第四章 角度與距離測(cè)量

1、1第四章 角度與距離測(cè)量4.1角度測(cè)量原理角度測(cè)量原理點(diǎn)的空間位置 高程 平面坐標(biāo)角度邊長(zhǎng)測(cè)量空間點(diǎn)位之間的夾角稱角度測(cè)量經(jīng)緯儀 水平角和豎直角 地面點(diǎn)到達(dá)兩目標(biāo)的方向線間所夾的水平角，就是過(guò)這兩個(gè)方向線所作豎直面間的二面角，也即垂直投影到平面上的夾角。以過(guò)B點(diǎn)的鉛垂線上任一點(diǎn)O為中心，水平放置一帶刻度的圓盤。其與過(guò)兩投影線的交線讀數(shù)為 a,c 則 ac 經(jīng)緯儀要求：水平度盤、望遠(yuǎn)鏡可水平轉(zhuǎn)動(dòng)，還可以上下俯仰、俯仰時(shí)視準(zhǔn)軸應(yīng)劃出一豎直面 不同高度目標(biāo)有相同水平角一、水平角測(cè)量原理3二、豎直角測(cè)量原理二、豎直角測(cè)量原理豎直角：同一豎直面內(nèi)視線與水平線的夾角。上仰為，下俯為。-對(duì)于經(jīng)緯儀，制造時(shí)使

2、水平線讀數(shù)固定，因此，只需觀測(cè)一個(gè)方向值。若水平線讀數(shù)為0，所測(cè)為垂直角。 仰角 090 俯角 0-90 目標(biāo)方向與天頂方向的夾角為天頂距。此時(shí)，天頂為0，水平線為90。 天頂距 0360 4 基本結(jié)構(gòu)（實(shí)物）基本結(jié)構(gòu)（實(shí)物）v基座：圓水準(zhǔn)器基座：圓水準(zhǔn)器+腳螺旋腳螺旋v水平度盤：水平度盤：360刻劃的刻劃的玻璃圓盤。玻璃圓盤。v照準(zhǔn)部：望遠(yuǎn)鏡照準(zhǔn)部：望遠(yuǎn)鏡+豎盤豎盤+水平度盤的水平度盤的撥盤裝置撥盤裝置管水準(zhǔn)器。望遠(yuǎn)鏡可以管水準(zhǔn)器。望遠(yuǎn)鏡可以在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。4.2 角度測(cè)量?jī)x器角度測(cè)量?jī)x器度盤：游標(biāo)、光學(xué)、電子精度：DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ15、DJ60一、光學(xué)

3、經(jīng)緯儀一、光學(xué)經(jīng)緯儀撥盤手輪撥盤手輪復(fù)測(cè)按鈕復(fù)測(cè)按鈕1、光學(xué)經(jīng)緯儀的基本結(jié)構(gòu)、光學(xué)經(jīng)緯儀的基本結(jié)構(gòu)51) 基座基座 三個(gè)腳螺旋,一個(gè)圓水準(zhǔn)氣泡粗平儀器。水平度盤旋轉(zhuǎn)軸套在豎軸套外圍，儀器固定在基座上；2) 水平度盤水平度盤 圓環(huán)形光學(xué)玻璃盤片，盤片邊緣刻劃順時(shí)針注記0360角度值。3) 照準(zhǔn)部照準(zhǔn)部水平度盤上，能繞豎軸旋轉(zhuǎn)的全部部件總稱，豎軸、U形支架、望遠(yuǎn)鏡、橫軸、豎盤指標(biāo)管水準(zhǔn)器、讀數(shù)裝置， 豎軸VV照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)軸，水平度盤變換螺旋。6望遠(yuǎn)鏡望遠(yuǎn)鏡作用照準(zhǔn)目標(biāo)。組成物鏡、調(diào)焦透鏡、十字絲分劃板、目鏡。倒像望遠(yuǎn)鏡，正像望遠(yuǎn)鏡。視準(zhǔn)軸CC物鏡中心物鏡中心與十字絲分劃板中心十字絲分劃板中心連線。豎

4、絲瞄準(zhǔn)豎直目標(biāo)，有單、雙絲之分。上下絲讀取儀器到標(biāo)尺的距離( 視距)。7十字絲分劃板結(jié)構(gòu)安裝在金屬圓環(huán)上，用四顆校正螺絲固定在望遠(yuǎn)鏡筒上。8v倒像望遠(yuǎn)鏡成像原理v放大倍數(shù)V=vDJ6經(jīng)緯儀V=289v視差：標(biāo)尺像沒(méi)成在十字絲分劃板上引起的讀數(shù)誤差v消除：望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)天空(或明亮背景)，v旋轉(zhuǎn)目鏡調(diào)焦螺旋，使十字絲分劃板清晰。v望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)，旋轉(zhuǎn)物鏡調(diào)焦螺旋，使目標(biāo)像清晰。102) 水準(zhǔn)器水準(zhǔn)器 分類圓水準(zhǔn)器，管水準(zhǔn)器。v圓水準(zhǔn)器軸LL內(nèi)圓弧中點(diǎn)的法法線，v氣泡居中時(shí)，LL鉛垂。v圓水準(zhǔn)器格值內(nèi)圓弧2mm弧長(zhǎng)所對(duì)圓心角。vDJ6的 =810。v圓水準(zhǔn)器軸LL豎軸VV，用于粗略整平儀器。11 管水

