大地測量學基礎第四章_大地測量的基本技術與基本方法ppt課件

1、大地丈量學根底大地丈量學根底隋心隋心 遼寧工程技術大學遼寧工程技術大學 測繪學院測繪學院遼寧工程技術大學遼寧工程技術大學 測繪學院測繪學院第四章第四章 大地丈量的根本技術與根大地丈量的根本技術與根本方法本方法4.1 精細角度丈量精細角度丈量4.2 精細高程丈量精細高程丈量4.3 精細間隔丈量精細間隔丈量遼寧工程技術大學遼寧工程技術大學 測繪學院測繪學院4.1精細角度丈量精細角度丈量遼寧工程技術大學遼寧工程技術大學 測繪學院測繪學院大地丈量的根本技術與根本方法大地丈量的根本技術與根本方法精細角度丈量精細角度丈量4.1.2 角度觀測誤差分析角度觀測誤差分析1、外界條件的影響、外界條件的影響 大氣層

2、密度的變化對目的成像穩(wěn)定性的影響大氣層密度的變化對目的成像穩(wěn)定性的影響早晨太陽升起時，目的成像也僅有細微的動搖；早晨太陽升起時，目的成像也僅有細微的動搖； 日出以后，有一段時間，大約日出以后，有一段時間，大約13h，成像較穩(wěn)，成像較穩(wěn)定；定；1215 h，成像動搖較大；，成像動搖較大；日落前有一段成像穩(wěn)定而有利于觀測的時間；日落前有一段成像穩(wěn)定而有利于觀測的時間；夜間大氣層普通是平衡的。夜間大氣層普通是平衡的。 遼寧工程技術大學遼寧工程技術大學 測繪學院測繪學院大地丈量的根本技術與根本方法大地丈量的根本技術與根本方法精細角度丈量精細角度丈量q程度折光的影響程度折光的影響 q光線經(jīng)過密度不均勻的

3、空氣介質時，經(jīng)過延續(xù)光線經(jīng)過密度不均勻的空氣介質時，經(jīng)過延續(xù)折射后構成一條曲線，并向密度大的一方彎曲，折射后構成一條曲線，并向密度大的一方彎曲，當來自目的當來自目的B B的光線進入望遠鏡時，望遠鏡所照的光線進入望遠鏡時，望遠鏡所照準的方向為這條曲線在望遠鏡準的方向為這條曲線在望遠鏡A A處的切線方向，處的切線方向，弦線與切線交角弦線與切線交角，稱為微分折光。微分折光可，稱為微分折光。微分折光可以分解為縱向和以分解為縱向和q程度兩個分量，由于大氣溫程度兩個分量，由于大氣溫q度的梯度主要發(fā)生在垂直面度的梯度主要發(fā)生在垂直面q內(nèi)，所以微分折光的縱向分內(nèi)，所以微分折光的縱向分q量是微分折光的主要部分。

4、量是微分折光的主要部分。q微分折光的程度分量影響著微分折光的程度分量影響著q視野的程度方向。視野的程度方向。 遼寧工程技術大學遼寧工程技術大學 測繪學院測繪學院大地丈量的根本技術與根本方法大地丈量的根本技術與根本方法精細角度丈量精細角度丈量q照準目的的相位差照準目的的相位差 遼寧工程技術大學遼寧工程技術大學 測繪學院測繪學院大地丈量的根本技術與根本方法大地丈量的根本技術與根本方法精細角度丈量精細角度丈量q溫度變化對視準軸的影響溫度變化對視準軸的影響 q假定在一個測回的短時間觀測過程中，空氣溫假定在一個測回的短時間觀測過程中，空氣溫度的變化與時間成比例，那么可以采用按時間度的變化與時間成比例，那

5、么可以采用按時間對稱陳列的觀測程序來減弱這種誤差對觀測結對稱陳列的觀測程序來減弱這種誤差對觀測結果的影響。果的影響。 q外界條件對覘標內(nèi)架穩(wěn)定性的影響外界條件對覘標內(nèi)架穩(wěn)定性的影響 q假定在一測回的觀測過程中，覘標內(nèi)架或三腳假定在一測回的觀測過程中，覘標內(nèi)架或三腳架的改動是勻速發(fā)生的，因此采用按時間對稱架的改動是勻速發(fā)生的，因此采用按時間對稱陳列的觀測程序也可以減弱這種誤差對程度角陳列的觀測程序也可以減弱這種誤差對程度角的影響。的影響。 遼寧工程技術大學遼寧工程技術大學 測繪學院測繪學院大地丈量的根本技術與根本方法大地丈量的根本技術與根本方法精細角度丈量精細角度丈量2.2.儀器誤差儀器誤差三軸

