精密光学经纬仪和水平角观测 第三章 精密光学经纬仪和水平角观测 本童提】 3.1 精密光学经纬仪的基本构造 2456 3.2 双平行玻璃板光学测微器构造及测微原理简介 3.3 双光楔光学测微器的构浩及测微原理 3.4 垂直度盘指标自动归零的补偿原理 78 3.5 经纬仪的视准轴误差和水平轴倾斜误差 9 3.6 经纬仪的垂直轴倾斜误差 10 3.7 精密测角的误差影响 3.8 方法观测法 18 3.9 分组方向观测法 3.10
精密光学经纬仪和水平角观测 7 8 9 10 6 5 4 3 2 1 /8 9 1 昆明冶金高等专科学校 第三章 精密光学经纬仪和水平角观测 3.1 精密光学经纬仪的基本构造 3.2 双平行玻璃板光学测微器构造及测微原理简介 3.3 双光楔光学测微器的构造及测微原理 3.4 垂直度盘指标自动归零的补偿原理 3.5 经纬仪的视准轴误差和水平轴倾斜误差 3.6 经纬仪的垂直轴倾斜误差 3.7 精密测角的误差影响 3.8 方法观测法 3.9 分组方向观测法 3.10 偏心观测与归心改正 [习题] [本章提要]
精密光学经纬仪和水平角观测 [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 234 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07，J1,J2,J6等规格。本章主要介绍精密光学经纬仪的基本 钓造和仪器检验，应用精密光学经纬仪完成一个测站上的水平角观汉 并获得正确观测值的方法及测站平差。 7 8 9 知识点/ 10 1,精密光学经纬仪的基本构造；2.经纬仪视准轴误差、水平 轴误差及垂直轴倾斜误差；3.一个测站上的水平角观测方法； 4.测站平差。 2/8 返回本章首页
精密光学经纬仪和水平角观测 7 8 9 10 6 5 4 3 2 1 /8 9 2 昆明冶金高等专科学校 [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．精密光学经纬仪的基本构造；2．经纬仪视准轴误差、水平 轴误差及垂直轴倾斜误差；3．一个测站上的水平角观测方法； 4．测站平差。 [知识点] 返回本章首页
精密光学经纬仪和水平角观测 3.1精密光学经纬仪的基本构造 望远镜视准轴 23生 精密光学经纬仪的 基本构造主要由照 准部、垂直轴系统 水平轴 5-6 垂直度盘 照准部 和基座组成 7 照准部水准器 8 >按精度等级的高低： 9 垂直轴系统 水平度盘 10 分为o7,J1,J2,J6等规格。 基座 J是经纬仪汉语拼音的第 一个 字母，其数字表示仪器的精 垂直轴 度指标，即检定时水平方向 /8 观测一测回的中误差。 返回本章首页
精密光学经纬仪和水平角观测 7 8 9 10 6 5 4 3 2 1 /8 9 3 昆明冶金高等专科学校 3.1精密光学经纬仪的基本构造 精密光学经纬仪的 基本构造主要由照 准部、垂直轴系统 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。 返回本章首页
精密光学经纬仪和水平角观测 昆明治金高等专 3.2双平行玻璃板光学测微器构造及测微原理简介 以T3光学经纬仪为例来介绍双平行玻璃板测微器。下图 为几何光学示意图，图中光线不垂直于平行玻璃板时，光线 产生的平移量△为 4 5 A=d2(- o n 7 8 9 式中： ⑨ >d为平行玻璃射的厚度； >为入射光与入射面法线的交角： >n为光学玻璃的折射系数。 4/8 ✉D 冈☒
精密光学经纬仪和水平角观测 7 8 9 10 6 5 4 3 2 1 /8 9 4 昆明冶金高等专科学校 3.2 双平行玻璃板光学测微器构造及测微原理简介 以T3光学经纬仪为例来介绍双平行玻璃板测微器。下图 为几何光学示意图，图中光线不垂直于平行玻璃板时，光线 产生的平移量△为 ) 1 ( n i n d − = 式中： ➢d为平行玻璃射的厚度； ➢i为入射光与入射面法线的交角; ➢n为光学玻璃的折射系数。 式1