5、準(zhǔn)器軸LL內(nèi)圓弧中點(diǎn)切切線，v氣泡居中時(shí)，LL水平。v管水準(zhǔn)器格值內(nèi)圓弧2mm弧長(zhǎng)所對(duì)圓心角。vDJ6的 =20。v管水準(zhǔn)器軸兩個(gè)相互垂直方向水平，精確整平儀器。 12西安光學(xué)儀器廠DJ6級(jí)方向光學(xué)經(jīng)緯光學(xué)經(jīng)緯儀的光學(xué)經(jīng)緯儀的“讀讀數(shù)數(shù)-測(cè)微測(cè)微”系統(tǒng)系統(tǒng)1.分微尺測(cè)微器及其讀數(shù)方法HZV落在分微尺上的數(shù)字是度值；從小到落在分微尺上的數(shù)字是度值；從小到大直接讀出分值；估讀大直接讀出分值；估讀1/10格即格即6，秒值總是秒值總是6的整倍數(shù)。的整倍數(shù)。2.單平板玻璃測(cè)微器及其讀數(shù)方法18雙光楔測(cè)微器：兩組光楔，一組固定，一組活動(dòng)。對(duì)徑分劃反向等量移動(dòng)雙平板玻璃測(cè)微器：對(duì)徑

6、光路上各設(shè)一個(gè)平板玻璃測(cè)微器，反向轉(zhuǎn)動(dòng)。對(duì)徑180分劃線為讀數(shù)指標(biāo)，同時(shí)讀取度盤對(duì)徑180兩端分劃線處讀數(shù)的平均值，消除度盤偏心誤差的影響，提高讀數(shù)精度 。一次只能讀取一個(gè)度盤讀數(shù)。1920其他形式的讀數(shù)窗口901445.4二、電子經(jīng)緯儀二、電子經(jīng)緯儀與光學(xué)經(jīng)緯儀的區(qū)別與光學(xué)經(jīng)緯儀的區(qū)別電子測(cè)角系統(tǒng)代替光學(xué)讀數(shù)設(shè)備1、編碼度盤測(cè)角系統(tǒng)2、光柵度盤測(cè)角系統(tǒng)3、動(dòng)態(tài)法測(cè)角系統(tǒng)21Zeiss(蔡司)010光學(xué)經(jīng)緯儀(2)22Wild T2光學(xué)經(jīng)緯儀,1927年23242526274.3 角度觀測(cè)方法角度觀測(cè)方法一、經(jīng)緯儀的對(duì)中、整平和瞄準(zhǔn)根據(jù)水平角觀測(cè)原理，儀器安置在待測(cè)角頂點(diǎn)上，豎軸與鉛垂線重合。

7、對(duì)中儀器中心（水平度盤中心）與測(cè)站鉛垂線重合。整平水平度盤水平（豎軸豎直）。用垂球：架頭大致水平，垂球掛在中心螺絲下，移動(dòng)腳架使對(duì)中誤差小于3mm。安裝儀器，用腳螺旋整平。 先二后一光學(xué)對(duì)中：視線與豎軸重合，當(dāng)豎軸傾斜時(shí)雖對(duì)中但不正確。對(duì)中和整平相互影響。28方法：腳螺旋對(duì)中，升降腳架腿概略整平，用腳螺旋精確整平，對(duì)中會(huì)有偏差，松開(kāi)中心螺絲，平移儀器精確對(duì)中，重新精確整平。依次往復(fù)多次，直到對(duì)中整平均合格。瞄準(zhǔn)：用十字絲照準(zhǔn)目標(biāo)。當(dāng)望遠(yuǎn)鏡中目標(biāo)寬度小于雙絲寬度的34時(shí)，用雙絲夾，否則，用單絲分。29二、水平角觀測(cè)方法 與儀器、精度、目標(biāo)多少有關(guān)1.測(cè)回法測(cè)回法：觀測(cè)只有兩個(gè)方向的單角。盤左盤右

8、各半測(cè)回，上下半測(cè) 回合稱一測(cè)回。若有多個(gè)測(cè)回，測(cè)回間要配置度盤。盤左：豎盤在望遠(yuǎn)鏡左邊，又稱正鏡。盤右：豎盤在望遠(yuǎn)鏡右邊，又稱倒鏡。方向角：每個(gè)方向在度盤上所讀的角值。零方向：第一個(gè)瞄準(zhǔn)的方向，其方向角平差后為零。配盤：使水平度盤在某一方向讀數(shù)為規(guī)定值。每測(cè)回開(kāi)始時(shí)在盤左位置通過(guò)撥盤首輪使零方向角值改變。步驟：測(cè)站（B）上安置儀器，盤左，瞄準(zhǔn)目標(biāo)1（A）讀方向角，順時(shí)針轉(zhuǎn)到目標(biāo)2（C），瞄準(zhǔn)，讀方向角（上半測(cè)回完） 。倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡到盤右位置，瞄準(zhǔn)目標(biāo)2讀方向角，逆時(shí)針轉(zhuǎn)到目標(biāo)1，瞄準(zhǔn)讀方向角 （下半測(cè)回完） 。計(jì)算水平角。30312.方向觀測(cè)法方向觀測(cè)法：適用與兩個(gè)以上的方向，超過(guò)三個(gè)方向要?dú)w

