《水平角观测》ppt课件.ppt

测量工程与装备系: 范 百 兴,2019年1月14日,水平角观测,本次课程主要内容,本次课程主要讲述以下四个方面的问题：,精密测角误差的影因素 分析影响观测精度的主要因素、产生原因、性质和规律 测角误差的减弱措施 提出消除或减弱观测误差的措施 水平角观测方法 制定观测操作的基本规则、具体作业方法和作业限差 水平角测量精度评定,外界条件 观测作业时的气象情况及作业地区的地理环境，其中所起作用最大的因素是太阳热辐射 环境对目标成像质量的影响 决定成像质量的因素 目标成像质量是指目标影像的清晰、稳定程度 是否清晰取决于大气的透明度，即大气中尘粒及水蒸气的含量 是否稳定取决于视线所经过的大气层的密度结构变化情况,外界条件对水平角观测精度的影响,§3.11 精密测角误差影响,环境对目标成像质量的影响 减弱措施 ①选点时要保证视线距地面有足够的高度 ②选择有利的时间进行观测 ③增大目标对背景的反差外界条件对水平角观测精度的影响,§3.11 精密测角误差影响,水平折光差,大气的基本性质 地球周围的大气层在重力的作用下，空气分子形成上疏下密的垂直密度梯度同时大气密度在水平方向上也不均匀，也就是说，同时存在着水平密度梯度。

§3.11 精密测角误差影响,水平折光差的产生原因 观测时视准轴的方向和仪器中心与目标连线之间的夹角称为折光差折光差在测站～目标铅垂面内的分量称为垂直折光差；在测站水平面上的分量称为水平折光差§3.11 精密测角误差影响,水平折光影响的规律,① 不同性质的地物分界附近，往往有大气水平密度梯度 ② 视线方向与大气密度梯度方向愈接近垂直，折光影响愈大 ③ 视线方向距离折光场的地形地物愈近，折光影响也愈大 ④ 视线与形成水平折光的地貌地物平行的距离愈长,影响愈大 ⑤ 测站愈接近形成折光场的地形地物，折光影响愈大 ⑥ 气象条件显著变化时，容易形成较大的折光 ⑦ 白天和黑夜水平折光的符号可能相反§3.11 精密测角误差影响,水平折光影响的性质 某测站某个方向，在相同的观测时间和类似的气象条件下，折光影响符号相同、数值接近，属于系统误差§3.11 精密测角误差影响,在大面积三角网中，由于各点所受水平折光影响的大 小、方向各不相同，对网中所有方向来讲，其影响具 有偶然误差的特性 若锁网中有大的地貌地物，如大山脉、江河、沙漠等， 它们边缘的一系列视线就会含有同符号的系统误差， 并且累加水平折光的减弱措施,根据以上规律，提出减弱其影响的措施如下： 视线既要超越障碍物一定高度，也要旁离任何地貌地物一 定距离。

避免与江河湖海、沙漠的边缘平行，避免通过高 大的建筑物、大工厂的侧方 在水平折光影响严重的地区，应适当缩短边长，或变动点 位，或改变点间连接方向以避免选择影响严重的边 观测时检查各观测方向是否超出和旁离觇标各部位一定的 距离 气象条件变化显著时，应停止观测§3.11 精密测角误差影响,一等水平角观测，一份成果的全部测回应大致分配在三个 时间段（上午、下午、夜间），每个角度的全部测回应 尽可能分配在不同的气象条件下完成（日夜各半）二 等观测可以都在白天完成，但必须分配在上、下午进行 在有利的观测时间内进行观测影像微有颤动的情况下， 是有利时间§3.11 精密测角误差影响,水平折光的减弱措施,水平折光的分类,局部性水平折光——局部地区产生的水平折光 一致性水平折光: 地球表面的重力以赤道最小、向两极增大;地球表面温度赤道最高,向两极降低由此形成的大气密度梯度由赤道向两极逐渐增大,所以沿平行圈方向布设的测角边、锁将受到影响这种水平折光就全球而言具有一致性,故称为一致性水平折光 沿平行圈布设的很长的测角锁段,误差将连续积累,这是一项系统误差 沿子午圈方向布设的锁段,由于它与密度梯度方向一致,将不会受到影响。

