《光学测角仪器》 (2)ppt课件

1、丈量工程与配备系丈量工程与配备系: : 范范 百百 兴兴20212021年年1212月月1515日日3.1 3.1 精细测角仪器的根本构造精细测角仪器的根本构造本次课程主要内容：本次课程主要内容： 光学经纬仪光学经纬仪(Optical Theodolite)简介简介 光学经纬仪的系统组成光学经纬仪的系统组成 光学经纬仪测角光学经纬仪测角 光学经纬仪测角误差光学经纬仪测角误差 光学经纬仪的调校光学经纬仪的调校1. 程度角和垂直角程度角和垂直角 垂直角垂直角(竖直角竖直角) 视野与相应程度面的夹角。假设方向线在程度面之上，竖直角视野与相应程度面的夹角。假设方向线在程度面之上，竖直角为正，为仰角，否

2、那么竖直角为负，为俯角。为正，为仰角，否那么竖直角为负，为俯角。 范围：范围：9090 天顶距：方向线与铅垂线天顶方向的夹角，天顶距：方向线与铅垂线天顶方向的夹角， 90Z 。 程度角程度角 两视准线在程度面上的投影线即程度视野构成的角度两视准线在程度面上的投影线即程度视野构成的角度 范围：范围：0360 顺时针量取顺时针量取 3.1 3.1 精细测角仪器的根本构造精细测角仪器的根本构造2. 经纬仪的根本组成经纬仪的根本组成 按照上下部分：按照上下部分： 照准部、基座、三脚架照准部、基座、三脚架 照准部照准部 q 程度度盘程度度盘q 竖直度盘竖直度盘q 光路系统和测微安装光路系统和测微安装 q

3、 机械安装机械安装 轴系轴系 q 竖直轴简称竖轴竖直轴简称竖轴q 程度轴简称横轴程度轴简称横轴q 视准轴视准轴 竖 直 轴 水平度盘 水平轴 支 架 支 架 视 准 轴 竖 直 度 盘 读数 显微镜 照 准 部 基 座 三 脚 架 3.1 3.1 精细测角仪器的根本构造精细测角仪器的根本构造3.1 3.1 精细测角仪器的根本构造精细测角仪器的根本构造2. 经纬仪的根本组成经纬仪的根本组成 3.主要部件的相互关系主要部件的相互关系 垂直轴与照准部水准器轴垂直垂直轴与照准部水准器轴垂直 程度轴应与垂直轴正交程度轴应与垂直轴正交 视准轴应与程度轴垂直视准轴应与程度轴垂直 垂直轴与程度度盘正交，且同心

4、垂直轴与程度度盘正交，且同心 程度轴与垂直度盘正交，且同心程度轴与垂直度盘正交，且同心 当目的水准器气泡居中时，垂直度盘的读数目的必需程当目的水准器气泡居中时，垂直度盘的读数目的必需程度或垂直度或垂直3.1 3.1 精细测角仪器的根本构造精细测角仪器的根本构造4.我国光学经纬仪精度系列划分我国光学经纬仪精度系列划分 经纬仪的测角精度主要取决于轴系误差和读数误差。经纬仪的测角精度主要取决于轴系误差和读数误差。我国光学经纬仪系列划分：我国光学经纬仪系列划分： J07如北光厂如北光厂DJ07、1002厂厂J07 J1如如Wild厂厂T3、Kern厂厂DKM3 J2如如Wild厂厂T2、苏一光、苏一光

5、J2、Zeiss厂厂Theo 010 J6 J为经纬仪汉语拼音的第一个字母，数字表示仪器的精度目为经纬仪汉语拼音的第一个字母，数字表示仪器的精度目的，即检定时程度方向观测一测回的中误差。的，即检定时程度方向观测一测回的中误差。 3.1 3.1 精细测角仪器的根本构造精细测角仪器的根本构造3.1 3.1 精细测角仪器的根本构造精细测角仪器的根本构造4.我国光学经纬仪精度系列划分我国光学经纬仪精度系列划分 3.1 3.1 精细测角仪器的根本构造精细测角仪器的根本构造4.我国光学经纬仪精度系列划分我国光学经纬仪精度系列划分 3.1 3.1 精细测角仪器的根本构造精细测角仪器的根本构造4.我国光学经纬

6、仪精度系列划分我国光学经纬仪精度系列划分 3.1 3.1 精细测角仪器的根本构造精细测角仪器的根本构造4.我国光学经纬仪精度系列划分我国光学经纬仪精度系列划分 望远镜望远镜 作用作用 放大目的、准确照准放大目的、准确照准 构造构造 物镜、调焦透镜、十字丝板、目镜物镜、调焦透镜、十字丝板、目镜 目的照准的规范目的照准的规范 从目镜中看到十字丝中心与目的影像一致。从目镜中看到十字丝中心与目的影像一致。 3.3 T33.3 T3光学经纬仪光学经纬仪 视差视差 由于目的影像面与十字丝面不一致，使两者相对位置随人眼由于目的影像面与十字丝面不一致，使两者相对位置随人眼位置而变化，这种景象称为视差。位置而变

7、化，这种景象称为视差。q 视差的产生缘由：视差的产生缘由：q 目的影像与十字丝板的相对位置不正确。目的影像与十字丝板的相对位置不正确。q 视差的消除：视差的消除：q 望远镜指向天空，调理目镜，使十字丝明晰；望远镜指向天空，调理目镜，使十字丝明晰；q 将望远镜指向目的，调理调焦透镜，使目的明晰，将望远镜指向目的，调理调焦透镜，使目的明晰，稍稍 改动眼睛位置，假设目的像与十字丝相对位置不变即改动眼睛位置，假设目的像与十字丝相对位置不变即可。可。 望远镜望远镜 3.3 T33.3 T3光学经纬仪光学经纬仪望远镜望远镜 3.3 T33.3 T3光学经纬仪光学经纬仪 物镜调焦的目的？ 目镜调焦的目的？

