1、3.13.1精密測角儀器精密測角儀器- -經緯儀（了解）經緯儀（了解）3.23.2三軸誤差（三軸誤差（掌握掌握）3.33.3精密測角的誤差影響（精密測角的誤差影響（掌握掌握） 3.43.4方向觀測法（方向觀測法（掌握掌握）3.53.5分組方向觀測法（分組方向觀測法（掌握掌握）3.63.6偏心觀測與歸心改正（了解）偏心觀測與歸心改正（了解）在過去相當長的時期內在過去相當長的時期內, ,角度測量使用的儀器角度測量使用的儀器是光學經緯儀。我國將光學經緯儀按精度的高低，是光學經緯儀。我國將光學經緯儀按精度的高低，劃分為分為劃分為分為DJ07DJ07，DJ1DJ1，DJ2DJ2，DJ6DJ6等規格等規格

2、, ,分別代分別代表一測回方向中誤差標稱精度是表一測回方向中誤差標稱精度是0.7-60.7-6秒。秒。本章內容是介紹精密測角儀器基本構造、使本章內容是介紹精密測角儀器基本構造、使用方法、觀測程序、誤差及其削弱措施等。用方法、觀測程序、誤差及其削弱措施等。3.13.1精密測角儀器精密測角儀器- -經緯儀經緯儀3.1精密測角儀器精密測角儀器-經緯儀經緯儀3.1.13.1.1.精密電子經緯儀及其特點精密電子經緯儀及其特點按照一般的按照一般的習慣習慣，經緯儀是指只能，經緯儀是指只能完完成角度測量單一成角度測量單一功能的測量設備。光學經緯儀使用功能的測量設備。光學經緯儀使用刻刻劃分劃值光學度盤，劃分劃值

3、光學度盤，根根據讀數目鏡內放大的度盤分劃影據讀數目鏡內放大的度盤分劃影象象，結合測微器確定角，結合測微器確定角度值度值；電子經緯儀則使用電子經緯儀則使用刻刻劃劃透透光的光電度盤，通過光電光的光電度盤，通過光電讀數裝置，自動得出角度值顯示在讀數窗讀數裝置，自動得出角度值顯示在讀數窗屏幕屏幕上。兩者的上。兩者的功能相同，差別只是在讀數方面，類功能相同，差別只是在讀數方面，類似似于機械表和電子表于機械表和電子表之間的差別。之間的差別。但根但根據教材本小節中對電子經緯儀的據教材本小節中對電子經緯儀的描描述，所述，所謂謂電子電子經緯儀實際上是全站儀，這和測繪業界的經緯儀實際上是全站儀，這和測繪業界的習慣

4、習慣稱稱呼呼是不同是不同的。的。3.13.1精密測角儀器精密測角儀器- -經緯儀經緯儀3.1.1.3.1.1.精密電子經緯儀及其特點精密電子經緯儀及其特點 全站儀是集光學、機械、電子、計算機技術為一體，全站儀是集光學、機械、電子、計算機技術為一體，具具備測角、備測角、測距功能，內置數據處理程序，可以計算、儲存、輸出點位坐標、高測距功能，內置數據處理程序，可以計算、儲存、輸出點位坐標、高程等及觀測值程等及觀測值函函數的高技術測量儀器數的高技術測量儀器. 全站儀全站儀核核心部分是測角、測距裝置，其中測距裝置在第四章中有心部分是測角、測距裝置，其中測距裝置在第四章中有專專門門介紹，因而本小節只介紹，

