精密光学经纬仪和水平角观测

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1、[本章提要]在工程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和仪器检验，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．经纬仪视准轴误差、水平轴误差及垂直轴倾斜误差；2．一个测站上的水平角观测方法；3．测站平差。[知识点]第三章精密测角仪器和水平角观测3.1精密测角仪器---经纬仪经纬仪按测角方法分类：精密电子经纬仪；精密电子全站仪；精密光学经纬仪。3.1精密测角仪器---经纬仪精密光学经纬仪的基本构

2、造主要由照准部、水平度盘和基座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。我国仪器系列标准型号国外仪器型号、厂名J1（北光）T3瑞士威特WILDDKM3瑞士克恩KERNNO3英国华兹WATTSOT-02苏联J2（北光、苏光等）T2瑞士威特WILDTheo-010东德蔡司ZEISSDKM2瑞士克恩KERNTheo-2东德Freiberger厂OTC苏联TE-B3匈牙利MOM3.2经纬仪的视准轴误差和水平轴倾斜误差及垂直轴倾斜误差3.2.1经纬仪的视准轴误差仪器的视准轴

3、不与水平轴正交所产生的误差称为视准轴误差。产生视准轴误差的主要原因有：望远镜的十字丝分划板安置不正确；望远镜调焦镜运行时晃动；气温变化引起仪器部件的胀缩，特别是仪器受热不均匀使视准轴位置变化。在图中，视准轴偏离了与水平轴HH′正交的方向而产生视准轴误差c，规定视准轴偏向垂直度盘一侧时,c为正值，反之，c为负值。测量学中已经证得，视准轴误差c对水平方向观测值的影响为式中a为观测时照准目标的垂直角。由式可知，的大小除与c值有关外，还随照准目标的垂直角a的增大而增大，当a=0，则=0。盘左时视准轴偏向垂直度盘一侧，正确的水平度盘读数较有视准轴误差影响时的实际读数L为小，故以盘右

4、观测时，视准轴则偏向盘左时的另一侧，这时正确的水平度盘读数显然大于有视准轴误差影响的实际读数R，故取盘左、盘右读数的中数，得当c值在盘左、盘右观测时间段内不变时，视准轴误差c对盘左、盘右水平方向观测值的影响大小相等，正负号相反，因此，取盘左、盘右实际读数的中数，就可以消除视准轴误差的影响。由于望远镜的调焦镜运行不正确，也就是运行中有晃动可以引起视准轴位置的变化，所以规定在一测回内不得重新调焦。当用方向法进行水平方向观测时，除计算盘左、盘右读数的中数以取得一测回的方向观测值外，还必须计算盘左、盘右读数的差数。如不顾及盘左、盘右读数的常数差180°,则可得可知，当观测目标的垂

5、直角a较小时，，故国家规范规定:一测回中各方向2c互差对于J1型仪器不得超过9"；对于J2型仪器不得超过13"。3.2.2水平轴倾斜误差仪器的水平轴不与垂直轴正交，所产生的误差称为水平轴倾斜误差。产生误差的原因：仪器左、右两端的支架不等高；水平轴两端轴径不相等；垂直轴垂直，水平轴不与其正交而倾斜了一个i角，这个角就是水平轴倾斜误差，规定水平轴在垂直度盘一端下倾，i角为正值，反之i角为负值。在图中，倾斜了i角的水平轴不垂直于垂直轴。水平轴倾斜了i角，对水平方向观测值的影响为式中：a为观测时照准目标的垂直角，由上式可知，与i角值有关，随a角增大而增大，当a＝0时，则=0。不难

6、想象，在盘左时，由于水平轴倾斜，正确的水平度盘读数较有误差影响时的实测读数L为小，故盘右观测时，正确的水平度盘读数显然大于有误差影响的实测读数R，故取盘左、盘右读数的平均值，得这就是说，水平轴倾斜误差对水平方向观测值的影响，在盘左、盘右读数的平均值中可以得到抵消。实际上在观测时，仪器的视准轴误差和水平轴倾斜误差是同时存在的，它们的影响将同时反映在盘左和盘右的读数差中，因此，可以写成分别将代入式中为由上式可知：当a=0时，L－R＝2c。一般情况下，随着角的增大，上式式等号右端第一项变化较慢，而第二项则变化较为显著。设c=15“，i=15”º03611"30.0030.043

7、0.1530.60"0.001.563.005.80水平轴倾斜误差的检验（高低点法）：两式相加和相减分别得C角和i角。若测了n个测回，则有：国家规范规定，对于J1型仪器，c、i的绝对值都应小于10″对于J2型仪器，c、i的绝对值都应小于15″1.产生原因：仪器未严格整平2.垂直轴偏斜误差对水平方向观测值的影响垂直轴偏斜误差对水平方向观测值的影响是通过水平轴倾斜量而表现出来的。由于水平轴倾斜，从而使视准轴也偏离正确位置，使观测方向产生了的误差影响。3.2.3经纬仪的垂直轴倾斜误差对水平方向观测值的影响根据直角球面三角形公式可得：