9、零。歸零：當(dāng)半測(cè)回觀測(cè)到最后一個(gè)目標(biāo)后，不倒鏡，再觀測(cè)一次零方向。選擇標(biāo)志十分清晰的點(diǎn)作零方向，如A點(diǎn)。 盤左照準(zhǔn)A點(diǎn)配水平度盤盤左(順時(shí)針)：瞄A讀數(shù)瞄B讀數(shù)瞄C讀數(shù)瞄D讀數(shù)再瞄A讀數(shù)(盤左歸零)。盤右(逆時(shí)針)：瞄A讀數(shù)瞄D讀數(shù)瞄C讀數(shù)瞄B讀數(shù)再瞄A讀數(shù)(盤右歸零)。32方向觀測(cè)法觀測(cè)水平角記錄格式33三、垂直角的觀測(cè)豎直度盤在橫軸一端，與望遠(yuǎn)鏡固連在一起；測(cè)微尺的零分劃線是豎豎直度盤在橫軸一端，與望遠(yuǎn)鏡固連在一起；測(cè)微尺的零分劃線是豎直度盤的指標(biāo)線，與指標(biāo)水準(zhǔn)管固連在一起。取豎直度盤讀數(shù)時(shí)指標(biāo)直度盤的指標(biāo)線，與指標(biāo)水準(zhǔn)管固連在一起。取豎直度盤讀數(shù)時(shí)指標(biāo)線必須處于標(biāo)準(zhǔn)位置。為此必須把水準(zhǔn)管

10、的氣泡線必須處于標(biāo)準(zhǔn)位置。為此必須把水準(zhǔn)管的氣泡“居中居中”后才能取后才能取“讀數(shù)讀數(shù)”。視線水平時(shí)豎盤讀數(shù)為。視線水平時(shí)豎盤讀數(shù)為90的整倍數(shù)。的整倍數(shù)。豎盤裝置包括：豎直度盤、指標(biāo)水準(zhǔn)管和指標(biāo)水準(zhǔn)管微動(dòng)螺旋。1、豎盤裝置的構(gòu)造34352.豎直角觀測(cè) ： b.計(jì)算)180(212)(27090LRRLRLRL3、豎盤指標(biāo)差當(dāng)指標(biāo)氣泡居中時(shí)，望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸水平，豎盤讀數(shù)并不等于90或270。產(chǎn)生的差異稱為指標(biāo)差。盤左 瞄準(zhǔn)（橫絲切）指標(biāo)氣泡居中讀數(shù)。盤右相同。a.觀測(cè)36 如果水準(zhǔn)管氣泡居中后指標(biāo)線偏離標(biāo)準(zhǔn)位置如果水準(zhǔn)管氣泡居中后指標(biāo)線偏離標(biāo)準(zhǔn)位置x，則豎直度盤，則豎直度盤“盤左讀盤左讀數(shù)數(shù)”+

11、“盤右讀數(shù)盤右讀數(shù)”360；其差數(shù)；其差數(shù)=2x。x稱為豎直度盤的稱為豎直度盤的“指標(biāo)差指標(biāo)差” )360(21)180(21)(21)(21)270(90LRxLRxxxRxLxLRRLRL 自動(dòng)補(bǔ)償裝置自動(dòng)補(bǔ)償裝置原理等同于水準(zhǔn)儀自動(dòng)安平原理等同于水準(zhǔn)儀自動(dòng)安平37v經(jīng)緯儀的照準(zhǔn)部上有三條軸：經(jīng)緯儀的照準(zhǔn)部上有三條軸：視準(zhǔn)軸視準(zhǔn)軸CC橫軸橫軸HH水準(zhǔn)管軸水準(zhǔn)管軸LLv基座上有豎軸基座上有豎軸VVv另有照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)中心另有照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)中心o1v度盤有分劃線中心度盤有分劃線中心o和旋轉(zhuǎn)中心和旋轉(zhuǎn)中心o四、水平角觀測(cè)的誤差分析四、水平角觀測(cè)的誤差分析1、儀器誤差、儀器誤差經(jīng)緯儀的主要軸線：經(jīng)緯儀的主