5、因而本小節只簡簡單介紹測角裝置。全站儀讀數原理是隨儀單介紹測角裝置。全站儀讀數原理是隨儀器轉動，光電器轉動，光電掃描掃描裝置在電子度盤上裝置在電子度盤上獲獲取電取電信信號，通過光電轉號，通過光電轉換換系系統統獲獲得角度值。和光學經緯儀一樣，也是首先直接讀取電子度盤得角度值。和光學經緯儀一樣，也是首先直接讀取電子度盤獲獲得度得度分秒整數值，分秒整數值，再利再利用測微裝置讀取尾數值。用測微裝置讀取尾數值。 全站儀測角裝置全站儀測角裝置根根據據獲獲取取信信號的方法的不同，可分為號的方法的不同，可分為絕絕對編碼度對編碼度盤系盤系統統和增量光柵度盤系和增量光柵度盤系統統。由由于于絕絕對編碼系對編碼系統具

6、統具有關機后重有關機后重新新開機開機不需重不需重新配新配置儀器的優勢，所以置儀器的優勢，所以近近年年來來出產的全站儀均采用出產的全站儀均采用絕絕對編碼對編碼度盤系度盤系統統3.13.1精密測角儀器精密測角儀器- -經緯儀經緯儀3.1.1.3.1.1.精密電子經緯儀及其特點精密電子經緯儀及其特點 儀器要求三軸相互垂直，若不能儀器要求三軸相互垂直，若不能滿滿足會足會引引起誤差，起誤差，稱為三軸誤差。全站儀設計了自動補償裝置，可稱為三軸誤差。全站儀設計了自動補償裝置，可利利用傾斜用傾斜補償器和內置計算程序，實現對軸系不補償器和內置計算程序，實現對軸系不完善引完善引起測角誤差起測角誤差的自動改正。這是

7、全站儀相對光學經緯儀的重大優勢之一的自動改正。這是全站儀相對光學經緯儀的重大優勢之一。 高端全站儀高端全站儀帶帶有有侍服侍服電機，可以電機，可以驅驅動全站儀旋轉自動動全站儀旋轉自動照準目標。按照設定的程序自動照準目標。按照設定的程序自動完完成角度測量、計算和儲成角度測量、計算和儲存工作，因而稱為測量機器人。存工作，因而稱為測量機器人。 教材中提到有些全站儀的望遠鏡教材中提到有些全站儀的望遠鏡既既是水平方向和豎直是水平方向和豎直角觀測的照準裝置，也是測距角觀測的照準裝置，也是測距信信號的發號的發射射和接和接收收裝置裝置。事。事實是實是1010年以前年以前幾乎幾乎全有的儀器就是這樣的了。另外提到的

8、全有的儀器就是這樣的了。另外提到的幾款幾款儀器目前市面上已經沒有儀器目前市面上已經沒有,連連生產廠商都已不生產廠商都已不復復存在存在.3.13.1精密測角儀器精密測角儀器- -經緯儀經緯儀3.1.2.3.1.2.精密光學經緯儀及其特點精密光學經緯儀及其特點精密光學經緯儀的基本精密光學經緯儀的基本構造和普通經緯儀一樣，構造和普通經緯儀一樣，也是也是由由照準部照準部、度盤和、度盤和讀數裝置、讀數裝置、基基座座組成。組成。豎直軸、水平軸、視準豎直軸、水平軸、視準軸稱為經緯儀的三軸，軸稱為經緯儀的三軸，在儀器制造和在儀器制造和校校正正確正正確的情況下，三軸應相互的情況下，三軸應相互垂直。垂直。圖圖3.

9、13.13.1.23.1.2精密光學經緯儀及其特點精密光學經緯儀及其特點照準部是指經緯儀繞豎軸旋轉的部分，照準部是指經緯儀繞豎軸旋轉的部分，包括包括望遠鏡、望遠鏡、讀數系讀數系統統、水準器和豎直度盤等裝置，是經緯儀的主要部、水準器和豎直度盤等裝置，是經緯儀的主要部分。水平度盤分。水平度盤固連固連在基在基座座上，觀測時轉動儀器照準部，基上，觀測時轉動儀器照準部，基座座與水平度盤不動，讀數系與水平度盤不動，讀數系統統轉動讀取讀數。豎直軸轉動讀取讀數。豎直軸既既是是聯聯系照準部與基系照準部與基座座的部件，也是水平度盤的旋轉中心。若的部件，也是水平度盤的旋轉中心。若旋轉中心不與度盤中心重合，會旋轉中心