8、什么是望远镜的盲区、最短视距？ 在精细测角时，为何规定一测回内不准重新调焦？望远镜望远镜 3.3 T33.3 T3光学经纬仪光学经纬仪 管状水准器 构造： 管内：冰点低、流动性强、附着力小的液体 管壁：玻璃管，腰鼓状曲面，刻有分划线 固定：金属框架，透明罩，校正螺旋 两轴： 水准轴和水准器轴 整平 调理角螺旋使水准气泡居中，水准器的两轴重合，这个过 程 称“整平。 气泡在各个方向都已居中，垂直轴与测站铅垂线一致，垂 直于测站程度面。水准器水准器3.3 T33.3 T3光学经纬仪光学经纬仪 圆形水准器 精度 比管状水准器低，用于概略整平 构造 上部：球冠面，有同心分划圆； 下部：带分咀的玻璃座；

9、外部：金属底壳 水准器水准器3.3 T33.3 T3光学经纬仪光学经纬仪水准器的格值 定义：相邻分划线构成的一格宽度所对应的圆心角值 表示：t / R = t / R 其中：格值； t：格值宽度 R：圆弧半径； ：常数； 水准器的灵敏度 定义：气泡产生可以查觉的最小位移时，水准器轴倾斜变化的角值 表示：气泡挪动0.1格的角值 比较：圆水准器 管状水准器 水准器水准器3.3 T33.3 T3光学经纬仪光学经纬仪 度盘的构成度盘的构成 T3经纬仪度盘由厚经纬仪度盘由厚6mm,直径直径140mm的光学玻璃制的光学玻璃制成。成。 刻划刻划 T3经纬仪程度度盘全周刻划经纬仪程度度盘全周刻划360，每，每

10、注记，顺时针注记，顺时针增值。每增值。每分分15等份，每份宽度为等份，每份宽度为0.078mm，刻划值为，刻划值为4。 光学系统光学系统 由照明、光学度盘、光学读数、光学测微器等构成。由照明、光学度盘、光学读数、光学测微器等构成。 度盘及光学系统度盘及光学系统3.3 T33.3 T3光学经纬仪光学经纬仪度盘及光学系统度盘及光学系统3.3 T33.3 T3光学经纬仪光学经纬仪度盘及光学系统度盘及光学系统3.3 T33.3 T3光学经纬仪光学经纬仪度盘及光学系统度盘及光学系统3.3 T33.3 T3光学经纬仪光学经纬仪度盘及光学系统度盘及光学系统3.3 T33.3 T3光学经纬仪光学经纬仪测微器的

11、分类 双平行玻璃板测微器： T3、T2、J05 双光楔测微器：蔡司010、苏光J2 双平行玻璃板测微器原理： i i=0 =0 平行挪动量与入射角相关，平行挪动量与入射角相关， 垂直入射时，挪动量为零；入射垂直入射时，挪动量为零；入射角为角为 i 时，时， 挪动量为挪动量为i。i 变化时，变化时， 随之发生平移。随之发生平移。测微器及其原理测微器及其原理3.3 T33.3 T3光学经纬仪光学经纬仪光学测微器分划度盘的转动与两平行玻璃板的倾斜动作同步 平行玻璃板测微器 光线经过平行玻璃板时产生平行位移，当入射角为小量时，位移量与入射角成正比。 当入射角为0时，位移量为0。 转动测微轮两平行玻璃板

12、作相对等量转动，分别来自正倒度盘对径分划影像作等量相对挪动。当对径分划线重合时，测微盘转到一定分划位置，其读数 K 就是所需求丈量的微小量值。测微器及其原理测微器及其原理3.3 T33.3 T3光学经纬仪光学经纬仪 双光楔测微器原理： 光楔角相等，相光楔角相等，相互倒置，光楔组可使互倒置，光楔组可使光偏转，量值一样，光偏转，量值一样，方向相反，方向相反， d 变化时，变化时， 随之发生平移。随之发生平移。d测微器及其原理测微器及其原理3.3 T33.3 T3光学经纬仪光学经纬仪双光楔测微原理 双光楔行粘合在一同时，等效为一块平行玻璃板，对垂直入射面的光线不挪动。一光楔固定，另一光楔沿光线方向前

13、后挪动，那么光线平移量与光楔挪动量成正比。双光楔由直线运动导致光线平移。 转动齿轮，齿条、双挪动光楔和测微尺沿光线方向挪动，分别来自正倒度盘对径分划影像作等量相对挪动。当对径分划线重合时，测微尺挪动到一定分划位置，其读数 K 就是所需求量测的微小量值。测微器及其原理测微器及其原理3.3 T33.3 T3光学经纬仪光学经纬仪 测微器行差测微器行差 缘由缘由 读数显微镜物镜光具组的位置不正确读数显微镜物镜光具组的位置不正确,导致度盘分格的放导致度盘分格的放大错误大错误,那么度盘分划线平移半分格时那么度盘分划线平移半分格时,测微分划度盘转动了测微分划度盘转动了n格格 定义定义 测微度盘的实际转动格数

14、测微度盘的实际转动格数n0和实践转动格数和实践转动格数n之差即为行之差即为行差差r : r=n0-n测微器及其原理测微器及其原理3.3 T33.3 T3光学经纬仪光学经纬仪程度度盘读数程度度盘读数3.3 T33.3 T3光学经纬仪光学经纬仪按照要求配置程度读盘，选择程度读数，翻开采光窗口按照要求配置程度读盘，选择程度读数，翻开采光窗口 照准目的，把程度和垂直螺旋制动照准目的，把程度和垂直螺旋制动 调整微动螺旋，使上下读数分划严厉对齐调整微动螺旋，使上下读数分划严厉对齐 从正像整数分划数出到对应倒像整数分划之间的格数，乘从正像整数分划数出到对应倒像整数分划之间的格数，乘 以格值数，即可得到角度的