12、要軸線：軸線間應(yīng)滿足的關(guān)系：軸線間應(yīng)滿足的關(guān)系：豎軸應(yīng)豎直豎軸應(yīng)豎直 VV LL ；橫軸應(yīng)水平橫軸應(yīng)水平 HH VV； 視準(zhǔn)軸垂直與橫軸視準(zhǔn)軸垂直與橫軸 CCHH； o、o1 、 o三點(diǎn)重合。三點(diǎn)重合。置平置平照準(zhǔn)部劃出豎直面照準(zhǔn)部劃出豎直面儀器上下同心儀器上下同心38a.視準(zhǔn)軸誤差視準(zhǔn)軸誤差 CC不不HHcHHCC經(jīng)緯儀整平后，經(jīng)緯儀整平后，LL水平，水平，VV豎直，豎直，HH水平。水平。若若CCHH，則照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)一周劃出一豎直面；，則照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)一周劃出一豎直面；若有偏角若有偏角c，正倒鏡偏差同一方向，劃出圓錐面。，正倒鏡偏差同一方向，劃出圓錐面。cHHCCHHoPP1BB1B”c(c)高度

13、高度的目標(biāo)的目標(biāo)P：無(wú)視準(zhǔn)軸誤差，劃出無(wú)視準(zhǔn)軸誤差，劃出BP；有視準(zhǔn)軸誤差，劃出有視準(zhǔn)軸誤差，劃出B”P1；PoP1c要瞄準(zhǔn)要瞄準(zhǔn)P點(diǎn)，需旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部點(diǎn)，需旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部(c)角，（角，（c）=BoB1為視準(zhǔn)軸誤差對(duì)水平角的影響，當(dāng)為視準(zhǔn)軸誤差對(duì)水平角的影響，當(dāng)(c) 、c很小時(shí)有：很小時(shí)有： coscos)()(cos11111coPoBcBBPPccoPPPoBBBoPPP 39可見(jiàn)：視準(zhǔn)軸誤差不但與可見(jiàn)：視準(zhǔn)軸誤差不但與c值有關(guān)，而且與垂直角有關(guān)。值有關(guān)，而且與垂直角有關(guān)。（c）值在盤左盤右時(shí)大小相等，符號(hào)相反。可取正倒鏡平均值消除。）值在盤左盤右時(shí)大小相等，符號(hào)相反?？扇≌圭R平均值消除。H

14、1H2C1C2H1H2C1C2當(dāng)當(dāng)較小時(shí)（較小時(shí)（3），把（），把（c）近似當(dāng)成）近似當(dāng)成cb.橫橫軸誤差軸誤差 HH不不VV當(dāng)儀器整平后，當(dāng)儀器整平后，VV豎直，若豎直，若HH不垂直與不垂直與VV，則，則HH不水平，與水不水平，與水平位置有一偏角平位置有一偏角i，稱，稱橫軸誤差橫軸誤差或支架差?；蛑Ъ懿?。當(dāng)存在橫軸誤差時(shí)，視準(zhǔn)軸繞橫軸旋轉(zhuǎn)將劃出一傾斜面當(dāng)存在橫軸誤差時(shí)，視準(zhǔn)軸繞橫軸旋轉(zhuǎn)將劃出一傾斜面。H1H2C1C240HHHHCC對(duì)于高度為對(duì)于高度為的的P點(diǎn)，水平角觀測(cè)會(huì)產(chǎn)生橫軸誤差（點(diǎn)，水平角觀測(cè)會(huì)產(chǎn)生橫軸誤差（i）i(i)PPBBOHHHHa當(dāng)當(dāng)i與（與（i）較小時(shí)有：）較小時(shí)有：tg

15、aiBPBBOBBPOBBBiBPBBBPPPi )( 同理：此誤差對(duì)水平同理：此誤差對(duì)水平角的影響正倒鏡大小相等、角的影響正倒鏡大小相等、符號(hào)相反，取中數(shù)可消除。符號(hào)相反，取中數(shù)可消除。 橫軸誤差對(duì)水平角的影響不但與橫軸誤差對(duì)水平角的影響不但與i值值有有關(guān)，而且與垂直角有關(guān)，當(dāng)關(guān)，而且與垂直角有關(guān)，當(dāng)0時(shí)，（時(shí)，（i）041c.豎豎軸誤差軸誤差 VV不豎直不豎直 當(dāng)觀測(cè)水平角時(shí)，儀器豎軸不處于鉛垂方向，而偏離一個(gè)當(dāng)觀測(cè)水平角時(shí)，儀器豎軸不處于鉛垂方向，而偏離一個(gè)角稱角稱豎軸誤差。豎軸誤差。產(chǎn)生條件：產(chǎn)生條件：1. LLVV不滿足。不滿足。2.LL不水平。不水平。影響：使橫軸不水平。影響：使橫

16、軸不水平。大?。河捎跈M軸繞豎軸旋轉(zhuǎn)，對(duì)橫軸的影響為大?。河捎跈M軸繞豎軸旋轉(zhuǎn)，對(duì)橫軸的影響為0注意：此項(xiàng)誤差正倒鏡大小相等、符號(hào)相同，無(wú)法消除。注意：此項(xiàng)誤差正倒鏡大小相等、符號(hào)相同，無(wú)法消除。其他儀器誤差：度盤偏心差其他儀器誤差：度盤偏心差 度盤刻劃不均勻誤差度盤刻劃不均勻誤差正倒鏡讀數(shù)取平均消除。正倒鏡讀數(shù)取平均消除。均勻分配度盤位置消弱。均勻分配度盤位置消弱。2、對(duì)中誤差與目標(biāo)偏心差、對(duì)中誤差與目標(biāo)偏心差對(duì)中誤差指儀器中心與標(biāo)志中心不在同一鉛垂線上。又稱測(cè)站偏心。對(duì)中誤差指儀器中心與標(biāo)志中心不在同一鉛垂線上。又稱測(cè)站偏心。目標(biāo)偏心差指儀器照準(zhǔn)目標(biāo)中心與地面標(biāo)志中心不在同一鉛垂線上。目標(biāo)偏心

