大地測量學(xué)基礎(chǔ)5.6精密角度測量方法精密角度測量方法；精密電磁波測距方法；精密水準測量方法；天文測量方法；重力測量方法；GPS測量方法。從本節(jié)開始介紹以下內(nèi)容：建立控制網(wǎng)中，需要進行大量的角度測量。這一節(jié)將討論：觀測條件對角度觀測成果影響；角度測量觀測方法；角度觀測數(shù)據(jù)處理等內(nèi)容。外界條件引起的誤差減弱或消除措施大氣層密度變化影響目標成像穩(wěn)定性。下午、夜里大氣穩(wěn)定。選擇有利觀測時間大氣透明度影響目標成像清晰度下午較好，山區(qū)比平原好。選擇有利觀測時間視線離地面有一定高度大氣密度不均勻?qū)Ψ较蛴^測產(chǎn)生系統(tǒng)性的水平折光。視線距障礙物一定距離；縮短邊長；大雨前后、日落前后不要觀測。陽光照射引起照準目標相位差，上午、下午影響相反。正確選取照準標志直徑；根據(jù)背影標志涂紅、白色；上午、下午各測半個測回。氣溫變化引起的儀器穩(wěn)定性發(fā)生扭轉(zhuǎn)，隨時間有周期性。上、下半測回照準目標的順序相反；打傘5.6.1精密測角的誤差來源及影響1、外界條件的影響2、儀器誤差的影響儀器誤差減弱或消除措施視準軸誤差。視準軸不垂直于水平軸而產(chǎn)生。取盤左、盤右讀數(shù)的中數(shù)可消除視準軸誤差的影響。水平軸傾斜誤差，水平軸不垂直于垂直軸而產(chǎn)生。。取盤左、盤右讀數(shù)的中數(shù)可消除水平軸傾斜誤差的影響。垂直軸傾斜誤差。垂直軸本身偏離鉛垂線位置，即不豎直。對觀測方向影響不隨照準部轉(zhuǎn)動而變化；與觀測目標的垂直角和方位有關(guān)。盤左、盤右取中數(shù)不能消除；觀測時，氣泡不得偏離一格；測回之間重新整置儀器；觀測目標垂直角>3°時，按氣泡偏離格數(shù)計算垂直軸傾斜改正。儀器的機械傳動誤差。（1）照準部轉(zhuǎn)動時的彈性帶動誤差。呈系統(tǒng)性。（2）腳螺旋的空隙帶動誤差。（3）照準部水平微動螺旋的隙動誤差。上半測回順時針方向轉(zhuǎn)動照準部觀測各方向；下半測回逆時針方向轉(zhuǎn)動。照準目標開始之前先將照準部沿著將要旋轉(zhuǎn)的方向轉(zhuǎn)動1—2周，以后保持同向；微動螺旋使用中部；每次照準目標采用“旋進”的方向。3、觀測誤差的影響觀測誤差減弱或消除措施照準誤差。與人的眼睛和外界條件有關(guān)。采取多個測回多次照準目標觀測；采取重合讀數(shù)兩次的方法。讀數(shù)誤差。主要取決于對徑分劃的重合誤差，其次為測微尺讀數(shù)誤差。5.6.2精密測角的一般原則①觀測應(yīng)在目標成像清晰、穩(wěn)定的有利于觀測的時間進行，以提高照準精度和減小旁折光的影響。為了最大限度減弱或消除各種誤差影響，精密測角時需遵循以下原則：②觀測前應(yīng)認真調(diào)好焦距，消除視差。在一測回的觀測過程中不得重新調(diào)焦，以免引起視準軸的變動。⑤上、下半測回照準目標的次序應(yīng)相反，并使觀測每一目標的操作時間大致相同，即在一測回的觀測過程中，應(yīng)按與時間對稱排列的觀測程序，其目的在于消除或減弱與時間成比例均勻變化的誤差影響，如覘標內(nèi)架或三腳架的扭轉(zhuǎn)等。④在上、下半測回之間倒轉(zhuǎn)望遠鏡，以消除和減弱視準軸誤差、水平軸傾斜誤差等影響，同時可以由盤左、盤右讀數(shù)之差求得兩倍視準誤差2c，借以檢核觀測質(zhì)量。③各測回的起始方向應(yīng)均勻地分配在水平度盤和測微分劃尺的不同位置上，以消除或減弱度盤分劃線和測微分劃尺的分劃誤差的影響。（長周期刻劃誤差變度、短周期變分、測微器的分劃誤差變秒。）⑥為了克服或減弱在操作儀器的過程中帶動水平度盤位移的誤差，要求每半測回開始觀測前，照準部按規(guī)定的轉(zhuǎn)動方向（上半測回順時針，下半測回逆時針）先預(yù)轉(zhuǎn)1～2周。半個測回中各個方向不得反轉(zhuǎn)，如超過，則轉(zhuǎn)動一周，重新觀測。⑦使用照準部微動螺旋和測微螺旋時，其最后旋轉(zhuǎn)方向均應(yīng)為旋進。削弱微動螺旋引起照準部彈性扭轉(zhuǎn)的影響、微動螺旋彈簧失靈等。⑧為了減弱垂直軸傾斜誤差的影響，觀測過程中應(yīng)保持照準部水準器氣泡居中。5.6.3方向觀測法1、觀測方法在一測回內(nèi)把測站上所有要觀測的方向，先按盤左位置依次觀測，并閉合到起始方向（如A,B,C,D,E,A)；再按盤右位置依次觀測(A,E,D,C,B,A);取盤左、盤右平均值作為各方向的觀測值。

