平面控制测量-精密测角仪器的认识及使用

精密光学经纬仪的基本结构01精密光学经纬仪基本结构目录01

精密光学经纬仪的构造精密光学经纬仪的结构特点一、经纬仪的基本结构

按精度等级的高低:

分为DJ1，DJ2，DJ6等规格。其中“D”“J”分别是、“大地测量”和“经纬仪”汉语拼音的第一个字母，其数字表示仪器的精度指标，即检定时水平方向观测一测回的中误差。精密光学经纬仪的结构特点与J6相比，J2经纬仪增加了：1、测微轮——读数时，对径分划线影像符合。2、换像手轮——水平读数和竖直读数间的互换。3、竖直读盘反光镜——竖直读数时反光。测微轮换像手轮竖直读盘反光镜精密光学经纬仪的结构特点经纬仪主要部件之间的相互关系？精密光学经纬仪的基本构造主要由照准部、垂直轴系统和基座组成

精密光学经纬仪的结构特点望远镜与垂直度盘（）水平轴与垂直轴（）固连正交水平轴与水准管轴（）平行视准轴与水平轴（）正交水平度盘平面与垂直轴（）正交水平轴通过（）中心垂直度盘垂直轴通过（）中心水平度盘精密光学经纬仪的结构特点二、经纬仪的基本构造（一）望远镜精密光学经纬仪的结构特点管水准器与圆水准器（二）水准器精密光学经纬仪的结构特点1．水平度盘（三）水平度盘和测微器·水平度盘是用玻璃制成的，安置在仪器基座上，当仪器照准部转动时，水平度盘不得转动。·水平度盘360度刻划，每度再刻若干个小分划，相邻小分划的间隔就是水平度盘的格值。精密光学经纬仪的结构特点1．水平度盘（三）水平度盘和测微器·J2经纬仪，在每度间隔内刻有三个分格，每个分格为20′。要精密测角，需要借助“测微器”。·度盘的长周期误差：以360°为周期，在度盘圆周上有规律地变化。·度盘的短周期误差；以60'为周期，以较短弧长在度盘圆周上重复出现的误差。精密光学经纬仪的结构特点（四）垂直度盘·垂直度盘的读数指标与指标水准器相连，当指标水准器气泡居中时，垂直度盘读数指标呈铅垂状态。·由于垂直度盘与望远镜固连在一起，望远镜俯仰时可带动垂直度盘转动，而读数指标不随之变动，因此可读取不同的读数。精密光学经纬仪的结构特点（四）垂直度盘·望远镜照准目标与视线水平时的垂直度盘读数就可以得到照准目标的垂直角。·指标水准器气泡居中确定读数指标在垂直度盘上的正确位置，现代精密光学经纬仪常采用垂直度盘指标自动归零补偿器替代指标水准器。精密光学经纬仪的结构特点（五）垂直轴系统照准部旋转轴滚珠轴套水平度盘水平度盘轴套水平度盘变换螺旋精密光学经纬仪的结构特点当照准部旋转时，垂直轴与轴套间的摩擦力可能使脚螺旋在螺母内移动，从而带动基座位移。而水平度盘与基座是安置在一起的，基座的位移必然会给水平角观测带来系统性的误差影响。（五）垂直轴系统精密光学经纬仪的结构特点精密测角中，要求一测回内水平度盘应严格保待固定不动。国家规范规定每期观测作业前，应进行由于照准部旋转而使仪器基座产生位移的检验。（六）基座精密光学经纬仪的构造特点01精密光学经纬仪的结构特点目录02

