水平角误差及经纬仪检校..ppt

5.4 水平角观测的误差和精度 1、水平度盘偏心误差 即度盘分划中心与照准部旋转 中心不重合 270 90 1800 δ θe O O′ C M M′ 一、水平角观测的误差 （一）仪器误差 由此公式可知： 度盘偏心对度盘不同位置读数的影响不同 因 ，可知在度盘相差 180的度盘偏心误差的绝对值相等而符号相反 顾及到同一目标盘左、盘右读数和对径分划线读数 相差180，于是可知，通过盘左、盘右读数取平 均值，或用对径符合读数进行水平角观测，均可减 弱以至消除度盘偏心对水平方向观测值的影响 2、视准轴误差 视准轴不与横轴相垂直而对水平角观测的影响 而 由此，有 C xCα A A′ a a′ O 由此公式可以看出： l xC的大小与高度角有关，随高度角的增大而增大，当高 度角为零时， xC=C l 对于同一目标，若盘左观测时，视准轴右偏，设C值为正 ，将导致实际读数L比正确读数L0增大xC，即 盘右观测时视准轴必然向左偏，C为负，这又将导致实际 读数R比正确读数R0小xC ，即： 由此可见，取盘左、盘右读数的平均值可减弱以至消除该 误差对水平方向观测值的影响。

但是，这个结论只有当C值 在一测回中不变的情况下，才是正确的因此，规范规定在 一测回内不得重新调焦 当观测目标的竖角较小时， xC≈C，则： 因此，在高度角不大和视准轴误差不变的情况下，由各 方向观测值所得的2C应该相等但实际上由于受到瞄准误差 、读数误差和外界条件影响，即使各方向高度角变化很小， 它们的2C互差一般不等由此看来， 2C互差一定程度上反 映了观测成果的质量故规范中对一测回中各方向2C互差的 限差作了规定，例如，对于J2经纬仪， 2C互差不得超过13″ J6经纬仪则不作限差规定） 3、横轴误差 横轴误差是指横轴不垂直于 竖轴而导致水平角观测值产 生的误差 xi α H H′ h h′ O i i 由此公式可以看出： l 当横轴误差一定时， xi的大小与高度角有关，且随高度 角的增大而增大，当高度角为零时， xi=0，即视线水平时， 横轴误差对水平角观测值没有影响 l 对于同一目标，若盘左观测时，横轴向左端倾斜，设i值 为正，视准轴将偏向左方，将导致实际读数L比正确读数L0增 大xi，即 而在盘右观测时横轴向右倾斜，i值为负，视准轴必然 向右偏，这又将导致实际读数R比正确读数R0小xi ，即： 由此可见，取盘左、盘右读数的平均值可减弱以至消除 该误差对水平方向观测值的影响。

4、竖轴误差 竖轴误差是指横轴垂直于竖轴的情况下，由于竖 轴倾斜而导致水平角观测值产生的误差 H1H1 H2 H2 铅垂线 竖 轴 O N1 N M′ M v iv β v v 由此公式可以看出： l 竖轴误差对水平方向观测值的影响，不仅与竖轴 倾斜角有关，还随着照准部目标的高度角和观测目 标的方向变化而变化 l 由于竖轴倾斜角的大小和方向不因照准部转动而 改变，因此竖轴倾斜而导致的横轴倾斜的方向在望 远镜倒镜前后保持不变，则同一目标取盘左、盘右 读数的平均值的方法，不能减弱该误差对水平方向 观测值的影响 1、仪器对中误差 O O′ A B D1 D2 δ1δ2 β β′ θ e 在安置仪器时，由于对中不准确，使仪器中心与测 站点不在同一铅垂线上，称为对中误差 A、B为两目标点，O为测站点，O′为仪器中心 ， O O′的长度称为测站偏心距，用e表示，其方 向与OA之间的夹角θ称为偏心角 （二）观测误差 β为正确角值，β′为观测角值，由对中误差引起的角度 误差△β为： 因δ1和δ2很小，故 分析上式可知，对中误差对水平角的影响有 以下特点： （1）△β与偏心距e成正比，e愈大，△β愈 大； （2）△β与测站点到目标的距离D成反比， 距离愈短，误差愈大； （3）△β与水平角β′和偏心角θ的大小有关 ，当β′=180˚，θ=90˚时，△β最大。