15、度值和分值以格值数，即可得到角度的度值和分值 从测微窗口中读出分值和秒值，即可得到角度读数从测微窗口中读出分值和秒值，即可得到角度读数v 不同的精细光学经纬仪的格值不尽一样，测微窗口的位置不同的精细光学经纬仪的格值不尽一样，测微窗口的位置v 也不尽一样。也不尽一样。3.3 T33.3 T3光学经纬仪光学经纬仪3.3 T33.3 T3光学经纬仪光学经纬仪Theo 0103.3 T33.3 T3光学经纬仪光学经纬仪苏一光J23.3 T33.3 T3光学经纬仪光学经纬仪垂直度盘读数垂直度盘读数3.3 T33.3 T3光学经纬仪光学经纬仪 垂直度盘与程度轴固连、正交、同心垂直度盘与程度轴固连、正交、同

16、心 将水准器与读数目的固联，且水准器轴与目的正交或平行。将水准器与读数目的固联，且水准器轴与目的正交或平行。 目的的实践位置与实际位置之差称为目的差。目的的实践位置与实际位置之差称为目的差。垂直度盘读数垂直度盘读数3.3 T33.3 T3光学经纬仪光学经纬仪T3垂直度盘垂直度盘垂直度盘读数垂直度盘读数3.3 T33.3 T3光学经纬仪光学经纬仪 采用对称注记的注记方式：对径分划的注记一样。采用对称注记的注记方式：对径分划的注记一样。 实践角度为实践角度为140的度盘周边上，注记那么是的度盘周边上，注记那么是55125 (70)， 即实践的即实践的2 间隔注记仅为间隔注记仅为1 。每度分为。每度

17、分为15格，即每格，即每格格4， 而实践上是而实践上是8 。 望远镜视准轴与度盘望远镜视准轴与度盘90 对径分划正交。对径分划正交。 由于制造及安装工艺等方面的缘由由于制造及安装工艺等方面的缘由, ,垂直度盘读数目的不在垂直度盘读数目的不在实际位置上程度或垂直轴，即产生垂直度盘目的差实际位置上程度或垂直轴，即产生垂直度盘目的差i i。 读数目的读数目的i L垂直度盘垂直度盘视准轴视准轴垂直轴垂直轴经目的差矫正后的垂直角为：经目的差矫正后的垂直角为：iLI90iRII270面、面、面垂直度盘取中数：面垂直度盘取中数： 18021LR面、面、面取中数可以消除垂直度盘目的差对垂直角的影响。面取中数可

18、以消除垂直度盘目的差对垂直角的影响。36021RLi垂直度盘目的差：垂直度盘目的差： 3.3 T33.3 T3光学经纬仪光学经纬仪目的差校正目的差校正当目的差大于当目的差大于30时，应校正仪器。校正步骤：时，应校正仪器。校正步骤：目的差校正目的差校正3.3 T33.3 T3光学经纬仪光学经纬仪q 分别用盘左、盘右照准目的，使目的水准器影像精细吻分别用盘左、盘右照准目的，使目的水准器影像精细吻q 合，由此得到盘左、盘右读数合，由此得到盘左、盘右读数 L、R；q 将将L、R 代入目的差公式，算出目的差代入目的差公式，算出目的差 i ；q 用公式求出正确读数；用公式求出正确读数；q 在盘左或盘右位置

19、准确照准目的，将测微盘对准正确读在盘左或盘右位置准确照准目的，将测微盘对准正确读q 数数 ，然后用目的水准器，然后用目的水准器 调整螺旋使正确的读盘分划影调整螺旋使正确的读盘分划影像像q 精细重合。再用目的水准器精细重合。再用目的水准器 矫正螺旋，使气泡影像吻矫正螺旋，使气泡影像吻合；合；q 再重新进展检测，检查校正能否完善。再重新进展检测，检查校正能否完善。垂直度盘目的自动补偿器垂直度盘目的自动补偿器平板玻璃摆补偿器原理 当仪器垂直时，目的在正确位 置A 成像。 当仪器倾斜时，目的成像位置 K偏移。 平板玻璃摆在重力作用下，做 方向一样倾斜，目的经过平行 玻璃 摆位移至正确位置 A 成像。3

20、.3 T33.3 T3光学经纬仪光学经纬仪液体补偿器的原理 当仪器倾斜时，倾斜传 感器液体构成的光楔导 致光束的位移。位移量 反响在X和Y阵列传感 器上。 微处置器根据位移的 大小计算仪器的倾斜 量以及矫正倾斜矫正数。垂直度盘目的自动补偿器垂直度盘目的自动补偿器3.3 T33.3 T3光学经纬仪光学经纬仪 关于补偿器的阐明关于补偿器的阐明:垂直度盘目的自动补偿器垂直度盘目的自动补偿器3.3 T33.3 T3光学经纬仪光学经纬仪q 垂直目的补偿传感器称为单轴补偿器。垂直目的补偿传感器称为单轴补偿器。q 可在两个正交方向任务的补偿器称为双轴补偿器。可在两个正交方向任务的补偿器称为双轴补偿器。q 双

21、轴补偿器可矫正任何方向能够发生的倾斜双轴补偿器可矫正任何方向能够发生的倾斜q 双轴补偿器仪器不仅对垂直角读数进展传统的矫正，双轴补偿器仪器不仅对垂直角读数进展传统的矫正， q 同时也对垂直轴倾斜带给程度角的丈量影响进展补偿。同时也对垂直轴倾斜带给程度角的丈量影响进展补偿。q 目的的垂直角很大时，自动进展垂直倾斜矫正。目的的垂直角很大时，自动进展垂直倾斜矫正。一、度盘分划误差一、度盘分划误差 定义定义 度盘分划线间隔的标称与实践值之差度盘分划线间隔的标称与实践值之差3.4 3.4 光学经纬仪测角误差光学经纬仪测角误差 度盘分划误差产生缘由度盘分划误差产生缘由q 刻度机轴系误差与分划误差刻度机轴系

22、误差与分划误差q 待刻度盘与规范度盘或齿盘中心不重合待刻度盘与规范度盘或齿盘中心不重合q 待刻度盘与规范度盘不平行待刻度盘与规范度盘不平行q 位置放置不正确；位置放置不正确；q 待刻度盘部分质量缺陷；待刻度盘部分质量缺陷；q 刻制过程中外界条件的影响；刻制过程中外界条件的影响； 一、度盘分划误差 分类分类 偶尔误差偶尔误差性质：大小和符号都随机，数值在性质：大小和符号都随机，数值在 2.5 之内之内 长周期误差系统长周期误差系统周期：度盘全周周期：度盘全周符号：一半为正，一半为负符号：一半为正，一半为负数值：一个周期内总和为零，最大可达数值：一个周期内总和为零，最大可达 2.0 短周期误差系统