精密光学经纬仪光学测微读数方法精密光学经纬仪的结构特点精密光学经纬仪的结构特点一、经纬仪的结构特点（一）望远镜精密光学经纬仪的结构特点

望远镜是经纬仪照准和放大目标的设备，由物镜和调焦镜组成的物镜组、十字丝分划板和目镜等3部分组成。

观测时，通过移动调焦镜来改变物镜与调焦镜的距离，从而获得一个焦距为f的等效物镜，使照准目标恰好成像在十字丝平面上。如果调焦不完善，则会产生视差。精密光学经纬仪的结构特点视准轴：等效物镜的光心与十字丝中心的连线。规定：水平方向观测时，一个测回内不得重新调焦。精密光学经纬仪的结构特点（二）水准器1.圆水准器：内表面是一球面，球面顶点为圆水准器的零点。球面半径小，精度较低，粗平。2.管水准器：内表面是一半径很大的旋转圆弧面，精度较高，精平。管内装有冰点低，流动性强，附着力小的液体。精密光学经纬仪的结构特点（二）水准器管水准器与圆水准器精密光学经纬仪的结构特点水准管轴：过零点的圆弧切线称为水准管轴。水准管的格值：水准管的一个分格所对的圆心角称为水准管的格值“τ”。水准管的精度：（1）“τ”的大小。（2）水准气泡在管内移动的灵敏程度。肉眼发觉气泡最小移动量时水准管轴倾斜的角度。精密光学经纬仪的结构特点（三）水平度盘和测微器水平度盘是用玻璃制成的，安置在仪器基座上，当仪器照准部转动时，水平度盘不得转动。水平度盘360度刻划，每度再刻若干个小分划，相邻小分划的间隔就是水平度盘的格值。精密光学经纬仪的结构特点（三）水平度盘和测微器J2经纬仪，在每度间隔内刻有三个分格，每个分格为20′。要精密测角，需要借助“测微器”。度盘的长周期误差：以360°为周期，在度盘圆周上有规律地变化。度盘的短周期误差；以60'为周期，以较短弧长在度盘圆周上重复出现的误差。精密光学经纬仪的结构特点回顾测微尺水平读数：215˚06＇48"竖直读数：78˚52＇00"精密光学经纬仪的结构特点光学测微器原理：采用双平行玻璃板（或双光楔），将对径成像于读数窗的A与A+180°的度盘分划线影像，通过相对平移而重合，并通过测微器测出平移量。精密光学经纬仪的结构特点光学测微器工作原理2ΔAA+180精密光学经纬仪的结构特点1、测微轮的作业原理：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径分划的半个分格。2、对径重合读数法

3、光学测微器分类：双平板玻璃、双光楔等类型。精密光学经纬仪的结构特点读数方法：照准目标，转动测微螺旋，使度盘对径分划线作相对移动直至精密接合，并用测微器量取对径分划的相对移动量，其角度读数为度盘读数与测微器读数之和。采用对径分划读数，度盘最小分划20′实际相当于10′，因此测微器的实际测量范围为10′，测微器有600小格，则每小格为1″。不同厂家出产的J2型仪器读数窗形式有所不同。对径分划读数原理精密光学经纬仪的结构特点（四）垂直度盘垂直度盘的读数指标与指标水准器相连，当指标水准器气泡居中时，垂直度盘读数指标呈铅垂状态。由于垂直度盘与望远镜固连在一起，望远镜俯仰时可带动垂直度盘转动，而读数指标不随之变动，因此可读取不同的读数。精密光学经纬仪的结构特点（四）垂直度盘望远镜照准目标与视线水平时的垂直度盘读数就可以得到照准目标的垂直角。指标水准器气泡居中确定读数指标在垂直度盘上的正确位置，现代精密光学经纬仪常采用垂直度盘指标自动归零补偿器替代指标水准器。精密光学经纬仪的结构特点（五）垂直轴系统照准部旋转轴滚珠轴套水平度盘水平度盘轴套水平度盘变换螺旋精密光学经纬仪的结构特点作用：使照准部在旋转过程中保持其轴线的位置。照准部：望远镜、读数设备、水准器以及垂直度盘等，有外壳将他们封装成一整体，称为照准部。精密光学经纬仪的结构特点与垂直轴有关的误差：

照准部偏心差：照准部旋转轴的轴心、度盘刻度中心、度盘轴套旋转的轴心。—照准部的旋转轴与水平度盘中心不重合。

照准部旋转不正确（定向误差）：照准部相对于正确的轴线位置也会产生偏差，会造成垂直轴产生倾斜、摇摆、平移。—照准部旋转到不同位置，水准管气泡无规律偏移。每期作业前，须对有关项目进行检验。精密光学经纬仪的结构特点（六）照准部的制微动机构