17、差指儀器照準(zhǔn)目標(biāo)中心與地面標(biāo)志中心不在同一鉛垂線上。42BACBeD1D21 2 如圖：如圖：A、C為目標(biāo)點(diǎn)，為目標(biāo)點(diǎn)，B為為測(cè)站標(biāo)志，測(cè)站標(biāo)志，B是儀器中心在是儀器中心在水平面上的投影。水平面上的投影。e=BB為偏為偏心距。觀測(cè)角心距。觀測(cè)角與實(shí)際角值與實(shí)際角值相差相差12)sin(sin()sin(sin21212211DDeeDeD 可見(jiàn)，此誤差與邊長(zhǎng)可見(jiàn)，此誤差與邊長(zhǎng)D1,D2成成反比，邊越短，誤差越大。反比，邊越短，誤差越大。且與夾角且與夾角，（，（）有關(guān)。）有關(guān)。目標(biāo)偏心也與邊長(zhǎng)成反比。目標(biāo)偏心也與邊長(zhǎng)成反比。433、觀測(cè)誤差、觀測(cè)誤差a.瞄準(zhǔn)誤差瞄準(zhǔn)誤差VmV60 人眼的分辨率為

18、人眼的分辨率為60，望遠(yuǎn)鏡放大倍率為，望遠(yuǎn)鏡放大倍率為V。J6 V=26 mv=2.3b.讀數(shù)誤差讀數(shù)誤差可估計(jì)測(cè)微尺最小刻劃可估計(jì)測(cè)微尺最小刻劃 t 的的110tm1 . 00 4、外界條件的影響、外界條件的影響土壤，風(fēng)力，溫度變化，大氣折光，霧等土壤，風(fēng)力，溫度變化，大氣折光，霧等444-4經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)與校正經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)與校正一一.照準(zhǔn)部照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管軸水準(zhǔn)管軸應(yīng)垂直于豎軸的檢應(yīng)垂直于豎軸的檢驗(yàn)與校正驗(yàn)與校正檢驗(yàn)（發(fā)現(xiàn)誤差）：氣泡檢驗(yàn)（發(fā)現(xiàn)誤差）：氣泡居中后旋轉(zhuǎn)居中后旋轉(zhuǎn)180是否仍是否仍居中？居中？校正：用水準(zhǔn)管校正螺校正：用水準(zhǔn)管校正螺旋使氣泡返回一半，用旋使氣泡返回一半，用腳螺旋糾正一

19、半。腳螺旋糾正一半。4546二二.十字絲豎絲應(yīng)垂直于儀器橫軸的檢驗(yàn)與校正十字絲豎絲應(yīng)垂直于儀器橫軸的檢驗(yàn)與校正目的：快速瞄準(zhǔn)。目的：快速瞄準(zhǔn)。檢驗(yàn)：用豎絲瞄準(zhǔn)一點(diǎn)，上下移動(dòng)望檢驗(yàn)：用豎絲瞄準(zhǔn)一點(diǎn)，上下移動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，目標(biāo)不偏離豎絲。遠(yuǎn)鏡，目標(biāo)不偏離豎絲。校正：松開(kāi)壓環(huán)螺絲，旋轉(zhuǎn)十字分劃板。校正：松開(kāi)壓環(huán)螺絲，旋轉(zhuǎn)十字分劃板。三三.視準(zhǔn)軸應(yīng)垂直于橫軸的檢驗(yàn)與校正視準(zhǔn)軸應(yīng)垂直于橫軸的檢驗(yàn)與校正原理：對(duì)水平角的影響，在盤左盤右大小相等符號(hào)相反。原理：對(duì)水平角的影響，在盤左盤右大小相等符號(hào)相反。盤左，先照準(zhǔn)盤左，先照準(zhǔn)A點(diǎn)，倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，尺上照準(zhǔn)點(diǎn)，倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，尺上照準(zhǔn)B1；盤右，先照準(zhǔn)盤右，先照準(zhǔn)A點(diǎn)，倒

20、轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，尺上照準(zhǔn)點(diǎn)，倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，尺上照準(zhǔn)B2；若若B1，B2重合則此項(xiàng)無(wú)誤差重合則此項(xiàng)無(wú)誤差檢驗(yàn)：檢驗(yàn)：（四分之一法）（四分之一法）A、B、O三點(diǎn)位于一條直線上，三點(diǎn)位于一條直線上，O點(diǎn)架設(shè)儀器，點(diǎn)架設(shè)儀器，A點(diǎn)立一標(biāo)志，點(diǎn)立一標(biāo)志，B點(diǎn)橫放一小尺，點(diǎn)橫放一小尺，A、B相距相距60100M。OBDDBBc 421 否則：c4748校正：校正： 在在B2附近標(biāo)出扣除附近標(biāo)出扣除c影響后的影響后的B3點(diǎn)，平移十字絲使視準(zhǔn)軸照準(zhǔn)點(diǎn)，平移十字絲使視準(zhǔn)軸照準(zhǔn)B點(diǎn)點(diǎn)B3B2B1B對(duì)于對(duì)于J6儀器，若儀器，若c60，需校正。，需校正。49檢驗(yàn)：檢驗(yàn)：v盤左，先照準(zhǔn)高點(diǎn)盤左，先照準(zhǔn)高點(diǎn)P，再投影至儀，再投影