也稱為“全圓方向觀測法”。（一）方向觀測法的操作程序

按等級確定測回數(shù)m（規(guī)范規(guī)定），如四等用J2經(jīng)緯儀，測9個測回。按測回數(shù)m確定每一測回起始方向（零方向）度盤位置。儀器對中整平后，選擇零方向（如A方向），調(diào)焦，消除視差。盤左位置，順時針方向旋轉(zhuǎn)照準部1-2周，再依次照準A、B、C、D、E、A，讀數(shù)。（上半測回）盤右位置逆時針方向旋轉(zhuǎn)照準部1-2周，依次照準A、E、D、C、B、A，讀數(shù)。（下半測回）方向數(shù)超過3個時，每半測回觀測閉合到零方向。儀器二等三等四等測回數(shù)J11596J2129《方向法測量測回數(shù)規(guī)定》（二）觀測規(guī)則零方向的選擇（距離適中、通視良好、成像清晰）；調(diào)焦、消除視差。照準零方向，安置度盤位置；（每一測回開始前進行）上、下半測回照準目標的次序相反；半測回開始前，照準部按規(guī)定方向旋轉(zhuǎn)1-2周；微動螺旋、測微螺旋最后保持旋進方向；一測回觀測中，氣泡不得偏離一格；測微器重合讀數(shù)兩次取平均值（J2）。方向號數(shù)名稱及照準目標讀數(shù)左-右2c″″22.0方向值°′″附注盤左盤右°′″″°′″″1坡崗00026261800021200623.000000.025202張莊741605052541601000502.5741540.505003兆堤1121110112921102011006.01044.012004肖坡1725152523525150500251.01725129.052511坡崗00021221800019200221.02220（三）觀測手簿《水平方向觀測手簿》歸零差《水平方向觀測手簿》記錄時注意：記錄不得補記；更正錯誤只能劃掉重記；秒值不能改；度、分不能連環(huán)改；字跡工整；不能只記不算，測完再算等。3、測站限差經(jīng)緯儀型號光學(xué)測微器兩次重合讀數(shù)差（″）半測回歸零差（″）一測回內(nèi)2c互差（″）同一方向各測回互差（″）J11696J238139《全圓方向法各項限差的規(guī)定表》測站限差是檢核和保證測角成果精度的重要指標，限差規(guī)定是否合理，將直接影響觀測成果的質(zhì)量和作業(yè)的精度。4、重測規(guī)定和重測數(shù)計算重測數(shù)計算方法：測站上方向測回總數(shù)=（n-1）m;（n方向數(shù)；m測回數(shù)）基本測回中，重測一個超限方向算作一個方向測回；零方向超限重測整個測回算作（n-1）個重測方向測回。重測：在本站全部測回完成后進行。對超出限差（測回互差）規(guī)定而重新觀測的完整測回。（與“立即”重新觀測不同）。限差的超限處理：觀測成果超限必須重測、補測或報廢。一測回內(nèi)2c互差或同一方向測回互差超限時，應(yīng)重測超限方向并聯(lián)測零方向（補測）；零方向2c互差或下半測回歸零差超限，該測回應(yīng)全部重測（作廢）；一測回中，重測方向數(shù)超過測站方向數(shù)的1/3時，也重測全部測回（作廢）；全部基本測回中，重測的方向測回數(shù)超過全部方向測回總數(shù)的1/3時，全部成果重測；基本測回和重測成果均應(yīng)記入記簿。按照規(guī)定，重測的原則是：5、測站平差測站平差目的：根據(jù)各測站上各方向的觀測成果求取各方向的測站平差值；計算一測回方向觀測值的中誤差和測站平差值的中誤差。1）觀測方向測站平差值的計算

設(shè)各個方向與零方向夾角的平差值為參數(shù)，且為：設(shè)各個測回的起始位置與各測回起始方向的夾角，即定向角為：以表示各測回方向觀測值的改正數(shù)，則可得各測回的誤差方程式為：組成法方程（m+（n-1))：解算法方程式：則可以得出：

