竖直角测量及仪器检验.ppt

垂直角观测§3.4竖直角测量竖直角测量 §3.5光学经纬仪的检验与校正光学经纬仪的检验与校正 §3.6 水平角测量误差分析水平角测量误差分析讲题：竖直角测量方法及讲题：竖直角测量方法及经纬仪检校经纬仪检校§3.4 竖直角竖直角(vertical angle)测量测量天顶天顶铅垂线水平线ACB0°90 °180°270°竖直角竖直角————在同一铅垂面内，瞄准目标的倾斜视在同一铅垂面内，瞄准目标的倾斜视 线与水平视线的夹角线与水平视线的夹角( (也叫垂直角也叫垂直角) )  =0=09090 ，仰角为正，俯角为负仰角为正，俯角为负一、竖直度盘一、竖直度盘(vertical circle)的构造的构造1．包括．包括:竖盘竖盘(vertical circle) 、、竖盘指标水准管竖盘指标水准管(vertical index bubble tube)、、及其微动螺旋及其微动螺旋后两部分，多采用竖盘指标自动归零补偿器后两部分，多采用竖盘指标自动归零补偿器(vertical index compensator)来替代。

来替代2．特点：．特点：读数指标线固定不动，读数指标线固定不动，而整个而整个竖盘随望远镜一起转动竖盘随望远镜一起转动3、竖盘的注记形式：有顺时针与逆时针两种竖盘的注记形式：有顺时针与逆时针两种 （（1）顺时针注记）顺时针注记180180270270 0 09090盘左盘左指标线指标线27027090900 0180180盘右盘右指标线指标线（（2）逆时针注记）逆时针注记 0 0270270 180 1809090盘左盘左指标线指标线27027090901801800 0盘右盘右指标线指标线二、竖直角二、竖直角(vertical angle)的计算公式的计算公式1、顺时针注记、顺时针注记α左左=90°-L α右右=R-270° 故一测回竖直角故一测回竖直角 α=（（α左左+α右右））/2 2、逆时针注记、逆时针注记问题：问题：α左左= ？？ α右右=？？故有故有:α左左= L -90° α右右=270°- R一测回竖直角一测回竖直角: α=（（α左左+α右右））/2 三、竖盘指标差三、竖盘指标差(index error of vertical circle)1、定义、定义由于指标线偏移，当视线水平时，竖盘读数不是恰好等于由于指标线偏移，当视线水平时，竖盘读数不是恰好等于由于指标线偏移，当视线水平时，竖盘读数不是恰好等于由于指标线偏移，当视线水平时，竖盘读数不是恰好等于90°90°90°90°或或或或270°270°270°270°上，而是与上，而是与上，而是与上，而是与90°90°90°90°或或或或270°270°270°270°相差一个相差一个相差一个相差一个x x x x角，称角，称角，称角，称为竖盘指标差。

当偏移方向与竖盘注记增加方向一致时，为竖盘指标差当偏移方向与竖盘注记增加方向一致时，为竖盘指标差当偏移方向与竖盘注记增加方向一致时，为竖盘指标差当偏移方向与竖盘注记增加方向一致时，x x x x为正，反之为负为正，反之为负为正，反之为负为正，反之为负 180180270270 0 09090盘左盘左（（2 2）结论：取盘左盘右平均值，可消除指标差的影响）结论：取盘左盘右平均值，可消除指标差的影响一般规范规定，指标差变动范围，一般规范规定，指标差变动范围，J6J6≤≤2525" "、、J2J2≤≤15 15 " " 2、计算公式、计算公式（（1）指标差）指标差:对于顺时针注记的：对于顺时针注记的：正确的竖直角正确的竖直角α=(90°+x) -L=αα=(90°+x) -L=α左左+x +x α=R-(270°+x)=α α=R-(270°+x)=α右右-x-x四、竖直角的观测及记录四、竖直角的观测及记录§3.5经纬仪的检验与校正经纬仪的主要轴线经纬仪的主要轴线:1 1、竖轴、竖轴VV(verticalVV(vertical axis) axis)2 2、水准管轴、水准管轴LL(bubbleLL(bubble tube axis)tube axis)3 3、横轴、横轴HH(horizontalHH(horizontal axis)axis)4 4、视准轴、视准轴CC(collimationCC(collimation axis)axis)5 5 、圆水准器轴、圆水准器轴L’L’(circleL’L’(circle bubble bubble axis)axis)LLHHCCVVL’L’经纬仪的主要轴线经纬仪的主要轴线:1 1、竖轴、竖轴VV(verticalVV(vertical axis) axis)2 2、水准管轴、水准管轴LL(bubbleLL(bubble tube axis)tube axis)3 3、横轴、横轴HH(horizontalHH(horizontal axis)axis)4 4、视准轴、视准轴CC(collimationCC(collimation axis)axis)5 5 、圆水准器轴、圆水准器轴L’L’(circleL’L’(circle bubble bubble axis)axis)LLHHCCVVL’L’一、经纬仪轴线应满足的条一、经纬仪轴线应满足的条件件1 1、、VV⊥LL ——VV⊥LL ——照准部水准照准部水准管轴的检校。

