1、精密光學(xué)經(jīng)緯儀和水平角觀測(cè)第1頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二本章提要 在工程控制測(cè)量和精密工程測(cè)量中，角度測(cè)量主要使用精密光學(xué)經(jīng)緯儀。精密光學(xué)經(jīng)緯儀按精度等級(jí)的高低，我國(guó)光學(xué)經(jīng)緯儀的系列分為J07，J1，J2，J6等規(guī)格。本章主要介紹精密光學(xué)經(jīng)緯儀的基本構(gòu)造和儀器檢驗(yàn)，應(yīng)用精密光學(xué)經(jīng)緯儀完成一個(gè)測(cè)站上的水平角觀測(cè)并獲得正確觀測(cè)值的方法及測(cè)站平差。1精密光學(xué)經(jīng)緯儀的基本構(gòu)造；2經(jīng)緯儀視準(zhǔn)軸誤差、水平軸誤差及垂直軸傾斜誤差；3一個(gè)測(cè)站上的水平角觀測(cè)方法；4測(cè)站平差。 知識(shí)點(diǎn)返回本章首頁(yè)第2頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二3.1精密光學(xué)經(jīng)緯儀的基

2、本構(gòu)造精密光學(xué)經(jīng)緯儀的基本構(gòu)造主要由照準(zhǔn)部、垂直軸系統(tǒng)和基座組成 按精度等級(jí)的高低: 分為J07，J1，J2，J6等規(guī)格。J是經(jīng)緯儀漢語(yǔ)拼音的第一個(gè)字母，其數(shù)字表示儀器的精度指標(biāo)，即檢定時(shí)水平方向觀測(cè)一測(cè)回的中誤差。返回本章首頁(yè)第3頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二三軸：視準(zhǔn)軸、水平軸、垂直軸第4頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二我國(guó)儀器系列標(biāo)準(zhǔn)型號(hào) 國(guó)外儀器型號(hào)、廠名 J1（北光） T3瑞士威特WILDDKM3瑞士克恩KERNNO3英國(guó)華茲WATTSOT-02蘇聯(lián) J2（北光、蘇光、江光） T2瑞士威特WILDTheo-010東德蔡司ZEISS

3、 DKM2瑞士克恩KERNTheo-2東德Freiberger廠OTC蘇聯(lián)TE-B3匈牙利MOM 第5頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二第6頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二望遠(yuǎn)鏡1.內(nèi)對(duì)光。等效物鏡焦距f用較短的復(fù)合物鏡焦 距，得到等效物鏡焦距 f較大值。 視準(zhǔn)軸：等效物鏡光心與十字絲中心的連線 晃動(dòng)-視差盲區(qū)4.6m(T3)平均邊長(zhǎng)3KM以上的三角網(wǎng)，如各目標(biāo)與測(cè)站第7頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二的距離相差1KM，在一測(cè)回的觀測(cè)中，各目標(biāo)不重新調(diào)焦是不會(huì)影響照準(zhǔn)精度的。 （3-3）2.放大倍數(shù)V 望遠(yuǎn)鏡的鑑別角3

4、.物鏡的直徑第8頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二水準(zhǔn)器1.水準(zhǔn)器的精度主要由水準(zhǔn)器的格值來(lái)衡量。第9頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二2靈敏度垂直軸園柱形滾珠軸承式軸或叫半運(yùn)動(dòng)式柱型軸。度盤長(zhǎng)周期誤差，短周期誤差 第10頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二 光學(xué)經(jīng)緯儀讀數(shù) J2光學(xué)經(jīng)緯儀對(duì)徑讀數(shù)的規(guī)則：旋進(jìn)測(cè)微手輪，使度盤正倒像精確重合， 1讀度，找具備下列三個(gè)條件的分劃線：正倒像相差180度；正像在左，倒像在右；正倒像的對(duì)徑（度）分劃相距最近，以正像的（度）分劃線為準(zhǔn)讀度數(shù)。 2讀十位分?jǐn)?shù)，將正倒像相應(yīng)的分劃線間所夾的格

5、數(shù)乘以度盤分劃的一半（J2為10分），就是十位分?jǐn)?shù)。T3讀分，將正倒像相應(yīng)的分劃線間所夾的格數(shù)乘以度盤分劃的一半（T3為2分）。3在測(cè)微器（盤）讀取個(gè)位的分?jǐn)?shù)及秒數(shù)。 T3，將測(cè)微盤上兩次讀數(shù)相加，。 第11頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二J2 174003/02.7/ 42o57/39.0/ 第12頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二T2 285051/55.0/ 94022/44.0/第13頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二010 129025/47.5/第14頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二

6、3.2 雙平行玻璃板光學(xué)測(cè)微器構(gòu)造及測(cè)微原理簡(jiǎn)介 以T3光學(xué)經(jīng)緯儀為例來(lái)介紹雙平行玻璃板測(cè)微器。下圖為幾何光學(xué)示意圖，圖中光線不垂直于平行玻璃板時(shí)，光線產(chǎn)生的平移量為式中：d為平行玻璃射的厚度；i為入射光與入射面法線的交角;n為光學(xué)玻璃的折射系數(shù)。式1第15頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二 雙平行玻璃板光學(xué)測(cè)微器就是根據(jù)這種光學(xué)原理制成的。雙平行玻璃板光學(xué)測(cè)微器中由兩塊平行玻璃板作相反方向等量?jī)A斜時(shí)，對(duì)徑分劃線a和（a+180）的像分別通過這兩塊平行玻璃板，使對(duì)徑分劃線和a（a-180）的像產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)，使對(duì)徑分劃線a和（a+180）的像在讀數(shù)顯微鏡中上下接合，這時(shí)分

7、劃線的移動(dòng)量恰為對(duì)徑分劃線之間角距的一半。移動(dòng)量可在光學(xué)測(cè)微器讀數(shù)窗中的測(cè)微器分劃盤上讀取。 為了達(dá)到測(cè)微的目的，必須使光學(xué)測(cè)微器分劃盤的轉(zhuǎn)動(dòng)與兩塊平行玻璃板的傾斜動(dòng)作同步。 在1式中，d、n和 均為常數(shù)，所以光線的平移量隨入射i角而改變，也就是說(shuō)光線的平移量可由入射角來(lái)計(jì)量。下圖是雙平行玻璃板光學(xué)測(cè)微器的基本構(gòu)造。兩塊平行玻璃板2a和2b分別由架臂4a和4b帶動(dòng)而作反向等量?jī)A斜，架臂下端平行玻璃板擺動(dòng)軸3a和3b是固定的，架臂頂端有柱形銷5a和5b插人金屬圓盤8上的曲線凹槽7中，該曲線為阿基米德螺旋線，其極坐標(biāo)方程式為 該方程式表示向徑r與極角 成正比。 第16頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5

8、月20日，8點(diǎn)47分，星期二2 光學(xué)測(cè)微器行差（1）行差的定義和行差改正數(shù)的計(jì)算 當(dāng)測(cè)微分劃盤由0分劃線轉(zhuǎn)至最末 分劃線時(shí)，也就是測(cè)微分劃盤轉(zhuǎn)動(dòng)了 格時(shí)，度盤分劃線應(yīng)恰好移到半個(gè)分格，這是測(cè)微器能夠正確測(cè)定小于度盤最小分格值一半的尾數(shù)的一個(gè)重要條件。 設(shè)測(cè)微分劃盤一個(gè)分格值為 ，度盤一個(gè)分格值為i，則有即 對(duì)于T3光學(xué)經(jīng)緯儀， =60大格，i=4，所以測(cè)微分劃盤每一大格之格值 =2。第17頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二 但是上述條件往往是不能嚴(yán)格滿足的。當(dāng)讀數(shù)顯微鏡物鏡光具組的位置不正確，使讀數(shù)顯微鏡中度盤分格的寬度不能得到正確的放大，或?qū)挾冗^大，或?qū)挾冗^小，這時(shí)度