10、不與度盤中心重合，會引引起讀數設備相對水平度起讀數設備相對水平度盤產生偏移而產生讀數誤差，這一誤差稱為照準部偏心差盤產生偏移而產生讀數誤差，這一誤差稱為照準部偏心差。觀測水平角時，目標成觀測水平角時，目標成像寬像寬度為雙度為雙絲絲間間寬寬度的度的1 13 31 12 2，用雙用雙絲絲照準照準；目標成目標成像寬像寬度接度接近近單單絲寬絲寬度，用單度，用單絲絲照準。照準。3.1.23.1.2精密光學經緯儀及其特點精密光學經緯儀及其特點豎直度盤中心和橫軸中心重合，隨望遠鏡轉動而轉動，通豎直度盤中心和橫軸中心重合，隨望遠鏡轉動而轉動，通過豎盤讀數指標讀取豎直角讀數。豎盤讀數指標與指標水準器過豎盤讀數指

11、標讀取豎直角讀數。豎盤讀數指標與指標水準器固連固連，設計為當氣，設計為當氣泡居泡居中時，豎盤讀數指標中時，豎盤讀數指標鉛鉛直向下，若這一直向下，若這一關系不關系不滿滿足，所產生的豎盤讀數誤差，稱為指標差。足，所產生的豎盤讀數誤差，稱為指標差。 和水平角視準軸不平行橫軸和水平角視準軸不平行橫軸引引起的誤差類起的誤差類似似，指標差是豎，指標差是豎盤讀數系盤讀數系統統中部件關系不正確中部件關系不正確引引起的，一定時間不會變化，可起的，一定時間不會變化，可視為常數。采用盤視為常數。采用盤左左盤盤右右觀測時，指標差本觀測時，指標差本身身的大小并不影響的大小并不影響觀測結果的精度，上下半測回取中數即可觀測

12、結果的精度，上下半測回取中數即可消除消除指標差對豎角的指標差對豎角的影響。影響。但但當指標差互差較大時，則當指標差互差較大時，則反映反映出觀測出觀測質質量出現量出現問問題。所題。所以規范對一測回內指標差的互差大小做以規范對一測回內指標差的互差大小做限限定。定。3.13.1精密測角儀器精密測角儀器- -經緯儀經緯儀3.1.2.3.1.2.精密光學經緯儀及其特點精密光學經緯儀及其特點精密光學經緯儀和普通經緯儀結構基本相同，只是制造精密光學經緯儀和普通經緯儀結構基本相同，只是制造工藝水平更高。精密經緯儀讀數采用對徑分劃重合，以測微工藝水平更高。精密經緯儀讀數采用對徑分劃重合，以測微器測量分劃線移動量

13、的方法，讀取角度值的尾數。另外為了器測量分劃線移動量的方法，讀取角度值的尾數。另外為了使度盤分劃間角值單位更小，采用的度盤比普通經緯儀大，使度盤分劃間角值單位更小，采用的度盤比普通經緯儀大，加之為增加儀器的穩定性，各部件尺寸也較普通經緯儀大，加之為增加儀器的穩定性，各部件尺寸也較普通經緯儀大，因而精密經緯儀重量體積都比普通經緯儀大。因而精密經緯儀重量體積都比普通經緯儀大。精密經緯儀的經典產品是瑞士產精密經緯儀的經典產品是瑞士產WILDT3,T3WILDT3,T3制造工藝精湛制造工藝精湛, ,精度、可靠性高，因而被世界各國廣泛使用，也是我國大地精度、可靠性高，因而被世界各國廣泛使用，也是我國大地