管轴的检校2 2、、HH⊥HH⊥十字丝竖丝十字丝竖丝————十字十字丝竖丝的检校丝竖丝的检校3 3、、HH⊥CC ——HH⊥CC ——视准轴的检视准轴的检校校LLHHCCVVL’L’4 4．．HH⊥VV——HH⊥VV——横轴横轴的检校的检校5 5．竖盘指标差应为．竖盘指标差应为零零 ————指标差的检指标差的检校校LLHHCCVVL’L’二、经纬仪的检验与校正二、经纬仪的检验与校正1 1．照准部水准管轴垂直于竖轴的检．照准部水准管轴垂直于竖轴的检校校（（1 1）检验：）检验：用任意两脚螺旋使水准管气泡居用任意两脚螺旋使水准管气泡居中，然后将照准部旋转中，然后将照准部旋转180°180°，若气泡偏离，若气泡偏离1 1格，则需校正格，则需校正2 2．十字丝竖丝垂直于横轴的检校．十字丝竖丝垂直于横轴的检校 （（1 1）检验：）检验：用十字丝交点对准一目标点，再用十字丝交点对准一目标点，再转动望远镜微动螺旋，看目标点是否始终转动望远镜微动螺旋，看目标点是否始终在竖丝上移动在竖丝上移动3 3．视准轴垂直于横轴的检校．视准轴垂直于横轴的检校 （（（（1 1 1 1）检验：）检验：）检验：）检验：在平坦地面上在平坦地面上在平坦地面上在平坦地面上选择一直线选择一直线选择一直线选择一直线ABABABAB，约，约，约，约60m60m60m60m～～～～100m100m100m100m，在，在，在，在ABABABAB中点中点中点中点O O O O架仪，架仪，架仪，架仪，并在并在并在并在B B B B点垂直横置一小尺。

点垂直横置一小尺点垂直横置一小尺点垂直横置一小尺盘左瞄准盘左瞄准盘左瞄准盘左瞄准A A A A，倒镜在，倒镜在，倒镜在，倒镜在B B B B点点点点小尺上读取小尺上读取小尺上读取小尺上读取B1B1B1B1；再用盘；再用盘；再用盘；再用盘右瞄准右瞄准右瞄准右瞄准A A A A，倒镜在，倒镜在，倒镜在，倒镜在B B B B点小点小点小点小尺上读取尺上读取尺上读取尺上读取B2B2B2B2有：J6 J6 ：：：：2c>60"2c>60"；；；；J2 J2 ：：：：2c>30"2c>30"时，时，时，时，则需校正则需校正则需校正则需校正4．横轴垂直于竖轴的检验与校正．横轴垂直于竖轴的检验与校正 （（1 1）检验：）检验：在在20~30m20~30m处的墙上选一仰角大于处的墙上选一仰角大于30°30°的目标点的目标点P P，先用盘左瞄准，先用盘左瞄准P P点，放平望点，放平望远镜，在墙上定出远镜，在墙上定出P1P1点；再用盘右瞄准点；再用盘右瞄准P P点，点，放平望远镜，在墙上定出放平望远镜，在墙上定出P2P2点 有：J6 J6 ：：：：i>20"i>20"，则需校正则需校正则需校正则需校正5．指标差的检校．指标差的检校(1)(1)检验：检验：用盘左、盘右先后瞄准同一目标，计用盘左、盘右先后瞄准同一目标，计算指标差算指标差x=(L+R-360°)/2x=(L+R-360°)/2。

J6J6：： x>1’x>1’；；J2J2：： x>30x>30’’时，要进行校时，要进行校正2)(2)校正：校正：用指标水准管微动螺旋，使中丝对准（用指标水准管微动螺旋，使中丝对准（R- xR- x））位置，再有拨针使指标气泡居中位置，再有拨针使指标气泡居中 §3.6水平角观测的误差分析水平角观测的误差分析一、仪器误差：一、仪器误差：1 1、仪器加工不完善所产生的误差、仪器加工不完善所产生的误差----可以采用适当的可以采用适当的观测方法来消减其影响观测方法来消减其影响1 1）照准部偏心差）照准部偏心差——- -照准部旋转轴中心与水平度盘照准部旋转轴中心与水平度盘中心不重合中心不重合 方法：盘左、盘右观测取平均值方法：盘左、盘右观测取平均值2 2）度盘刻划不均匀）度盘刻划不均匀 方法：采用度盘不同的位置观测取平均值方法：采用度盘不同的位置观测取平均值2 2、仪器校正不完善所引起的误差、仪器校正不完善所引起的误差1）视准轴不垂直于横轴的误差）视准轴不垂直于横轴的误差2）横轴不垂直于竖轴的误差）横轴不垂直于竖轴的误差3）竖盘指标差）竖盘指标差 都可以通过盘左、盘右观测取平均值的方法进都可以通过盘左、盘右观测取平均值的方法进行消除。