9、盤分劃線平移半分格時(shí)，測(cè)微分劃盤往往并不恰好轉(zhuǎn)動(dòng) 格，而是轉(zhuǎn)動(dòng)了格n(n ) 與n之差就是光學(xué)測(cè)微器行差，以r表示，則有若以秒表示，則 由上式可以看出，行差r是測(cè)微分劃盤上的理論分格數(shù) 與實(shí)際測(cè)得的分格數(shù)n之差。當(dāng)n ，r為負(fù)值；當(dāng)n 時(shí)，則為正值。第18頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二 由度盤分劃線的成像光路可以看出，若度盤對(duì)徑180的分劃線的成像光程不相等，以及讀數(shù)顯微鏡物鏡光具組的位置不正確，會(huì)使度盤對(duì)徑兩端的放大倍率不同，致使對(duì)徑兩端放大了的分格寬度就不相同。因此，根據(jù)分劃線的正像和倒像測(cè)得分格數(shù)就不同，分別為和 ，則行差也不同，分別為 和或取其中數(shù)得上式即為

10、光學(xué)測(cè)微器行差公式式6式7第19頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二行差改正數(shù)的計(jì)算 因?yàn)樾胁顁是測(cè)微分劃盤 個(gè)分格總的誤差，顯然，測(cè)微分劃盤一個(gè)分格的行差 應(yīng)為設(shè)測(cè)微器分劃盤讀數(shù)為C格，則相應(yīng)的行差改正數(shù) 為以秒表示對(duì)于T3光學(xué)經(jīng)緯儀， =60大格， =2，則得上式就是計(jì)算行差改正數(shù)的公式 式8第20頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二（2）光學(xué)測(cè)微器行差的測(cè)定對(duì)T3光學(xué)經(jīng)緯儀而言（6）式中的 =60大格， =2，因此，只要在度盤讀數(shù)窗中當(dāng)度盤正、倒分劃線移動(dòng)半分格時(shí)，分別測(cè)定測(cè)微分劃盤實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)的格數(shù) 和 ，就可以由（6）式計(jì)算行差。照準(zhǔn)部置于一個(gè)

11、度盤位置，如圖4所示，測(cè)定 和 的具體步驟如下。圖4第21頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二將測(cè)微分劃盤置于0分劃線附近，轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部，并利用照準(zhǔn)部水平微動(dòng)螺旋使分劃線與（A+180）接合，再使用測(cè)微螺旋使分劃線A與（A+180）精密接合，此時(shí)測(cè)微分劃盤上讀數(shù)為a，讀數(shù)a極接近于0分劃線，見圖4（a）所示。轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微螺旋使分劃線（A+180）與（A-i）精密接合，測(cè)微分劃盤上讀數(shù)為b。此時(shí)測(cè)微分劃盤已轉(zhuǎn)至最末分劃線附近，讀數(shù)b應(yīng)在 分劃附近。顯然，測(cè)微分劃盤實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)格數(shù) =（ ba ）?？芍?就是按分劃線A和（A-i）之間的半分格測(cè)定的實(shí)際格數(shù)，見圖4（b）所示。第22頁(yè)

12、，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二在分劃線（A+180）與（Ai）精密接合時(shí)。分劃A線與（A+180i）已基本接合，現(xiàn)再轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微螺旋少許，使分劃線A與（A+180i）精密接合，測(cè)微分劃盤上讀數(shù)為c，顯然c讀數(shù)也在最末分劃線 附近，（ca）就是度盤分劃線平移半分格測(cè)微分劃盤實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)的格數(shù) ，即 =（ca）。可知, 就是按分劃線（A+180）和（A+180i）之間的半分格測(cè)定的實(shí)際格數(shù)，見圖4（c）所示。對(duì)于T3光學(xué)經(jīng)緯儀而言，式中的測(cè)微器分格值 =2，測(cè)微分劃盤上理論分格數(shù) =60大格。顧及 ，可得式9 式10 第23頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期

13、二為了減弱讀數(shù)的偶然誤差和度盤分劃線誤差對(duì)行差值的影響，應(yīng)使照準(zhǔn)部均勻地整置在度盤的各個(gè)位置進(jìn)行光學(xué)測(cè)微器行差的測(cè)定，取各個(gè)位置所測(cè)得的行差結(jié)果的中數(shù) 和 ，再取它們的平均數(shù)就得到光學(xué)測(cè)微器的行差值由于度盤對(duì)徑分劃線是由不同的光路在度盤讀數(shù)窗中成像的，因此照準(zhǔn)部的偏心差和照準(zhǔn)部旋軸的晃動(dòng)會(huì)影響度盤分劃線正倒像行差不等，根據(jù)度盤分劃線正倒像行差的差數(shù) 可以評(píng)定儀器照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)的正確性。國(guó)家規(guī)范規(guī)定，行差r和行差差數(shù) 對(duì)于J1型測(cè)角儀器應(yīng)小于1，對(duì)于J2型測(cè)角儀器應(yīng)小于2，如超過上述規(guī)定，應(yīng)在觀測(cè)成果中施加行差改正數(shù)，行差改正數(shù)可按（8）式計(jì)算。式11返回本章首頁(yè)第24頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5

14、月20日，8點(diǎn)47分，星期二3.3 雙光楔光學(xué)測(cè)微器的構(gòu)造及測(cè)微原理我國(guó)南京1002廠生產(chǎn)的J07型精密光學(xué)經(jīng)緯儀和蘇州第一光學(xué)儀器廠生產(chǎn)的J2型光學(xué)經(jīng)緯儀及德國(guó)Zeiss廠生產(chǎn)的010光學(xué)經(jīng)緯儀都采用雙光楔光學(xué)測(cè)微器。這類測(cè)微器主要由光楔和測(cè)微分劃尺組成。從幾何光學(xué)可知，光線通過光楔會(huì)產(chǎn)生折射，如下圖5（a）所示，偏折角g的大小與光楔頂角 和光楔材料的折射率n有關(guān)。如果在讀數(shù)光路中設(shè)置固定光楔和活動(dòng)光楔，則光線通過固定光楔產(chǎn)生折射，再經(jīng)過可以移動(dòng)的活動(dòng)光楔，就可使光線產(chǎn)生平移，平移量可表達(dá)為顯然，如果 、n為常數(shù)，則平移量由活動(dòng)光楔相對(duì)于固定光楔的移動(dòng)量l確定。第25頁(yè)，共100頁(yè)，2022

15、年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二圖5第26頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二 如上圖5（b）所示，光線進(jìn)入測(cè)微器之前，對(duì)徑分劃線a與（a+180）并不接合，兩分劃線間距為2,當(dāng)光線進(jìn)人測(cè)微器后，由于兩對(duì)光楔（雙光楔）的作用，使分劃線a與（a+180）作相對(duì)平移，當(dāng)平移量為時(shí)，則對(duì)徑分劃a與（a+180）接合。顯然，平移量與活動(dòng)光楔相對(duì)于固定光楔的移動(dòng)量l成正比。測(cè)微分劃尺與活動(dòng)光楔固連在一起，可由測(cè)微螺旋帶動(dòng)，如圖上5（c）所示。因此，小于度盤最小分格值一半的尾數(shù)可由測(cè)微分劃尺的格數(shù)來(lái)計(jì)量。蘇州第一光學(xué)儀器廠生產(chǎn)的J2型和Zeiss 010光學(xué)經(jīng)緯儀度盤最小分格值均為

16、20，因此，小于度盤分格值一半的最大尾數(shù)為10，與測(cè)微分劃尺上600格相對(duì)應(yīng)，測(cè)微分劃尺的最小分格值為1。和雙平行玻璃板光學(xué)測(cè)微器一樣，在讀數(shù)光路中有折射符合棱境，它的作用是修飾對(duì)徑分劃像的邊緣，以利于判斷對(duì)徑分劃線接合質(zhì)量，從而提高讀數(shù)精度。根據(jù)這一光學(xué)原理，可以用來(lái)制作雙光楔光學(xué)測(cè)微器，用以測(cè)定小于度盤最小分格值一半的尾數(shù)。返回本章首頁(yè)第27頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二3.4 垂直度盤指標(biāo)自動(dòng)歸零的補(bǔ)償原理 由于儀器整平達(dá)不到盡善盡美，致使儀器的垂直軸有剩余的傾斜，為了克服由此而產(chǎn)生的垂直度盤讀數(shù)誤差，必須將垂直度盤讀數(shù)指標(biāo)裝在一個(gè)帶水準(zhǔn)器的并能繞水平軸旋轉(zhuǎn)的

