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第四章第四章大地测量观测技术大地测量观测技术应用大地测量学应用大地测量学大地测量的基本任务：大地测量的基本任务：地面点空间位置地面点空间位置重力重力传统的测量方法：传统的测量方法：天文测量天文测量三角测量三角测量导线测量导线测量几何水准测量几何水准测量主要观测元素：主要观测元素：角度角度距离距离高差高差第一节精密角度测量第1页/共196页第四章第四章大地测量观测技术大地测量观测技术第一节第一节 精密角度测量仪器精密角度测量仪器第二节第二节 角度观测误差分析角度观测误差分析第三节第三节 方向观测法方向观测法第四节第四节 垂直角测量垂直角测量第五节第五节 精密距离测量精密距离测量第六节第六节 精密水准测量仪器及其检验精密水准测量仪器及其检验第七节第七节 精密水准测量观测与概算精密水准测量观测与概算第八节第八节 GPSGPS测量测量第九节第九节 天文测量简介天文测量简介第十节第十节 重力测量简介重力测量简介第2页/共196页第四章第四章大地测量观测技术大地测量观测技术第一节第一节 精密角度测量仪器精密角度测量仪器第二节第二节 角度观测误差分析角度观测误差分析第三节第三节 方向观测法方向观测法第四节第四节 垂直角测量垂直角测量第五节第五节 精密距离测量精密距离测量第六节第六节 精密水准测量仪器及其检验精密水准测量仪器及其检验第七节第七节 精密水准测量观测与概算精密水准测量观测与概算第八节第八节 GPSGPS测量测量第九节第九节 天文测量简介天文测量简介第十节第十节 重力测量简介重力测量简介第3页/共196页4.1精密角度测量仪器精密角度测量仪器应用大地测量学应用大地测量学4.1.1精密光学经纬仪的基本构造精密光学经纬仪的基本构造4.1.2光学测微器与对径重合读数法光学测微器与对径重合读数法4.1.3常用的常用的J1、J2级光学经纬仪级光学经纬仪4.1.4电子经纬仪电子经纬仪第一节精密角度测量第4页/共196页4.1精密角度测量仪器精密角度测量仪器应用大地测量学应用大地测量学我国光学经纬仪系列分为：我国光学经纬仪系列分为：J1、J2、J6等级等级别。别。J为经纬仪汉语拼音第一个字母，下标表示仪为经纬仪汉语拼音第一个字母，下标表示仪器室内检定时器室内检定时一测回一测回水平方向观测中误差。水平方向观测中误差。第一节精密角度测量第5页/共196页4.1精密角度测量仪器精密角度测量仪器应用大地测量学应用大地测量学4.1.1精密光学经纬仪的基本构造精密光学经纬仪的基本构造4.1.2光学测微器与对径重合读数法光学测微器与对径重合读数法4.1.3常用的常用的J1、J2级光学经纬仪级光学经纬仪4.1.4电子经纬仪电子经纬仪第一节精密角度测量第6页/共196页4.1.1精密光学经纬仪的基本构造精密光学经纬仪的基本构造应用大地测量学应用大地测量学望远镜望远镜 读数设备读数设备水准器水准器轴系轴系第一节精密角度测量第7页/共196页应用大地测量学应用大地测量学1 1 1 1、望远镜、望远镜、望远镜、望远镜组成：物镜、调焦镜、十字丝分划板、目镜组成：物镜、调焦镜、十字丝分划板、目镜4.1.1精密光学经纬仪的基本构造精密光学经纬仪的基本构造第8页/共196页应用大地测量学应用大地测量学 等效物镜的光心与十字丝中心的连线称为望远镜的等效物镜的光心与十字丝中心的连线称为望远镜的视准轴。视准轴。望远镜调焦时，望远镜调焦时，调焦透镜调焦透镜沿着望远镜内壁来回移动。沿着望远镜内壁来回移动。如果调焦透镜不是沿着平行于光轴的直线运动，就会导如果调焦透镜不是沿着平行于光轴的直线运动，就会导致视准轴改变方向，给方向观测成果带来误差。致视准轴改变方向，给方向观测成果带来误差。结论结论：规定一个测回内不得重新调焦。：规定一个测回内不得重新调焦。4.1.1精密光学经纬仪的基本构造精密光学经纬仪的基本构造v=0.25mu=2000mdu=1000m时，dv=0.016mm微分上式得：微分上式得：第9页/共196页应用大地测量学应用大地测量学2 2 2 2、水准器、水准器、水准器、水准器（1 1）作用作用使经纬使经纬仪的垂直轴与测站铅垂仪的垂直轴与测站铅垂线一致。线一致。（2 2）圆水准器圆水准器用用于粗平。于粗平。4.1.1精密光学经纬仪的基本构造精密光学经纬仪的基本构造第10页/共196页应用大地测量学应用大地测量学2 2 2 2、水准器、水准器、水准器、水准器（3 3）管水准器管水准器用用于精平。