第四章大地测量观测技术1234节0708原创.doc

第四章 大地测量观测技术 大地测量的基本任务，就是精确测定地面点的空间位置，经典的测量方法主要是天文测量、三角测量、导线测量和几何水准测量，其主要观测元素为角度、距离、高差。利用GPS相对定位技术能够精确地测定两点间的坐标差，实现精密定位。本章主要介绍这些观测技术。对重力测量作简要叙述。 第一节 精密角度测量在大地测量中，角度测量包括水平角测量和垂直角测量，是一项最基本最大量的观测工作。本节将介绍精密光学经纬仪和电子经纬仪的基本结构、测角原理和。 一精密经纬仪 根据的高低，我国光学经纬仪系列分为J1、J2、J6等级别。J为经纬仪汉语拼音的第一个字母，下标表示仪器室内定时一测回水平方向观测中误差。经纬仪。 （一）精密光学经纬仪的基本结构 精密经纬仪望远镜、读数设备、水准器、轴系。1.望远镜 望远镜是经纬仪照准和放大目标的设备，图4所示，它是由物镜与调焦镜组成的物镜组、十字丝分划板和目镜等3部分组成。为了提高望远镜系统的质量，物镜、调焦镜和目镜均为复合透镜。在观测时，通过移动调焦镜来改变物镜与调焦镜的距离，从而获得一个焦距为f的等效物镜，使照准目标恰好成像在十字丝平面上。 等效物镜的光心与十字丝中心的连线望远镜的视准轴。在望远镜调焦时，调焦透镜沿着望远镜筒内壁来回移动。此时，若调焦透镜不是平行光轴的直线，就导致视准轴改变方向，而给方向观测成果带来误差。所以水平方向观测时，通常规定一个测回内不得重新调焦。透镜成像的基本公式为： -2 望远镜结构图 在一个测回内不调焦的情况下，焦距保持不变。微分上式可，物距与像距之间的关系 设v=0.25m，u=2000m，当du=1000m时，代入上式可得dv=0.016mm。就是说，对于平均边长为2km的控制网，若边长lkm，即便一个测回内不重新调焦由此所产生的像距变化只有0.016mm，这时物像仍较清晰，基本上感觉不出视差。 望远镜中的十字丝分划板是观测时用以精确照准目标的，所以使用分划板上十字丝时，应考虑照准目标的型式和种类。经验表明，当目标成像宽度为双丝间距的1/3~1/2时，用双丝照准精度较高，细长的目标宜用单丝照准，当目标成像宽度接近单丝宽度，且目标又较长时用单丝照准精度较高。 目镜相当于一个放大镜，它的作用是把十字丝面上的目标影像和十字丝同时放大，便于人眼观察。对于正常眼睛要求目镜与十字丝分划板的间距，相当于目镜的焦距。但由于观测者的眼睛视力不同，需要的间距亦不相同。所以观测开始前，首先要调节目镜位置，使十字丝分划影像十分清晰后，再去照准目标，对望远镜调焦。 2水准器 　　角度测量时必须使经纬仪的垂直轴与测站铅垂线一致。这样，在仪器结构正确的条件下，才能正确测定所需的角度。要满足这一要求，必须借助于安装在仪器照准部上的水准器，即照准部水准器。精密经纬仪上的水准器通常有两种：一种是圆形水准器；另一种是管状水准器。 圆水准器的内部表面是一球面，球面顶点为水准器的零点。由于球面的半径较小，所以圆水准器的精度较低，只能用于粗略整平仪器。管状水准器又称水准管，它的内壁是一个半径很大的旋转圆弧面，所以精度较高，用于精确整平仪器。水准管内注有冰点低、流动性强、附着力小的液体（如酒精或硫酸醚），外表面刻有间距为2mm的分划线，其中间点O称为零点，过零点的圆弧切线为水准管轴。 水准管的一个分格所对的圆心角称为水准管的格值，以符号表示（图）。它相当于气泡中心移动一格时，水准管轴相应倾斜的角值。不同仪器水准管的格值大小亦不同。 水准管的精度，主要决定于格值的大小，其次还与水准气泡在管内移动的灵敏度有关。一般来说，气泡总是静止在水准管的最高位置。但当水准管一端受热时，气泡就会向热端移动。特别是格值较小、灵敏度较高的水准管。对温度影响的反应尤其敏感。所以在观测工作中，要防止太阳照射仪器，防止手指触摸水准管。3.读数设备 读数设备，包括度盘、光学测微器和读数显微镜3部分。我们先以国产JGJ2经纬仪为例，对这3部分的联系作一整体说明。图4是这种仪器的光学系统图。光线由反光镜进入仪器照明玻璃度盘。度盘上方是l﹕1转像透镜组，它的作用是使度盘对径两边分划线的影像映在一起。然后通过物镜成像于光学测微器的读数窗镜上。光学测微器包括两块固定光楔（5和5′）和两块活动光楔（和′），活动光楔与测微器分划尺连在一起，由分划尺在读数窗内的读数可以确定活动光楔的移动量。当光线照明读数窗后，就可以通过读数显微镜，同时看到度盘对径分划影像和测微尺分划影像，如图所示。（1）水平度盘光学经纬仪的水平度盘都是用玻璃制成的，安置在仪器基座的垂直轴套上，当仪器照准部转动时，要求水平度盘不得转动和移动。度盘是量测角度的标准器，其圆周刻着等间距的分划线，两相邻分划线间的角值称为格值，例如，图4-的度盘格值为20′。精密测角仪器的度盘直径一般为7