14、測量使用的主流儀器。測量使用的主流儀器。隨著隨著GPSGPS技術和全站儀的興起，光學經緯儀逐步被淘汰，技術和全站儀的興起，光學經緯儀逐步被淘汰，上世紀上世紀8080年代，年代，T3T3停止生產，瑞士威特也被德國萊卡兼并。停止生產，瑞士威特也被德國萊卡兼并。3.1.2.3.1.2.精密光學經緯儀及其特點精密光學經緯儀及其特點圖圖3.23.2T3T3精精密密光光學學經經緯緯儀儀1.1.概述概述全站儀是全站儀是把把電子測距、電子測角和微型計算機結合成一個整體、能自動記電子測距、電子測角和微型計算機結合成一個整體、能自動記錄錄、存儲并內置計算程序的電子存儲并內置計算程序的電子速速測儀測儀 ，因，因該該

15、儀器能在一個測站點快儀器能在一個測站點快速速進行三維坐標進行三維坐標測量、處理、存儲等工作，測量、處理、存儲等工作，完完整地實現了測量和數據處理過程一體化，因而被稱整地實現了測量和數據處理過程一體化，因而被稱之為全站儀。之為全站儀。 徠卡系列徠卡系列: :高端品牌高端品牌, ,以可靠性高著稱以可靠性高著稱, ,尤其在高精度儀器方面尤其在高精度儀器方面, ,優勢明顯優勢明顯. . 日本索佳系列日本索佳系列: :最早進入中國市場的日系品牌最早進入中國市場的日系品牌, ,生產中等精度全站儀生產中等精度全站儀, ,在業界在業界有較好聲譽有較好聲譽, , 屬于專一生產測繪儀器廠商屬于專一生產測繪儀器廠商

16、, ,目前已被拓普康兼并目前已被拓普康兼并. . 日本拓普康系列日本拓普康系列: :在國內銷售量較大的進口品牌全站儀在國內銷售量較大的進口品牌全站儀, , 覆蓋高、中、低端覆蓋高、中、低端系列產品。在免棱鏡測距功能方面有優勢。系列產品。在免棱鏡測距功能方面有優勢。 日本尼康系列：用戶量較少，屬于小眾品牌。日本尼康系列：用戶量較少，屬于小眾品牌。 日本賓得系列：用戶量較少，屬于小眾品牌。日本賓得系列：用戶量較少，屬于小眾品牌。 國產南方系列：產量很大已遠銷國外，國內用戶最多的自主品牌，價格相國產南方系列：產量很大已遠銷國外，國內用戶最多的自主品牌，價格相對同類進口品牌，優勢明顯，技術進步很快，可

17、靠性略有不足。對同類進口品牌，優勢明顯，技術進步很快，可靠性略有不足。 國產北光系列：國內知名經緯儀生產廠家，進入全站儀時代后，逐漸落伍國產北光系列：國內知名經緯儀生產廠家，進入全站儀時代后，逐漸落伍，用戶量較少，屬于小眾品牌。，用戶量較少，屬于小眾品牌。 國產蘇光系列：同北光系列。國產蘇光系列：同北光系列。l德國德國LEICA LEICA 徠卡徠卡l日本日本TOPCON TOPCON 拓普康拓普康l日本日本SOKKIA SOKKIA 索佳索佳中國南方全站儀中國南方全站儀Carrying handle 手柄手柄Sighting collimator粗瞄鏡粗瞄鏡Optical plummet t

18、elescope光學對中器光學對中器Operating key 操作健操作健Leveling screw整平腳螺旋整平腳螺旋Objective lens 物鏡物鏡Display unit 顯示器顯示器Base 基座基座Horizontal motion clamp, Horizontal tangent screw水平制動、微動螺旋水平制動、微動螺旋Battery 電池電池Vertical motion clamp, Vertical tangent screw豎直制動、微動螺旋豎直制動、微動螺旋Connector計算機連接插口計算機連接插口Telescope focusing knob調焦手