冰点低、流动于精平。冰点低、流动性强、附着力小的液体性强、附着力小的液体（酒精、硫酸醚）。（酒精、硫酸醚）。（4 4）水准器格值水准器格值”一个分格（一个分格（2mm2mm）所对的圆心角。决定了所对的圆心角。决定了灵敏度。防止灵敏度。防止太阳照射太阳照射仪器，防止仪器，防止手指触摸手指触摸水水准管。准管。4.1.1精密光学经纬仪的基本构造精密光学经纬仪的基本构造第11页/共196页应用大地测量学应用大地测量学3 3 3 3、读数设备、读数设备、读数设备、读数设备 （1 1）度盘）度盘（2 2）光学测微器）光学测微器（3 3）读数显微镜）读数显微镜4.1.1精密光学经纬仪的基本构造精密光学经纬仪的基本构造第12页/共196页应用大地测量学应用大地测量学3 3 3 3、读数设备、读数设备、读数设备、读数设备 （1 1）水平度盘）水平度盘 玻璃制成，安置在仪器基座的垂直轴套上，玻璃制成，安置在仪器基座的垂直轴套上，仪器转动时不得转动和移动。仪器转动时不得转动和移动。度盘是量测角度的标准器，其圆周刻划着等度盘是量测角度的标准器，其圆周刻划着等间距的分划线，两相邻分划线间的角值称为间距的分划线，两相邻分划线间的角值称为格值格值。精密测角一起的度盘直径精密测角一起的度盘直径7575160mm160mm，格值，格值4 42020。如。如图图4-54-5。4.1.1精密光学经纬仪的基本构造精密光学经纬仪的基本构造第13页/共196页应用大地测量学应用大地测量学3 3 3 3、读数设备、读数设备、读数设备、读数设备 （1 1）水平度盘）水平度盘 度盘分化误差主要表现为度盘分化误差主要表现为系统误差系统误差，其中：，其中：沿度盘全局逐渐变化，形成以圆周为周期的沿度盘全局逐渐变化，形成以圆周为周期的周期性误差，称为周期性误差，称为长周期误差长周期误差；以度盘上一小弧段，约以度盘上一小弧段，约202011为周期，为周期，并在圆周上多次重复出现的周期性误差，称为并在圆周上多次重复出现的周期性误差，称为短短周期误差周期误差。4.1.1精密光学经纬仪的基本构造精密光学经纬仪的基本构造第14页/共196页应用大地测量学应用大地测量学3 3 3 3、读数设备、读数设备、读数设备、读数设备 （1 1）水平度盘）水平度盘 为减弱周期误差对方向观测到影响，规范规为减弱周期误差对方向观测到影响，规范规定，在方向观测中，各方向观测中，各测回之间定，在方向观测中，各方向观测中，各测回之间应变换度盘位置。一般按照下式进行配置：应变换度盘位置。一般按照下式进行配置：m m为测回数，为测回数，为度盘格值的一半。为度盘格值的一半。4.1.1精密光学经纬仪的基本构造精密光学经纬仪的基本构造第15页/共196页应用大地测量学应用大地测量学（2 2）光学测微器。）光学测微器。用于读取不足一个用于读取不足一个刻划格值的读数，精密刻划格值的读数，精密经纬仪采用经纬仪采用双光学双光学零件零件的测微器，按的测微器，按对径重合对径重合读数法读取读数，可读读数法读取读数，可读到到1 1”0.10.1”。4.1.1精密光学经纬仪的基本构造精密光学经纬仪的基本构造第16页/共196页应用大地测量学应用大地测量学（3 3）读数显微镜窗口。）读数显微镜窗口。测微尺分划像测微尺分划像 度盘对径分划像度盘对径分划像4.1.1精密光学经纬仪的基本构造精密光学经纬仪的基本构造第17页/共196页应用大地测量学应用大地测量学4 4、轴系、轴系（1 1）照准部（望远镜、读）照准部（望远镜、读数设备、水准器、垂直度数设备、水准器、垂直度盘）旋转时，保证轴线定盘）旋转时，保证轴线定向不变。向不变。（2 2）照准部旋转轴心、度）照准部旋转轴心、度盘刻度中心、度盘旋转中盘刻度中心、度盘旋转中心应一致，否则，将产生心应一致，否则，将产生照准部偏心差照准部偏心差、度盘偏心度盘偏心差差。4.1.1精密光学经纬仪的基本构造精密光学经纬仪的基本构造第18页/共196页应用大地测量学应用大地测量学4 4、轴系、轴系（3 3）由于轴与轴套间的间隙，）由于轴与轴套间的间隙，以及受到以及间隙中的润滑油以及受到以及间隙中的润滑油作用，照准部相对于正确的旋作用，照准部相对于正确的旋转轴线位置也会产生偏差，称转轴线位置也会产生偏差，称为为定向偏差定向偏差。定向偏差造成照准部在旋定向偏差造成照准部在旋转过程中摇晃、歪斜或平移，转过程中摇晃、歪斜或平移，这种现象叫做这种现象叫做照准部旋转不正照准部旋转不正确确。