由于支撑照准部支杆的反作用弹簧长期处于受压状态，弹力减弱，当旋出水平微动螺旋后，微动螺杆顶端出现微小的空隙，不能及时推动照准部转动从而给读数带来影响。

为了消除或消弱由于弹簧失效而引起的微动螺旋作用不正确，使用微动螺旋精密照准目标时，最后的转动方向必须是旋进方向。精密光学经纬仪的结构特点照准部微动螺旋作用不正确的影响由于照准部微动螺旋反作用力弹簧老化，使得“旋进”与“旋出”效果不一样。规定：用微动螺旋瞄准目标时，旋转方向必须采用“旋进”。精密光学经纬仪的结构特点（七）基座脚螺旋的安置或调节不当使基座产生位移。

当照准部旋转时，垂直轴与轴套间的摩擦力可能使脚螺旋在螺母内移动，从而带动基座位移。而水平度盘与基座是安置在一起的，基座的位移必然会给水平角观测带来系统性的误差影响。精密光学经纬仪的结构特点（七）基座脚螺旋的安置或调节不当使基座产生位移。

精密测角中，要求一测回内水平度盘应严格保待固定不动。国家规范规定每期观测作业前，应进行由于照准部旋转而使仪器基座产生位移的检验。精密光学经纬仪的检验精密光学经纬仪的检验一、照准部旋转是否正确的检验仪器竖轴、轴套、水平度盘：精密光学经纬仪的检验定义：垂直轴在照准部旋转时产生晃动。产生原因：垂直轴与轴套之间间隙过大。具体表现：仪器不易整平，或气泡出现无规律的偏移。检验方法：整平仪器，气泡居中，读取气泡位置；顺时针转，每45°记录气泡位置，共3圈；逆时针转，每45°记录气泡位置，共3圈。检验结果分析：气泡中心的各位置互差，J2仪器应小于2格。精密光学经纬仪的检验照准部位置气泡读数气泡读数气泡读数左右和或中数左右和或中数左右和或中数顺转第一圈顺转第二圈顺转第三圈010.221.832.010.322.032.310.121.731.84510.121.831.910.222.032.210.021.831.89010.021.931.910.021.831.89.921.631.513510.122.032.110.121.831.99.921.531.41809.921.731.610.021.731.710.021.731.72259.821.631.49.921.631.510.121.932.027010.021.831.89.721.531.210.021.831.831510.121.932.09.921.731.69.921.731.6

逆转第一圈逆转第二圈逆转第三圈3159.921.731.69.922.031.910.121.932.02709.721.531.210.021.831.810.021.731.72259.821.731.510.021.731.710.021.831.818010.021.931.99.921.831.79.921.731.613510.122.032.110.122.032.19.821.631.49010.122.132.210.021.931.99.921.731.64510.022.032.09.921.731.610.021.831.8010.022.132.110.021.831.810.221.932.1最大变动32.3-31.2=1.1格中心变动0.55格精密光学经纬仪的检验二、光学测微器行差的测定测微器的用途是要精确测出小于度盘分格值一半的角度值。度盘分格值：J1：i=4/J2：i=20/。保证条件：n0u0=i/2

测微器度盘n0—测微器分格数，J1—60大格J2—600小格。u0—测微器格值，J1—2″J2—1″。1.测微器的用途精密光学经纬仪的检验2.行差的定义度盘对径分划线的象平移了半个分格，测微器实际转动了n格，而不是n0格。则：r=n0-n

即为行差。3.行差的检验与校正略精密光学经纬仪的检验三、照准部旋转时基座位移的检验水平度盘与基座固连，照准部旋转时，垂直轴与轴套间的摩擦力使仪器的基座产生弹性扭曲，与基座相连的水平度盘也会发生微小的方位变动。当以顺时针方向旋转照准部时，水平度盘也随之顺转一个微小的角度，使读数偏小；反之偏大。精密光学经纬仪的检验检验方法：架好仪器，选一清晰目标；顺转一周照准目标读数，再顺转一周照准目标读数；逆转一周照准目标读数，再逆转一周照准目标读数。以上为一测回，共十个测回，分别计算顺、逆转两次照准目标读数的差值，取平均值，此值J2不超过1"。精密光学经纬仪的检验精密光学经纬仪的检验四、水平轴不垂直于垂直轴的测定

