大地测量学基础课件：第五章 大地测量技术-6.ppt

1、大地测量学基础大地测量学基础 5.65.6 精密角度测量方法精密角度测量方法大地测量学基础大地测量学基础1）、）、外界条件的影响外界条件的影响 p大气层密度的变化对目标成像稳定性的影响大气层密度的变化对目标成像稳定性的影响早晨太阳升起时，目标成像也仅有轻微的波动； 日出以后，有一段时间，大约13h，成像较稳定；1215 h，成像波动较大；日落前有一段成像稳定而有利于观测的时间；夜间大气层一般是平衡的。 一、精密测角的误差来源及影响一、精密测角的误差来源及影响测角中误差按菲列罗公式计算，应达到的精度：测角中误差按菲列罗公式计算，应达到的精度： 等 级 一 二 三 四测角中误差0.71.01.82

2、.5精密测角方法精密测角方法大地测量学基础大地测量学基础p 水平折光的影响水平折光的影响 光线通过密度不均匀的空气介质时，经过连续折射后形成一条曲光线通过密度不均匀的空气介质时，经过连续折射后形成一条曲线，并向密度大的一方弯曲，当来自目标线，并向密度大的一方弯曲，当来自目标B B的光线进入望远镜时，的光线进入望远镜时，望远镜所照准的方向为这条曲线在望远镜望远镜所照准的方向为这条曲线在望远镜A A处的切线方向，弦线处的切线方向，弦线与切线交角与切线交角，称为，称为微分折光微分折光。精密角度误差来源及其影响精密角度误差来源及其影响微分折光可分解为垂直和水平两个分量，大气微分折光可分解为垂直和水平两

3、个分量，大气温度梯度主要发生在垂直面内，所以微分折光温度梯度主要发生在垂直面内，所以微分折光纵向分量是微分折光的主要部分：纵向分量是微分折光的主要部分：垂直折光差垂直折光差，大气折光在垂直面内的投影；大气折光在垂直面内的投影；水平折光（旁折水平折光（旁折光），光），大气折光在水平面内的投影，也大气折光在水平面内的投影，也叫旁折叫旁折光。光。减弱的措施：减弱的措施： 选择有利的观测时间：有微风的阴天最好，把测选择有利的观测时间：有微风的阴天最好，把测回分在不同的时间段观测（上午、下午、晚上）；回分在不同的时间段观测（上午、下午、晚上）； 视线超高地视线超高地面一定高度，旁离障碍物一定距离面一定高

4、度，旁离障碍物一定距离大地测量学基础大地测量学基础p 照准目标的相位差照准目标的相位差精密角度误差来源及其影响精密角度误差来源及其影响原因：在照准目标时原因：在照准目标时,由于受日光的照射由于受日光的照射,往往形成一边明一边暗往往形成一边明一边暗,在照在照准时准时:背景是暗的背景是暗的,偏向亮的一面偏向亮的一面;背景是亮的背景是亮的,偏向暗的一面偏向暗的一面.定义：望远镜纵丝照准的轴线与圆筒实际轴线间的角距叫照准目定义：望远镜纵丝照准的轴线与圆筒实际轴线间的角距叫照准目标的相位差。标的相位差。 影响规律：上、下午影响相反。影响规律：上、下午影响相反。 减弱的措施：减弱的措施： 采用微相位照准圆

5、筒；采用微相位照准圆筒； 上、下午测回数各半；上、下午测回数各半； 目标清晰时观测。目标清晰时观测。大地测量学基础大地测量学基础q温度变化对视准轴的影响 精密角度误差来源及其影响精密角度误差来源及其影响视准轴误差可通过盘左、盘右观测取中数来消除或削弱视准轴误差可通过盘左、盘右观测取中数来消除或削弱,条件是视准条件是视准轴在观测过程中不变化轴在观测过程中不变化,但实际上温度的变化会使视准轴发生变化。但实际上温度的变化会使视准轴发生变化。 减弱的措施：减弱的措施： “对称观测原则对称观测原则” 用伞和测橹幅挡住阳光和风力；用伞和测橹幅挡住阳光和风力； 尽可能地缩短一测回的观测时间；尽可能地缩短一测