4.1.1精密光学经纬仪的基本构造精密光学经纬仪的基本构造第19页/共196页4.1精密角度测量仪器精密角度测量仪器应用大地测量学应用大地测量学4.1.1精密光学经纬仪的基本构造精密光学经纬仪的基本构造4.1.2光学测微器与对径重合读数法光学测微器与对径重合读数法4.1.3常用的常用的J1、J2级光学经纬仪级光学经纬仪4.1.4电子经纬仪电子经纬仪第一节精密角度测量第20页/共196页应用大地测量学应用大地测量学1 1、光学测微器有、光学测微器有双平板玻璃双平板玻璃、双光楔双光楔等类型。等类型。2 2、转动测微器测微轮时，测微尺移动，同时，对径分、转动测微器测微轮时，测微尺移动，同时，对径分划影像上下按相反方向移动。测微尺全长对应上下对划影像上下按相反方向移动。测微尺全长对应上下对径分划的径分划的半个分格半个分格。4.1.2光学测微器与对径重合读数光学测微器与对径重合读数第21页/共196页4.1精密角度测量仪器精密角度测量仪器应用大地测量学应用大地测量学4.1.1精密光学经纬仪的基本构造精密光学经纬仪的基本构造4.1.2光学测微器与对径重合读数法光学测微器与对径重合读数法4.1.3常用的常用的J1、J2级光学经纬仪级光学经纬仪4.1.4电子经纬仪电子经纬仪第一节精密角度测量第22页/共196页应用大地测量学应用大地测量学1 1 1 1、J1J1J1J1级光学经纬仪级光学经纬仪级光学经纬仪级光学经纬仪T3T3T3T3水平度盘水平度盘1 1度分为度分为3 3大格，每大格分大格，每大格分5 5小格，最小格小格，最小格值值44。采用双平板玻璃光学测微器，测微尺刻有。采用双平板玻璃光学测微器，测微尺刻有600600格，最小格值格，最小格值0.20.2。4.1.3常用的常用的J1、J2级光学经纬仪级光学经纬仪第23页/共196页应用大地测量学应用大地测量学2 2 2 2、J2J2J2J2级光学经纬仪级光学经纬仪级光学经纬仪级光学经纬仪T2T2T2T24.1.3常用的常用的J1、J2级光学经纬仪级光学经纬仪第24页/共196页应用大地测量学应用大地测量学3 3 3 3、J2J2J2J2级光学经纬仪级光学经纬仪级光学经纬仪级光学经纬仪Zeiss010Zeiss010Zeiss010Zeiss0104.1.3常用的常用的J1、J2级光学经纬仪级光学经纬仪第25页/共196页4.1精密角度测量仪器精密角度测量仪器应用大地测量学应用大地测量学4.1.1精密光学经纬仪的基本构造精密光学经纬仪的基本构造4.1.2光学测微器与对径重合读数法光学测微器与对径重合读数法4.1.3常用的常用的J1、J2级光学经纬仪级光学经纬仪4.1.4电子经纬仪电子经纬仪第一节精密角度测量第26页/共196页4.1.4电子经纬仪电子经纬仪应用大地测量学应用大地测量学电子经纬仪电子经纬仪：安置有：安置有电子扫描度盘电子扫描度盘，在，在微处理微处理控制控制下，实现下，实现自动自动化化数字测角数字测角的的经纬仪经纬仪。电子速测仪电子速测仪：将：将电子经纬仪电子经纬仪、光电测距仪光电测距仪和和存存储器储器集成在一起，在集成在一起，在微处理器微处理器控制下，能同时控制下，能同时测定测定和和显示距离显示距离、水平角水平角和和垂直角垂直角，并能对观，并能对观测值进行各种测值进行各种改正改正、计算计算和和记录记录地面点的三维地面点的三维空间坐标的电子测量仪器。俗称空间坐标的电子测量仪器。俗称全站仪全站仪。第27页/共196页4.1.4电子经纬仪电子经纬仪应用大地测量学应用大地测量学1 1、构成：光学部件、机械部件、电子扫描度盘、构成：光学部件、机械部件、电子扫描度盘、电电子传感器、微处理机；子传感器、微处理机；2 2、光栅度盘：固定与移动光栅探测器、光栅度盘：固定与移动光栅探测器3 3、工作原理：、工作原理：固定光栅探固定光栅探测器测器活动光栅探活动光栅探测器测器第28页/共196页电子测角分类编码度盘测角光栅度盘测角一、电子测角概述 第29页/共196页二、编码度盘测角原理1、编码度盘 码道 区间第30页/共196页结论结论：识别识别望远镜照准方向落在望远镜照准方向落在哪一个区间哪一个区间是编码度是编码度盘测角的盘测角的关键关键。