17、指標(biāo)架上，當(dāng)水準(zhǔn)器氣泡居中時(shí)，指標(biāo)將處于正確位置（水平或垂直），由此可知，垂直度盤指標(biāo)是借助于指標(biāo)水準(zhǔn)器的作用原理將其導(dǎo)致正確位置。近年來(lái)我國(guó)在J2型光學(xué)經(jīng)緯儀的統(tǒng)一設(shè)計(jì)中，取消了垂直度盤指標(biāo)水準(zhǔn)器，而代之以光學(xué)補(bǔ)償器，使得在垂直軸有剩余傾斜的情況，垂直度盤的讀數(shù)得到自動(dòng)補(bǔ)償。由此可以在觀測(cè)時(shí)減少操作步驟和避免某些系統(tǒng)誤差的影響。光學(xué)補(bǔ)償器可以采用不同的光學(xué)元件，現(xiàn)在介紹一種在垂直度盤讀數(shù)系統(tǒng)的像方光路中設(shè)置平板玻璃的光學(xué)補(bǔ)償器。第28頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二 如圖6（a）所示，在讀數(shù)系統(tǒng)的像方光路中設(shè)置平板玻璃?，F(xiàn)將讀數(shù)光路展直，示意如圖6（b）。當(dāng)儀器垂直

18、軸沒有剩余傾斜時(shí)，0為十字絲分劃板中心位置，此時(shí)物方光軸在垂直度盤分劃面上的A點(diǎn)，當(dāng)儀器垂直軸有剩余傾斜 時(shí)，則分劃板中心移至0，則物方光軸移至A點(diǎn)。如果平板玻璃依垂直軸相同的方向傾斜 角，則使來(lái)自度盤A點(diǎn)的光線經(jīng)傾斜后的平板玻璃的折射并成像在0處，也就是儀器垂直軸有剩余傾斜 時(shí)，平板玻璃傾斜 ，則在0處可以得度盤A點(diǎn)的正確讀數(shù)。圖6第29頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二以下將討論當(dāng)儀器垂直軸有剩余傾斜角時(shí)，補(bǔ)償元件平板玻璃應(yīng)傾斜多大的角才能達(dá)到補(bǔ)償?shù)哪康摹?光學(xué)補(bǔ)償器的角放大系數(shù)N為 當(dāng)儀器的垂直軸有剩余傾斜 時(shí)，則物方光軸在垂直度盤分劃面上的位移量為A A，因此，

19、像方光軸在分劃板上產(chǎn)生的位移量為式中：r為垂直度盤的分劃半徑；v為讀數(shù)光路系統(tǒng)物鏡放大率 式12第30頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二 當(dāng)平板玻璃傾斜g角后，則通過它光線的橫向位移z為式中，n為平板玻璃的折射率；d為平板玻璃的厚度。為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)償?shù)哪康?，必須使即由上式可得補(bǔ)償器的角放大系數(shù) 若儀器垂直軸剩余傾斜 ，平板玻璃以剩余傾斜相同的方向傾斜g后能滿足（13）式，則垂直度盤讀數(shù)能達(dá)到自動(dòng)補(bǔ)償?shù)哪康?。?3返回本章首頁(yè)第31頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二3.5 經(jīng)緯儀的視準(zhǔn)軸誤差和水平軸傾斜誤差 3.5.1 視準(zhǔn)軸誤差 儀器的視準(zhǔn)軸不與

20、水平軸正交所產(chǎn)生的誤差稱為視準(zhǔn)軸誤差。產(chǎn)生視準(zhǔn)軸誤差的主要原因有：望遠(yuǎn)鏡的十字絲分劃板安置不正確；望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦鏡運(yùn)行時(shí)晃動(dòng)；氣溫變化引起儀器部件的脹縮，特別是儀器受熱不均勻使視準(zhǔn)軸位置變化。第32頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二 在圖7中，視準(zhǔn)軸偏離了與水平軸HH正交的方向而產(chǎn)生視準(zhǔn)軸誤差c，規(guī)定視準(zhǔn)軸偏向垂直度盤一側(cè)時(shí),c為正值，反之，c為負(fù)值。測(cè)量學(xué)中已經(jīng)證得，視準(zhǔn)軸誤差c對(duì)水平方向觀測(cè)值的影響 為 式中a為觀測(cè)時(shí)照準(zhǔn)目標(biāo)的垂直角。由（14）式可知， 的大小除與c值有關(guān)外，還隨照準(zhǔn)目標(biāo)的垂直角a的增大而增大，當(dāng)a =0，則 =0。式14圖7第33頁(yè)，共100頁(yè)，20

21、22年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二 盤左時(shí)視準(zhǔn)軸偏向垂直度盤一側(cè)，正確的水平度盤讀數(shù) 較有視準(zhǔn)軸誤差影響 時(shí)的實(shí)際讀數(shù)L為小，故 以盤右觀測(cè)時(shí)，視準(zhǔn)軸則偏向盤左時(shí)的另一側(cè)，這時(shí)正確的水平度盤讀數(shù) 顯然大于有視準(zhǔn)軸誤差影響 的實(shí)際讀數(shù)R，故 取盤左、盤右讀數(shù)的中數(shù)，得 式15式16式17 當(dāng)c值在盤左、盤右觀測(cè)時(shí)間段內(nèi)不變時(shí)，視準(zhǔn)軸誤差c對(duì)盤左、盤右水平方向觀測(cè)值的影響大小相等，正負(fù)號(hào)相反，因此，取盤左、盤右實(shí)際讀數(shù)的中數(shù)，就可以消除視準(zhǔn)軸誤差的影響。 由于望遠(yuǎn)鏡的調(diào)焦鏡運(yùn)行不正確，也就是運(yùn)行中有晃動(dòng)可以引起視準(zhǔn)軸位置的變化，所以規(guī)定在一測(cè)回內(nèi)不得重新調(diào)焦。第34頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，

22、5月20日，8點(diǎn)47分，星期二 當(dāng)用方向法進(jìn)行水平方向觀測(cè)時(shí)，除計(jì)算盤左、盤右讀數(shù)的中數(shù)以取得一測(cè)回的方向觀測(cè)值外，還必須計(jì)算盤左、盤右讀數(shù)的差數(shù)。如不顧及盤左、盤右讀數(shù)的常數(shù)差180,則由（15）和（16）式可得 由（14）式可知，當(dāng)觀測(cè)目標(biāo)的垂直角a較小時(shí) ， ，故，則（18）式可寫成式18式19國(guó)家規(guī)范規(guī)定:一測(cè)回中各方向2c互差對(duì)于J1型儀器不得超過9；對(duì)于J2型儀器不得超過13。第35頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二3.5.2 水平軸傾斜誤差 儀器的水平軸不與垂直軸正交，所產(chǎn)生的誤差稱為水平軸傾斜誤差。儀器左、右兩端的支架不等高、水平軸兩端軸徑不相等都會(huì)產(chǎn)生

23、水平軸傾斜誤差。第36頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二 垂直軸垂直，水平軸不與其正交而傾斜了一個(gè)i角，這個(gè)角就是水平軸傾斜誤差，規(guī)定水平軸在垂直度盤一端下傾，i角為正值，反之i角為負(fù)值。在圖8中，傾斜了i角的水平軸 不垂直于垂直軸。水平軸傾斜了i角，對(duì)水平方向觀測(cè)值的影響 為 式中：a為觀測(cè)時(shí)照準(zhǔn)目標(biāo)的垂直角，由（20）式可知，與i角值有關(guān)，隨a角增大而增大，當(dāng)a0時(shí)，則 =0。式20圖8第37頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二 不難想象，在盤左時(shí)，由于水平軸傾斜，正確的水平度盤讀數(shù) 較有誤差影響 時(shí)的實(shí)測(cè)讀數(shù)L為小，故盤右觀測(cè)時(shí)，正確的水平度

24、盤讀數(shù) 顯然大于有誤差影響 的實(shí)測(cè)讀數(shù)R，故取盤左、盤右讀數(shù)的平均值，得這就是說(shuō)，水平軸傾斜誤差對(duì)水平方向觀測(cè)值的影響，在盤左、盤右讀數(shù)的平均值中可以得到抵消。式22式21式23第38頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二 實(shí)際上在觀測(cè)時(shí)，儀器的視準(zhǔn)軸誤差和水平軸傾斜誤差是同時(shí)存在的，它們的影響將同時(shí)反映在盤左和盤右的讀數(shù)差中，因此，可以寫成 顧及（14）和（20）式，則上式為 由上式可知：當(dāng)a=0時(shí)，LR2c 。一般情況下，隨著角的增大，（ 25）式等號(hào)右端第一項(xiàng)變化較慢，而第二項(xiàng)則變化較為顯著。現(xiàn)設(shè)c=15，i=15，由表1可以看出，當(dāng)a角增大時(shí)，（ 25）式等號(hào)右端第