“高低点”检验场地布设：

1.距离大于5米，选竖直角大于±3°两目标—高、低点。

2.目标用在白纸上画上的小十字线代替。

3.高低点竖直角绝对值之差小于30秒，且应尽量在一条垂线上。国家控制网的布设·二等三角锁（网）：是平面控制网的全面基础。60年代前，曾采用二等基本锁及二等补充网的形式，后来采用二等全面网的形式。平均边长13公里。测角中误差：m=1.0秒国家控制网的布设·三、四等三角网：是对整个控制网的加密。采用插点、插网的方法布设。平均边长：8km，2~6km。测角中误差1.8秒，2.5秒。国家控制网的布设国家高程控制网·是国家三维控制网的组成部分。·任务：根据一个统一的高程基准，测定地面上一系列点位的高程，作为施测各种比例尺地形图的高程控制。·布设原则：同平面控制网。·分级：一等：是国家控制网的骨干。二等：是国家控制网的全面基础。三、四等：加密控制，直接为地形测量、工程测量服务。国家控制网的布设工程控制网的布设工程平面控制网·测图控制网：在工程的规划设计阶段，为测绘各种比例尺地形图而建立的控制网。·专用控制网：为工程放样、变形观测等用途而建立的控制网。工程控制网的布设1、布设原则·分级布网、逐级控制测图控制网：首级控制、加密控制；专用控制网：根据用途，灵活分级。

·要有足够的精度应满足测图与工程测量的需要。

·要有足够的密度满足实际需要。

·要有统一的规格大家都应遵守国家颁布的测量规范。工程控制网的布设2、布设方案·特点：平均边长较短；等级较多；各等级网均可作为首级控制；三、四等网起算边相对中误差有两种要求。

·导线是重要手段之一水平轴不垂直于垂直轴的检验精密光学经纬仪的检验水平轴不垂直于垂直轴的测定

“高低点”检验场地布设：

1.距离大于5米，选竖直角大于±3°两目标—高、低点。

2.目标用在白纸上画上的小十字线代替。

3.高低点竖直角绝对值之差小于30秒，且应尽量在一条垂线上。精密光学经纬仪的检验对于高、低点有：因α高=-α低=α，cosα高=cosα低，tgα高=-tgα低，则：n个测回：精密光学经纬仪的检验检验方法：1.观测高低两点的水平角6个测回，每测回均匀变换水平度盘和测微器位置。2C变化按高、低点方向分别比较；各测回角度值互差J2仪器应小于8"。2.观测高、低点的垂直角，用中丝法测3个测回。垂直角和指标差互差均不超过10"。3.计算水平轴倾斜误差。精密光学经纬仪的检验（一）高低两点间水平角的测定精密光学经纬仪的检验如何设定高、低点首先设一高度角大于3度的高点，并用盘左盘右测定高度角及指标差。（L高=815948，R高=2780132，

高=？，i=？）利用公式

=（90+i）-L或L低=90+i-=R-（270+i）R低=270+i+

算出测设低点时的实际读数L或R。瞄准高点，下俯望远镜，测设低点。精密光学经纬仪的三轴误差01经纬仪的视准轴误差目录01

经纬仪的水平轴误差01经纬仪的垂直轴误差精密光学经纬仪的三轴误差一、视准轴误差定义：视准轴与横轴不垂直所产生的误差（C）。产生原因：十字丝安装不正确；调焦透镜运行不正确；仪器受热不均。规定：视准轴偏向度盘一侧为正。对方向观测值影响：ΔC=C/COSα精密光学经纬仪的三轴误差HH/HH/HH/ΔC=C/COSα1、α=0，ΔC=C；2、ΔC随着α的增大而急剧增大。ΔCΔCΔC=CCC精密光学经纬仪的三轴误差如何消除ΔC的影响盘左：L0=L-ΔC盘右：R0=R+ΔC中数：A=（L+R）/2结论：视准轴误差对方向观测值的影响，可通过取盘左盘右中数消除。思考：观测过程可否调焦？精密光学经纬仪的三轴误差规范规定：1.方向观测中，一测站内禁止二次调焦。

2.一测回中各方向2C互差不得超过13秒。精密光学经纬仪的三轴误差关于L-R=2C

盘左：L0=L-ΔC

盘右：R