23、短周期误差系统周期：在度盘全周反复出现的小弧段周期：在度盘全周反复出现的小弧段数值：最大可达数值：最大可达1.0- 1.53.4 3.4 光学经纬仪测角误差光学经纬仪测角误差一、度盘分划误差 误差减弱措施)21() 1() 1(180imuiimm 总测回数;i 测回次序(i=1,2,m); 4(J1)或10(J2);u测微盘格值, 4(J1)或10(J2);3.4 3.4 光学经纬仪测角误差光学经纬仪测角误差q 偶尔误差偶尔误差 ：在度盘的多个位置进展观测。：在度盘的多个位置进展观测。q 系统误差系统误差 ：q 在测站上进展多测回观测，每测回在周期内均匀分布，在测站上进展多测回观测，每测回在

24、周期内均匀分布，在全在全 部测回观测值中数时消除度盘分划误差影响。部测回观测值中数时消除度盘分划误差影响。q 度盘分配：方向法观测时，各测回起始方向的度盘和秒度盘分配：方向法观测时，各测回起始方向的度盘和秒q 盘位置可由下式计算：盘位置可由下式计算：二、光学测微器行差二、光学测微器行差 定义定义 光学测微盘实际分格数光学测微盘实际分格数n0相当于度盘半格数与实践分相当于度盘半格数与实践分格数格数n之差。之差。 光学测微器行差产生缘由 读数显微镜的成像透镜安装不正确。 由运输震动使仪器成像透镜偏离了正确位置。nnr 000)( nnr 光学测微器行差性质 光学测微器行差为系统误差。 对观测读数的

25、影响与测微盘读数成正比。3.4 3.4 光学经纬仪测角误差光学经纬仪测角误差二、光学测微器行差二、光学测微器行差 光学测微器行差减弱措施： 矫正成像透镜位置。 加测微器行差矫正。 各测回平均分配测微盘位置。 光学测微器行差影响 度盘正倒分划像的宽度有所不同，各自的行差也就不一样。倒倒正正nnrnnr00取中数，得：取中数，得：)(21倒正rrr3.4 3.4 光学经纬仪测角误差光学经纬仪测角误差二、光学测微器行差二、光学测微器行差光学测微器行差影响： 行差是测微盘行差是测微盘n0n0分格的总误差，对于分格的总误差，对于 一分格行差，其值一分格行差，其值应为：应为：01nrr 假设测微盘读数为假

26、设测微盘读数为C(C(格数格数) )，那么，那么C C所包含的行差为：所包含的行差为：0nrCrc3.4 3.4 光学经纬仪测角误差光学经纬仪测角误差二、光学测微器行差二、光学测微器行差 光学测微器行差测定方法 设正分划线为A，以倒分划线(A+180)为目的，转动测微螺旋，先后使其与正影像的两个相邻分划线(A和AG)重合，利用重合时的读数之差便可以量度正影像挪动半格的宽度；同样的方法，以正分划线 A 为目的，先后使其与倒影像的两个相邻分划线(A180和AG180)重合，便可以求出倒影像挪动半格的宽度。 行差的限差 J1型仪器绝对值不能超越1；J2型仪器绝对值不能超越2。3.4 3.4 光学经纬

27、仪测角误差光学经纬仪测角误差三、光学测微器隙动差三、光学测微器隙动差 定义定义 光学测微螺旋旋进与旋出的读数不一致而呈现的系统误差。光学测微螺旋旋进与旋出的读数不一致而呈现的系统误差。 产生缘由产生缘由 由于机械构造中存在空隙，当测微螺旋转动时，传动由于机械构造中存在空隙，当测微螺旋转动时，传动构培育能够产生微小的构培育能够产生微小的“空转，使得测微螺旋旋进与旋出空转，使得测微螺旋旋进与旋出的读数不一致。的读数不一致。 消弱措施消弱措施 运用测微螺旋进展重合读数时，一概坚持旋进方向。运用测微螺旋进展重合读数时，一概坚持旋进方向。3.4 3.4 光学经纬仪测角误差光学经纬仪测角误差三、视准轴误差

28、三、视准轴误差 定义 视准轴与程度轴不正交而产生的微小夹角称为视准轴误差。规定 偏向竖盘一侧为正。 产生缘由 望远镜的十字丝中心安装和调整不正确3.4 3.4 光学经纬仪测角误差光学经纬仪测角误差 设设 C为视准轴误差为视准轴误差C对程度方向观测读数的影响，在球面对程度方向观测读数的影响，在球面直角三角形直角三角形ZTT1中：中：CTZTTZTCTTZT 111;90;90 按球面直角三角形正弦公式得：按球面直角三角形正弦公式得：)90sin(sinsinCCC和和C是小角度，那么视是小角度，那么视准轴误差对程度方向观测值准轴误差对程度方向观测值影响的解析式：影响的解析式： cosCC TT1

29、M1MNOZZ1HH1c cc观测者竖盘3.4 3.4 光学经纬仪测角误差光学经纬仪测角误差 对程度方向观测值的影响对程度方向观测值的影响三、视准轴误差三、视准轴误差 C的规律：q C的大小与视准轴误差的大小与视准轴误差C成正比，并与目的的垂直角有成正比，并与目的的垂直角有关。关。 C越大，越大， C就越大，反之就越小。就越大，反之就越小。 =0时，时， C=C q 观测一个角度，假设两方向的垂直角相等，那么视准轴观测一个角度，假设两方向的垂直角相等，那么视准轴误差的影响可在半测回角度值中得到消除。假设两方向误差的影响可在半测回角度值中得到消除。假设两方向的垂直角相差不大，其影响可忽略。的垂直