25、二項(xiàng)對(duì)于第一項(xiàng)來(lái)說(shuō)，有較為顯著的變化。式24式25第39頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二 可見，在比較各方向的2c互差時(shí)不可忽略 的影響，如果個(gè)別方向的垂直角a較大，則受水平軸傾斜誤差的影響也較大，若將垂直角較大的方向的2c值與其他垂直角較小的方向的2c值相比較，就顯得不合理了。所以國(guó)家規(guī)范規(guī)定，當(dāng)照準(zhǔn)目標(biāo)的垂直角超過士3時(shí)，該方向的2c值不與其他方向的2c值作比較，而與該方向在相鄰測(cè)回的2c值進(jìn)行比較，從同一時(shí)間段內(nèi)同一方向相鄰測(cè)回間2c值的穩(wěn)定程度來(lái)判斷觀測(cè)質(zhì)量的好壞。0361130.0030.0430.1530.600.001.563.005.80第40頁(yè)，共1

26、00頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二下面討論水平軸傾斜誤差的檢驗(yàn)。 水平軸傾斜誤差，也就是水平軸不垂直于垂直軸之差。現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范規(guī)定用高低點(diǎn)法測(cè)定水平軸傾斜誤差。測(cè)定時(shí)，在水平方向線上、下的對(duì)稱位置各設(shè)置一照準(zhǔn)目標(biāo)，水平方向線之上的目標(biāo)稱為高點(diǎn)，之下的目標(biāo)稱為低點(diǎn)。用盤左、盤右觀測(cè)高點(diǎn)和低點(diǎn)按（25）式有 在設(shè)置高、低點(diǎn)目標(biāo)時(shí)，注意到 ， ， 兩式相加和相減，得若觀測(cè)高、低點(diǎn)n個(gè)測(cè)回，則有 國(guó)家規(guī)范規(guī)定，對(duì)于J1型儀器，i、 c的絕對(duì)值都應(yīng)小于式26式27式28返回本章首頁(yè)10“,對(duì)于J2型儀器應(yīng)小于15。第41頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二第42頁(yè)，

27、共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二3.6 經(jīng)緯儀的垂直軸傾斜誤差 1 垂直軸傾斜誤差對(duì)水平方向觀測(cè)值的影響 設(shè)視準(zhǔn)軸與水平軸正交，水平軸垂直于垂直軸，僅由于儀器未嚴(yán)格整平，而使垂直軸偏離測(cè)站鉛垂線一微小角度，這就是垂直軸傾斜誤差。如果垂直軸位于與鉛垂線一致的位置，則旋轉(zhuǎn)儀器的照準(zhǔn)部，水平軸所形成的平面呈水平狀態(tài)，下圖9中的 ，即畫有斜線的平面。如果垂直軸傾斜了一個(gè)小角,則旋轉(zhuǎn)儀器的照準(zhǔn)部，水平軸所形成的平面相對(duì)于水平面也傾斜了一個(gè)小角v，如下圖9中的 。這兩個(gè)旋轉(zhuǎn)平面相交，圖中 就是它們的交線。圖9第43頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二 垂直軸傾斜

28、將引起水平度盤傾斜，但當(dāng)v角很小時(shí)（一般vl），因水平度盤傾斜對(duì)水平度盤的讀數(shù)影響很小，可不予顧及。所以主要討論由于垂直軸傾斜而引起水平軸傾斜對(duì)水平方向觀測(cè)值的影響。 由上圖9可知，當(dāng)水平軸隨照準(zhǔn)部轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，水平軸的傾斜在不斷變化。當(dāng)水平軸旋轉(zhuǎn)到垂直軸傾斜面內(nèi)時(shí)，如上圖9中 位置，水平軸有最大的傾斜角 =v；當(dāng)照準(zhǔn)部再旋轉(zhuǎn)90時(shí)，則水平軸在圖9中 位置，重合在兩個(gè)面的交線，此時(shí)水平軸呈水平狀態(tài)，即 =0。第44頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二 下面將討論當(dāng)照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)至某一任意位置時(shí)，水平軸傾斜角i的大小及其對(duì)水平方向觀測(cè)值的影響。 在直角球面三角形 中 ， ； ； ；，

29、按直角球面三角形公式可得 由于v及i都是很小的角，所以上式可寫成 若已知水平軸傾斜角i，則可按（20）式寫出由于垂直軸傾斜v角而引起水平軸傾斜 對(duì)水平方向觀測(cè)值的影響 的公式 顧及（29）式，得 由上式可知，垂直軸傾斜誤差對(duì)水平方向觀測(cè)值的影響，不僅與垂直軸傾斜角v有關(guān)，還隨著照準(zhǔn)目標(biāo)的垂直角和照準(zhǔn)目標(biāo)的方位不同而不同。式29式30式31第45頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二 由于垂直軸的傾斜角v的大小和傾斜方向一般不會(huì)因照準(zhǔn)部的轉(zhuǎn)動(dòng)而有所改變，因此由于垂直軸傾斜而引起水平軸傾斜的方向在望遠(yuǎn)鏡倒轉(zhuǎn)前后也是相同的，因而對(duì)任一觀測(cè)方向在盤左、盤右觀測(cè)結(jié)果的平均值中不能消除

30、這種誤差的影響。 因此在觀測(cè)時(shí)一般采取以下措施來(lái)削減這種誤差對(duì)水平方向觀測(cè)值的影響，從而提高測(cè)角的精度。 盡量減小垂直軸的傾斜角v值;測(cè)回間重新整平儀器;對(duì)水平方向觀測(cè)值施加垂直軸傾斜改正數(shù)。第46頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二2 垂直軸傾斜改正數(shù)的計(jì)算 按（30）式計(jì)算垂直軸傾斜改正數(shù) 時(shí)，可以根據(jù)水準(zhǔn)器氣泡偏離中央的格數(shù)n來(lái)計(jì)算水平軸的傾斜角度 。 設(shè)水準(zhǔn)器的格值為 ，氣泡偏離中央n格時(shí)，水準(zhǔn)軸的傾斜角為 ，也就是水平軸傾斜角 = ，代入（30）式得 = 式中n為水準(zhǔn)器的氣泡偏離中央的格數(shù)，它的測(cè)定隨水準(zhǔn)器管面的刻劃注記形式的不同而不同。T3精密光學(xué)經(jīng)緯儀照準(zhǔn)部

31、水準(zhǔn)器的管面刻劃注記是從一端向另一端增加，零刻劃線靠近垂直度盤一端，另一端注記到40，管面的中間部分沒有刻劃注記，顯然水準(zhǔn)器管面刻劃的中央位置的注記應(yīng)為20。由于T3精密光學(xué)經(jīng)緯儀的水準(zhǔn)器的管面并沒刻劃數(shù)字注記，因此在測(cè)定水準(zhǔn)氣泡偏離中央的格數(shù)n時(shí)，可以在水準(zhǔn)器管面粘貼數(shù)字注記的紙條，便于測(cè)定時(shí)在管面讀數(shù)，如圖10所示。式32第47頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二圖10第48頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二 設(shè)氣泡左端讀數(shù)為“左”，右端讀數(shù)為“右”，水準(zhǔn)器管面刻劃的中央位置讀數(shù)為m（對(duì)于T3光學(xué)經(jīng)緯儀=20），則盤左時(shí)氣泡偏離中央的格數(shù) 為盤

32、右時(shí)氣泡偏離中央的格數(shù) 為 = 取盤左、盤右氣泡偏離中央格數(shù) 和 的平均數(shù)將上式代入（32）式得垂直軸傾斜改正數(shù)的計(jì)算公式 由于水平方向觀測(cè)值總是取盤左、盤右讀數(shù)的平均數(shù)，因此垂直軸傾斜改正數(shù)可以加在平均數(shù)上。式33式34第49頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二 水準(zhǔn)器管面的刻劃注記形式不同，計(jì)算垂直軸傾斜改正數(shù)的公式也不同。圖11所示為T2光學(xué)經(jīng)緯儀水準(zhǔn)器管面刻劃注記的形式，管面刻劃的中央位置注記為0，注記向兩端增加?？傻?取平均數(shù)得 垂直軸傾斜改正數(shù)的計(jì)算公式為 式35式36圖11返回本章首頁(yè)第50頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二3.7 精