二、编码度盘测角原理区间编码刻度值区间 编码刻度值0000000 0081000180 001000122 3091001202302001045 00101010225003001167 30111011247 304010090 00121100270 005010111230131101292 3060110135 00141110315 0070111157 30151111337 304码道编码度盘角度对照表如何识别区间？如何识别区间？1 1、编码度盘、编码度盘第31页/共196页1001-E-E旋旋转转轴轴发光二极管发光二极管接收二极管接收二极管R二、编码度盘测角原理2、编码度盘光电读数识别原理度盘度盘第32页/共196页二、编码度盘测角原理3、角度分辨率 设-角度分辨率 S-区间数，则 设n-码道数，则若提高角度分辨率若提高角度分辨率，必须，必须增加码道数增加码道数n。结论结论：第33页/共196页示例示例：右图角度分辨率为右图角度分辨率为22.522.5度度，若提高至若提高至2020，由，由 则需刻成则需刻成360360/20/20=6480064800个区间，个区间，而而6480026480021616，即需即需16码道码道。3、角度分辨率二、编码度盘测角原理困难困难：受光电器件尺寸限制，靠增加码：受光电器件尺寸限制，靠增加码道提高角度分辨率很不现实。故直接利道提高角度分辨率很不现实。故直接利用该法用该法精度较低精度较低。第34页/共196页三、光栅度盘测角原理1 1、光栅、光栅直线光栅直线光栅扇形光栅扇形光栅具有密集具有密集等宽等距线条等宽等距线条的光学的光学元件。元件。圆形光栅第35页/共196页特点：栅距越小，则角度分划值越小，即测角精度越高。示例：当角度分划值为144,在80mm直径的光栅度盘上，将刻划12500条细线(刻线密度为50条mm)。结论：要想再提高测角精度，必须对其作进一步的细分。然而，这样小的栅距，再细分实属不易。如何提高测角精度呢？三、光栅度盘测角原理1 1、光栅、光栅主光栅主光栅栅距栅距接收二极管接收二极管第36页/共196页三、光栅度盘测角原理2、莫尔条纹第37页/共196页3.3.莫尔条纹的特点莫尔条纹的特点三、光栅度盘测角原理（1）两光栅之间）两光栅之间夹角越小夹角越小，条纹条纹越粗越粗，即相邻明条即相邻明条纹或暗条纹之间的纹或暗条纹之间的距离越大距离越大。（2）在垂直于光栅构成的平面方向上，条纹亮度在垂直于光栅构成的平面方向上，条纹亮度 按按正弦规律正弦规律周期性变化周期性变化。第38页/共196页 B三、光栅度盘测角原理3.3.莫尔条纹的特点莫尔条纹的特点 第39页/共196页 B（3 3）光栅移动）光栅移动一个光栅距一个光栅距 莫尔条纹移动莫尔条纹移动一个条一个条纹宽度纹宽度B B (莫尔条纹明暗变化莫尔条纹明暗变化一周期一周期)三、光栅度盘测角原理3.3.莫尔条纹的特点莫尔条纹的特点第40页/共196页 （4 4）莫尔条纹对光栅具有）莫尔条纹对光栅具有位移放大位移放大作用作用 如图如图 光栅光栅2 2光栅光栅1 1 B由于由于角很小，则：角很小，则：B/2/2 2三、光栅度盘测角原理/2莫尔条纹宽度莫尔条纹宽度B对光栅距对光栅距 的放大关系为：的放大关系为：3.3.莫尔条纹的特点莫尔条纹的特点第41页/共196页u放大倍数随光栅夹角放大倍数随光栅夹角 的减小而增大。的减小而增大。u若光栅距若光栅距 固定固定，条纹宽度，条纹宽度B B随随 的减小而增大。的减小而增大。3.3.莫尔条纹的特点莫尔条纹的特点 （4 4）莫尔条纹对光栅具有）莫尔条纹对光栅具有位移放大位移放大作用作用三、光栅度盘测角原理结论结论：第42页/共196页示例：示例：当当 =1010，=0.01mm0.01mm时时:根据根据B B/=1/=1/得出得出B/344344，B=B=344344=3.44mm3.44mm三、光栅度盘测角原理结论：结论：光栅距为光栅距为1 1个个单位，莫尔条纹的宽度就为单位，莫尔条纹的宽度就为 344344个个单位，这就有利于我们进行测量。单位，这就有利于我们进行测量。3.3.莫尔条纹的特点莫尔条纹的特点 （4 4）莫尔条纹对光栅具有）莫尔条纹对光栅具有位移放大位移放大作用作用 第43页/共196页莫尔条纹测角原理莫尔条纹测角原理 三、光栅度盘测角原理光电接收管接收光学系统指示光栅光栅度盘发射光学系统发光管4.4.莫尔条纹测角装置与原理莫尔条纹测角装置与原理第44页/共196页光栅度盘转动方向光栅度盘转动方向光电流光电流转动一条光栅转动一条光栅 指指示示光光栅栅转转动动一一个个光光栅栅距距 莫莫尔尔条条纹纹明明暗暗变变化化一一个个周周期期 莫莫尔尔条条纹纹光光信信号号强强度度变变化化一一个个周周期期 光光电电接接收收管管中中的的电电流流变化一周期变化一周期。