30、角相差不大，其影响可忽略。q 望远镜纵转前后，盘左、盘右的方向值的影响大小一样，望远镜纵转前后，盘左、盘右的方向值的影响大小一样，但符号相反。同一方向盘左、盘右观测值中数为：但符号相反。同一方向盘左、盘右观测值中数为：)(21)(21;0000RLRLCRRCLL3.4 3.4 光学经纬仪测角误差光学经纬仪测角误差三、视准轴误差 C的规律望远镜纵转前后，同一方向盘左、盘右观测值之差为：望远镜纵转前后，同一方向盘左、盘右观测值之差为：CCRL22 各方向垂直角很小，且相差不大时，各方向垂直角很小，且相差不大时，2 2C C约等于约等于2C2C，为，为常值常值, ,通常被称为二倍视准轴误差。通常被

31、称为二倍视准轴误差。 计算计算2C的作用：的作用： 一测回一测回2C互差是观测质量的重要检验！互差是观测质量的重要检验！3.4 3.4 光学经纬仪测角误差光学经纬仪测角误差三、视准轴误差三、视准轴误差 视准轴误差校正方法视准轴误差校正方法 用盘左、盘右丈量接近程度的目的，读取方向值用盘左、盘右丈量接近程度的目的，读取方向值L、R 计算计算2C = L - R 180 计算正确读数：计算正确读数： L 0 = L -C (或或 R 0 = R +C ) 用测微器读数目的对准用测微器读数目的对准L 0 或或 R 0 的测微器读数部分的测微器读数部分 用程度微动螺旋准确对准用程度微动螺旋准确对准L

32、0 或或 R 0 读数，目的偏离读数，目的偏离 十字丝十字丝 调整望远镜十字丝校准螺丝，准确照准目的重新检测校调整望远镜十字丝校准螺丝，准确照准目的重新检测校 正结果正结果3.4 3.4 光学经纬仪测角误差光学经纬仪测角误差四、程度轴倾斜误差四、程度轴倾斜误差 定义 程度轴因倾斜而偏移一个小角度 i 。垂直度盘固定在左侧，左侧向下倾斜，i 为正；左侧向上倾斜，i为负。 产生缘由 支撑程度轴的两支架不等高。 程度轴两端的直径不等。OM M1HH1HH13.4 3.4 光学经纬仪测角误差光学经纬仪测角误差 i = MOM 为程度为程度轴误差轴误差i对程度方向观测读对程度方向观测读数的影响。数的影响

33、。 OZTM是倾角为是倾角为i 的倾斜照准面，的倾斜照准面， 当程度轴程度时，当程度轴程度时，OZTM是目的是目的T的垂直照准面，在球面三角形的垂直照准面，在球面三角形ZTM中：中： iTZMiZMTTMZT;90按球面三角形正弦公式得：按球面三角形正弦公式得： sin)90sin(sinsiniiT iMNOZZ1HH1i HH1 ii竖盘观测者3.4 3.4 光学经纬仪测角误差光学经纬仪测角误差 对程度方向观测值的影响 由于由于i 和和i都是小角度，程度轴倾斜误差对程度方向观测都是小角度，程度轴倾斜误差对程度方向观测值影响的解析式可写作：值影响的解析式可写作：taniiv i 的规律的规律

34、 i 的大小与程度轴倾斜误差成正比，并与目的的垂直角有的大小与程度轴倾斜误差成正比，并与目的的垂直角有 关。关。 越大，越大， i 就越大，反之亦然。就越大，反之亦然。 程度轴倾斜误差对盘左、盘右方向值的影响大小一样，符程度轴倾斜误差对盘左、盘右方向值的影响大小一样，符 号相反。号相反。)(21)(21;0000RLRLiRRiLLv在盘左、盘右方向值中数里，程度轴倾斜误差的影响已消除。在盘左、盘右方向值中数里，程度轴倾斜误差的影响已消除。3.4 3.4 光学经纬仪测角误差光学经纬仪测角误差 对程度方向观测值的影响v i 的规律的规律 观测一个角度，假设两方向的垂直角差别不大且接近零，观测一个

35、角度，假设两方向的垂直角差别不大且接近零，水水 平轴倾斜误差的影响可在半测回角度值中得到消除。平轴倾斜误差的影响可在半测回角度值中得到消除。 望远镜纵转前后望远镜纵转前后,同一方向两观测值之差为同一方向两观测值之差为:L-R 180 =2 i即使没有视准轴误差即使没有视准轴误差,假设程度轴倾斜假设程度轴倾斜,也使得盘左、盘右的也使得盘左、盘右的读数差中含有程度轴倾斜误差的影响。读数差中含有程度轴倾斜误差的影响。在实测过程中在实测过程中,假设各方向垂直角较大假设各方向垂直角较大,互差也大时互差也大时,视准轴误视准轴误差和程度轴倾斜误差便同时存在差和程度轴倾斜误差便同时存在,就有就有:L-R 18

36、0 =2 C+2 i。J1型仪器不应超越型仪器不应超越 10 ,J2型仪器不应超越型仪器不应超越 15 ,否那么需求否那么需求校正仪器。校正仪器。3.4 3.4 光学经纬仪测角误差光学经纬仪测角误差 对程度方向观测值的影响 程度轴倾斜误差检验原理程度轴倾斜误差检验原理 式中，未知数有式中，未知数有i i 和和C C两个，因此需求观测两个目的，以两个，因此需求观测两个目的，以获得两组知量：获得两组知量：L L、R R和和 。为提高精度及解算方便，现行规。为提高精度及解算方便，现行规范上规定用范上规定用“高低点法来测定。高低点法来测定。 对于一方向对于一方向K，视准轴误差，视准轴误差C和程度轴倾斜

37、误差和程度轴倾斜误差 i 同时存同时存在在,盘左、盘右观测值之差为：盘左、盘右观测值之差为：KKKKiCRL 22 将视准轴误差将视准轴误差C程度轴倾斜误差程度轴倾斜误差 i 对程度方向观测值影响对程度方向观测值影响的解析式代入，有：的解析式代入，有：KKKKiCRL tan2cos2 3.4 3.4 光学经纬仪测角误差光学经纬仪测角误差 在程度视野上、下各设一个目的高点和低点，并使在程度视野上、下各设一个目的高点和低点，并使高高= =低低。由程度轴倾斜误差性质可得方程：。由程度轴倾斜误差性质可得方程：高高高tan2cos2)(iCRL低低低tan2cos2)(iCRL 用盘左用盘左 盘右对高

