2精密光学经纬仪及水平较观测

4.3.1 照准部放置是否正确的检验
• 4.3.1.1 照准部旋转不正确的概念 • 经纬仪在照准部旋转过程中，如果垂直轴在轴 套内发生倾斜和平移等晃动现象，称为照准部 旋转不正确。 • 4.3.1.2 照准部旋转不正确的外部表现方式 • 照准部旋转不正确时，表现在照准部管水准器 上，除气泡位移较大外，其位移变化还以照准 旋转两周为周期。进行这项检验，判断照准部 旋转是否正确就以此为依据。
• 4.3.5水平轴不垂直于垂直轴之差的测定
• 这项检验是测定水平轴倾斜误差，可在室内或 室外进行。 • 4.3.5.1 检验方法 • 1、设置高低点目标 • 在距仪器 5m 以外的地方设置两个目标，一个 在望远镜在水平视线的上方，称为高点；一个 在望远镜水平视线的下方，称为低点。设置高、 低点目标，需用仪器指挥使其位置满足下面要 求：两点大致庆同一铅垂线上；两点的垂直角 绝对值应不小于3°，它们的互差不得超过30″。
• 4.3.1.3 检验方法 • 为了减弱垂直轴倾斜误差、风力、温度和侧面 压力的影响，检验前应严格校正照准部管水准 器，精密地整平仪器；要选择避风、阴凉和土 质坚实的地点进行检验。 • 检验方法如下： • 1、精密整置垂直轴垂直 使水平度盘读数0°， 读记照准部水准器气泡两端读数。 • 2 、顺时针方向旋转照准部， 每转动照准部 45°（即水平度盘上的读数依次为 0°、 45°、 90° 、 135° 、 180° 、 225° 、 270° 和 315°），待气泡稳定后，读记水准器气泡一 次，如此连续顺转观测三周。
• 2、观测高、低点间的水平角 • 高、低点间的水平角观测 6 个测回。 J2 型经纬 仪各测回观测的度盘整置位置，分别是： 0°00′50″ ； 30°12′30″ ； 60°24′10″ ； 90°35′50″ ； 120°47′30″ ； 150°59′10″。 • 在 6 个测回观测中，照准部转动的方向，有半 数测回是顺转，半数测回是逆转，而每一测回 的观测，照准部转动的方向相同。 • J2 型仪器观测水平角的限差有： 2c 变化按高、 低点方向分别比较，在整个测定中应不超过 10″；各测回水平角互差应小于8″。超出限差的 测回应重测。
四、垂直角及垂直角计算
• • • • 重点： 垂直角观测的要求和测站限差。 难点： 垂直角成果超限的分析与处理。
• 垂直角和指标差计算公式
• 图2-12
• 令盘左、盘右观测时，垂直度盘正确读数 分别为 L 正 、 R 正 ，含指标差的实际读数相 应为L、R，指标差为为便于推导公式，规 定由于含指标差造成垂直盘读数偏大时为 正值，偏小时为负值。 90 L i • 盘右照准同一目标，并有 R 270 i • 1 R L 180 • 两式相加得 2 • 1 i • 指标差计算公式。 2 L R 360
• 表4-4 水平度盘光学测微器行差的测定示例 根据式（4-18）和式（4-19），顾及，算得 γ″正=+0.7 ″ 、 γ″倒 =+0.3 ″ ， γ″=+0.5 ″ ， γ″正- γ″倒 =+0.4 ″。 《国家三角测量和导线测量规范》要求 γ ″ 和 （ γ″正- γ″倒 ）的绝对值，对J1、J2型仪器不应 分别超过1″ 、 2″。若检验结果的绝对值超限， 应调整光具组或在观测值中加入必要的改正。 实际工作中以前者的为多。
• 3、观测高、低点的垂直角 • 高、低点的垂直角用中丝法观测3个测回。垂 直角和指标差的互差均应不超过 10″ ，超限的 成果应重测。 • 4.3.5.2 检验计算公式 • 当经纬仪同时存在视准轴误差和水平轴倾斜误 差时，同一方向盘左和盘右读数之差，依式 （4-9）为 L R 2c 2i • 将式（4-2）和式（4-6）代入上式，可得