三、光栅度盘测角原理莫尔条纹测角原理莫尔条纹测角原理第45页/共196页a b 在测角装置中，在测角装置中，增加一个光电接收管增加一个光电接收管b b，它与原来，它与原来的光电接收管的光电接收管a a的间隔为的间隔为B B/4/4。如下图：。如下图：B/4ab5 5、光栅度盘转动方向判别光栅度盘转动方向判别三、光栅度盘测角原理第46页/共196页光栅度盘光栅度盘q 顺时针转动，莫尔条纹从左向右移动，顺时针转动，莫尔条纹从左向右移动，a a管电流信号管电流信号超前超前 b b管电流信号管电流信号9090指示光栅指示光栅光电流光电流转动方向转动方向ba三、光栅度盘测角原理ab5 5、光栅度盘转动方向判别光栅度盘转动方向判别第47页/共196页光电流光电流转动方向转动方向baq 逆时针转动，莫尔条纹从右向左移动，逆时针转动，莫尔条纹从右向左移动，a a 管电流信号管电流信号滞后滞后 b b 管电流信号管电流信号9090结论：结论：根据根据 a a、b b中电流中电流相位差相位差的不同，可识别度盘的顺时针或的不同，可识别度盘的顺时针或逆时针转动，使电路控制逆时针转动，使电路控制脉冲可逆计数器脉冲可逆计数器，顺时针加法计数，顺时针加法计数，逆时针减法计数逆时针减法计数。三、光栅度盘测角原理ab第48页/共196页增量式增量式测角测角角度误差角度误差累积累积关机角度信息关机角度信息不保留不保留开机需要开机需要初始化初始化莫尔条纹测微莫尔条纹测微测角精度测角精度高高光栅度盘测角精度测角精度低低绝对式绝对式测角测角角度误差角度误差不累积不累积开机即可读取角度信息开机即可读取角度信息关机后信息关机后信息不丢失不丢失编码度盘缺点优点编码度盘和光栅度盘比较分析第49页/共196页第四章第四章大地测量观测技术大地测量观测技术第一节第一节 精密角度测量仪器精密角度测量仪器第二节第二节 角度观测误差分析角度观测误差分析第三节第三节 方向观测法方向观测法第四节第四节 垂直角测量垂直角测量第五节第五节 精密距离测量精密距离测量第六节第六节 精密水准测量仪器及其检验精密水准测量仪器及其检验第七节第七节 精密水准测量观测与概算精密水准测量观测与概算第八节第八节 GPSGPS测量测量第九节第九节 天文测量简介天文测量简介第十节第十节 重力测量简介重力测量简介第50页/共196页4.2角度观测误差分析角度观测误差分析应用大地测量学应用大地测量学4.2.1外界条件引起的误差外界条件引起的误差4.2.2仪器误差仪器误差4.2.3观测误差观测误差4.2.4精密测角的一般原则精密测角的一般原则第二节角度观测误差分析第51页/共196页4.2角度观测误差分析角度观测误差分析应用大地测量学应用大地测量学4.2.1外界条件引起的误差外界条件引起的误差4.2.2仪器误差仪器误差（难点）（难点）4.2.3观测误差观测误差4.2.4精密测角的一般原则精密测角的一般原则第二节角度观测误差分析第52页/共196页4.2.1外界条件引起的误差外界条件引起的误差应用大地测量学应用大地测量学外外界界条条件件主主要要指指观观测测时时大大气气的的温温度度、湿湿度度、密密度度、太太阳阳照照射射方方位位及及地形、地物等因素。地形、地物等因素。外界条件引起的误差外界条件引起的误差减弱或消除措施减弱或消除措施1、大气层密度变化影响目标成像稳定性。下午、夜里大气稳定。（上下跳动、左右摆动）选择有利观测时间2、大气透明度影响目标成像清晰度 下午较好，山区比平原好。选择有利观测时间 视线离地面有一定高度3、大气密度不均匀对方向观测产生系统性的水平折光。视线距障碍物一定距离；缩短边长；大雨前后、日落前后不要观测。4、阳光照射引起照准目标相位差，背景与照准目标的明亮与阴暗。正确选取照准标志直径；根据背影标志涂红、白色；上午、下午各测半个测回。5、气温变化引起的仪器稳定性发生扭转，随时间有周期性。上、下半测回照准目标的顺序相反；打伞第二节角度观测误差分析第53页/共196页应用大地测量学应用大地测量学水平折光影响水平折光影响微分折光微分折光实际照准方向与理想方向的微小夹角实际照准方向与理想方向的微小夹角。大气垂直折光大气垂直折光微分折光在铅垂面上的分量。微分折光在铅垂面上的分量。大气水平折光大气水平折光微分折光在水平面上的分量。微分折光在水平面上的分量。