精密光学经纬仪和水平角观测 昆明治全高等科学按 >双平行玻璃板光学测微器就是根据这种光学原理制成的。双平行玻 璃板光学测微器中由两块平行玻璃板作相反方向等量倾斜时，对径分 划线a和(a+180°)的像分别通过这两块平行玻璃板，使数对径分划线 和a（a-180°)的像产生相对移动，使对径分划线a和(a+180°)的 3 像在读数显微镜中上下接合，这时分划线的移动量恰为对径分划线之 间角距的一半。移动量可在光学测微器读数窗中的测微器分划盘上读 取。 5 >为了达到测微的目的，必须使光学测微器分划盘的转动与两块平行 7 玻璃板的倾斜动作同步。 8 >在1式中，d、和均为常数，所以光线的平移量△随入射角而改 9 变，也就是说光线的平移量△可由入射角来计量。下图是双平行玻璃 10 板光学测微器的基本构造。两块平行玻璃板2α和2b分别由架臂4a和4b 带动而作反向等量倾斜，架臂下端平行玻璃板摆动轴3和3b是固定的 架臂顶端有柱形销5a和5b插人金属圆盘8上的曲线凹槽7中，该曲线为 阿基米德螺旋线，其极坐标方程式为 r=ke 518 了D>该方程式表示向径与极角8成正比。 ☒
精密光学经纬仪和水平角观测 7 8 9 10 6 5 4 3 2 1 /8 9 5 昆明冶金高等专科学校 ➢ 双平行玻璃板光学测微器就是根据这种光学原理制成的。双平行玻 璃板光学测微器中由两块平行玻璃板作相反方向等量倾斜时，对径分 划线a和（a+180°）的像分别通过这两块平行玻璃板，使对径分划线 和a（a-180°）的像产生相对移动，使对径分划线a和（a+180°）的 像在读数显微镜中上下接合，这时分划线的移动量恰为对径分划线之 间角距的一半。移动量可在光学测微器读数窗中的测微器分划盘上读 取。 ➢ 为了达到测微的目的，必须使光学测微器分划盘的转动与两块平行 玻璃板的倾斜动作同步。 ➢ 在1式中，d、n和 均为常数，所以光线的平移量△随入射i角而改 变，也就是说光线的平移量△可由入射角来计量。下图是双平行玻璃 板光学测微器的基本构造。两块平行玻璃板2a和2b分别由架臂4a和4b 带动而作反向等量倾斜，架臂下端平行玻璃板摆动轴3a和3b是固定的， 架臂顶端有柱形销5a和5b插人金属圆盘8上的曲线凹槽7中，该曲线为 阿基米德螺旋线，其极坐标方程式为 ➢ 该方程式表示向径r与极角 成正比。 r = k
精密光学经纬仪和水平角观测 昆明治全高等科学妆 2光学测微器行差 （1)行差的定义和行差改正数的计算 当测微分划盘由0分划线转至最未分划线时，也就是测微分划 234 盘转动了o格时，度盘分划线应恰好移到半个分格，这是测微器能 够正确测定小于度盘最小分格值一半的尾数的一个重要条件。 5 设测微分划盘一个分格值为6，度盘一个分格值为，则有 b 7 n040= 8 9 即 i 10 46=2m0 对于T3光学经纬仪，=60大格，4'，所以测微分划盘每一大格 之格值悦"。 618
精密光学经纬仪和水平角观测 7 8 9 10 6 5 4 3 2 1 /8 9 6 昆明冶金高等专科学校 2 光学测微器行差 （1）行差的定义和行差改正数的计算 ➢ 当测微分划盘由0分划线转至最末 分划线时，也就是测微分划 盘转动了 格时，度盘分划线应恰好移到半个分格，这是测微器能 够正确测定小于度盘最小分格值一半的尾数的一个重要条件。 设测微分划盘一个分格值为 ，度盘一个分格值为i，则有 n0 n0 0 n i 2 1 0 0 = 即 0 0 2n i = 对于T3光学经纬仪， =60大格，i=4′，所以测微分划盘每一大格 之格值 =2"。 n0 0
精密光学经纬仪和水平角观测 昆明治高等专科学 但是上述条件往往是不能严格满足的。当读数显微镜物镜光具 组的位置不正确，使读数显微镜中度盘分格的宽度不能得到正确的 放大，或宽度过大，或宽度过小，这时度盘分划线平移半分格时， 3 测微分划盘往往并不恰好转动n格，而是转动了格n(n㐄，与n之 差就是光学测微器行差，以表示，则有 4 5 r=no-n 7 若以秒表示，则 8 r"=(no-n)46 9 10 由上式可以看出，行差是测微分划盘上的理论分格数与实际 测得的分格数n之差。当n>n。,为负值；当n<n时，则为正值。 ☒