• 3、在顺转观测结束的位置上，再读记水准器气泡一次， 作为逆转观测的开始。 • 4、逆时针方向旋转照准部，每转动照准部45°，等气 泡稳定后，读记水准器气泡一次，如此连续逆转观测 三周。 • J2型经纬仪，若照准部旋转正确，各位置气泡读数的互 差应不超过1 格（按气泡两端读数之和比较时为 2 格）。 • 4.3.1.4 检验示例
•
• 设水平度盘格值为i=1200 " ，测微器格值 为 μ=1" ，则以角秒表示的光学测微器行 差为 i r n0 n n 2 • （4-14）
• 4.3.2.2 产生测微器行差的原因
• 由水平度盘分划成像的光路可知，度盘分划像是经读 数显微镜的物镜和目镜两次放大而成。度盘分划像的 间隔的大小，取决于读数显微镜的物镜位置。 • 如图4-43所示
2 c c i
(4-20)
• 因J2型经纬仪，故上式可写成
•
c

600
c
• 4.3.3垂直微动螺旋使用正确性的检验 • 望远镜的制动和微动机构示意图见图4-48， • 检验方法如下：精密整平仪器，用望远镜照准 挂以垂球的铅垂线后，拧紧垂直制动螺旋把望 远镜固定。转动垂直微动螺旋，使望远镜在垂 直面上俯仰。在望远镜移动过程中，如果十字 丝中心离开了垂球线作斜直线移动，这是水平 轴倾斜误差影响，垂直微动螺旋使用效能仍正 确。
图4-52
第二节经纬仪的检验和校正
重点： 精密经纬仪的三轴误差即主要检验项目 的检验方法。 难点： 三轴误差的影响的理论证明。
• 精密经纬仪一般须通过检视、检查校正 和检验三个过程来鉴定它的性能和质量。 • 经纬仪检查校正的任务是检查仪器各部 分的完损和效能情况；校正仪器的基本 几何轴线，使它相互间有正确的几何关 系。 • 精密光学经纬仪的检验，有全面检验和 每期业务开始前检验两种。 • 用于三、四等控制测量的精密光学经纬 仪，其检验的项目和方法如下：
4.3.2.4测定测微器行差的实用计算公式和 示例
• 从读数b和c的读取方法可知，b和c的真实格数 分别为600+b和600+c，故
n正 600 b a; n倒 600 c a
• 根据式（ 4-15 ），可得用一个度盘整置位置测 定正、倒像行差的计算式 • r i 600 b a a b
• 因水平度盘分划存在误差，用不同度盘分划像 的间隔测定的行差。 J2 型仪器所用的度盘整置 位置表见表4-3。 • 在每个度盘整置位置上测定光学测微器行差的 操作方法，以威特T2经纬仪为例说明如下：
• 1 、转动测微轮，使测微器读数为零。用水平 度盘变换螺旋和水平微动螺旋，使规定的度盘 整置位置分划线A与其倒像对径分划线 （A+180°）重合（见图4-44）。
•
• 4.3.2.5 测微器行差校正的方法 • 现以蔡司 010 经纬仪为例来说明测微器行差校 正的方法：
• 图4-47
• 4.3.2.6 测微器行差改正数的计算 • 在外业观测中，当测微器行差超限而又不能及 时校正时，须在观测成果上加入相应的测微器 行差改正数。 • 设测微器读数为C″ ，水平度盘格值为i″，则行 差改正数Δγc ″的计算式为
• 图4-44
图4-45
图4-46
• 2、转动测微轮，使A和（A+180°）分划线精 密重合两次，读取两次测微器读数a。 • 3、以（A+180°）倒像分划线为指标，量取正 像A和（A-i）分划间的半格角距来测定正像行 差，即转动测微轮，使（A+180°）和（A- i） 分划线精密重合两次，读取两次测微器读b （见图4-45）。 • 4、以正像分划线A为指标，量取倒像 （ A+180°）和（ A+180°- i ）分划间的半格 角距来测定倒像行差，即转动测微轮，使 A 和 （A+180°- i ）分划线精密重合两次，读取两 次测微器读数c，见图（4-46）。