6、回的观测时间； 假定在一个测回的短时间观测过程中，空气温度的变化与时间假定在一个测回的短时间观测过程中，空气温度的变化与时间成比例，那么可以采用按时间对称排列的观测程序来削弱这种误差成比例，那么可以采用按时间对称排列的观测程序来削弱这种误差对观测结果的影响（上下半测回照准次序相反）。对观测结果的影响（上下半测回照准次序相反）。假定在一测回的观测过程中，觇标内架或三脚架的扭转是匀速发假定在一测回的观测过程中，觇标内架或三脚架的扭转是匀速发 生的，因此采用按时间对称排列的观测程序也可以减弱这种误差生的，因此采用按时间对称排列的观测程序也可以减弱这种误差对水平角的影响。对水平角的影响。 q 外界条件

7、对觇标内架稳定性的影响外界条件对觇标内架稳定性的影响大地测量学基础大地测量学基础 水平度盘位移的影响；照准部旋转不正确的影响；照准部水平微水平度盘位移的影响；照准部旋转不正确的影响；照准部水平微动螺旋作用不正确的影响；垂直微动螺旋作用不正确的影响动螺旋作用不正确的影响；垂直微动螺旋作用不正确的影响 。精密角度误差来源及其影响精密角度误差来源及其影响2）仪器误差的影响）仪器误差的影响照准误差受外界因素的影响较大照准误差受外界因素的影响较大,与照准目标的形状和清晰度密切相关与照准目标的形状和清晰度密切相关。 3）照准和读数误差的影响）照准和读数误差的影响与观测者的技术水平、工作态度有关；照准误差受

8、外界因素的影与观测者的技术水平、工作态度有关；照准误差受外界因素的影响较大响较大,与照准目标的形状和清晰度等密切相关。与照准目标的形状和清晰度等密切相关。 仪器操作和读数时：仪器操作和读数时：“ 大胆、果断、仔细大胆、果断、仔细” 大地测量学基础大地测量学基础二、精密测角的一般原则二、精密测角的一般原则 q观测前应认真调好焦距，消除视差。在一测回的观测过程中不得观测前应认真调好焦距，消除视差。在一测回的观测过程中不得重新调焦，以免引起视准轴的变动。重新调焦，以免引起视准轴的变动。q 观测应在目标成像清晰、稳定的、有利于观测的时间进行，以观测应在目标成像清晰、稳定的、有利于观测的时间进行，以提高

9、照准精度和减小旁折光的影响。提高照准精度和减小旁折光的影响。q各测回的起始方向应均匀地分配在水平度盘和测微分划尺的不同各测回的起始方向应均匀地分配在水平度盘和测微分划尺的不同位置上，以消除或减弱度盘分划线和测微分划尺的分划误差的影位置上，以消除或减弱度盘分划线和测微分划尺的分划误差的影响。响。q在上下半测回之间倒转望远镜，以消除和减弱视准轴误差、水平轴在上下半测回之间倒转望远镜，以消除和减弱视准轴误差、水平轴倾斜误差等影响，同时可以由盘左、盘右读数之差求得两倍视准误差倾斜误差等影响，同时可以由盘左、盘右读数之差求得两倍视准误差2c2c，借以检核观测质量。，借以检核观测质量。精密测角方法精密测角

10、方法大地测量学基础大地测量学基础 q上下半测回照准目标的次序应相反，其目的在于消除或减弱与时间上下半测回照准目标的次序应相反，其目的在于消除或减弱与时间成比例均匀变化的误差影响，如觇标内架或三脚架的扭转等。成比例均匀变化的误差影响，如觇标内架或三脚架的扭转等。q为了克服或减弱在操作仪器的过程中带动水平度盘位移的误差，为了克服或减弱在操作仪器的过程中带动水平度盘位移的误差，要求每半测回开始观测前，照准部按规定的转动方向先预转要求每半测回开始观测前，照准部按规定的转动方向先预转1 12 2周。周。q使用照准部微动螺旋和测微螺旋时，其最后旋转方向均应为旋进。使用照准部微动螺旋和测微螺旋时，其最后旋转