21、至儀器高度得器高度得A點(diǎn)；點(diǎn)；v盤右，先照準(zhǔn)同一點(diǎn)盤右，先照準(zhǔn)同一點(diǎn)P，再投影至，再投影至儀器高度得儀器高度得B點(diǎn)；點(diǎn)；v如果如果AB不重合，則有此誤差不重合，則有此誤差四四.橫軸與豎軸垂直的檢驗(yàn)和校正橫軸與豎軸垂直的檢驗(yàn)和校正高低點(diǎn)法高低點(diǎn)法 原理：原理：越大，越大，i的影響越大，的影響越大，0時(shí)，時(shí)，i 對(duì)水平角影響為對(duì)水平角影響為0。 盤左盤右影響大小相等，符號(hào)相反。盤左盤右影響大小相等，符號(hào)相反。校正：校正：當(dāng)當(dāng)i20時(shí)需校正。調(diào)整橫時(shí)需校正。調(diào)整橫軸，由專業(yè)人員完成。軸，由專業(yè)人員完成。 ctgDABi 2DD50五五.豎盤指標(biāo)差的檢驗(yàn)和校正豎盤指標(biāo)差的檢驗(yàn)和校正檢驗(yàn)：用左右兩個(gè)盤位

22、觀測(cè)同一目標(biāo)并使指標(biāo)水準(zhǔn)器氣泡居中。檢驗(yàn)：用左右兩個(gè)盤位觀測(cè)同一目標(biāo)并使指標(biāo)水準(zhǔn)器氣泡居中。盤左盤右讀數(shù)為盤左盤右讀數(shù)為L(zhǎng),R，則指標(biāo)差，則指標(biāo)差X（R+L-360）2。若若X1則需改正。則需改正。改正：改正：計(jì)算正確讀數(shù)計(jì)算正確讀數(shù) R正正R-X；轉(zhuǎn)動(dòng)指標(biāo)水準(zhǔn)管微動(dòng)螺絲，使度盤讀數(shù)為轉(zhuǎn)動(dòng)指標(biāo)水準(zhǔn)管微動(dòng)螺絲，使度盤讀數(shù)為R正正；氣泡不居中。；氣泡不居中。用改正螺絲使氣泡居中。用改正螺絲使氣泡居中。多次反復(fù)，直至符合。多次反復(fù)，直至符合。六六.光學(xué)對(duì)中器的檢驗(yàn)和校正光學(xué)對(duì)中器的檢驗(yàn)和校正照準(zhǔn)部上的光學(xué)對(duì)中。（可隨照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)）照準(zhǔn)部上的光學(xué)對(duì)中。（可隨照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)）旋轉(zhuǎn)一周光學(xué)對(duì)中不變。旋轉(zhuǎn)一周光學(xué)

23、對(duì)中不變?；系墓鈱W(xué)對(duì)中。（不能旋轉(zhuǎn)）基座上的光學(xué)對(duì)中。（不能旋轉(zhuǎn)）創(chuàng)造旋轉(zhuǎn)環(huán)境創(chuàng)造旋轉(zhuǎn)環(huán)境514-5距離測(cè)量距離測(cè)量距離測(cè)量：測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間的水平長(zhǎng)度。距離測(cè)量：測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間的水平長(zhǎng)度。距離測(cè)量的方法：距離測(cè)量的方法：鋼尺量距、鋼尺量距、電磁波測(cè)距、電磁波測(cè)距、光學(xué)視距。光學(xué)視距。一、鋼尺量距一、鋼尺量距1工具：工具： 鋼尺：鋼尺：長(zhǎng)度：長(zhǎng)度：30M，50M?？虅澋嚼迕祝瘘c(diǎn)。刻劃到厘米，起點(diǎn)1米處有毫米刻劃。米處有毫米刻劃。零點(diǎn)位置不同分為零點(diǎn)位置不同分為 端點(diǎn)尺和刻線尺端點(diǎn)尺和刻線尺標(biāo)桿：又稱花桿，用于定線。標(biāo)桿：又稱花桿，用于定線。測(cè)釬：用于標(biāo)定尺段。垂球：用于投點(diǎn)。測(cè)釬：用于標(biāo)定尺段。垂