6、誤差三軸誤差 視準軸誤差視準軸誤差程度軸傾斜誤差程度軸傾斜誤差垂直軸傾斜誤差垂直軸傾斜誤差機械構造誤差機械構造誤差 制造誤差制造誤差校準誤差校準誤差傳動誤差傳動誤差3.3.照準和讀數(shù)誤差照準和讀數(shù)誤差 照準誤差受外界要素的影響較大照準誤差受外界要素的影響較大, ,與照準目的的外與照準目的的外形和明晰度親密相關。形和明晰度親密相關。 LLHHCCVVLL遼寧工程技術大學遼寧工程技術大學 測繪學院測繪學院大地丈量的根本技術與根本方法大地丈量的根本技術與根本方法精細角度丈量精細角度丈量精細測角的普通原那么精細測角的普通原那么 觀測應在目的成像明晰、穩(wěn)定的有利于觀測的時觀測應在目的成像明晰、穩(wěn)定的有利

7、于觀測的時間進展，以提高照準精度和減小旁折光的影響。間進展，以提高照準精度和減小旁折光的影響。 觀測前應仔細調(diào)好焦距，消除視差。在一測回的觀測前應仔細調(diào)好焦距，消除視差。在一測回的觀測過程中不得重新調(diào)焦，以免引起視準軸的變動。觀測過程中不得重新調(diào)焦，以免引起視準軸的變動。 各測回的起始方向應均勻地分配在程度度盤和測各測回的起始方向應均勻地分配在程度度盤和測微分劃尺的不同位置上，以消除或減弱度盤分劃線微分劃尺的不同位置上，以消除或減弱度盤分劃線和測微分劃尺的分劃誤差的影響。和測微分劃尺的分劃誤差的影響。 在上、下半測回之間倒轉望遠鏡，以消除和減弱在上、下半測回之間倒轉望遠鏡，以消除和減弱視準軸誤

8、差、程度軸傾斜誤差等影響，同時可以由視準軸誤差、程度軸傾斜誤差等影響，同時可以由盤左、盤右讀數(shù)之差求得兩倍視準誤差盤左、盤右讀數(shù)之差求得兩倍視準誤差2 c 2 c ，借以，借以檢核觀測質量。檢核觀測質量。遼寧工程技術大學遼寧工程技術大學 測繪學院測繪學院大地丈量的根本技術與根本方法大地丈量的根本技術與根本方法精細角度丈量精細角度丈量 上、下半測回照準目的的次序應相反，并使觀測每一目的的操作時間大致一樣，即在一測回的觀測過程中，應按與時間對稱陳列的觀測程序，其目的在于消除或減弱與時間成比例均勻變化的誤差影響，如覘標內(nèi)架或三腳架的改動等。 為了抑制或減弱在操作儀器的過程中帶動程度度盤位移的誤差，要

9、求每半測回開場觀測前，照準部按規(guī)定的轉動方向先預轉12周。 運用照準部微動螺旋和測微螺旋時，其最后旋轉方向均應為旋進。 為了減弱垂直軸傾斜誤差的影響，觀測過程中應堅持照準部水準器氣泡居中。 遼寧工程技術大學遼寧工程技術大學 測繪學院測繪學院大地丈量的根本技術與根本方法大地丈量的根本技術與根本方法精細高程丈量精細高程丈量4.2.3 4.2.3 精細水準丈量的誤差來源及影響精細水準丈量的誤差來源及影響 1. 儀器誤差儀器誤差i角視準軸與水準軸不平行的影響角水準標尺每米長度的誤差兩水準標尺零點差的影響遼寧工程技術大學遼寧工程技術大學 測繪學院測繪學院大地丈量的根本技術與根本方法大地丈量的根本技術與根