38、低点进展观测盘右对高低点进展观测, ,由于由于高高= =低低= = 。所以两式相加、相减分别得到：。所以两式相加、相减分别得到：cot)()(41cos)()(41低高低高RLRLiRLRLC3.4 3.4 光学经纬仪测角误差光学经纬仪测角误差 程度轴倾斜误差检验原理程度轴倾斜误差检验原理假设观测高、低点假设观测高、低点n n个测回，那么有：个测回，那么有：cot41cos411111nnnnRLRLniRLRLnC低高低高设： nnRLnCRLnC112121低低高高那么：cot21cos21低高低高CCiCCC3.4 3.4 光学经纬仪测角误差光学经纬仪测角误差 程度轴倾斜误差检验原理程度

39、轴倾斜误差检验原理q 目的设置目的设置q 室内：两个带有十字丝照准器；室内：两个带有十字丝照准器；q 室外：间隔仪器室外：间隔仪器5 5米以外的两个目的。米以外的两个目的。q 要求：两目的点大致在一条铅垂线上要求：两目的点大致在一条铅垂线上( (夹角小于夹角小于1 1),),垂垂直角直角 q 的绝对值尽能够地大的绝对值尽能够地大( (不小于不小于6 6),),相差不得超越相差不得超越30 30 。q 测定步骤测定步骤q 观测高、低点两目的的程度角观测高、低点两目的的程度角6 6测回。测回。q 度盘位置：度盘位置： J1 J1：303004041010(i-1)(i-1)q J2 J2：3030

40、11114040(i-1)(i-1)q 转动方向：测回内沿同一方向转动方向：测回内沿同一方向, ,完成全部测回一半后完成全部测回一半后, ,改改动方向动方向, ,即半数测回顺转即半数测回顺转, ,半数测回逆转。半数测回逆转。3.4 3.4 光学经纬仪测角误差光学经纬仪测角误差 程度轴倾斜误差检验原理程度轴倾斜误差检验原理 观测限差：观测限差： 2C 2C互差：互差：J1J16 6 ，J2J21010 角值互差：角值互差：J1J13 3 ，J2J28 8 用中丝法观测高低点的垂直角用中丝法观测高低点的垂直角3 3测回。测回。 观测限差：观测限差： 垂直角、目的差互差：垂直角、目的差互差： 10

41、10 。 超限者重测。超限者重测。3.4 3.4 光学经纬仪测角误差光学经纬仪测角误差 程度轴倾斜误差检验原理程度轴倾斜误差检验原理q T3、T2经纬仪：卸开程度轴部分，在轴承底部垫入金属经纬仪：卸开程度轴部分，在轴承底部垫入金属q 薄片，调整支架两端等高，使程度轴和垂直轴正交。薄片，调整支架两端等高，使程度轴和垂直轴正交。q Theo 010经纬仪：校正程度轴一端的偏心环，使程度轴经纬仪：校正程度轴一端的偏心环，使程度轴q 和垂直轴正交。和垂直轴正交。3.4 3.4 光学经纬仪测角误差光学经纬仪测角误差 程度轴倾斜误差检验原理程度轴倾斜误差检验原理五、垂直轴倾斜误差五、垂直轴倾斜误差 定义定

42、义 仪器垂直轴与测站铅垂线之间的微小夹角仪器垂直轴与测站铅垂线之间的微小夹角 缘由缘由 仪器未严厉整平仪器未严厉整平 性质性质 非仪器误差，而是人为的操作误差非仪器误差，而是人为的操作误差 对程度方向观测值的影响：对程度方向观测值的影响： 假设：视准轴、程度轴、垂直轴均已正交。假设：视准轴、程度轴、垂直轴均已正交。 所以所以 垂直轴倾斜垂直轴倾斜 导致导致 程度轴倾斜程度轴倾斜 记垂直轴倾斜误差为记垂直轴倾斜误差为v 3.4 3.4 光学经纬仪测角误差光学经纬仪测角误差 对程度方向观测值的影响对程度方向观测值的影响HH1MH1M1HOVVvvH2H2iv 程度轴旋转至程度轴旋转至H H1 时有

43、最大倾斜值时有最大倾斜值v 。当望远镜照准垂直角为当望远镜照准垂直角为的目的时，程度轴在的目的时，程度轴在H2 处，此时垂处，此时垂直轴倾斜误差直轴倾斜误差v 在程度轴方向上的分量为在程度轴方向上的分量为iv 。程度最大倾斜位。程度最大倾斜位置置H1 与照准目的位置的夹角为与照准目的位置的夹角为 。在球面直角三角形M H2 H2 中有:vMHHiHHHMHMHV 222202202;90;90 tanii有：有：tanViv参照参照3.4 3.4 光学经纬仪测角误差光学经纬仪测角误差sinsinsinsin2222222HMHMHMHHHH由球面正弦定理，得由球面正弦定理，得 即：即：)90s

44、in(sinsinviV由于由于v v 和和 iv iv 均是小角度，所以有均是小角度，所以有: : cos viVtancosvv将上式代入将上式代入tanViv即可得到：即可得到： H2MH2ivv90-3.4 3.4 光学经纬仪测角误差光学经纬仪测角误差 对程度方向观测值的影响对程度方向观测值的影响3.4 3.4 光学经纬仪测角误差光学经纬仪测角误差 垂直轴倾斜影响规律垂直轴倾斜影响规律q 垂直轴倾斜的方向和大小不随照准部的转动而变化。垂直轴倾斜的方向和大小不随照准部的转动而变化。q 垂直轴倾斜引起的程度轴倾斜方向在望远镜纵转前后一样。垂直轴倾斜引起的程度轴倾斜方向在望远镜纵转前后一样。