33、密測(cè)角的誤差影響1 外界條件的影響（1）大氣層密度的變化和大氣透明度對(duì)目標(biāo)成像質(zhì)量的影響 1）大氣層密度的變化對(duì)目標(biāo)成像穩(wěn)定性的影響 目標(biāo)成像是否穩(wěn)定主要取決于視線通過近地大氣層（簡(jiǎn)稱大氣層）密度的變化情況，如果大氣密度是均勻的、不變的，則大氣層就保持平衡，目標(biāo)成像就很穩(wěn)定；如果大氣密度劇烈變化，則目標(biāo)成像就會(huì)產(chǎn)生上下左右跳動(dòng)。實(shí)際上大氣密度始終存在著不同程度的變化，它的變化程度主要取決于太陽(yáng)造成地面熱輻射的強(qiáng)烈程度以及地形、地物和地類等的分布特征。第51頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二 2）大氣透明度對(duì)目標(biāo)成像清晰的影響 目標(biāo)成像是否清晰主要取決于大氣的透明程度，也

34、就是取決于大氣中對(duì)光線散射作用的物質(zhì)（如塵埃、水蒸氣等）的多少。塵埃上升到一定高度后，除部分浮懸在大氣中，經(jīng)雨后才消失外，一般均逐漸返回地面。水蒸氣升到高空后可能形成云層，也可能逐漸稀釋在大氣中，因此塵埃和水蒸氣對(duì)近地大氣的透明度起著決定性作用。 地面的塵埃之所以上升，主要是由于風(fēng)的作用，即強(qiáng)烈的空氣水平氣流和上升對(duì)流的結(jié)果，大量水蒸氣也是水域和植被地段強(qiáng)烈升溫產(chǎn)生的，所以大氣透明度從本質(zhì)上說(shuō)也主要決定于太陽(yáng)輻射的強(qiáng)烈程度。因此一般來(lái)說(shuō)，上午接近中午時(shí)大氣透明度較差，午后隨著輻射減弱，水蒸氣愈來(lái)愈少，塵埃也不斷陸續(xù)返回地面，所以一般在下午3h以后又有一段大氣透明度良好的有利觀測(cè)時(shí)間。第52頁(yè)，

35、共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二 （2）水平折光的影響 光線通過密度不均勻的空氣介質(zhì)時(shí)，經(jīng)過連續(xù)折射后形成一條曲線，并向密度大的一方彎曲，如圖12所示。當(dāng)來(lái)自目標(biāo)的光線進(jìn)人望遠(yuǎn)鏡時(shí)，望遠(yuǎn)鏡所照準(zhǔn)的方向?yàn)檫@條曲線在望遠(yuǎn)鏡處的切線方向，如圖中的方向，這個(gè)方向顯然不與這條曲線的弦線相一致（一般稱為理想的照準(zhǔn)方向），而有一微小的交角，稱為微分折光。微分折光可以分解為縱向和水平兩個(gè)分量，由于大氣溫度的梯度主要發(fā)生在垂直面內(nèi)，所以微分折光的縱向分量是比較大的，是微分折光的主要部分。微分折光的水平分量影響著視線的水平方向，對(duì)精密測(cè)角的觀測(cè)成果產(chǎn)生系統(tǒng)性質(zhì)的誤差影響。 水平折光的影響還隨

36、著大氣溫度的變化而不同。如白天在太陽(yáng)照射下的沙石地面氣溫上升決，密度小，水面上方氣溫上升慢，密度大，如圖13所示。但是在夜間沙石地面散熱快，而水面的空氣散熱慢，因此，白天和晚間的水平折光影響正好相反。如圖14所示點(diǎn)觀測(cè)點(diǎn)，由于方向的右側(cè)有河流，在白天觀測(cè)時(shí)，視線凹向河流，在晚間觀測(cè)時(shí)，視線凸向河流，所以取白天和晚間觀測(cè)成果的平均值，可以有效地減弱水平折光的影響。第53頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二圖12圖13圖14圖15第54頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二 視線在水平方向靠近某些實(shí)體會(huì)產(chǎn)生局部性水平折光影響，如視線靠近巖石或在建筑物附近通

37、過，因巖石等實(shí)體比空氣吸熱快、傳熱也快，使巖石等實(shí)體附近的氣溫高、密度小，所以也將使視線彎曲。在觀測(cè)時(shí)，引起大氣密度分布不均勻的地形地物愈靠近測(cè)站，水平折光就愈大，在圖15中，由于山體靠近,所以方向的水平折光影響要比AB方向大，即 。 水平折光的影響是極為復(fù)雜的，為了在一定程度上削減其對(duì)精密測(cè)角的影響，一般應(yīng)采取必要的措施。在選點(diǎn)時(shí)，應(yīng)避免使視線靠近山坡、大河或與湖泊的岸線平行，并應(yīng)盡量避免視線通過高大建筑物、煙囪和電桿等實(shí)體的側(cè)方。在造標(biāo)時(shí)應(yīng)使櫓柱旁離視線至少10cm，一般在有微風(fēng)的時(shí)候或在陰天進(jìn)行觀測(cè)，可以減弱部分水平折光的影響。第55頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星

38、期二 在精密工程測(cè)量中水平角觀測(cè)還受到工程場(chǎng)地的一些局部因素的影響。工業(yè)能源設(shè)施向大氣排放大量熱氣、煙塵，瀝青、或水泥路面、混凝土及金屬構(gòu)筑物等熱量傳導(dǎo)性能的改變，水蒸氣的蒸發(fā)與冷卻的瞬變等，使測(cè)區(qū)處于瞬變的微氣候條件下。為了削減微氣候條件構(gòu)成的水平折光影響，應(yīng)根據(jù)測(cè)區(qū)微氣候條件的實(shí)際情況，選擇最有利于觀測(cè)的時(shí)間，將整個(gè)觀測(cè)工作分配在幾個(gè)不同的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行。第56頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二（3）準(zhǔn)目標(biāo)的相位差 照準(zhǔn)目標(biāo)如果是圓柱形實(shí)體，如木桿、標(biāo)心柱，則在陽(yáng)光照射下會(huì)有陰影，圓柱上分為明亮和陰暗的兩部分如圖16所示。視線較長(zhǎng)時(shí)往往不易確切地看清圓柱的輪廓線，當(dāng)背

39、景較陰暗時(shí)，往往十字絲照準(zhǔn)明亮部分的中線；當(dāng)背景比較明亮?xí)r，十字絲卻照準(zhǔn)了陰暗部分的中線，也就是說(shuō)照準(zhǔn)實(shí)體目標(biāo)時(shí)，往往不能正確地照準(zhǔn)目標(biāo)的真正中心軸線，從而給觀測(cè)結(jié)果帶來(lái)誤差，這種誤差叫相位差?？芍辔徊畹挠绊戨S太陽(yáng)的方位變化而不同，在上午和下午，當(dāng)太陽(yáng)在對(duì)稱位置時(shí)，實(shí)體目標(biāo)的明亮與陰暗部分恰恰相反，所以相位差影響的正負(fù)號(hào)也相反，因此，最好半數(shù)測(cè)回在上午觀測(cè)，半數(shù)測(cè)回在下午觀測(cè)。 為了減弱這種誤差的影響，在三角測(cè)量中一般采用微相位照準(zhǔn)圓筒。微相位照準(zhǔn)圓筒的結(jié)構(gòu)形式可參閱國(guó)家規(guī)范中的有關(guān)章節(jié)。第57頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二圖16第58頁(yè)，共100頁(yè)，2022年