例如，当β′=180˚，θ=90˚，e =0.003m， D1= D2 = 100m时 对中误差引起的角度误差不能通过观测方法消除 ，所以观测水平角时应仔细对中，当边长较短或 两目标与仪器接近在一条直线上时，要特别注意 仪器的对中，避免引起较大的误差一般规定对 中误差不超过3mm 2、目标偏心误差 A A DO α L 水平角观测时，常 用测钎、测杆或觇 牌等立于目标点上 作为观测标志，当 观测标志倾斜或没 有立在目标点的中 心时，将产生目标 偏心误差 O为测站，A为地面目标点，AA为测杆，测杆 长度为L，倾斜角度为α，则目标偏心距e为： e 目标偏心对观测方向影响为： 目标偏心误差对水平角观测的影响与偏心距e成正 比，与距离成反比为了减小目标偏心差，瞄准测 杆时，测杆应立直，并尽可能瞄准测杆的底部当 目标较近，又不能瞄准目标的底部时，可采用悬吊 垂线或选用专用觇牌作为目标 3、照准误差及读数误差 瞄准误差：主要与人眼的分辨能力和望远镜的 放大倍率有关，人眼分辨两点的最小视角一般 为60″ 一般DJ6型光学经纬仪望远镜的放大倍率V为25～ 30倍，因此瞄准误差mV一般为2.0″～2.4″。

瞄准误差与目标的大小、形状、颜色和大气的透明 度等也有关因此，在观测中我们应尽量消除视 差，选择适宜的照准标志，熟练操作仪器，掌握瞄 准方法，并仔细瞄准以减小误差 读数误差主要取决于仪器的读数设备，同时也与 照明情况和观测者的经验有关 对于DJ6型光学经纬仪，用分微尺测微器读数， 一般估读误差不超过分微尺最小分划的十分之一 ，即不超过6″，对于DJ2型光学经纬仪一般不 超过1″如果反光镜进光情况不佳，读数显微 镜调焦不好，以及观测者的操作不熟练，则估读 的误差可能会超过上述数值因此，读数时必须 仔细调节读数显微镜，使度盘与测微尺影像清晰 ， 也要仔细调整反光镜，使影像亮度适中，然后再 仔细读数使用测微轮时，一定要使度盘分划线 位于双指标线正中央 4、外界条件的影响 外界条件的影响很多，如大风、松软的土质会影 响仪器的稳定，地面的辐射热会引起物象的跳动 ，观测时大气透明度和光线的不足会影响瞄准精 度，温度变化影响仪器的正常状态等等，这些因 素都直接影响测角的精度因此，要选择有利的 观测时间和避开不利的观测条件，使这些外界条 件的影响降低到较小的程度 二、水平角观测的精度 设J6级经纬仪室外 观测一个测回的方向中误差为 由于角值是两个方向值之差，故一测回角值的中误差为 由于一测回方向值是两个半测回方向值的平均值 ，故半测回方向值的中误差为： 由于归零差是半测回中零方向两次观测值之差。

故 归零差中误差为： 由于同一方向各测回较差是两个测回一方向值之差， 故同一方向值各测回较差的中误差为： 5.5 经纬仪的检验与校正 一、经纬仪轴线间应满足的条件 经纬仪的主要轴线： 照准部的旋转轴VV(简称竖轴)、 望远镜的旋转轴HH(简称横轴)、 望远镜的视准轴CC 照准部水准管轴LL 根据水平角观测原理，经纬仪在水 平角观测时应满足： (1) 竖轴必须竖直； （2） 水平度盘必须水平，其分划中心应在 竖轴上； （3） 望远镜上下转动时，视准轴形成的视 准面必须是竖直平面； （4）竖直度盘必须竖直，其分划中心应在横 轴上 （1）和（2）等价于照准部水准管轴垂直于 竖轴； （3）和（4）等价于视准轴垂直于横轴和横 轴垂直于竖轴； 经纬仪应满足的几何条件： ①照准部水准管轴应垂直于竖轴； ②视准轴应垂直于横轴； ③横轴应垂直于竖轴； ④观测水平角时，若用十字丝交点去瞄准目 标不很方便，通常是用竖丝去瞄准目标，从 而这又要求竖丝应垂直于横轴； ⑤当经纬仪作竖角观测时，还必须满足竖盘 指标差在限差范围内 二、经纬仪的检验与校正 检验与校正项目的安排次序：前面检校的项目不受后 面检校项目的影响。