10、本方法精細高程丈量精細高程丈量1) i角的誤差影響 s1）（后前SSi-1）（前后SSis二等水準丈量：前后視距差應1 m。前后視距累積差，應3m。 遼寧工程技術大學遼寧工程技術大學 測繪學院測繪學院大地丈量的根本技術與根本方法大地丈量的根本技術與根本方法精細高程丈量精細高程丈量2角誤差的影響- 當儀器的垂直軸傾斜時，如與視準軸正交的方向傾斜一個角度，那么這時視準軸雖然仍在程度位置，但水準軸兩端卻產(chǎn)生傾斜，從而水準氣泡偏離居中位置。這時，儀器在程度方向轉動，水準氣泡將挪動。當重新調(diào)整水準氣泡居中進展觀測時，視準軸就會偏離程度位置而傾斜，顯然它將影響在水準標尺上的讀數(shù)。 遼寧工程技術大學遼寧工程

11、技術大學 測繪學院測繪學院大地丈量的根本技術與根本方法大地丈量的根本技術與根本方法精細高程丈量精細高程丈量3) 水準標尺每米長度誤差的影響在精細水準丈量作業(yè)中必需運用經(jīng)過檢驗的水準標尺。設f為水準標尺每米間隔平均真長誤差，那么對一個測站的觀測高差h應加的矯正數(shù)為 -hffhff一個測段應加的矯正數(shù)為：遼寧工程技術大學遼寧工程技術大學 測繪學院測繪學院大地丈量的根本技術與根本方法大地丈量的根本技術與根本方法精細高程丈量精細高程丈量4)兩水準標尺零點差的影響 兩水準標尺的零點誤差不等，設a,b水準標尺的零點誤差分別為 a和 b，它們都會在水準標尺上產(chǎn)生誤差。 - 水準丈量作業(yè)中各測段的測站數(shù)目應安

12、排成偶數(shù)，且在相鄰測站上使兩水準標尺輪番作為前視尺和后視尺。 遼寧工程技術大學遼寧工程技術大學 測繪學院測繪學院大地丈量的根本技術與根本方法大地丈量的根本技術與根本方法精細高程丈量精細高程丈量2.外界要素引起的誤差水準儀的影響磁場對補償式自動安平響電磁場對水準測量的影垂直位移的影響尺臺或尺墊儀器和水準標尺大氣垂直折光的影響角的影響溫度變化對)(i遼寧工程技術大學遼寧工程技術大學 測繪學院測繪學院大地丈量的根本技術與根本方法大地丈量的根本技術與根本方法精細高程丈量精細高程丈量1溫度變化對溫度變化對i角的誤差影響角的誤差影響在觀測的較短時間內(nèi)，由于受溫度的影響，假設在觀測的較短時間內(nèi)，由于受溫度的

13、影響，假設i角與時間角與時間成比例地均勻變化，成比例地均勻變化，采用以下觀測方法可減弱其影響：采用以下觀測方法可減弱其影響：奇數(shù)站：后基奇數(shù)站：后基前基前基前輔前輔后輔后輔偶數(shù)站：前基偶數(shù)站：前基后基后基后輔后輔前輔前輔遼寧工程技術大學遼寧工程技術大學 測繪學院測繪學院大地丈量的根本技術與根本方法大地丈量的根本技術與根本方法精細高程丈量精細高程丈量4 4大氣折光的影響大氣折光的影響減弱方法：減弱方法： 使前后視距相等；使前后視距相等； 使視野離地面具有足夠的高度；使視野離地面具有足夠的高度； 防止在日出后半小時、日落前半小時和正午防止在日出后半小時、日落前半小時和正午 進展觀測。進展觀測。遼寧

14、工程技術大學遼寧工程技術大學 測繪學院測繪學院大地丈量的根本技術與根本方法大地丈量的根本技術與根本方法精細高程丈量精細高程丈量3儀器和水準標尺尺臺或尺樁垂直位移的影響儀器和水準標尺尺臺或尺樁垂直位移的影響1儀器下沉儀器下沉1111) 11(111dhdbadbah22( 221)( 21)2222hadddbddabdhd122122hhddh假設采用后前前后的觀測順序：假設采用后前前后的觀測順序：那么基面測得的高差：那么基面測得的高差：輔面測得的高差：輔面測得的高差：基輔高差的平均值：基輔高差的平均值：假設儀器均勻下沉，假設儀器均勻下沉，那么采用后前前后的那么采用后前前后的觀測程序可較好的消