40、，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二（4）溫度變化的影響 如果在觀測(cè)時(shí)儀器受太陽(yáng)光的直接照射，則由于儀器的各部分受熱不均勻，膨脹也不相同，致使儀器產(chǎn)生變形，各軸線間的正確關(guān)系不能保證，從而影響觀測(cè)的精度，所以在觀測(cè)時(shí)必須撐傘或用測(cè)櫓覆擋住太陽(yáng)光對(duì)儀器的直接照射。但是，盡管儀器不直接受太陽(yáng)光的照 射，周圍空氣溫度的變化也會(huì)影響儀器各部分發(fā)生微小的相對(duì)變形，使儀器視準(zhǔn)軸位置發(fā)生微小的變動(dòng)。 視準(zhǔn)軸位置的變動(dòng)可以由同一測(cè)回中照準(zhǔn)同目標(biāo)的盤左、盤右讀數(shù)的差數(shù)中看出，這個(gè)差數(shù)就是兩倍視準(zhǔn)軸誤差，以2C表示。如果沒有由于儀器變形而引起的誤差，則由每個(gè)觀測(cè)方向所求得的2C值與其真值之間只能有偶然性質(zhì)的差異。但是

41、經(jīng)驗(yàn)證明，倘若在連續(xù)觀測(cè)幾個(gè)測(cè)回的過程中溫度不斷變化，則由每個(gè)測(cè)回所得的2C值有著系統(tǒng)性的差異，而且這個(gè)系統(tǒng)性的差異與觀測(cè)過程中溫度的變化有著密切的關(guān)系。第59頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二 假定在一個(gè)測(cè)回的短時(shí)間觀測(cè)過程中，空氣溫度的變化與時(shí)間成比例，那么可以采用按時(shí)間對(duì)稱排列的觀測(cè)程序來(lái)削弱這種誤差對(duì)觀測(cè)結(jié)果的影響。所謂按時(shí)間對(duì)稱排列的觀測(cè)程序，是假定在一測(cè)回的較短時(shí)間內(nèi)，氣溫對(duì)儀器的影響是均勻變化的，上半測(cè)回依順時(shí)針次序觀測(cè)各目標(biāo)，下半測(cè)回依逆時(shí)針次序觀測(cè)各目標(biāo)，并盡量做到觀測(cè)每一目標(biāo)的時(shí)間間隔相近，這樣做，上、下半測(cè)回觀測(cè)每一目標(biāo)時(shí)刻的平均數(shù)相近，可以認(rèn)為各

42、目標(biāo)是在同一平均時(shí)刻觀測(cè)的，這樣可以認(rèn)為同一方向上、下半測(cè)回觀測(cè)值的平均值中將受到同樣的誤差影響，從而由方向求角度時(shí)可以大大削弱儀器受氣溫變化影響而引起的誤差。第60頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二（5）外界條件對(duì)覘標(biāo)內(nèi)架穩(wěn)定性的影響 在高標(biāo)上觀測(cè)時(shí)，儀器安放在覘標(biāo)內(nèi)架的觀測(cè)臺(tái)（儀器臺(tái)）上，在地面上觀測(cè)時(shí)，通常把儀器安放在三腳架上，當(dāng)覘標(biāo)內(nèi)架或三腳架發(fā)生扭轉(zhuǎn)時(shí)，儀器基座和固定在基座上的水平度盤就會(huì)隨之發(fā)生變動(dòng)，給觀測(cè)結(jié)果帶來(lái)影響。 溫度的變化會(huì)使木標(biāo)架或三腳架的木構(gòu)件產(chǎn)生不均勻的脹縮而引起扭轉(zhuǎn)，鋼標(biāo)在陽(yáng)光的照射下，向陽(yáng)處溫度高，背陰處溫度低，由于溫度的差異，使標(biāo)架的不

43、同部分產(chǎn)生不均勻的膨脹，從而引起扭轉(zhuǎn)。 假定在一測(cè)回的觀測(cè)過程中，覘標(biāo)內(nèi)架或三腳架的扭轉(zhuǎn)是勻速發(fā)生的，因此采用按時(shí)間對(duì)稱排列的觀測(cè)程序也可以減弱這種誤差對(duì)水平角的影響。第61頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二2 儀器誤差的影響（1）水平度盤位移的影響 當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部時(shí)，由于軸面的摩擦力使儀器的基座部分產(chǎn)生彈性的扭曲，因此，與基座固連的水平度盤也隨之發(fā)生微小的方位變動(dòng)，這種扭曲主要發(fā)生在照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)的開始瞬間，因?yàn)檫@時(shí)必須克服垂直軸與軸套表面之間互相密接的慣力。當(dāng)照準(zhǔn)部開始轉(zhuǎn)動(dòng)之后，在轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部的過程中只需克服較小的軸面摩擦力，而在轉(zhuǎn)動(dòng)停止之后，沒有任何力再作用于儀器的基座部

44、分，它在彈性作用下就逐漸反向扭曲，企圖恢復(fù)原來(lái)的平衡狀態(tài)。因此，在觀測(cè)時(shí)當(dāng)照準(zhǔn)部順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，度盤也隨著基座順轉(zhuǎn)一個(gè)微小的角度，使在度盤上的讀數(shù)偏??；反之，逆轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部時(shí)，使度盤讀數(shù)偏大，這將給測(cè)得的方向值帶來(lái)系統(tǒng)誤差。 第62頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二 根據(jù)這種誤差的性質(zhì)，如果在半測(cè)回中照準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)保持照準(zhǔn)部向一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，則可以認(rèn)為各方向所帶誤差的正負(fù)號(hào)相同，由方向組成角度時(shí)就可以削減這種誤差影響，即使各方向所受誤差的大小不同，在組成角度中也只含有殘余誤差的影響，且其符號(hào)可能為正，也可能為負(fù)，而沒有系統(tǒng)的性質(zhì)。 如果在一測(cè)回中，上半測(cè)回順轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部，依次照準(zhǔn)各

45、方向，下半測(cè)回逆轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部，依相反的次序照準(zhǔn)各方向，則在同一角度的上、下半測(cè)回的平均值中就可以很好地消除這種誤差影響。第63頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二（2）照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)不正確的影響 當(dāng)照準(zhǔn)部垂直軸與軸套之間的間隙過小，則照準(zhǔn)部轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)過緊，如果間隙過大，則照準(zhǔn)部轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)垂直軸在軸套中會(huì)發(fā)生歪斜或平移，這種現(xiàn)象叫照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)不正確。照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)不正確會(huì)引起照準(zhǔn)部的偏心和測(cè)微器行差的變化，為了消除這些誤差的影響，采用重合法讀數(shù)，可在讀數(shù)中消除照準(zhǔn)部偏心影響。在測(cè)定測(cè)微器行差時(shí)應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部位置而不應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)水平度盤位置，這樣測(cè)定的行差數(shù)值中將受到照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)不正確的影響，根據(jù)這個(gè)行差

46、值來(lái)改正測(cè)微器讀數(shù)較為合理。第64頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二（3）照準(zhǔn)部水平微動(dòng)螺旋作用不正確的影響 旋進(jìn)照準(zhǔn)部水平微動(dòng)螺旋時(shí)，靠螺桿的壓力推動(dòng)照準(zhǔn)部；當(dāng)旋出照準(zhǔn)部微動(dòng)螺旋時(shí)，靠反作用彈簧的彈力推動(dòng)照準(zhǔn)部。若因油污阻礙或彈簧老化等原因使彈力減弱，則微動(dòng)螺旋旋出后，照準(zhǔn)部不能及時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，微動(dòng)螺桿頂端就出現(xiàn)微小的空隙，在讀數(shù)過程中，彈簧才逐漸伸張而消除空隙，這時(shí)讀數(shù)，視準(zhǔn)軸已偏離了照準(zhǔn)方向，從而引起觀測(cè)誤差。為了避免這種誤差的影響，規(guī)定觀測(cè)時(shí)應(yīng)旋進(jìn)微動(dòng)螺旋（與彈力作用相反的方向）去進(jìn)行每個(gè)觀測(cè)方向的最后照準(zhǔn)，同時(shí)要使用水平微動(dòng)螺旋的中間部分。 第65頁(yè)，共100頁(yè)，2

47、022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二（4）垂直微動(dòng)螺旋作用不正確的影響 在儀器整平的情況下轉(zhuǎn)動(dòng)垂直微動(dòng)螺旋，望遠(yuǎn)鏡應(yīng)在垂直面內(nèi)俯仰。但是，由于水平軸與其軸套之間有空隙，垂直微動(dòng)螺旋的運(yùn)動(dòng)方向與其反作用彈簧彈力的作用方向不在一直線上，從而產(chǎn)生附加的力矩引起水平軸一端位移，致使視準(zhǔn)軸變動(dòng)，給水平方向的方向觀測(cè)值帶來(lái)誤差，這就是垂直微動(dòng)螺旋作用不正確的影響。 若垂直微動(dòng)螺旋作用不正確，則在水平角觀測(cè)時(shí)，不得使用垂直微動(dòng)螺旋，直接用手轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡到所需的位置。第66頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二3 照準(zhǔn)和讀數(shù)誤差的影響 照準(zhǔn)誤差受外界因素的影響較大。例如目標(biāo)影像的跳動(dòng)會(huì)使