11、方向均应为旋进。q为了减弱垂直轴倾斜误差的影响，观测过程中应保持照准部水准为了减弱垂直轴倾斜误差的影响，观测过程中应保持照准部水准器气泡居中。器气泡居中。 精密角度的一般原则精密角度的一般原则大地测量学基础大地测量学基础 1 1、常用的角度观测方法、常用的角度观测方法 方向观测法和全圆方向观测法方向观测法和全圆方向观测法：一个测站上的所有方向一次测完 三个方向不归零，多于三个方向要归零。 分组方向观测法分组方向观测法：多于6个方向，应分组； 全组合观测法全组合观测法：每次测两个方向（单角），所有方向能组成的全 组合角度个数； 三方向法三方向法：每次测三个方向，余下测单角 在实际观测中，方向观测

12、法和全圆方向观测法用得较多，如导线测量中的角度观测 方向观测法方向观测法 三、三、 方向观测法方向观测法大地测量学基础大地测量学基础2、方向观测法的观测方法、方向观测法的观测方法q观测程序：观测程序： 上半测回盘左顺时针：1 2 3 n 4 1 下半测回盘右逆时针：1 n 4 3 2 1 “1”称为零方向.由“1”开始回到“1”为归零。q零方向选择：零方向选择： 通视好，成像清晰，边长适中。大地测量学基础大地测量学基础q 测回数确定测回数确定：为了削减偶然误差对水平角观测的影响，提高测角精度，观测时应有足够的测回数。方向观测法的测回数，是根据测角网的等级和所用仪器的类型确定 。角度测量方法角度

13、测量方法大地测量学基础大地测量学基础q度盘配置：度盘配置：定义定义：把零方向分配在度盘各个位置叫：把零方向分配在度盘各个位置叫“度盘配置度盘配置”. .目的：目的：保证各观测值独立保证各观测值独立, ,削弱度盘和测微器分划误削弱度盘和测微器分划误 差的影响。差的影响。度盘配置计算公式：度盘配置计算公式：角度测量方法角度测量方法T3T2(010)格值420测回间隔第i个测回mm60010180mm1204180) 1(120) 1(4) 1(180imiim) 1(600) 1(10) 1(180imiim大地测量学基础大地测量学基础q测站限差：测站限差：测站上的观测成果理论上应满足一些条件，但

14、由于存在某 些系统误差的残余和各种偶然误差的影响，使这些条件不能满足而存在一定程度的差异。为保证观测结果的精度，对其差异规定一个限值，称为限差 。2次读数的秒差（光学经纬仪）半测回归零差 L-R=2C的各方向互差各测回同一方向的方向值之差角度测量方法角度测量方法大地测量学基础大地测量学基础q测站平差测站平差定义：定义： 对一个测站的各方向求出各方向的最或是值并评定精度，叫测站平差目的：目的：求出各方向的最或是值；计算一测回方向观测值的中误差和测站平差值的中误差，评定测站上的观测质量。平差与精度计算：（略）平差与精度计算：（略） 角度测量方法角度测量方法大地测量学基础大地测量学基础3 分组方向观

15、测法分组方向观测法q分组的原则分组的原则1)向数较多，一测回观测时间过长，各方向不一定能同时清晰稳定，N6需分组；2)有时N6，但个别方向通视差，先放弃再补测也叫做分组。q分组观测方法分组观测方法1)把成像情况大致相同的分在一组，每组的方向大致相等；2)每组与其它组间须联测两个共同方向，其中一个最好是“零方向”；角度测量方法角度测量方法3)3)各组的观测方法，检核项目和测站平差与方向观各组的观测方法，检核项目和测站平差与方向观 测法相同；测法相同；4)4)增加了联测角的检核增加了联测角的检核。大地测量学基础大地测量学基础 1、问题的产生、问题的产生 理论上观测和计算成果应以标石中心为准，要求“