15、觀測程序可較好的消除此項誤差的影響。除此項誤差的影響。遼寧工程技術大學遼寧工程技術大學 測繪學院測繪學院大地丈量的根本技術與根本方法大地丈量的根本技術與根本方法精細高程丈量精細高程丈量2 水準標尺尺臺或尺樁下沉水準標尺尺臺或尺樁下沉水準標尺的下沉主要是發(fā)生在遷站過程中，由原來的水準標尺的下沉主要是發(fā)生在遷站過程中，由原來的前視尺變?yōu)楹笠暢邥r尺子產(chǎn)生了下沉，于是總是使后前視尺變?yōu)楹笠暢邥r尺子產(chǎn)生了下沉，于是總是使后視尺的讀數(shù)偏大，使各測站的高差都偏大。視尺的讀數(shù)偏大，使各測站的高差都偏大。進展往返測，高差取平均后水準標尺尺臺或尺樁下進展往返測，高差取平均后水準標尺尺臺或尺樁下沉的誤差影響可大大減

16、少。往返測盡能夠道路一樣。沉的誤差影響可大大減少。往返測盡能夠道路一樣。遼寧工程技術大學遼寧工程技術大學 測繪學院測繪學院大地丈量的根本技術與根本方法大地丈量的根本技術與根本方法精細高程丈量精細高程丈量3.觀測誤差精細水準丈量的觀測誤差，主要有水準器氣泡居中的誤差，照準水準標尺上分劃的誤差和讀數(shù)誤差 遼寧工程技術大學遼寧工程技術大學 測繪學院測繪學院大地丈量的根本技術與根本方法大地丈量的根本技術與根本方法精細高程丈量精細高程丈量4.2.4.1 精細水準丈量作業(yè)的普通規(guī)定精細水準丈量作業(yè)的普通規(guī)定 (1) 儀器距前、后視水準標尺的間隔應盡量相等，其差儀器距前、后視水準標尺的間隔應盡量相等，其差應

17、小于規(guī)定的限值：二等水準丈量中規(guī)定，一測站前、應小于規(guī)定的限值：二等水準丈量中規(guī)定，一測站前、后視距差應小于后視距差應小于1.0m，前、后視距累積差應小于，前、后視距累積差應小于3m。 (2) 在兩相鄰測站上，應按奇、偶數(shù)測站的觀測程序進在兩相鄰測站上，應按奇、偶數(shù)測站的觀測程序進展觀測。對于往測奇數(shù)測站按展觀測。對于往測奇數(shù)測站按“后前前后，偶數(shù)測站按后前前后，偶數(shù)測站按“前后后前的觀測程序在相鄰測站上交替進展。返測時，前后后前的觀測程序在相鄰測站上交替進展。返測時，奇數(shù)測站與偶數(shù)測站的觀測程序與往測時相反，即奇數(shù)奇數(shù)測站與偶數(shù)測站的觀測程序與往測時相反，即奇數(shù)測站由前視開場，偶數(shù)測站由后視

18、開場。測站由前視開場，偶數(shù)測站由后視開場。 (3) 每一測段的往測與返測，其測站數(shù)均應為偶數(shù)，由每一測段的往測與返測，其測站數(shù)均應為偶數(shù)，由往測轉向返測時，兩水準標尺應互換位置，并應重新整往測轉向返測時，兩水準標尺應互換位置，并應重新整置儀器。置儀器。 每一測段的水準丈量道路應進展往測和返測每一測段的水準丈量道路應進展往測和返測 (4) 一個測段的水準丈量道路的往測和返測應在不同的一個測段的水準丈量道路的往測和返測應在不同的氣候條件下進展，如分別在上午和下午觀測。氣候條件下進展，如分別在上午和下午觀測。 遼寧工程技術大學遼寧工程技術大學 測繪學院測繪學院大地丈量的根本技術與根本方法大地丈量的根

19、本技術與根本方法精細高程丈量精細高程丈量觀測程序如下觀測程序如下奇數(shù)站：奇數(shù)站：(1)、后視根本分劃、后視根本分劃 (2)、前視根本分劃、前視根本分劃 (3)、前視輔助分劃、前視輔助分劃 (4)、后視輔助分劃、后視輔助分劃 偶數(shù)站：偶數(shù)站：(1)、前視根本分劃、前視根本分劃 (2)、后視根本分劃、后視根本分劃 (3)、后視輔助分劃、后視輔助分劃 (4)、前視輔助分劃、前視輔助分劃4.2.4.2 4.2.4.2 精細水準丈量的實施精細水準丈量的實施遼寧工程技術大學遼寧工程技術大學 測繪學院測繪學院大地丈量的根本技術與根本方法大地丈量的根本技術與根本方法精細高程丈量精細高程丈量精細水準丈量的限差精