48、照準(zhǔn)誤差增大好幾倍，又如目標(biāo)的背景不好，有時(shí)也會(huì)增大照準(zhǔn)誤差甚至照準(zhǔn)錯(cuò)誤。因此除了選擇有利的觀測(cè)時(shí)間外，作業(yè)員認(rèn)真負(fù)責(zé)地進(jìn)行觀測(cè)，是提高精度的有效措施。 光學(xué)經(jīng)緯儀按接合法讀數(shù)時(shí)，讀數(shù)誤差主要表現(xiàn)為接合誤差，讀數(shù)精度主要取決于光學(xué)測(cè)微器的質(zhì)量，它受外界條件的影響較小。水平度盤對(duì)徑分劃接合一次中誤差 可以由實(shí)驗(yàn)的辦法測(cè)定，對(duì)于J1型經(jīng)緯儀 ；對(duì)于J2型經(jīng)緯儀 。經(jīng)驗(yàn)證明，采光的位置不適當(dāng)，會(huì)影響讀數(shù)顯微鏡正倒像的照明，使接合誤差增大，若測(cè)微器的目鏡調(diào)節(jié)不佳也會(huì)增大接合誤差。 此外，對(duì)于具有偶然性質(zhì)的讀數(shù)誤差和照準(zhǔn)誤差，還可以用多余觀測(cè)的辦法來(lái)削弱其影響，如接合讀數(shù)兩次和多于一個(gè)測(cè)回的觀測(cè)，都是提

49、高觀測(cè)質(zhì)量的措施。為了提高照準(zhǔn)精度，有時(shí)對(duì)同一目標(biāo)可以連續(xù)照準(zhǔn)兩次，取兩次照準(zhǔn)的讀數(shù)平均數(shù)，不僅可以削弱照準(zhǔn)誤差的影響，同時(shí)還可以削弱接合誤差的影響。第67頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二觀測(cè)應(yīng)在目標(biāo)成像清晰、穩(wěn)定的有利于觀測(cè)的時(shí)間進(jìn)行，以提高照準(zhǔn)精度和減小旁折光的影響。觀測(cè)前應(yīng)認(rèn)真調(diào)好焦距，消除視差。在一測(cè)回的觀測(cè)過程中不得重新調(diào)焦，以免引起視準(zhǔn)軸的變動(dòng)。各測(cè)回的起始方向應(yīng)均勻地分配在水平度盤和測(cè)微分劃尺的不同位置上，以消除或減弱度盤分劃線和測(cè)微分劃尺的分劃誤差的影響。在上、下半測(cè)回之間倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，以消除和減弱視準(zhǔn)軸誤差、水平軸傾斜誤差等影響，同時(shí)可以由盤左、盤右讀

50、數(shù)之差求得兩倍視準(zhǔn)軸誤差2C，借以檢核觀測(cè)質(zhì)量。4 精密測(cè)角的一般原則第68頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二上、下半測(cè)回照準(zhǔn)目標(biāo)的次序應(yīng)相反，并使觀測(cè)每一目標(biāo)的操作時(shí)間大致相同，即在一測(cè)回的觀測(cè)過程中，應(yīng)按與時(shí)間對(duì)稱排列的觀測(cè)程序，其目的在于消除或減弱與時(shí)間成比例均勻變化的誤差影響，如覘標(biāo)內(nèi)架或三腳架的扭轉(zhuǎn)等。為了克服或減弱在操作儀器的過程中帶動(dòng)水平度盤位移的誤差，要求每半測(cè)回開始觀測(cè)前，照準(zhǔn)部按規(guī)定的轉(zhuǎn)動(dòng)方向先預(yù)轉(zhuǎn)12周。使用照準(zhǔn)部微動(dòng)螺旋和測(cè)微螺旋時(shí)，其最后旋轉(zhuǎn)方向均應(yīng)為旋進(jìn)。為了減弱垂直軸傾斜誤差的影響，觀測(cè)過程中應(yīng)保持照準(zhǔn)部水準(zhǔn)器氣泡居中。返回本章首頁(yè)第69頁(yè)

51、，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二3.8 方向觀測(cè)法1 作業(yè)方法 方向觀測(cè)法：在一個(gè)測(cè)回中將測(cè)站上所有要觀測(cè)的方向逐一照準(zhǔn)進(jìn)行觀測(cè)，在水平度盤上讀數(shù)，得出各方向的方向觀測(cè)值。由兩個(gè)方向觀測(cè)值可以得到相應(yīng)的水平角度值。如圖17所示，設(shè)在測(cè)站上有1,2,3,n個(gè)方向要觀測(cè)，首先應(yīng)選定邊長(zhǎng)適中、通視良好、成像清晰穩(wěn)定的方向（如選定方向1）作為觀測(cè)的起始方向（又稱零方向）。上半測(cè)回用盤左位置先照準(zhǔn)零方向，然后按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部依次照準(zhǔn)方向2,3,n再閉合到方向1，并分別在水平度盤上讀數(shù)。下半測(cè)回用盤右位置，仍然先照準(zhǔn)零方向1，然后按逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部依相反的次序照準(zhǔn)方向n,

52、3,2,1,并分別在水平度盤上讀數(shù)。圖17第70頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二除了觀測(cè)方向數(shù)較少（國(guó)家規(guī)范規(guī)定不大于3）的測(cè)站以外，一般都要求每半測(cè)回觀測(cè)閉合到起始方向以檢查觀測(cè)過程中水平度盤有無(wú)方位的變動(dòng)，此時(shí)上、下半測(cè)回觀測(cè)均構(gòu)成一個(gè)閉合圓，所以這種觀測(cè)方法又稱為全圓方向觀測(cè)法。為了削減偶然誤差對(duì)水平角觀測(cè)的影響，從而提高測(cè)角精度，觀測(cè)時(shí)應(yīng)有足夠的測(cè)回?cái)?shù)。方向觀測(cè)法的觀測(cè)測(cè)回?cái)?shù)，是根據(jù)測(cè)角網(wǎng)的等級(jí)和所用儀器的類型確定的，見下表2所示。儀器二等三等四等測(cè)回?cái)?shù)J1J21591269表2第71頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二 按全圓方向觀測(cè)法

53、用T3光學(xué)經(jīng)緯儀觀測(cè)，當(dāng)照準(zhǔn)每一目標(biāo)時(shí)，如測(cè)微器兩次接合讀數(shù)之差符合限差規(guī)定，則取其和數(shù)作為一個(gè)盤位的方向觀測(cè)值。對(duì)于J2型儀器則取兩次接合讀數(shù)的平均數(shù)。在每半測(cè)回觀測(cè)結(jié)束時(shí)，應(yīng)立即計(jì)算歸零差，即零方向閉合照準(zhǔn)和起始照準(zhǔn)時(shí)的測(cè)微器讀數(shù)差，以檢查其是否超過限差規(guī)定。當(dāng)下半測(cè)回觀測(cè)結(jié)束時(shí)，除應(yīng)計(jì)算下半測(cè)回的歸零差外，還應(yīng)計(jì)算各方向盤左、盤右的讀數(shù)差，即計(jì)算各方向的2c值，以檢核一測(cè)回中各方向的2c互差是否超過限差規(guī)定。如各方向的2c值互差符合限差規(guī)定，則取各方向盤左、盤右讀數(shù)的平均值，作為這一測(cè)回中的方向觀測(cè)值。對(duì)于零方向有閉合照準(zhǔn)和起始照準(zhǔn)兩個(gè)方向值，一般取其平均值作為零方向在這一測(cè)回中的最后方

