《精密角度测量》ppt课件

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1、第三章精密角度测量3.1精密光学经纬仪3.2角度观测误差分析3.3精密光学经纬仪的检验3.4方向观测法3.5垂直角测量[习题][本章提要][本章提要]在大地控制测量和精密工程测量中，角度测量主要使用精密光学经纬仪。精密光学经纬仪按精度等级的高低，我国光学经纬仪的系列分为J07，J1，J2，J6等规格。本章主要介绍精密光学经纬仪的基本构造，应用精密光学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。1．精密光学经纬仪的基本构造；2．经纬仪视准轴误差、水平轴误差及垂直轴倾斜误差；3．一个测站上的水平角观测方法；4．测站平差。[知识

2、点]返回本章首页我们知道，国家等级控制水平角度观测的精度要求很高，加之各控制点之间距离又远，使得普通经纬仪不能胜任，因此必须使用精密经纬仪。本章将讨论精密测角仪器的构造特点、精密测角仪器的有关误差等问题。3.1精密光学经纬仪精密光学经纬仪的基本构造主要由望远镜、读数设备、水准器、轴组成按精度等级的高低:分为J07，J1，J2，J6等规格。J是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。返回本章首页经纬仪的主要部件有：望远镜——构成视准轴，在照准目标时形成视准线，以便精确照准目标。照准部水准器——用来

3、指示垂直轴的垂直状态，以形成水平面和垂直面。垂直轴——作为仪器的旋转轴，测定角度时，应与测站铅垂线一致。水平轴——作为望远镜俯仰的转轴，以便照准不同高度的目标。水平度盘——用来在水平面上度量水平角，应与水平面平行。垂直度盘——用来量度垂直角。为了精确读取度盘读数，在水平度盘和垂直度盘上均有测微器。经纬仪的以上部件，除水平度盘以外，合称为经纬仪的照准部，照准部可以绕垂直轴旋转。3.1.1精密光学经纬仪的基本结构(一)望远镜望远镜是经纬仪照准和放大目标的设备。望远镜光学系统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所组成。为了提高望远

4、镜系统的质量，物镜、调焦镜和目镜均为复合透镜。在观测时，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，目标不能恰好成像在十字丝平面上，就会产生视差。等效物镜的光心与十字丝中心的连线就是望远镜的视准轴。在望远镜调焦时，调焦透镜沿着望远镜筒内壁来回移动。此时，若调焦透镜运行的轨迹不是一条平行于光轴的直线，而是一条曲线，就将导致视准轴改变方向，而给方向观测成果带来误差。所以水平方向观测时，通常规定一个测回内不得重新调焦。透镜成像的基本公式为一个测回内不调焦的情况下，焦距f保持

5、不变。上式微分可知，物距u变化与像距v变化之间的关系为设v＝0.25m，u＝2000m，当du＝±1000m时，代入上式可得：dv＝±0.016mm。就是说，对于平均边长为2km的控制网，若不同边长在1km内变通，即便一个测回内不重新调焦，由此所产生的像距变化只有0.016mm，这时物像仍较清晰，基本上感觉不出视差。远镜中的十字丝分划板是观测时用以精确照准目标的，所以使用分划板上十字丝时，应考虑照准目标的型式和种类。经验表明，当目标成像的宽度为双丝间距的1／3～1／2时，用双丝照准的精度较高.细长的目标宜用单丝照准，当目标成像宽度接近单丝宽度，

6、且目标又较长时，用单丝照准的精度较高。目镜相当于一个放大镜，它的作用是把十字丝面上的目标影像和十字丝同时放大，便于人眼观察。对于正常眼睛要求目镜与十字丝分划板的间距，相当于目镜的焦距。但由于观测者的眼睛视力不同，需要的间距亦不相同。所以观测开始前，首先要调节目镜位置，使十字丝分划影像十分清晰后，再去照准目标，对望远镜调焦。(二)读数设备读数设备，包括度盘、光学测微器和读数显微镜3部分。1、度盘度盘是量测角度的标准器，其圆周刻着等间距的分划线，两相邻分划线间的角值称为格值，例如，图的度盘格值为20′。精密测角仪器的度盘直径一般为75—160mm，

7、格值为4′～20′。度盘的分划线是由刻度机刻制的。由于刻度机传动机构误差等影响，使得度盘分划线的间距并不严格相等，从而产生度盘分划误差。理论分析和实际测定均表明，度盘分划误差大部分表现为系统性质的误差。其中沿度盘全周逐渐变化，形成以圆周为周期的误差，称为长周期误差，而以度盘上一小弧段，约30′～1°为周期的，并在全周上多次重复出现的周期性误差称为短周期误差。检验结果表明，对于J1、J2级经纬仪，其长周期误差约为±1.5～2.0”，短周期误差约为±1.0～1.2”。为减弱周期误差对方向观测的影响，《规范》规定，在方向观测中，各测回之间应变换度盘位

8、置。一般是按下式进行各测回间度盘的变换式中n为测回数,ω为度盘格值的一半。变换180°/n是为了将n个测回平均分布于度盘全周上，以减弱长周期误差的影响