20、細水準丈量的限差遼寧工程技術大學遼寧工程技術大學 測繪學院測繪學院大地丈量的根本技術與根本方法大地丈量的根本技術與根本方法精細高程丈量精細高程丈量水準丈量的精度水準丈量的精度 在短間隔，如一個測段的往返測高差之差中，偶爾誤差一定得到反映，雖然也不排除有系統(tǒng)誤差的影響，但由于間隔短，系統(tǒng)誤差畢竟很小，所以用測段的往返測高差之差來估算偶爾中誤差還是可行的。 RnnR2121由由n個測段往返測的高差個測段往返測的高差不符值不符值計算每公里單程計算每公里單程高差的偶爾中誤差公式高差的偶爾中誤差公式RnM412那么每公里往返高差平均值的中誤差為：那么每公里往返高差平均值的中誤差為：遼寧工程技術大學遼寧工

21、程技術大學 測繪學院測繪學院大地丈量的根本技術與根本方法大地丈量的根本技術與根本方法精細高程丈量精細高程丈量 對于閉合環(huán)，由往返測平均高差所構成的閉合差對于閉合環(huán)，由往返測平均高差所構成的閉合差W，具有真誤差的性質，反，具有真誤差的性質，反映了高差平均值中的偶爾誤差，也必然反映著系統(tǒng)誤差，包含著這兩種誤差的綜映了高差平均值中的偶爾誤差，也必然反映著系統(tǒng)誤差，包含著這兩種誤差的綜合反映，可叫全中誤差。因此用環(huán)形閉合差合反映，可叫全中誤差。因此用環(huán)形閉合差W來估算全中誤差。來估算全中誤差。FWWNMW1 由N個環(huán)長為F、環(huán)閉合差為W的閉合環(huán)求得的每公里高差中誤差為：遼寧工程技術大學遼寧工程技術大學

22、 測繪學院測繪學院大地丈量的根本技術與根本方法大地丈量的根本技術與根本方法精細高程丈量精細高程丈量2.2.觀測成果整理觀測成果整理 按實踐觀測的水準道路繪出按實踐觀測的水準道路繪出“觀測成果整理圖，觀測成果整理圖，作為計算高差閉合差的任務底圖。作為計算高差閉合差的任務底圖。 每日外業(yè)觀測終了當天，各組分別檢查本組的觀測每日外業(yè)觀測終了當天，各組分別檢查本組的觀測記錄手簿，并計算觀測成果。高差計算結果確認無記錄手簿，并計算觀測成果。高差計算結果確認無誤后將各測段高差、觀測手簿編號、記錄本頁碼、誤后將各測段高差、觀測手簿編號、記錄本頁碼、測段觀測前進方向、測段道路長等填寫于成果整理測段觀測前進方向

23、、測段道路長等填寫于成果整理圖內(nèi)。圖內(nèi)。外業(yè)觀測測完一個閉合環(huán)線后，計算環(huán)線總長，環(huán)外業(yè)觀測測完一個閉合環(huán)線后，計算環(huán)線總長，環(huán)線高差閉合差和閉合差允許值。符合技術要求并復線高差閉合差和閉合差允許值。符合技術要求并復查無誤后，將結果填寫于成果整理圖內(nèi)。查無誤后，將結果填寫于成果整理圖內(nèi)。全部外業(yè)觀測終了后，隊伍撤離測區(qū)前，計算每千全部外業(yè)觀測終了后，隊伍撤離測區(qū)前，計算每千米水準丈量高差全中誤差，以便對觀測成果質量進米水準丈量高差全中誤差，以便對觀測成果質量進展初步分析。展初步分析。對三等水準網(wǎng)所用高差參與水準尺長度誤差矯正對三等水準網(wǎng)所用高差參與水準尺長度誤差矯正和正常水準面不平行矯正和正常水準面不平行矯正。 遼寧工程技術大學遼寧工程技術大學 測繪學院測繪學院大地丈量的根本技術與根本方法大地丈量的根本技術與根本方法精細高程丈量精細高程丈量水準尺長度誤差矯正: =1000h h 式中： 一對標尺名義米長測定中數(shù)，mm。 f標尺矯正數(shù)，mm/m; h測段高差值,m。 正常水準面不平行矯正 : = -AH A0.0000015371sin2式中： H測段始