a b 中 正 a c 中 倒
源自文库（4-18）
• 取、倒像行差的中数作为最后结果，得
•
1 倒 正 2 1 a b 中 a c 中 2
（4-19）
• • • •
• 图4-48
• 4.3.4 照准部旋转时仪器底座位移而产生的系统 误差的检验 • 旋转照准部时，由于垂直轴与轴套表面间磨擦 力引起的弹性带动、脚螺旋空隙的带动、三脚 架架头和架脚间空隙的带动，使仪器基座和水 平度盘发生方位扭转，产生了底座位移误差。 因此，通过测定照准部旋转一周的底座位移系 统误差，可以鉴定仪器在一测回观测过程中的 稳定性。 • 表4-5照准部旋转时仪器底座位移而产生的系 统误差的检验
2 i 600 c a a c r倒 2
正




（4-17）
• 设在12个度盘整置位置上测得的（a-b）和(a-c) 的中数为（ a-b ） 中和（ a-c） 中 ，可得正像行差 和倒像行差的实用计算公式 •
• 检验方法是在仪器墩或牢固的脚架上整置好经 纬仪，选择或设置一个清晰的目标，对它连续 观测10个测回，各测回间变换水平度盘18°。 每一测回的观测操作是顺转照准部一周照准目 标读数，再顺转一周照准目标读数。然后逆转 照准部一周照准目标读数，再逆转一周照准目 标读数。 • 观测后，分别计算各测回顺、逆各两次照准目 标读数的差数（即照准部顺、逆旋转一周的底 座位移系统误差），并取10个测回的平均值， 该值绝对值，J1、J2型仪器应分别不超过0.3″和 1″。 • 检验示例见表4-5
LR
• 盘左、盘右观测高点时，有 2c L R 2i tga • （4-21） cos a • 式中α高为高点垂直角3个测回观测值的中数。
高 高 高
2c 2i tga高 cos a
• 盘左、盘右观测低点时，有 2c • L R 低 2i tga低
第二章 精密光学经纬仪 及水平角观测
第一节 经纬仪的基本结构及使用方法
• 一、水平角和垂直角
• （一）水平角 • （二）垂直角
• 二、经纬仪的基本结构
• DJ07、 DJ1、 DJ2、 DJ6、 DJ15 • （一）基本结构
• （二）主要部件的相互关系 • （三）水平度盘和测微器 • （三）读数方法
•
图4-43
• 4.3.2.3 测微器行差的测定 • 水平度盘对径分划成像光路不同，使度盘正、 倒分划像的间隔一般不会相等。因此，正像和 倒像的行差均须分别测定，并取它们的中数作 为最后结果。 • 设用测微器分别量取水平度盘正、倒分划像半 格角距时，测微器位移的格数为n正、 n倒，相 应的正、倒像行差为γ "正、 γ " 倒 ，正、倒像行 差的中数为γ " ，则： i 正 n0 n正 n正 2 i • n0 n倒 倒 n倒 （4-15） 2 • 1 倒 正 • （4-16） 2
图4-41
图4-42
• 受检的是威特T2经纬仪，如图4-42所示。 • 表4-2是检验记录。例中按气泡两端读数之和比 较的最大读数互差为0.6格，照准部旋转正确。
• 表4-2 照准部旋转是否正确的检验
• 最大变动0.6g ，中心位置变化0.3g
• 4.3.2光学测微器行差的测定 • 4.3.2.1光学测微器行差的概念 • J2 型经纬仪的光学测微器在水平度盘正、倒分 划像相对移动一格，或正、倒分划像各自移动 半格时，测微器应移动 n0 格（ n0=600 ）。如果 水平度盘的正像分划或倒像分划移动了半格， 测微器只移动 n 格（ n≠n0 ） , 则就是以测微器格 数表示的光学测微器行差。