精密光学经纬仪和水平角观测 尾明冶金高羊科学校 第三章精密光学经纬仪和水平角观测 31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 34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 36经纬仪的垂直轴倾斜误差 0 3.7精密测鱼的误差影响 3.8方法观测法 /8 3.9分组方向观测法 3.10 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 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 尾明冶金高羊科学校 [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 为J07,J1,J2,J6等规格。本章主要介绍精密光学经纬仪的基本 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 6并获得正确观测值的方法及测站平差 知识点 0 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 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 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 尾明冶金高羊科学校 3.1精密光学经纬仪的基本构造 精密光学经纬仪的 望远镜视准轴 基本构造主要由照 准部、垂直轴系统 水平轴 和基座组成 垂直度盘 照准部 ↓}照准部水准器 按精度等级的高低 垂直轴系统 0 分为,小1,J2,J等规格。 水平度盘 J是经纬仪汉语拼音的第-个 基座 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 3/8观测测回的中误差 返回本章首页 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 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 尾明冶金高羊科学校 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 生的平移量为 △=d 式 式中 10>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。 4/8 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 尾明冶金高羊科学校 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-1809)的像产生相对移动,使对径分划线和(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 3间角距的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 乌玻璃板的倾斜动作同步。 3>在1式中,d、m和灼为常数,所以光线的平移量4随入射角而改 变,也就是说光线的平移量A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3和3b是固定的, 架臂顶端有柱形销5a和5b插人金属囻盘8上的曲线凹槽η中,该曲线为 5/8阿基米德螺旋线,其极坐标方程式为 r=ke 子心该方程式表示向径与极角成正比 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 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 尾明冶金高羊科学校 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n格时,度盘分划线应恰好移到半个分格,这是测微器能 3够正确测定小于度最小分格值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 0 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A 6/8 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 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 尾明冶金高羊科学校 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怡好转动n格,而是转动了格nnmn之 2差就是光学测微器行差,以表,则有 7若以秒表示,则 r"=(n0-n)40 0 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,r为负值;当n<n时,则为正值。 7/8 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 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 尾明冶金高羊科学校 >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n正 3和n,则行差也不同,分别为正和倒 E=10=n正 0-n 倒 或 r正 =(no-nED)Ao 式 倒 0 取其中数得 rr t 式7 正 8/8 上式即为光学测微器行差公式 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 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 尾明冶金高羊科学校 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 设测微器分划盘读数为C格,则相应的行差改正数为 以秒表示d"=(C)b 0 对于T3光学经纬仪n0=60大格40=2",则得 2r C 式8 i/2 9/8 上式就是计算行差改正数的公式 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 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 尾明冶金高羊科学校 (2)光学测微器行差的测定 >对T3光学经纬仪而言(6)式中的0=60大格A=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n就研由(6)式计 算行差。 >照准部置于一个度盘位置,如图4乐示,测定n和具体步 骤如下。 08I+P 2+08[+!-081+v 08l+F-08l+H 08l+F!-081+ 0 A-i Aa+ A-i a 0/8 (b) 图4 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 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