24、球：用于投點(diǎn)。彈簧秤：控制拉力。溫度計(jì)：測(cè)量溫度。彈簧秤：控制拉力。溫度計(jì)：測(cè)量溫度。10cm0m522、直線定線、直線定線定義：在直線測(cè)量時(shí)，要將已知直線分成若干個(gè)測(cè)段。將若干定義：在直線測(cè)量時(shí)，要將已知直線分成若干個(gè)測(cè)段。將若干 個(gè)標(biāo)桿標(biāo)定在已知直線上的方法稱直線定線。個(gè)標(biāo)桿標(biāo)定在已知直線上的方法稱直線定線。目視法定線目視法定線直接定線直接定線過(guò)障礙物定線過(guò)障礙物定線53余尺段長(zhǎng)度整尺段數(shù)，_qnqnlD 3、量距方法、量距方法a.平坦地區(qū)平坦地區(qū)213456前尺插，后尺拔，后尺手定線。前尺插，后尺拔，后尺手定線。余長(zhǎng)測(cè)法：前尺對(duì)整，后尺讀小數(shù)。余長(zhǎng)測(cè)法：前尺對(duì)整，后尺讀小數(shù)。往返觀測(cè)，返

25、測(cè)時(shí)重新定線。30001)(21 DDDDDD返往返往相對(duì)誤差 b.傾斜地面傾斜地面平量法斜量法AB短整整余抬平鋼尺、垂球投影坡度較大時(shí)縮短長(zhǎng)度量斜距，改平。DhL22coshLDLD 或 54定線誤差定線誤差lABAB正確位置AB；定線位置AB定線誤差，引起的量距誤差為lll2222)2( l=30m: 若 要求3mm則0.21m若 2cm 則 0.03mm尺長(zhǎng)誤差尺長(zhǎng)誤差具有累積性，與所量距離成正比。溫度誤差溫度誤差對(duì)于30米鋼尺，當(dāng)溫度變化8時(shí)，產(chǎn)生110000尺長(zhǎng)誤差。宜陰天量距，或直接測(cè)量鋼尺溫度。c.誤差來(lái)源及成果整理誤差來(lái)源及成果整理55 鋼是彈性體，在拉力作用下會(huì)變形（伸長(zhǎng)）。

26、拉力變化產(chǎn)生的長(zhǎng)度誤差可表示為下式：拉力誤差拉力誤差尺子不水平的誤差尺子不水平的誤差一般量距，30米鋼尺目估誤差為0.44米，產(chǎn)生量距誤差約3mm。精密量距，水準(zhǔn)儀測(cè)高差，誤差遠(yuǎn)小于1mm。鋼尺的垂曲和反曲誤差鋼尺的垂曲和反曲誤差鋼尺懸空時(shí)，中間下垂，稱垂曲。精密量距時(shí)，采用懸空鑒定方程。地面不平使鋼尺中間上凸稱反曲。 鋼尺抬平丈量。 測(cè)量誤差測(cè)量誤差測(cè)量人員在操作過(guò)程中產(chǎn)生的誤差。如：刻線對(duì)點(diǎn)誤差，插釬誤差，讀數(shù)誤差等這些誤差有正有負(fù)，可相互抵消一部分。56二、光電測(cè)距二、光電測(cè)距 基本原理 S=Ct1941年瑞典物理學(xué)家Bergstrand在研究光速時(shí)開(kāi)發(fā)了高精度測(cè)量t的技術(shù)。1948年瑞

27、典AGA廠推出了第一臺(tái)光波測(cè)距儀。1、概述DCtD221 設(shè)電磁波在測(cè)距儀與反光鏡（合作目標(biāo)）之間往返的時(shí)間為t2D。則測(cè)距儀至反光鏡的距離nCCCtDD0221 其中光在真空中的傳播速度為光在真空中的傳播速度為C0=299792458米米/秒秒。N為大氣折射率，與光源波長(zhǎng)為大氣折射率，與光源波長(zhǎng)，測(cè)線上的溫度，測(cè)線上的溫度t，氣壓氣壓p，濕度，濕度e有關(guān)。有關(guān)。現(xiàn)代直接測(cè)時(shí)的精度可達(dá)現(xiàn)代直接測(cè)時(shí)的精度可達(dá) 10-8秒，但引起的距離誤差達(dá)秒，但引起的距離誤差達(dá) 1.5m。要獲得更高的測(cè)距精度，需要更高的測(cè)時(shí)精度。常采用間接測(cè)時(shí)。要獲得更高的測(cè)距精度，需要更高的測(cè)時(shí)精度。常采用間接測(cè)時(shí)。572.

28、脈沖式測(cè)距脈沖式測(cè)距 測(cè)距儀發(fā)出光脈沖，計(jì)算從發(fā)射到接收所經(jīng)歷的脈沖個(gè)數(shù)來(lái)測(cè)時(shí)間。其精度受制于振蕩器的頻率。早期采用石英振蕩器，精度較低?，F(xiàn)在采用銣、銫等振蕩器，可達(dá)到級(jí)測(cè)距精度。如Wild生產(chǎn)的DI3000，精度為31Dppm，還可實(shí)現(xiàn)無(wú)棱鏡（非合作目標(biāo)）測(cè)距。3.相位式測(cè)距相位式測(cè)距調(diào)制波調(diào)制波短程的電磁波測(cè)距儀常用砷化鎵GaAs發(fā)出的紅外激光波長(zhǎng)約0.87m。顯然不能用它測(cè)距的信號(hào)。58Wild DI3000脈沖測(cè)距儀596061 在GaAs激光器上注入按調(diào)制規(guī)律變化的電流后可以使激光器按同樣的規(guī)律改變發(fā)光的強(qiáng)度。調(diào)制波的頻率遠(yuǎn)小于紅外激光的頻率，還可以用多個(gè)頻率的調(diào)制波加載在紅外激光波