4.2.1外界条件引起的误差外界条件引起的误差第54页/共196页4.2角度观测误差分析角度观测误差分析应用大地测量学应用大地测量学4.2.1外界条件引起的误差外界条件引起的误差4.2.2仪器误差仪器误差（难点）（难点）4.2.3观测误差观测误差4.2.4精密测角的一般原则精密测角的一般原则第二节角度观测误差分析第55页/共196页4.2.3仪器误差仪器误差应用大地测量学应用大地测量学仪器误差仪器误差仪器误差仪器误差 主要轴主要轴主要轴主要轴线几何线几何线几何线几何关系不关系不关系不关系不正确正确正确正确1 1 1 1、视准轴视准轴视准轴视准轴误差。视准轴不垂直于水平轴而误差。视准轴不垂直于水平轴而误差。视准轴不垂直于水平轴而误差。视准轴不垂直于水平轴而产生。盘左、盘右对观测方向影响大小相等，产生。盘左、盘右对观测方向影响大小相等，产生。盘左、盘右对观测方向影响大小相等，产生。盘左、盘右对观测方向影响大小相等，符号相反符号相反符号相反符号相反2 2 2 2、水平轴水平轴水平轴水平轴倾斜误差，水平轴不垂直于垂直倾斜误差，水平轴不垂直于垂直倾斜误差，水平轴不垂直于垂直倾斜误差，水平轴不垂直于垂直轴而产生。盘左、盘右对观测方向影响大小轴而产生。盘左、盘右对观测方向影响大小轴而产生。盘左、盘右对观测方向影响大小轴而产生。盘左、盘右对观测方向影响大小相等，符号相反。与观测目标的垂直角相等，符号相反。与观测目标的垂直角相等，符号相反。与观测目标的垂直角相等，符号相反。与观测目标的垂直角有有有有关。关。关。关。3 3 3 3、垂直轴垂直轴垂直轴垂直轴倾斜误差。垂直轴本身偏离铅垂倾斜误差。垂直轴本身偏离铅垂倾斜误差。垂直轴本身偏离铅垂倾斜误差。垂直轴本身偏离铅垂线位置，即不竖直。对观测方向影响不随照线位置，即不竖直。对观测方向影响不随照线位置，即不竖直。对观测方向影响不随照线位置，即不竖直。对观测方向影响不随照准部转动而变化；与观测目标的垂直角和方准部转动而变化；与观测目标的垂直角和方准部转动而变化；与观测目标的垂直角和方准部转动而变化；与观测目标的垂直角和方位有关。位有关。位有关。位有关。第56页/共196页4.2.2仪器误差仪器误差应用大地测量学应用大地测量学（一）视准轴误差（一）视准轴误差（一）视准轴误差（一）视准轴误差视准轴视准轴视准轴视准轴物镜光心和十字丝中心的连线。物镜光心和十字丝中心的连线。物镜光心和十字丝中心的连线。物镜光心和十字丝中心的连线。视准轴误差视准轴误差视准轴误差视准轴误差视准轴不垂直于水平轴。视准轴不垂直于水平轴。视准轴不垂直于水平轴。视准轴不垂直于水平轴。对水平观测方对水平观测方对水平观测方对水平观测方向的影响：向的影响：向的影响：向的影响c=cc=cc=cc=ccoscoscoscos第57页/共196页4.2.2仪器误差仪器误差应用大地测量学应用大地测量学（一）视准轴误差（一）视准轴误差（一）视准轴误差（一）视准轴误差 盘左：盘左：视准轴偏向正确方向视准轴偏向正确方向左左侧，（侧，（c c为为负负），正确），正确方向读数方向读数A A比有误差读数比有误差读数L L小小：A=L-cA=L-cn 盘右：盘右：视准轴偏向正确方向视准轴偏向正确方向右右侧，（侧，（c c为为正正），正），正确方向读数确方向读数A A比有误差读数比有误差读数R R大大：A=R+cA=R+c A=A=（L+RL+R）2 2n C C对方向观测值的影响对方向观测值的影响c c，盘左盘右大小相等、，盘左盘右大小相等、符号相反，取读数中数可消除视准轴误差的影响。符号相反，取读数中数可消除视准轴误差的影响。前提：前提：c c值在盘左、盘右观测期间保持稳定值在盘左、盘右观测期间保持稳定 规定规定规定规定一测回内不得重新调焦一测回内不得重新调焦一测回内不得重新调焦一测回内不得重新调焦影响规律：影响规律：影响规律：影响规律：第58页/共196页4.2.2仪器误差仪器误差应用大地测量学应用大地测量学（一）视准轴误差（一）视准轴误差（一）视准轴误差（一）视准轴误差n C C对方向观测值的影响对方向观测值的影响c c，随着，随着的增大而增加。的增大而增加。当观测方向为水平时，当观测方向为水平时，=0，c=cn 大地测量边长较长，大地测量边长较长，大多在大多在00左右：左右：0 0，c cc c，L-R 2cL-R 2c即：同一测回中，同一目标的盘左盘右读数之差等于即：同一测回中，同一目标的盘左盘右读数之差等于2c2c。