减弱措施：在锁段中布设有足够精度和密度的起始方位角加以控制§3.11 精密测角误差影响,觇标内架及脚架扭转的影响 木标 原因:湿度、温度的变化 规律: ① 以一昼夜为周期 ② 白天和夜间的扭转量大致相等 ③ 不同觇标扭转的大小方向各异,同一觇标日扭转相似 ④ 主要由湿度变化引起天气突变时,扭转可发生异常 ⑤ 脚架扭转情况和木标类似,§3.11 精密测角误差影响,觇标内架及脚架扭转的影响,钢标 原因：温度的变化,构件之间的拉力不均匀 规律：① 仅在白天有剧烈扭转,最大1～2/分,一天可达12, 夜间几乎不扭转 ② 晴天扭转量大且不均匀,阴天较小 ③ 不同觇标的扭转规律不全一致,同一觇标每天的扭 转情况大致相似§3.11 精密测角误差影响,减弱觇标内架及脚架扭转影响的措施 ① 选择适当的观测程序（上下半测回照准目标次序相反） ② 仪器安装偏扭观察镜,进行读数改正 ③ 选择扭转不剧烈的有利时间观测 ④ 仪器脚架应存放在干燥阴凉的地方,避免雨淋和曝晒 ⑤ 改进觇标结构,提高造标质量§3.11 精密测角误差影响,照准目标的相位差,相位差的规律 ① 相位差的大小与太阳的方位有关 ② 同一时间相位差的大小与目标的大小、距离、方位有关。

③ 目标的颜色、形状和背景也有一定影响§3.11 精密测角误差影响,相位差定义 望远镜照准线偏离圆筒中心轴线的角距 相位差产生原因 当背景是较暗的地物时,容易偏向亮的一侧当背景是明朗的天空时,容易偏向暗的一侧相位差的性质: 相位差对水平观测值的影响属系统误差 减弱影响的措施: ① 采用反射光线较少的微相位差圆筒 ② 上午、下午各测半数测回 ③ 观测时，要尽可能地分辨出圆筒的整个轮廓进行照准§3.11 精密测角误差影响,照准目标的相位差,视准轴受温度变化的影响,§3.11 精密测角误差影响,视准轴变化的原因 观测中，由于外界气温的变化，视准轴也会随之变化，使观测精度受到影响，通常称之为视准轴受温度变化的影响 视准轴变化的分类 ① 由测站周围气温的变化使仪器“全面受热”的影响； ② 热辐射和冷空气固定在测站一侧使仪器“单面受热” 的影响 视准轴变化的性质和规律 ① 随温度变化的系统误差 ② 正、倒镜位置，视准轴变动的方向相同减弱影响的措施 ① 缩短一测回的观测时间 ② 采用“上、下半测回观测目标次序相反”的观测程序 ③ 观测过程中必须打伞，使仪器不受阳光曝晒 通常 Li-Ri180o 可反映它们的影响。

综合环境影响包括： (1) 二倍视准差的影响 (2) 二倍水平轴倾斜的影响 (3) 觇标内架或仪器脚架扭转的影响 (4) 视准轴单面受热变化的影响,§3.11 精密测角误差影响,视准轴受温度变化的影响,综合对仪器误差的讨论，及对外界条件影响的分析，为最大限度的减弱或消除各种观测误差的影响，提高水平角测量精度，总结成水平角观测基本规则： ① 在通视良好、成像清晰稳定时进行观测一、二等观测 应遵守规范中时间段的规定提高观测照准目标的精 度） ② 观测前调好焦距，消除视差观测中不得在一测回内调 焦目标成像质量的影响，视差）,水平角观测的基本规则,§3.12 水平角方向观测法,③ 各测回起始方向应均匀分配在度盘和测微器的不同位置上度盘分划长、短周期误差，测微器分划误差） 在上下半测回之间纵转望远镜，计算盘左、盘右读数之差 以获得二倍视准轴误差视准轴误差，水平轴倾斜误差等） ⑤ 上、下半测回照准目标的次序相反，并保持照准每一目标的操作时间大致相同觇标内架和脚架扭转的影响，视准轴单面受热的影响）,§3.12 水平角方向观测法,水平角观测的基本规则,⑥ 每半测回观测前,照准部应按将要观测的方向先旋转1～2 周;在半测回过程中，照准部不得反旋,如视准轴旋过目标, 应多旋一周。