29、上。ABA2D如圖：調(diào)制波從A點(diǎn)出發(fā)，經(jīng)B點(diǎn)反射后再回到A點(diǎn)。全長(zhǎng)為2D，相位變化為，時(shí)間為t2D。ftftDD222262)(222221212NNfCfCCtDsD TfCfCCTss 其中： 2N2 N 把s/2半波長(zhǎng)稱為測(cè)尺。相當(dāng)于測(cè)距儀量距所用的尺子。從上式可看出，測(cè)距儀測(cè)距和鋼尺量距一樣。量N個(gè)整尺段，和一個(gè)不足一測(cè)尺的余長(zhǎng)。63 測(cè)距儀把一定波長(zhǎng)的電磁波從A點(diǎn)射向B點(diǎn)，經(jīng)B點(diǎn)的反光棱鏡反射后由測(cè)距儀接收，射出與接收波之間的相位差可用微電子技術(shù)自動(dòng)測(cè)量是電磁波在AB點(diǎn)之間往返時(shí)間的函數(shù)表達(dá)式。用它可以算得測(cè)距儀至反光鏡之間斜距長(zhǎng)度的“尾數(shù)”。用幾個(gè)不同波長(zhǎng)的電磁波調(diào)制波測(cè)量同一段距

30、離可以既擴(kuò)大測(cè)程又保持精度。測(cè)程和精度 測(cè)相的精度是有限的。例如可以把細(xì)分1000倍，則測(cè)量的精度為測(cè)尺的1/1000。設(shè) 測(cè)尺為10M，這時(shí)最小讀數(shù)為cm。若要提高讀數(shù)精度，就應(yīng)縮短測(cè)尺。但由于無(wú)法求得整尺段數(shù)N，即不知待測(cè)距離的大數(shù)。就是說(shuō)：用短的電子尺測(cè)量精度高但測(cè)程小。如果用長(zhǎng)的測(cè)尺能擴(kuò)大測(cè)程，但由于細(xì)分技術(shù)的限制，不能求得精確的尾數(shù)。即測(cè)程大但精度低。如果用兩個(gè)頻率的波（兩個(gè)不同的測(cè)尺）進(jìn)行測(cè)量，一個(gè)用來(lái)測(cè)量距離的大數(shù)（稱粗尺），另一個(gè)用于精確測(cè)量距離的尾數(shù)（稱精尺）。就可以既擴(kuò)大測(cè)程又保證精度。如果需要還可以用更多的頻率測(cè)量。（即用多個(gè)測(cè)尺）64三、影響精度的因素和標(biāo)稱精度三、影響

31、精度的因素和標(biāo)稱精度KNfnCNfCNNDs )2(2)2(2)(20 考慮到加常數(shù)K，測(cè)距公式為：Knf、式中 0C的變化或測(cè)定誤差均對(duì)測(cè)距結(jié)果產(chǎn)生影響。對(duì)上式求全微分并化簡(jiǎn)：dKddffDdnnDdCCDdDs 400根據(jù)誤差傳播定律：222222222022)4()(0KsfnCDmmDfmnmCmm 與距離成比例比例誤差大小固定固定誤差此式表明了測(cè)距所能達(dá)到的精度。65一般寫(xiě)為：以公里為單位DDBAMD2222 或610 ppmDppmbamD儀器說(shuō)明書(shū)中一般給出a、b的值稱為標(biāo)稱精度。例如：Lecia TC1800全站儀標(biāo)稱精度為11Dppm，表示固定誤差為1mm，比例誤差為每公里1

32、mm，假若測(cè)距2Km，其精度為1123 mm。注意：比例誤差和固定誤差不是乘常數(shù)和加常數(shù)。注意：比例誤差和固定誤差不是乘常數(shù)和加常數(shù)。其他影響測(cè)距精度的因素：儀器及棱鏡對(duì)中誤差，照準(zhǔn)誤差等。66三、視距 1、視線水平時(shí)l視距間隔。視距間隔。相似三角形原理：相似三角形原理：d/f=l/p，d= lf/p=Kl，K=f/p，K=100D=d+f+=Kl+C，C= f+相對(duì)于相對(duì)于Kl，C一般很小，可以忽略不計(jì)，一般很小，可以忽略不計(jì)，DKl。例如：例如：D=Kl=100(1.3851.190)=19.5m高差：高差：hAB=iv672.視準(zhǔn)軸傾斜時(shí)的視距計(jì)算公式視準(zhǔn)軸傾斜時(shí)的視距計(jì)算公式 l=l cos，S=Kl=Kl cosD=Scos=Klcos2h= Ssin=Klcossin=0.5Klsin2=Dta