n 对于对于2c2c互差规范规定：一测回中各方向互差规范规定：一测回中各方向2c2c值互差，值互差，J1J1不不超过超过9 9”，J2J2不超过不超过1313”。n 对于对于2c2c自身大小规范规定：自身大小规范规定：J1J1不超过不超过2020”，J2J2不超过不超过3030”。影响规律：影响规律：影响规律：影响规律：c=cc=ccoscos第59页/共196页应用大地测量学应用大地测量学（二）水平轴误倾斜差（二）水平轴误倾斜差（二）水平轴误倾斜差（二）水平轴误倾斜差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水平轴不垂直于垂直轴产生水平轴不垂直于垂直轴产生水平轴不垂直于垂直轴产生水平轴不垂直于垂直轴产生 i i i i4.2.2仪器误差仪器误差对方向观测对方向观测对方向观测对方向观测值的影响值的影响值的影响值的影响：i=itani=itani=itani=itan第60页/共196页应用大地测量学应用大地测量学（二）水平轴误倾斜差（二）水平轴误倾斜差（二）水平轴误倾斜差（二）水平轴误倾斜差n 盘左盘左：水平轴倾斜：水平轴倾斜左低右高左低右高取取i i为为负负，正确读数，正确读数A A比有误比有误差差i i 的读数的读数L L小小：A=L-iA=L-in 盘右盘右：水平轴倾斜：水平轴倾斜左高右低左高右低i i为为正正，正确读数，正确读数A A比有误差比有误差i i 的读数的读数R R大大：A=R+iA=R+i4.2.2仪器误差仪器误差n 盘左盘右取平均，可消除水平轴倾斜误差的影响。盘左盘右取平均，可消除水平轴倾斜误差的影响。正确读数：正确读数：A=A=（L+RL+R）/2/2影响规律：影响规律：影响规律：影响规律：第61页/共196页应用大地测量学应用大地测量学（二）水平轴误倾斜差（二）水平轴误倾斜差（二）水平轴误倾斜差（二）水平轴误倾斜差4.2.2仪器误差仪器误差i=itani=itann i i大小既与大小既与i i有关，也与有关，也与有关，有关，大，则大，则i i大，大，=0=0，则则i=0i=0，此时水平轴误差对方向观测值没有影响。，此时水平轴误差对方向观测值没有影响。影响规律：影响规律：影响规律：影响规律：盘左正确读数：盘左正确读数：A=L-c-iA=L-c-i盘右正确读数：盘右正确读数：A=R+c+iA=R+c+in 则则 L-R=2c+2iL-R=2c+2in 规范规定：某方向规范规定：某方向超过超过33，则该方向，则该方向2c2c互差可按互差可按同一观测时间段内的相邻测回进行比较。即：它的同一观测时间段内的相邻测回进行比较。即：它的2c2c可以可以不与不与i i影响小的方向比，而与该方向在相邻测回中的影响小的方向比，而与该方向在相邻测回中的2c2c比。比。第62页/共196页应用大地测量学应用大地测量学（三）垂直轴误倾斜差（三）垂直轴误倾斜差（三）垂直轴误倾斜差（三）垂直轴误倾斜差垂直轴倾斜误差垂直轴倾斜误差垂直轴本身不竖直。垂直轴本身不竖直。4.2.2仪器误差仪器误差偏离铅垂线位偏离铅垂线位置的角度置的角度v v对方对方向观测值的影向观测值的影响：响：v=itanv=itan i=vcos i=vcosv=v=v costanv costanv costanv costan 第63页/共196页应用大地测量学应用大地测量学（三）垂直轴误倾斜差（三）垂直轴误倾斜差（三）垂直轴误倾斜差（三）垂直轴误倾斜差n V V的方向和大小不随照准部转动而变；的方向和大小不随照准部转动而变；v v的正负号的正负号不不因因盘左盘右而改变，即盘左盘右观测不能消除盘左盘右而改变，即盘左盘右观测不能消除v v。4.2.2仪器误差仪器误差影响规律：影响规律：影响规律：影响规律：v=vcostanv=vcostan n 垂直轴倾斜误差对方向观测值的影响垂直轴倾斜误差对方向观测值的影响v v与垂直轴倾与垂直轴倾斜角斜角v v、照准目标的垂直角、照准目标的垂直角、观测目标的方位观测目标的方位都有都有关系。关系。n 方法：观测中特别注意垂直轴具有铅垂位置，水准管方法：观测中特别注意垂直轴具有铅垂位置，水准管气泡不得偏移气泡不得偏移33，各测回间重新整置一起，是气泡居，各测回间重新整置一起，是气泡居中。中。第64页/共196页应用大地测量学应用大地测量学（三）垂直轴误倾斜差（三）垂直轴误倾斜差（三）垂直轴误倾斜差（三）垂直轴误倾斜差v=itanv=itan =ntan =ntann n为气泡偏离格数，为气泡偏离格数，为格值。