。如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,但是在夜间沙石地面散热快,而水面的空气散热慢,因此,白天和晚间的水平折光影响正好相反。由于方向的右侧有河流,在白天观测时,视线凹向河流,在晚间观测时,视线凸向河流,所以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。,三、精密测角的误差影响,视线在水平方向靠近某些实体会产生局部性水平折光影响,如视线靠近岩石或在建筑物附近通过,因岩石等实
10、体比空气吸热快、传热也快,使岩石等实体附近的气温高、密度小,所以也将使视线弯曲。 水平折光的影响是极为复杂的,为了在一定程度上削减其对精密测角的影响,一般应采取必要的措施。(选点、造标、阴天观测) 在精密工程测量中水平角观测还受到工程场地的一些局部因素的影响。(应根据测区微气候条件的实际情况,选择最有利的观测时间,将整个观测工作分配在几个不同的时间段内完成),三、精密测角的误差影响,(3)照准目标的相位差 照准目标如果是圆柱形实体,如木杆、标心柱,则在阳光照射下会有阴影,圆柱上分为明亮和阴暗的两部分。视线较长时往往不易确切地看清圆柱的轮廓线,当背景较阴暗时,往往十字丝照准明亮部分的中线;当背景
11、比较明亮时,十字丝却照准了阴暗部分的中线,也就是说照准实体目标时,往往不能正确地照准目标的真正中心轴线,从而给观测结果带来误差,这种误差叫相位差。可知,相位差的影响随太阳的方位变化而不同,在上午和下午,当太阳在对称位置时,实体目标的明亮与阴暗部分恰恰相反,所以相位差影响的正负号也相反,因此,最好半数测回在上午观测,半数测回在下午观测。 为了减弱这种误差的影响,在三角测量中一般采用微相位照准圆筒。,三、精密测角的误差影响,(4)温度变化的影响 如果在观测时仪器受太阳光的直接照射,则由于仪器的各部分受热不均匀,膨胀也不相同,致使仪器产生变形,各轴线间的正确关系不能保证,从而影响观测的精度,所以在观
12、测时必须撑伞或用测橹覆挡住太阳光对仪器的直接照射。但是,尽管仪器不直接受太阳光的照 射,周围空气温度的变化也会影响仪器各部分发生微小的相对变形,使仪器视准轴位置发生微小的变动。 视准轴位置的变动可以由同一测回中照准同目标的盘左、盘右读数的差数中看出,这个差数就是两倍视准轴误差,以2C表示。如果没有由于仪器变形而引起的误差,则由每个观测方向所求得的2C值与其真值之间只能有偶然性质的差异。但是经验证明,倘若在连续观测几个测回的过程中温度不断变化,则由每个测回所得的2C值有着系统性的差异,而且这个系统性的差异与观测过程中温度的变化有着密切的关系。,三、精密测角的误差影响,假定在一个测回的短时间观测过
13、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。所谓按时间对称排列的观测程序,是假定在一测回的较短时间内,气温对仪器的影响是均匀变化的,上半测回依顺时针次序观测各目标,下半测回依逆时针次序观测各目标,并尽量做到观测每一目标的时间间隔相近,这样做,上、下半测回观测每一目标时刻的平均数相近,可以认为各目标是在同一平均时刻观测的,这样可以认为同一方向上、下半测回观测值的平均值中将受到同样的误差影响,从而由方向求角度时可以大大削弱仪器受气温变化影响而引起的误差。,三、精密测角的误差影响,(5)外界条件对觇标内架稳定性的影响 在高标上观测时,仪器安放
14、在觇标内架的观测台(仪器台)上,在地面上观测时,通常把仪器安放在三脚架上,当觇标内架或三脚架发生扭转时,仪器基座和固定在基座上的水平度盘就会随之发生变动,给观测结果带来影响。 温度的变化会使木标架或三脚架的木构件产生不均匀的胀缩而引起扭转,钢标在阳光的照射下,向阳处温度高,背阴处温度低,由于温度的差异,使标架的不同部分产生不均匀的膨胀,从而引起扭转。 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。,三、精密测角的误差影响,2 仪器误差的影响 (1)水平度盘位移的影响 当转动照准部时,由于轴面的摩擦力使仪器的基座部
15、分产生弹性的扭曲,因此,与基座固连的水平度盘也随之发生微小的方位变动,这种扭曲主要发生在照准部旋转的开始瞬间,因为这时必须克服垂直轴与轴套表面之间互相密接的惯力。当照准部开始转动之后,在转动照准部的过程中只需克服较小的轴面摩擦力,而在转动停止之后,没有任何力再作用于仪器的基座部分,它在弹性作用下就逐渐反向扭曲,企图恢复原来的平衡状态。因此,在观测时当照准部顺时针方向转动时,度盘也随着基座顺转一个微小的角度,使在度盘上的读数偏小;反之,逆转照准部时,使度盘读数偏大,这将给测得的方向值带来系统误差。,三、精密测角的误差影响,根据这种误差的性质,如果在半测回中照准目标时保持照准部向一个方向转动,则可
16、以认为各方向所带误差的正负号相同,由方向组成角度时就可以削减这种误差影响,即使各方向所受误差的大小不同,在组成角度中也只含有残余误差的影响,且其符号可能为正,也可能为负,而没有系统的性质。 如果在一测回中,上半测回顺转照准部,依次照准各方向,下半测回逆转照准部,依相反的次序照准各方向,则在同一角度的上、下半测回的平均值中就可以很好地消除这种误差影响。,三、精密测角的误差影响,(2)照准部旋转不正确的影响 当照准部垂直轴与轴套之间的间隙过小,则照准部转动时会过紧,如果间隙过大,则照准部转动时垂直轴在轴套中会发生歪斜或平移,这种现象叫照准部旋转不正确。照准部旋转不正确会引起照准部的偏心和测微器行差
17、的变化,为了消除这些误差的影响,采用重合法读数,可在读数中消除照准部偏心影响。在测定测微器行差时应转动照准部位置而不应转动水平度盘位置,这样测定的行差数值中将受到照准部旋转不正确的影响,根据这个行差值来改正测微器读数较为合理。,三、精密测角的误差影响,(3)照准部水平微动螺旋作用不正确的影响 旋进照准部水平微动螺旋时,靠螺杆的压力推动照准部;当旋出照准部微动螺旋时,靠反作用弹簧的弹力推动照准部。若因油污阻碍或弹簧老化等原因使弹力减弱,则微动螺旋旋出后,照准部不能及时转动,微动螺杆顶端就出现微小的空隙,在读数过程中,弹簧才逐渐伸张而消除空隙,这时读数,视准轴已偏离了照准方向,从而引起观测误差。为
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 其它 其它第三章 精密测角仪器和水平角观测1 第三 精密 仪器 水平 观测
链接地址:https://www.31doc.com/p-2001922.html