未知數(shù)是各測回觀測結(jié)果的平均值減去起始方向各測回觀測結(jié)果的平均值。或者說各觀測方向的測站平差值，就是各測回歸零方向值的平均值！一測回方向觀測中誤差：M測回方向中數(shù)中誤差（測站平差值）：2）測站觀測精度評定從一個測站上的觀測精度來衡量整個三角網(wǎng)的觀測精度是沒有意義的。一般用以下近似公式來評定測站精度。水平觀測方向記簿見教材P292.5.6.4分組方向觀測法分組時：每組包含的方向數(shù)大致相等，且成像情況大致相同的分為一組；觀測時兩組都要有聯(lián)測兩個共同的方向，其中最好是有一個共同的零方向。方向觀測法特點：就是將測站所有方向一起觀測。實際中，當(dāng)一站目標方向數(shù)較多時，各個方向不一定能同時成像穩(wěn)定和清晰。故此國家規(guī)范規(guī)定：當(dāng)測站方向多余6個時，考慮分為兩組觀測。分組觀測時：觀測方法、測站的檢核項目、作業(yè)限差以及測站平差等與方向觀測法完全相同。方向觀測法與分組方向觀測法不同：

以兩組共同方向之間的聯(lián)測角作為檢核，來保證觀測質(zhì)量。即：兩組觀測的聯(lián)測角之差（m是測角中誤差）其中：圖中聯(lián)測角BOD之差，就是用來衡量聯(lián)測精度。F1、聯(lián)測精度2、分組觀測時的測站平差步驟：1）先對兩組單獨測站平差(間接平差）；2）計算聯(lián)測角之差，小于限差；3）對兩組共有的方向進行測站平差（條件平差）；4）求出一組以共同起始方向為準的方向觀測值。1）第一組、第二組分別單獨平差，得相應(yīng)方向改正數(shù)為:2）兩組聯(lián)測方向相應(yīng)改正數(shù)為:3）計算聯(lián)測角之差，小于限差；4）對兩組聯(lián)測方向值進行平差（條件平差）：F改正數(shù)條件式：平差值條件方程：組、解法方程：計算改正數(shù)：聯(lián)測方向的平差值：（改正數(shù)規(guī)律？）聯(lián)測方向改正數(shù)規(guī)律：例1：聯(lián)測方向包含零方向（P300表5-27）例2：聯(lián)測方向不包含零方向（P301表5-28）5)求一組以共同起始方向為準的方向觀測值。5.6.5歸心改正一、偏心問題產(chǎn)生角度觀測時要求“三心”

（標石中心、儀器中心、目標中心）一致。但實際中如櫓柱或構(gòu)筑物擋住了觀測方向、雙錐標觀測臺的垂線偏離標石、為了快鍵而同時多組作業(yè)、或受地形限制、在標上或標下進行GPS測量，衛(wèi)星信號受到標體影響等等情況，均需進行偏心觀測。若儀器中心偏離測站標石中心進行觀測，產(chǎn)生了“測站偏心”；若照準目標偏離標石中心，產(chǎn)生“照準偏心”。為了將偏心觀測成果歸算到測站的標石中心，就需要加“歸心改正”，即歸心元素計算。二、歸心計算說明：除了常規(guī)角度測量有時需要進行偏心觀測外，在現(xiàn)代測量新技術(shù)中，如GPS測量中，也會遇到偏心觀測。國家高等級點一般都建有高標或?qū)こ耍▏铱刂泣c聯(lián)測）。GPS測量規(guī)范規(guī)定，A,B級GPS測量不宜在高標上觀測（抗干擾、標不穩(wěn)固等因素）；GPS測量中的歸心元素測定方法將在5.11介紹。1、測站點偏心及測站點歸心改正數(shù)計算測站歸心元素測站偏心距儀器中心到標石中心距離。測站偏心角以儀器中心Y為頂點,由測站偏心距起順時針方向旋轉(zhuǎn)到測站零方向的一個角度。由圖不難看出，實際觀測方向值與應(yīng)有正確方向值之間相差一個小角值c。即：測站歸心改正數(shù)c的計算上式中：S為測站點到照準點間距離。值得指出：若測站有偏心，則測站所有觀測方向值都要加測站歸心改正數(shù)；照準點歸心改正數(shù)的一般形式為：歸心改正數(shù)是有正負符號的。當(dāng)小于180度時，c為正，反之，為負。2、照準點偏心及照準點歸心改正數(shù)計算照準歸心元素照準點偏心距：目標中心到標石中心距離。照準偏心角:以照準圓筒中心T1為頂點,由照準偏心距起順時針方向旋轉(zhuǎn)到照準點的零方向的夾角。M1為照準點的零方向順時針轉(zhuǎn)至改正數(shù)間夾角。由圖不難看出，由照準點偏心引起的改正數(shù)為r1。照準點歸心改正數(shù)r的計算值得指出：照準點歸心改正數(shù)的一般形式為：計算不同方向的照準點歸心改正數(shù)時，應(yīng)根據(jù)不同照準點上

帶入計算。歸心改正數(shù)r也是有正負符號的。當(dāng)小于180度時，r為