行消除二、观测误差二、观测误差1 1 1 1、对中误差、对中误差、对中误差、对中误差n n对中点对中点B’B’偏离测点标志偏离测点标志B B距离距离e en n对水平角观测的影响为对水平角观测的影响为δ δ= =δ δ1 1+ +δ δ2 2n nβ β=180°=180°，，θ θ=90°=90°，，δ δ取得最大值取得最大值n ne e =3mm =3mm，，D D=100m=100m，， δ δ″=12.4″″=12.4″2 2 2 2、整平误差、整平误差、整平误差、整平误差 由于整平的误差，使得水平度盘不水平由于整平的误差，使得水平度盘不水平由于整平的误差，使得水平度盘不水平由于整平的误差，使得水平度盘不水平 对测对测对测对测量角度的影响还取决于度盘的倾斜度和所观测目量角度的影响还取决于度盘的倾斜度和所观测目量角度的影响还取决于度盘的倾斜度和所观测目量角度的影响还取决于度盘的倾斜度和所观测目标的高度，当观测目标与仪器大致等高时，其影标的高度，当观测目标与仪器大致等高时，其影标的高度，当观测目标与仪器大致等高时，其影标的高度，当观测目标与仪器大致等高时，其影响较小，但在山区或丘陵区观测水平角时，该项响较小，但在山区或丘陵区观测水平角时，该项响较小，但在山区或丘陵区观测水平角时，该项响较小，但在山区或丘陵区观测水平角时，该项误差随着两观测目标的高差增大而增大，所以在误差随着两观测目标的高差增大而增大，所以在误差随着两观测目标的高差增大而增大，所以在误差随着两观测目标的高差增大而增大，所以在山区测角时应特别注意整平山区测角时应特别注意整平山区测角时应特别注意整平山区测角时应特别注意整平。

3 3 3 3、目标偏心误差、目标偏心误差、目标偏心误差、目标偏心误差O为测站，为测站，A为地面目标点，为地面目标点，AA’为标杆，杆长为标杆，杆长d，杆倾角，杆倾角α目标偏心差为：目标偏心差为： e=dsinα目标偏斜对观测方向影响为：目标偏斜对观测方向影响为： 从上式可见，目标偏心误差对水平方向影响与从上式可见，目标偏心误差对水平方向影响与e成成正比，与边长成反比为减少这项误差，正比，与边长成反比为减少这项误差，测角时测角时标杆应竖直，并尽可能瞄准底部标杆应竖直，并尽可能瞄准底部3-22)4 4 4 4、照准误差、照准误差、照准误差、照准误差n n人眼可分辨的两个点最小视角为人眼可分辨的两个点最小视角为人眼可分辨的两个点最小视角为人眼可分辨的两个点最小视角为60″60″60″60″n n使用放大倍数为使用放大倍数为使用放大倍数为使用放大倍数为V V V V的望远镜观测时的望远镜观测时的望远镜观测时的望远镜观测时n n最小分辨视角可减小最小分辨视角可减小最小分辨视角可减小最小分辨视角可减小V V V V倍倍倍倍n nm m m mV V V V= = = =60″/60″/60″/60″/V V V Vn nDJ6DJ6DJ6DJ6经纬仪经纬仪经纬仪经纬仪V V V V =26 =26 =26 =26，，，， m m m mV V V V= = = =60″/26= ± 2.3″60″/26= ± 2.3″60″/26= ± 2.3″60″/26= ± 2.3″5 5 5 5、读数误差、读数误差、读数误差、读数误差使用测微尺的使用测微尺的使用测微尺的使用测微尺的DJ6DJ6级光学经纬仪级光学经纬仪级光学经纬仪级光学经纬仪读数误差为测微尺最小分划读数误差为测微尺最小分划读数误差为测微尺最小分划读数误差为测微尺最小分划1′1′的的的的1/10——±6″1/10——±6″三、外界条件的影响三、外界条件的影响n n松软土壤和风力影响仪器稳定松软土壤和风力影响仪器稳定n n日晒和环境温度变化引起管水准气泡运动日晒和环境温度变化引起管水准气泡运动n n和视准轴变化和视准轴变化n n太阳照射地面产生热辐射引起大气层密度变化太阳照射地面产生热辐射引起大气层密度变化n n————目标影像跳动目标影像跳动n n大气透明度低时目标成像不清晰大气透明度低时目标成像不清晰n n视线太靠近建、构筑物时引起旁折光视线太靠近建、构筑物时引起旁折光n n削弱方法：选择有利的观测时间削弱方法：选择有利的观测时间n n布布设设测测量量点点位位时时，，注注意意避避开开松松软软的的土土壤壤和和建建、、构构筑物筑物。