54、向觀測(cè)值。將其他方向的方向觀測(cè)值減去零方向的方向觀測(cè)值，就得到歸零后各方向的方向觀測(cè)值，此時(shí)零方向歸零后的方向觀測(cè)值為。第72頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二在某些工程控制網(wǎng)中，同一測(cè)站上各水平方向的邊長(zhǎng)懸殊很大，若嚴(yán)格執(zhí)行一測(cè)回中不得重新調(diào)焦的規(guī)定，會(huì)產(chǎn)生過大的視差而影響照準(zhǔn)精度，此時(shí)若使用的儀器經(jīng)調(diào)焦透鏡運(yùn)行正確的檢驗(yàn)，證實(shí)調(diào)焦透鏡運(yùn)行正確時(shí)，則一測(cè)回中可以允許重新調(diào)焦，若調(diào)焦透鏡運(yùn)行不正確，這時(shí)可以考慮改變觀測(cè)程序：對(duì)一個(gè)目標(biāo)調(diào)焦后接連進(jìn)行正倒鏡觀測(cè)，然后對(duì)準(zhǔn)下一個(gè)目標(biāo)，重新調(diào)焦后立即進(jìn)行正倒鏡觀測(cè)，如此繼續(xù)觀測(cè)測(cè)站上的所有方向而完成全測(cè)回的觀測(cè)工作。為了減弱隨

55、時(shí)間均勻變化的誤差影響，相鄰測(cè)回照準(zhǔn)目標(biāo)的次序應(yīng)相反，如第一測(cè)回的觀測(cè)程序按順時(shí)針依次照準(zhǔn)方向1,2,3,n,1，第二測(cè)回的觀測(cè)程序應(yīng)按逆時(shí)針依次照準(zhǔn)方向1,n,3,2,1，全部測(cè)回觀測(cè)完畢后，應(yīng)檢查各方向在各測(cè)回的方向觀測(cè)值互差是否超過限差的規(guī)定。第73頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二 重測(cè)和取舍觀測(cè)成果應(yīng)遵循的原則是：重測(cè)一般應(yīng)在基本測(cè)回（即規(guī)定的全部測(cè)回）完成以后，對(duì)全部成果進(jìn)行綜合分析，作出正確的取舍，并盡可能分析出影響質(zhì)量的原因，切忌不加分析，片面、盲目地追求觀測(cè)成果的表面合格，以至最后得不到良好的結(jié)果。因?qū)﹀e(cuò)度盤、測(cè)錯(cuò)方向、讀錯(cuò)記錯(cuò)、碰動(dòng)儀器、氣泡偏離過大

56、、上半測(cè)回歸零差超限以及其他原因未測(cè)完的測(cè)回都可以立即重測(cè)，并不計(jì)重測(cè)數(shù)。一測(cè)回中2c互差超限或化歸同一起始方向后，同一方向值各測(cè)回互差超限時(shí)，應(yīng)重測(cè)超限方向并聯(lián)測(cè)零方向（起始方向的度盤位置與原測(cè)回相同）。因測(cè)回互差超限重測(cè)時(shí)，除明顯值外，原則上應(yīng)重測(cè)觀測(cè)結(jié)果中最大值和最小值的測(cè)回。一測(cè)回中超限的方向數(shù)大于測(cè)站上方向總數(shù)的1/3時(shí)（包括觀測(cè)3個(gè)方向時(shí)，有一個(gè)方向重測(cè)），應(yīng)重測(cè)整個(gè)測(cè)回。若零方向的2c互差超限或下半測(cè)回的歸零差超限，應(yīng)重測(cè)整個(gè)測(cè)回。第74頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二在一個(gè)測(cè)站上重測(cè)的方向測(cè)回?cái)?shù)超過測(cè)站上方向測(cè)回總數(shù)的1/3時(shí)，需要重測(cè)全部測(cè)回。 測(cè)站

57、上方向測(cè)回總數(shù)=(n-1)m,式中m為基本測(cè)回?cái)?shù), n為測(cè)站上的觀測(cè)方向總數(shù)。 重測(cè)方向測(cè)回?cái)?shù)的計(jì)算方法是：在基本測(cè)回觀測(cè)結(jié)果中，重測(cè)一方向，算作一個(gè)重測(cè)方向測(cè)回；一個(gè)測(cè)回中有2個(gè)方向重測(cè)，算作2個(gè)重測(cè)方向測(cè)回；因零方向超限而全測(cè)回重測(cè)，算作（n-1）個(gè)重測(cè)方向測(cè)回。 設(shè)測(cè)站上的方向數(shù)n=6，基本測(cè)回?cái)?shù)m=9，則測(cè)站上的方向測(cè)回總數(shù)=（n-1）m=45，該測(cè)站重測(cè)方向測(cè)回?cái)?shù)應(yīng)小于15。 在下一頁(yè)表4中各測(cè)回的重測(cè)方向數(shù)均小于按上述規(guī)定計(jì)算得到的測(cè)站重測(cè)方向測(cè)回?cái)?shù)12 ，故不需重測(cè)全部測(cè)回，只需重測(cè)第、第測(cè)回，并聯(lián)測(cè)和零方向有關(guān)的超限方向。第75頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分

58、，星期二 觀測(cè)的基本測(cè)回結(jié)果和重測(cè)結(jié)果，一律抄入水平方向觀測(cè)記簿，記簿格式如表4所示。重測(cè)結(jié)果與基本測(cè)回結(jié)果不取中數(shù)，每一測(cè)回只采用一個(gè)符合限差的結(jié)果。水平方向觀測(cè)記簿必須由兩人獨(dú)立編算兩份，以確保無(wú)誤。應(yīng)該指出重測(cè)只是獲得合格成果的輔助手段，不能過分依賴重測(cè)，若重測(cè)成果與原測(cè)成果接近，說(shuō)明在該觀測(cè)條件下原測(cè)成果并無(wú)大錯(cuò)，這時(shí)應(yīng)該考慮誤差可能在其他方向或其他測(cè)回中，而不宜多次重測(cè)原超限方向，因?yàn)檫@樣測(cè)得的成果雖然有時(shí)可以通過測(cè)站上的限差檢查，但往往偏離客觀真值，會(huì)在以后的計(jì)算中產(chǎn)生不良影響。表4第76頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二2 測(cè)站限差測(cè)站限差是根據(jù)不同的儀器

59、類型規(guī)定的。國(guó)家規(guī)范中對(duì)全圓方向觀測(cè)法中的各項(xiàng)限差的規(guī)定如表5所示。測(cè)站上的觀測(cè)成果理論上應(yīng)滿足一些條件，例如半測(cè)回歸零差應(yīng)為零；一測(cè)回中各方向的2c值應(yīng)相同；各測(cè)回同一方向歸零后的方向值應(yīng)該相同。但實(shí)際上由于存在某些殘余系統(tǒng)誤差和各種偶然誤差的影響，使這些條件不能滿足而存在一定程度的差異。為了保證觀測(cè)結(jié)果的精度，根據(jù)誤差理論和大量實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證，對(duì)其差異規(guī)定一個(gè)界限，稱為限差，在作業(yè)中用這些限差來(lái)檢核觀測(cè)質(zhì)量，決定觀測(cè)成果的取舍和重測(cè)，在限差以內(nèi)的觀測(cè)成果認(rèn)為合格，超限成果則不合格，應(yīng)舍去并重新進(jìn)行觀測(cè)。限 差 項(xiàng) 目J1型J2型注：當(dāng)照準(zhǔn)點(diǎn)的垂直角超過30時(shí)，該方向的2c互差應(yīng)與同一觀測(cè)時(shí)間段

60、內(nèi)的相鄰測(cè)回進(jìn)行比較。如按此方法比較應(yīng)在手簿中注明。兩次重合讀數(shù)差半測(cè)回歸零差一測(cè)回2c互差測(cè)回互差169638139表5第77頁(yè)，共100頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)47分，星期二 測(cè)站上的觀測(cè)成果理論上應(yīng)滿足一些條件，例如半測(cè)回歸零差應(yīng)為零；一測(cè)回中各方向的2c值應(yīng)相同；各測(cè)回同一方向歸零后的方向值應(yīng)該相同。但實(shí)際上由于存在某些殘余系統(tǒng)誤差和各種偶然誤差的影響，使這些條件不能滿足而存在一定程度的差異為了保證觀測(cè)結(jié)果的精度，根據(jù)誤差理論和大量實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證，對(duì)其差異規(guī)定一個(gè)界限，稱為限差，在作業(yè)中用這些限差來(lái)檢核觀測(cè)質(zhì)量，決定觀測(cè)成果的取舍和重測(cè)，在限差以內(nèi)的觀測(cè)成果認(rèn)為合格，超限成果則不合