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第6講全站儀測量誤差分析,教學(xué)目標(biāo),1.掌握全站儀角度測量的方法2.掌握全站儀測量過程中誤差產(chǎn)生的原因,知識目標(biāo)：,1.能夠正確使用全站儀進行角度測量2.能夠根據(jù)全站儀測量誤差產(chǎn)生的原因，采取有效措施避免或減弱誤差對測量成果所產(chǎn)生的影響,技能目標(biāo)：,一.水平角觀測方法,①全圓方向觀測法,一個測回中將測站上所有要觀測的方向逐一照準(zhǔn)進行觀測，在水平度盤上讀數(shù)，得出各個方向觀測值。由兩個方向觀測值可以計算得到相應(yīng)的水平角值。,如圖所示：設(shè)在測站上有A、B、C，……，N個方向觀測值，首先選定邊長適中，通視良好、成像清晰穩(wěn)定的方向(如A方向)作為觀測的起始方向（又稱零方向）。上半測回盤左照準(zhǔn)零方向，然后順時針方向轉(zhuǎn)動照準(zhǔn)部依次照準(zhǔn)B、C，……，N，再閉合到方向A，并分別在水平度盤上讀數(shù)。下半測回盤右照準(zhǔn)A方向，然后逆時針轉(zhuǎn)動照準(zhǔn)部，依次照準(zhǔn)N……，C、B，最后照回A，并分別讀數(shù)。,一.水平角觀測方法,每次只觀測兩個方向間的夾角，可以克服各個目標(biāo)成像不能同時清晰穩(wěn)定的困難，大大縮短了一測回的觀測時間，易于得到較高的觀測精度。,測站上應(yīng)觀測的所有方向每次取兩個組合成的全部單角稱為全組合角。,②全組合測角法,全組合角度個數(shù),全圓方向法測角：優(yōu)點是觀測程序簡單，作業(yè)量小。缺點是若測站方向數(shù)多時很難有所有方向的目標(biāo)都清晰，一測回時間較長而受外界條件影響較大，難以取得高精度的觀測結(jié)果；全組合測角法：優(yōu)點是每角測回可靈活選擇清晰目標(biāo)觀測單角，觀測時間短，成果受外界影響??；缺點是觀測程序比較復(fù)雜，其組合單角的數(shù)量隨測站方向的增加而急增，作業(yè)量大；全圓方向法是適應(yīng)于較低精度的角度觀測方法，全組合測角法適用高精度角度觀測。,③水平角觀測方法比較,二、儀器視準(zhǔn)軸誤差和水平軸傾斜誤差,儀器的視準(zhǔn)軸不與水平軸正交所產(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：,望遠鏡的十字絲分劃板安置不正確；望遠鏡調(diào)焦鏡運行時晃動；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。,㈠視準(zhǔn)軸誤差,如圖所示，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，c為正值；反之，c為負值。測量學(xué)中已經(jīng)證得，視準(zhǔn)軸誤差c對水平方向觀測值的影響為式中a為觀測時照準(zhǔn)目標(biāo)的垂直角。由式可知，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。,,,,,盤左時視準(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)軸誤差影響時的實際讀數(shù)L為小，故以盤右觀測時，視準(zhǔn)軸則偏向盤左時的另一側(cè)，這時正確的水平度盤讀數(shù)顯然大于有視準(zhǔn)軸誤差影響的實際讀數(shù)R，故取盤左、盤右讀數(shù)的中數(shù)，得,,,,,當(dāng)c值在盤左、盤右觀測時間段內(nèi)不變時，視準(zhǔn)軸誤差c對盤左、盤右水平方向觀測值的影響大小相等，正負號相反，因此，取盤左、盤右實際讀數(shù)的中數(shù)，就可以消除視準(zhǔn)軸誤差的影響。由于望遠鏡的調(diào)焦鏡運行不正確，也就是運行中有晃動可以引起視準(zhǔn)軸位置的變化，所以規(guī)定在一測回內(nèi)不得重新調(diào)焦。,當(dāng)用方向法進行水平方向觀測時，除計算盤左、盤右讀數(shù)的中數(shù)以取得一測回的方向觀測值外，還必須計算盤左、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,則可得由式可知，當(dāng)觀測目標(biāo)的垂直角a較小時，，故式可寫成,,,國家測量規(guī)范規(guī)定:一測回中各方向2c互差對于J1型儀器不得超過9"；對于J2型儀器不得超過13"。,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產(chǎn)生水平軸傾斜誤差。,㈡水平軸傾斜誤差,,,,,垂直軸垂直，水平軸不與其正交而傾斜了一個i角，這個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角為負值。在右圖中，傾斜了i角的水平軸不垂直于垂直軸。水平軸傾斜了i角，對水平方向觀測值的影響為式中：a為觀測時照準(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)a＝0時，則=0。,,,,,,,不難想象，在盤左時，由于水平軸傾斜，正確的水平度盤讀數(shù)較有誤差影響時的實測讀數(shù)L為小，故盤右觀測時，正確的水平度盤讀數(shù)顯然大于有誤差影響的實測讀數(shù)R，故取盤左、盤右讀數(shù)的平均值，得這就是說，水平軸傾斜誤差對水平方向觀測值的影響，在盤左、盤右讀數(shù)的平均值中可以得到抵消。,二、全站儀的垂直軸傾斜誤差,,,,設(shè)視準(zhǔn)軸與水平軸正交，水平軸垂直于垂直軸，僅由于儀器未嚴格整平，而使垂直軸偏離測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)，下圖中的，即畫有斜線的平面。如果垂直軸傾斜了一個小角,則旋轉(zhuǎn)儀器的照準(zhǔn)部，水平軸所形成的平面相對于水平面也傾斜了一個小角v，如下圖中的。這兩個旋轉(zhuǎn)平面相交，圖中就是它們的交線。,由于垂直軸的傾斜角v的大小和傾斜方向一般不會因照準(zhǔn)部的轉(zhuǎn)動而有所改變，因此由于垂直軸傾斜而引起水平軸傾斜的方向在望遠鏡倒轉(zhuǎn)前后也是相同的，因而對任一觀測方向在盤左、盤右觀測結(jié)果的平均值中不能消除這種誤差的影響。因此在觀測時一般采取以下措施來削減這種誤差對水平方向觀測值的影響，從而提高測角的精度。,盡量減小垂直軸的傾斜角v值;測回間重新整平儀器;對水平方向觀測值施加垂直軸傾斜改正數(shù)。,1．什么是全站儀的三軸誤差？如何測定？它們對水平角觀測有何影響？在觀測時采用什么措施來減弱或消除這些影響？2．用兩個度盤位置取平均值的方法消除視準(zhǔn)軸誤差影響的前提條件是什么?3．垂直軸傾斜誤差的影響能否用兩個度盤位置讀數(shù)取平均值的方法來消除？為什么?4．為什么說垂直軸傾斜誤差對方向觀測值的影響與觀測目標(biāo)的垂直角和方位有關(guān)？為了削弱垂直軸傾斜誤差對方向觀測的影響，《規(guī)范》對觀測操作有哪些規(guī)定?5．影響方向觀測精度的誤差主要分哪三大類？各包括哪些主要內(nèi)容?6．何謂水平折光差?為什么說由它引起的水平方向觀測誤差呈系統(tǒng)誤差性質(zhì)?在作業(yè)中應(yīng)采取什么措施來減弱其影響?,作業(yè)題,7．設(shè)在某些方向垂直角超過3的測站上進行水平方向觀測，應(yīng)采取哪些措施來消除或減弱經(jīng)緯儀的三軸誤差影響?,