45、q 垂直轴倾斜影响不能用盘左、盘右观测取中数的方法消除。垂直轴倾斜影响不能用盘左、盘右观测取中数的方法消除。q 垂直轴误差对观测方向的影响垂直轴误差对观测方向的影响,不仅与垂直轴倾斜量、目的不仅与垂直轴倾斜量、目的q 的垂直角有关的垂直角有关,而且随观测方向的方位而异。而且随观测方向的方位而异。 减弱其影响的措施减弱其影响的措施q 观测前要精细整置仪器程度观测前要精细整置仪器程度,观测过程中经常检查气泡观测过程中经常检查气泡 q 能否居中。能否居中。q 各测回之间经常调整仪器使气泡居中。各测回之间经常调整仪器使气泡居中。q 当目的的垂直角过大时当目的的垂直角过大时,可对观测值参与垂直轴倾斜矫正

46、。可对观测值参与垂直轴倾斜矫正。六、水准器格值的垂直轴倾斜法测定 借助于垂直度盘和望远镜得到借助于垂直度盘和望远镜得到垂直轴倾斜量垂直轴倾斜量V，利用水准器轴随，利用水准器轴随照准部转动时的变化规律，在丈量照准部转动时的变化规律，在丈量程度夹角时，同时测定气泡挪动量，程度夹角时，同时测定气泡挪动量，利用公式解算利用公式解算 :1212nniin2n1A2A1i2i1O0该法也称康斯托克法。该法也称康斯托克法。3.4 3.4 光学经纬仪测角误差光学经纬仪测角误差六、水准器格值的垂直轴倾斜法测定HH1A0H1M1HOVV A1 1A2 210111sin90sincosAAi20222sin90s

47、incosAAi可推得可推得2cos2sin21201212AAAAAiii12212AA即即1nAv3.4 3.4 光学经纬仪测角误差光学经纬仪测角误差七、照准部偏心差定义: 照准部绕垂直轴转动时，照准部旋转中心与程度度盘分划中心不相符产生的误差。OLPAAVePMA目的T3.4 3.4 光学经纬仪测角误差光学经纬仪测角误差rPMeAsinsin 假设假设V与与L重合，当望远镜照准目的重合，当望远镜照准目的T 时，时， 测微器读数为测微器读数为A， 即正确读数为即正确读数为OLA ；假设；假设V与与L不重合，望远镜照准不重合，望远镜照准目的目的T 时，测微器读数为时，测微器读数为A ，读数为

48、，读数为OL A =MA；设度盘分划圈半径为；设度盘分划圈半径为r ，偏心距为偏心距为e，V A = r ,由由V AL按正弦定按正弦定理得：理得：照准部偏心差对程度方向读数影响由于由于e很小，可以写成：很小，可以写成：PMreAsin令两倍偏心距为令两倍偏心距为2ref 那么有：那么有：PMfAsin2该式为偏心差对程度读数影响的表达式。照准部偏心差的影该式为偏心差对程度读数影响的表达式。照准部偏心差的影响是以响是以2为周期的系统误差，设对径各有一测微器，那么有为周期的系统误差，设对径各有一测微器，那么有)()180()(180sin2sin2AAAAAPMfPMf结论：对径测微器平均值可消

49、除照准部偏心差的影响。结论：对径测微器平均值可消除照准部偏心差的影响。3.4 3.4 光学经纬仪测角误差光学经纬仪测角误差照准部偏心差对程度方向读数影响八、度盘偏心差 定义: 测回之间变换度盘时，程度度盘的旋转中心与度盘分 划中心不相符合产生的误差。 OLPP1RePe1P1 L为分划中心；为分划中心；R为度为度盘旋转中心；盘旋转中心；LR间距间距为度盘偏心距；为度盘偏心距；P1为度为度盘偏心角。盘偏心角。对程度方向观测值的影响 当转动程度度盘时，分划中心当转动程度度盘时，分划中心L将将在以度盘旋转中心在以度盘旋转中心R为圆心，以为圆心，以e1为为半径的圆周上运动，因此照准部偏心半径的圆周上运

50、动，因此照准部偏心差的两个元素差的两个元素e、P也随之变化。在任也随之变化。在任何情况下度盘偏心差本身不会影响观何情况下度盘偏心差本身不会影响观测值。度盘停顿转动，照准部偏心元测值。度盘停顿转动，照准部偏心元素为定值，可消除。素为定值，可消除。3.4 3.4 光学经纬仪测角误差光学经纬仪测角误差九、基座位移(Tribrach Displacement)定义: 照准部旋转时基座位移，使其承载的程度度盘发生方位变化产生的系统误差。基座位移误差及性质：空隙带动误差空隙带动误差基座脚螺旋与螺母间存在空隙，使基座与基座脚螺旋与螺母间存在空隙，使基座与程度度盘产生微小的方位变动，改动旋转方向后，开场大，程

51、度度盘产生微小的方位变动，改动旋转方向后，开场大，逐渐减小。逐渐减小。弹性带动误差弹性带动误差照准部旋转时，轴套间的摩檫力带动基座照准部旋转时，轴套间的摩檫力带动基座与程度度盘做弹性改动，产生微小的方位变动。与程度度盘做弹性改动，产生微小的方位变动。底座位移误差性质底座位移误差性质空隙带动误差和弹性带动误差同为系空隙带动误差和弹性带动误差同为系统误差。统误差。3.4 3.4 光学经纬仪测角误差光学经纬仪测角误差 底座位移减弱方法 观测前沿目的顺序的方向旋转1至2周，上、下半测回反向旋转，观测时坚持同一旋转方向。调整仪器脚螺旋固定螺丝，减小脚螺旋与螺母间的空隙。 底座位移检验方法 选择明晰目的，