16、三心一致”，即仪器中心，照准目标中心，标石中心在同一铅垂线上。实际上造标埋石不可能严格做到“三心一致”；观测和造埋相隔一段时间，由于日晒雨淋，使得在内架的仪器中心和目标中心要偏离标石中心；特殊情况下有意偏心观测。四、偏心观测与归心改正四、偏心观测与归心改正大地测量学基础大地测量学基础2、归心元素、归心元素仪器或觇标中心偏离标石中心的距离和方向称为归心元素。测站点偏心：仪器中心（Y）偏离标石中心；照准点偏心：觇标中心（T）偏离标石中心。 3 3、归心改正数计算、归心改正数计算角度测量方法角度测量方法大地测量学基础大地测量学基础q 测站点偏心及测站归心改正数的计算测站点偏心及测站归心改正数的计算角

17、度测量方法角度测量方法 y y测站点偏心角：以仪器中心测站点偏心角：以仪器中心 Y Y 为角顶，从测站点偏心距为角顶，从测站点偏心距e ey y顺时顺时 针转到测站点零方向的角度针转到测站点零方向的角度. .（1 1）基本思路：）基本思路：B B1 1T T2 2=Y=Y1 1T T2 2+C+C（2) 测站归心元素定义：测站归心元素定义：e ey y测站偏心距：标石测站偏心距：标石 B B 和仪器中心和仪器中心 Y Y 的平距的平距. . 大地测量学基础大地测量学基础(3) 测站归心改正公式)sin(Mecyy(4) (4) 测站归心改正的性质测站归心改正的性质CiCi的符号：由的符号：由M

18、i+Mi+ y y决定决定 （Mi+Mi+ y y）0 0时，时， CiCi为正为正 （Mi+Mi+ y y）0 0时，时， CiCi为负为负C Ci i的大小：同一测站的大小：同一测站e ey y、 y y 相同相同, , S Si i不同不同, M, Mi i不同不同, , 则则C Ci i不等不等 当（当（Mi+Mi+ y y）=0=0，180180， C Ci i=0=0 当（当（Mi+Mi+ y y）=90=90，270270， C Ci i=MAX=MAX角度测量方法角度测量方法大地测量学基础大地测量学基础q 照准点偏心及测站归心改正数的计算照准点偏心及测站归心改正数的计算（1）基

19、本思路：B1B2=B1T2+r（2）照准点归心元素的定义 eT 照准点偏心距: 照准点标石中心（B1）和觇标中心（T2）的平距 T 照准点偏心角: 以觇标中心（T2)为角顶，从照准点偏心距eT顺时针转到照准点零方向的角度（3）照准点归心改正公式（4）照准归心改正的性质 基本同前.1)sin(MerTT角度测量方法角度测量方法大地测量学基础大地测量学基础q 归心改正数计算要点： 1）归心改正数计算是针对某一测站的某一方向而言，即同一测站的不同方向有不同的改正值。 2）测站归心改正数计算，是根据本测站的ey，y和欲改正的观测方向值和边长S计算的，用来改正本测站的方向。 3）照准点归心改正数计算，是

20、取用要改正方向的对方照准点上的eT、T和观测方向值M和边长S计算的，不是本测站的eT、T和M。 4）注意当观测零方向和归心零方向不一致时，应注意它们的化算。角度测量方法角度测量方法大地测量学基础大地测量学基础 1）图解法： 实质是将同一测站的B、Y、T沿铅垂线投影在一张置于水平位置的”归心投影用纸”上，然后在投影用纸上量取归心元素和。 归心元素的测定方法归心元素的测定方法q归心元素的测定方法归心元素的测定方法大地测量学基础大地测量学基础2）直接法： 当偏心距较大时，直接测定归心元素。 将仪器中心和照准圆筒中心投影在地面设置的木桩顶面上，用钢尺直接量出偏心距和，为了检核丈量的正确性，要改变钢尺零点后重复丈量一次。两次之差应小于1，偏心角和可用经纬仪直接测定，一般应观测两个测回，取至10。 3）解析法： 用辅助基线或辅助角度的观测结果推求。 4) 根据实地情况确定其方法。归心元素的测定方法归心元素的测定方法