• 照准部水准管轴应垂直于竖轴的检验与校正 l 检验方法 先将仪器大致整平，转动照准部使其水准管与任 意两个脚螺旋的连线平行，调整脚螺旋使气泡居中， 然后将照准部旋转180，若气泡仍然居中则说明条件 满足，若气泡发生偏移，其偏移量大于1/2格，则应进 行校正 （1）检验方法 （2）校正方法 l 校正方法 利用水准管校正螺丝使气泡退回偏离格数的一半， 再用脚螺旋使气泡居中 2. 十字丝竖丝应垂直于横轴的检验和校正 l 检验方法 检验时用十字丝竖丝瞄准一清晰小点，使望远镜绕 横轴上下转动，如果小点始终在竖丝上移动则条件 满足，否则需要进行校正 l 校正方法 校正方法与水准仪类似 P P 3. 视准轴应垂直于横轴的检验和校正 l 检验方法 选择一平坦场地，在一条长约60～100m的直线上确 定A、 O 、 B三点，O为中心安置经纬仪于O点，在 A点与仪器同高处设置标志，在B点与仪器同高处水平 安置带毫米分划的标尺 H H m B AO H H AO 2C2C 2C 90- C C m B n 盘左位置盘右位置 90- C 用盘左照准A标志点，在制动照准部的情况下倒转望 远镜在B尺上读一读数m；以盘右位置再次照准A标志 点，也在制动照准部的情况下倒转望远镜在B尺上读 另一读数n。

则mn之长为4C之反映设m、n两读数 差为e，仪器至B处标尺的距离为S，则： 若C值对于J6经纬仪超过10″，J2经纬仪超过8″，则应 进行校正 l 校正方法 4. 横轴应垂直于竖轴的检验与校正 l 检验方法 选择距较高墙壁20～30m处安置仪器以盘左位置瞄准 墙壁高处一点P（仰角不小于30），放平望远镜在墙上定出 一点P1倒转望远镜，盘右再瞄准点P，放平望远镜 在墙上定出另一点P2 如果P1与P2重合， 则条件满足，否则， 横轴与竖轴不垂直 l 校正方法 对J2经纬仪，i角不超过15″；对J6经纬仪， i角不超过 20″，可不校正否则应进行校正 校正时，瞄准P1 P2的中点PM，固定照准部，向上转动 望远镜，此时十字丝交点将不对准P点抬高或降低横 轴的一端，使十字丝的交点对准P点此项检验校正也 要反复进行，直至条件满足为止 5. 竖盘指标差的检验与校正 在实际工作中，如果指标差的绝对值太大，对于计算工作很不 方便，因此在工作开始之前应对竖盘进行检验若指标差超过限 差则必须进行校正具体检验方法如下： 仪器整平后，以望远镜盘左、盘右两个位置瞄准同一水平 的明显目标，读取竖盘读数L和R，读数时竖盘水准管气泡务 必居中。

以指标差计算公式计算χ的值，若超过规定限差则 进行校正一般要观测另一水平的明显目标再检验一次所算 值是否正确若变化甚微或完全相同，证明观测读数无误， 然后进行校正 校正时即在当时望远镜位置进行，不动望远镜，使仍照准 原目标，若这时为盘右位置，盘右读数为R竖盘指标差也 已知，则可计算出正确的读数R′，用竖盘指标水准管微动螺 旋使竖盘读数为R′ ，这时水准管气泡一定偏移了，用校正针 拨动竖盘水准管校正螺钉使气泡居中 6. 光学对中器的检验与校正 检验校正光学对中器的目的是使光学垂线与仪器旋转轴( 竖轴)重合 l 检验方法 安置仪器于三脚架上，大致整平后使光学对中器 对准点位然后，将照准部旋转180，观察标志点 偏离分划圆圈的情况 对于装于基座上的光学对中器，可仪器卧放或侧 位，再按上述方法检验 若标志点偏离圆心0.5mm以上，则应进行校正 l 校正方法 光学对中器上可以校正的部件随仪器的类型而异 ，有的校正转向直角棱镜，有的校正分划板，有的 则两者均可校正，工作时可视具体构造进行。