精密光学经纬仪和水平角观测 7 8 9 10 6 5 4 3 2 1 /8 9 7 昆明冶金高等专科学校 但是上述条件往往是不能严格满足的。当读数显微镜物镜光具 组的位置不正确，使读数显微镜中度盘分格的宽度不能得到正确的 放大，或宽度过大，或宽度过小，这时度盘分划线平移半分格时， 测微分划盘往往并不恰好转动 格，而是转动了格n(n≠ ) 与n之 差就是光学测微器行差，以r表示，则有 n0 0 n 0 n r = n − n 0 若以秒表示，则 0 0 r = (n − n) 由上式可以看出，行差r是测微分划盘上的理论分格数 与实际 测得的分格数n之差。当n＞ ，r为负值；当n＜ 时，则为正值。 0 n 0 n n0
精密光学经纬仪和水平角观测 昆明治全高等专科学 > 由度盘分划线的成像光路可以看出，若度盘对径180°的分划线的 成像光程不相等，以及读数显微镜物镜光具组的位置不正确，会使度 盘对径两端的放大倍率不同，致使对径两端放大了的分格宽度就不相 23 同。因此，根据分划线的正像和倒像测得分格数就不同，分别为 n正 和n倒，则行差也不同，分别为正和"倒 r正=no-n正 r倒=n0-n倒 或 r足=(n-n正)6 式6 9 r留=(n-n倒)46 10 取其中数得 r2*@ 式7 8/8 上式即为光学测微器行差公式
精密光学经纬仪和水平角观测 7 8 9 10 6 5 4 3 2 1 /8 9 8 昆明冶金高等专科学校 ➢ 由度盘分划线的成像光路可以看出，若度盘对径180°的分划线的 成像光程不相等，以及读数显微镜物镜光具组的位置不正确，会使度 盘对径两端的放大倍率不同，致使对径两端放大了的分格宽度就不相 同。因此，根据分划线的正像和倒像测得分格数就不同，分别为 和 ，则行差也不同，分别为 和 n正 n 倒 r 正 r 倒 = − = − 倒 倒 正 正 r n n r n n 0 0 或 = − = − 0 0 0 0 ( ) ( ) 倒 倒 正 正 r n n r n n 取其中数得 ( ) 2 1 r r 正 r 倒 = + 上式即为光学测微器行差公式 式6 式7
精密光学经纬仪和水平角观测 昆明治全高等科学按 行差改正数的计算 因为行差是测微分划盘个分格总的误差，显然，测微分划 盘一个分格的行差应为 r" 24 = no 设测微器分划盘读数为C格，则相应的行差改正数δ，为 5 6,='C no 8 以秒表示d"=('C) 9 no 10 对于T3光学经纬仪=60大格4，=2"，则得 -C" 式8 i 9/18 上式就是计算行差改正数的公式 D
精密光学经纬仪和水平角观测 7 8 9 10 6 5 4 3 2 1 /8 9 9 昆明冶金高等专科学校 行差改正数的计算 因为行差r是测微分划盘 个分格总的误差，显然，测微分划 盘一个分格的行差 应为 0 n 1 r 0 1 n r r = 设测微器分划盘读数为C格，则相应的行差改正数 r 为 C n r r 0 = 以秒表示 0 0 = ( C) n r dr 对于T3光学经纬仪， n0 =60大格， 0 =2"，则得 C i r C i r dr = = 2 / 2 上式就是计算行差改正数的公式 式8
精密光学经纬仪和水平角观测 昆明治金高等专科学 (2)光学测微器行差的测定 >对T3光学经纬仪而言（6)式中的n=60大格，6=2”，因此 只要在度盘读数窗中当度盘正、倒分划线移动半分格时，分别 23 测定测微分划盘实际转动的格数和n玉，就河以由(6)式计 算行差。 >照准部置于一个度盘位置，如图4所示，测定和的具体步 骤如下。 7 08L+V 8 1+08I+ 1-08I+ 081+y1-08+V 081+91-081+y 9 10 A-i AA+i A-i A A-i A (a) (b) (c) 10/8 ✉D 图4 ☑☒e
精密光学经纬仪和水平角观测 7 8 9 10 6 5 4 3 2 1 /8 9 10 昆明冶金高等专科学校 （2）光学测微器行差的测定 ➢对T3光学经纬仪而言（6）式中的 =60大格， =2″，因此， 只要在度盘读数窗中当度盘正、倒分划线移动半分格时，分别 测定测微分划盘实际转动的格数 和 ，就可以由（6）式计 算行差。 ➢照准部置于一个度盘位置，如图4所示，测定 和 的具体步 骤如下。 0 n 0 n正 n 倒 n正 n 倒 图4