为格值。4.2.2仪器误差仪器误差倾斜改正数的计算：倾斜改正数的计算：倾斜改正数的计算：倾斜改正数的计算：第65页/共196页仪器误差仪器误差仪器误差仪器误差 减弱或消除措施减弱或消除措施减弱或消除措施减弱或消除措施 主要轴线几何关系不正确1、视准轴误差。视准轴不垂直于水平轴而产生。盘左、盘右对观测方向影响大小相等，符号相反取盘左、盘右读数的中数可消除视准轴误差的影响。2、水平轴倾斜误差，水平轴不垂直于垂直轴而产生。盘左、盘右对观测方向影响大小相等，符号相反。与观测目标的垂直角有关。取盘左、盘右读数的中数可消除水平轴倾斜误差的影响。3、垂直轴倾斜误差。垂直轴本身偏离铅垂线位置，即不竖直。对观测方向影响不随照准部转动而变化；与观测目标的垂直角和方位有关。盘左、盘右取中数不能消除；观测时，气泡不得偏离一格；测回之间重新整置仪器；观测目标垂直角3时，按气泡偏离格数计算垂直轴倾斜改正。仪器制造误差、校准误差、传动误差（1）照准部转动时的弹性带动误差。呈系统性。（2）脚螺旋的空隙带动误差。（3）照准部水平微动螺旋的隙动误差。（1）上半测回顺时针方向转动照准部观测各方向；下半测回逆时针方向转动。（2）照准目标开始之前先将照准部沿着将要旋转的方向转动12周，以后保持同向。（3）微动螺旋使用中部；每次照准目标采用“旋进”的方向。第66页/共196页4.2角度观测误差分析角度观测误差分析应用大地测量学应用大地测量学4.2.1外界条件引起的误差外界条件引起的误差4.2.2仪器误差仪器误差4.2.3观测误差观测误差4.2.4精密测角的一般原则精密测角的一般原则第二节角度观测误差分析第67页/共196页应用大地测量学应用大地测量学观测误差观测误差减弱或消除措施减弱或消除措施 1 1、照准误差。与人的眼睛、照准误差。与人的眼睛和外界条件有关。和外界条件有关。采取采取多个测回多次照准多个测回多次照准目目标观测；标观测；2 2、读数误差。主要取决于、读数误差。主要取决于对径分划的重合误差，其对径分划的重合误差，其次为测微尺读数误差。次为测微尺读数误差。采取采取重合读数两次重合读数两次的方法的方法4.2.3观测误差观测误差第68页/共196页4.2角度观测误差分析角度观测误差分析应用大地测量学应用大地测量学4.2.1外界条件引起的误差外界条件引起的误差4.2.2仪器误差仪器误差4.2.3观测误差观测误差4.2.4精密测角的一般原则精密测角的一般原则第二节角度观测误差分析第69页/共196页4.2.3精密测角的一般原则精密测角的一般原则应用大地测量学应用大地测量学（1 1）盘盘左左盘盘右右两两个个位位置置进进行行观观测测，取取上上、下下半半测测回回平平均均值值作作为为最最后后观观测测值值，消消除除仪仪器器视视准准轴轴误误差差和和水水平平轴轴倾倾斜斜误误差差影响。影响。（2 2）一一测测回回中中，下下半半测测回回照照准准目目标标的的先先后后次次序序和和上上半半测测回回相相反反，削削弱弱仪仪器器脚脚架架扭扭转转、因因气气温温引引起起视视准准轴轴变变化化和和基基座座扭转引起的度盘带动等误差影响。扭转引起的度盘带动等误差影响。（3 3）每每半半测测回回开开始始前前，照照准准部部向向将将要要旋旋转转的的方方向向先先转转1 12 2周周；半半测测回回观观测测过过程程中中，照照准准部部不不得得有有相相反反方方向向运运动动，削削弱照准部对度盘的带动误差和脚螺旋空隙带动误差影响。弱照准部对度盘的带动误差和脚螺旋空隙带动误差影响。（4 4）测测微微螺螺旋旋、水水平平微微动动螺螺旋旋的的最最后后操操作作应应为为“旋旋进进”，削弱测微器、微动螺旋的隙动误差。削弱测微器、微动螺旋的隙动误差。第二节角度观测误差分析第70页/共196页4.2.3精密测角的一般原则精密测角的一般原则应用大地测量学应用大地测量学（5 5）各各测测回回的的起起始始方方向向应应均均匀匀分分布布在在度度盘盘和和测测微微器器的的各各个个位位置置上上，削削弱弱水水平平度度盘盘分分划划的的长长周周期期误误差差和和短短周周期期误误差差，以及测微尺的分划误差。以及测微尺的分划误差。（6 6）观观测测前前认认真真对对焦焦，消消除除视视差差，一一测测回回中中不不得得改改变变望望远远镜焦距镜焦距，以免由于视准轴的变动而引起视准轴误差变化。，以免由于视准轴的变动而引起视准轴误差变化。（7 7）整整平平仪仪器器时时，照照准准部部气气泡泡应应严严格格居居中中，一一测测回回观观测测中中气气