度盘带动、空隙带动误差） ⑦ 测微螺旋和微动螺旋最后操作一律按压紧弹簧的方向转动 （微动螺旋的隙动差） ⑧ 观测中应保持视准部水准气泡居中，如超出规定的最大偏 移量，应停止观测，重新整置仪器后再进行观测测回间 要经常整置仪器，使垂直轴与铅垂线一致垂直轴倾斜 误差）,水平角观测的基本规则,§3.12 水平角方向观测法,观测方法 定义：在每一测回中把测站上所有待测方向逐一观测，以测得各方向的方向值基于方向法而在每半测回的末尾再观测一次零方向A（称为归零），由于每半个测回末尾都“闭合”到起始方向，称为全圆方向法闭合到起始方向的目的在于检查半测回过程中仪器座架有无变化 方向观测法和全圆方向法基本上是一种方法，可统称为方向法方向法和全圆方向法,§3.12 水平角方向观测法,方向法的使用条件 观测方向数大于3时，采用全圆方向法，等于3时，用方向法（不归零） 方向法主要应用于三、四等三角测量，通视良好时，可用于二等测量，一般不用于一等测量 零方向的选择 要选择边长适中、通视条件良好、目标成像清晰的方向 度盘位置 首先根据规范中规定的测回数m,按相应公式编制出各测回零方向的度盘位置和测微器位置表然后在上半测回对好零方向的度盘、测微器位置,照准部顺转1～2周,再重新照准并读数;下半测回纵转望远镜后,要先逆转1～2周,再重新照准目标并读数。

§3.12 水平角方向观测法,测回数表和度盘位置计算,§3.12 水平角方向观测法,为保证角度测量的精度和可靠性，测量规范对测回数有严格的规定，具体如下表：,测回数表和度盘位置计算,为削弱度盘分划误差并提高数据的可靠性，每测回应该配置度盘位置，计算公式为：,§3.12 水平角方向观测法,必须认识配置度盘的实质！,方向法的优缺点,方向法优点 ① 程序简单有规律,一测回中便可计算所有角 ② 测站平差简单,取中数即可 ③ 是一组完全方向组,使三角网整体平差简捷 方向法缺点 ① 一测回观测时间长,与时间成正比的误差影响大 ② 要求所有方向都看清,边长过长时较困难 ③ 但如果放弃某方向再补测,便成为不完全方向组,二等观测 不允许补测单角§3.12 水平角方向观测法,观测手簿的记录和计算,观测要求 观测过程中，记簿者要及时记录观测者报读的各项内容，并迅速完成可以完成的各项计算，及时地检查成果是否合格 特别强调：认真细致、字体清楚、注记明确、整饰及时、清洁美观、格式统一§3.12 水平角方向观测法,读数与计算,照准每一个方向一次，用测微器两次重合读数，立即检查 两次读数之差是否合限，合限便取其中数作为该方向的读数。

每半测回结束后，检查归零差是否合限 进行下半测回观测中，随时计算出各方向盘左、盘右的读 数之差，记入（2C）栏中，并检查是否合限然后计算出 盘左、盘右读数的中数，计算两个零方向的中数平均值， 均填入相应栏中 最后，将零方向的方向值化为零，并算出其它方向相应的 方向值，记入（方向值）栏中该栏为该测回的观测成果§3.12 水平角方向观测法,,,§3.12 水平角方向观测法,方向法观测限差表 单位：”,观测限差的制定,§3.12 水平角方向观测法,,§3.12 水平角方向观测法,观测作业的限差是检核和保证测角成果精度的重要指标观测工作的精度和速度与限差规定相关制定限差的具体步骤: ① 建立检核项目的数学关系式 以L、R分别表示盘左、盘右的观测值，其下标i、j则表示方向编号那么: 一测回2c互差=(Li-Ri)-(Lj-Rj),制定限差的重要性,② 由误差传播定律写出中误差关系式,确定基本观测量的中误差 一种仪器的基本观测值中误差必须用多台同类仪器在各种野外条件下进行大量的实验才能确定 我国制定规范时，是根据大量的野外观测成果，将各点的测站平差中得到的值，取权中数作为选定值。

其值如下： J07型仪器： 2 =  1.1 J1 型仪器： 2 =  1.2 J2 型仪器： 2 =  2.2 确定限差的偶然误差部分 通常取二倍或三倍中误差值作为偶然误差出现的界限，即限差：限 = 2m 或 限 = 3m 对于2C互差的限差取其中误差的2。