52、顺转照准部一周，照准目的并准确读数两次，再顺转照准部一周，照准目的并准确读数两次，逆转照准部一周，照准目的并准确读数两次，再逆转照准部一周，照准目的并准确读数两次，为一测回。变换度盘，延续测十测回，顺、逆转分别计算。限差：J1型经纬仪0.3； J2型经纬仪1.03.4 3.4 光学经纬仪测角误差光学经纬仪测角误差 经纬仪由很多个零部件组成，它们对测角都有直接或间接的影响。无论是仪器制造者还是运用者对此都应有清醒的认识。3.4 3.4 光学经纬仪测角误差光学经纬仪测角误差3.4 3.4 光学经纬仪测角误差光学经纬仪测角误差测角误差总结：测角误差总结： 盘左盘右可以消除的误差：盘左盘右可以消除的误

53、差： 视准轴误差视准轴误差 程度轴倾斜误差程度轴倾斜误差 垂直度盘目的差垂直度盘目的差 盘左盘右读数不能消除的误差盘左盘右读数不能消除的误差 垂直轴倾斜误差垂直轴倾斜误差 q 观测前将仪器沿要旋转的方向转动观测前将仪器沿要旋转的方向转动1 1至至2 2周，在一个半测回内周，在一个半测回内q 坚持照准部同一方向旋转，可防止或减弱基座位移误差坚持照准部同一方向旋转，可防止或减弱基座位移误差q 一测回内不准调焦，是为了防止望远镜调焦误差。一测回内不准调焦，是为了防止望远镜调焦误差。q 测微螺旋坚持旋进方向读数，可减弱测微器隙动差测微螺旋坚持旋进方向读数，可减弱测微器隙动差每期外业之前，必需按规范的要

54、求对仪器进展各项检验。每期外业之前，必需按规范的要求对仪器进展各项检验。除此之外，在观测前和观测过程中，也要经常及时地对仪器除此之外，在观测前和观测过程中，也要经常及时地对仪器进展调校，以保证观测精度。进展调校，以保证观测精度。调校的内容有：调校的内容有：1 1 仪器主要螺旋的检视与调整仪器主要螺旋的检视与调整2 2 水准器轴与垂直轴正交的检校水准器轴与垂直轴正交的检校3 3 望远镜的调整望远镜的调整4 4 光学对点器的检校光学对点器的检校5 5 程度轴与视准轴正交的检校程度轴与视准轴正交的检校6 6 目的差的校正目的差的校正引见前四项调校的内容。引见前四项调校的内容。3.5 3.5 经纬仪的

55、几项调校经纬仪的几项调校一、一、 仪器各主要螺旋的检视与调整仪器各主要螺旋的检视与调整 1 1 脚螺旋的检视与调整脚螺旋的检视与调整 脚螺旋松紧适当，三个螺旋的松紧应一脚螺旋松紧适当，三个螺旋的松紧应一致。过松，螺丝和螺母的间隙过大，易引起底致。过松，螺丝和螺母的间隙过大，易引起底座位移，带来系统误差；过紧，转动困难。如座位移，带来系统误差；过紧，转动困难。如出现不理想的情况，调整脚螺旋调整螺丝。三出现不理想的情况，调整脚螺旋调整螺丝。三个角螺旋地高矮应大体一致，个角螺旋地高矮应大体一致， 脚架上的螺丝脚架上的螺丝该当固紧。该当固紧。 3.5 3.5 经纬仪的几项调校经纬仪的几项调校一、一、

56、仪器各主要螺旋的检视与调整仪器各主要螺旋的检视与调整 2 2 微动螺旋的检视与调整微动螺旋的检视与调整 微动螺旋通常与弹簧一同作用的。螺旋旋微动螺旋通常与弹簧一同作用的。螺旋旋入过大，弹簧容易受损，弹性会逐渐减小。假入过大，弹簧容易受损，弹性会逐渐减小。假设旋入过少，弹力太弱，便不能顶紧，致使所设旋入过少，弹力太弱，便不能顶紧，致使所压部件有变动的余地，从而带来误差。在运用压部件有变动的余地，从而带来误差。在运用中，应随时留意将螺旋调到中间，同时也要留中，应随时留意将螺旋调到中间，同时也要留意调整其松紧。意调整其松紧。 3 3 固定螺旋的运用固定螺旋的运用 假设固定螺旋过紧，能够引起受压部假设

57、固定螺旋过紧，能够引起受压部件的变形，所以，运用中固定力度适当。件的变形，所以，运用中固定力度适当。3.5 3.5 经纬仪的几项调校经纬仪的几项调校二二 水准器轴与垂直轴正交的检校水准器轴与垂直轴正交的检校 水准器起到安平作用的条件是水准器轴必水准器起到安平作用的条件是水准器轴必需与垂直轴正交。需与垂直轴正交。 由于外界温度变化、遭到震动等缘由由于外界温度变化、遭到震动等缘由, ,条件条件常被破坏。观测前必需进展检查和校正常被破坏。观测前必需进展检查和校正, ,使其使其正交。正交。这项检校经常用到这项检校经常用到, ,掌握检校的方法非常重要。掌握检校的方法非常重要。3.5 3.5 经纬仪的几项

58、调校经纬仪的几项调校二二 水准器轴与垂直轴正交的检校水准器轴与垂直轴正交的检校检校步骤：检校步骤： 借助于圆水准器概略整平仪器借助于圆水准器概略整平仪器, ,转动照准转动照准部使水准管与两个脚螺旋的连线平行。调整脚部使水准管与两个脚螺旋的连线平行。调整脚螺旋使气泡居中。假设水准器轴与垂直轴的交螺旋使气泡居中。假设水准器轴与垂直轴的交角为角为(90(90 - -),),那么此时垂直轴将倾斜那么此时垂直轴将倾斜。 将照准部旋转将照准部旋转180o180o。由于水准器轴与垂。由于水准器轴与垂直轴的倾斜关系没有改动，所以这时水准器轴直轴的倾斜关系没有改动，所以这时水准器轴必然不平行，其倾斜量变为必然不平行，其倾斜量变为2 2。 调整脚螺旋调整脚螺旋, ,矫正气泡偏移量的一半。此矫正气泡偏移量的一半。此时时, ,气泡未居中，但垂直轴曾经垂直了。气泡未居中，但垂直轴曾经垂直了。 用水准器矫正螺旋校正气泡偏移量的另用水准器矫正螺旋校正气泡偏移量