19、輪調焦手輪Telescope eyepiece目鏡目鏡Plate level管水準器管水準器Circle level圓水準器圓水準器單棱鏡組單棱鏡組微型棱鏡微型棱鏡三棱鏡組三棱鏡組木木腳架腳架鋁鋁腳架腳架Compression Lock擰式鎖緊機構擰式鎖緊機構Quick Lock握式鎖緊機構握式鎖緊機構Twist Lock擰式鎖緊機構擰式鎖緊機構Graduation 刻度刻度Quick Lock握式鎖緊機構握式鎖緊機構Circle Level圓水準器圓水準器Prism Pole 對中桿對中桿Bipod 支架支架1.1.測距與測角測距與測角2.2.坐標測量坐標測量3.3.坐標放樣坐標放樣4.4.

20、結合內置計算程序可以實現的一些功能結合內置計算程序可以實現的一些功能: :對邊測對邊測量、懸高測量、面積測量等量、懸高測量、面積測量等. .5 5、數據雙向傳輸功能、數據雙向傳輸功能(1).(1).準備工作準備工作架設儀器、對中整平等方法、步驟和經緯儀相同。最大的架設儀器、對中整平等方法、步驟和經緯儀相同。最大的特點是全站儀有雙軸補償功能，能對三軸不相互垂直對觀測成特點是全站儀有雙軸補償功能，能對三軸不相互垂直對觀測成果的影響，進行自動改正。果的影響，進行自動改正。經緯儀照準部不轉動，望遠鏡繞橫軸俯仰轉動，水平度盤經緯儀照準部不轉動，望遠鏡繞橫軸俯仰轉動，水平度盤讀數不會變化。觀察全站儀做同樣

21、操作時，水平度盤讀數會有讀數不會變化。觀察全站儀做同樣操作時，水平度盤讀數會有微小變化，這就是傾斜補償裝置作用的結果。微小變化，這就是傾斜補償裝置作用的結果。早期生產的全站儀早期生產的全站儀, ,有些采用增量光柵式度盤。增量光柵有些采用增量光柵式度盤。增量光柵式度盤上沒有角度值，讀數裝置是通過累計移動光柵的條數，式度盤上沒有角度值，讀數裝置是通過累計移動光柵的條數，得到轉動過程中角度的變化值。對于這樣的儀器，開機后要旋得到轉動過程中角度的變化值。對于這樣的儀器，開機后要旋轉照準部和轉動望遠鏡，讀數窗才會顯現水平和豎直角讀數，轉照準部和轉動望遠鏡，讀數窗才會顯現水平和豎直角讀數，這項工作稱為度盤

22、初始化。這項工作稱為度盤初始化。5.5.全站儀的基本操作方法全站儀的基本操作方法 （2 2）水平角測量）水平角測量. .按角度測量鍵，使全站儀處于角度測量模式，照準第一個目標按角度測量鍵，使全站儀處于角度測量模式，照準第一個目標A A。. .設置設置A A方向的水平度盤讀數為方向的水平度盤讀數為0 000000000。. .照準第二個目標照準第二個目標B B，此時顯示的水平度盤讀數即為兩方向間的水平，此時顯示的水平度盤讀數即為兩方向間的水平夾角。夾角。 一般全站儀開機后默認模型就是角度測量模式。如照準一般全站儀開機后默認模型就是角度測量模式。如照準A A目標度盤不目標度盤不置為置為0 0，則角

23、度為，則角度為 B B目標度數目標度數 A A目標度數目標度數 。5.5.全站儀的基本操作方法全站儀的基本操作方法(3)(3)距離測量距離測量. .設置棱鏡常數設置棱鏡常數, ,不同型號棱鏡常數不同不同型號棱鏡常數不同, , 不設置則棱鏡常數不設置則棱鏡常數默認上一次設置值默認上一次設置值. . .設置大氣改正值或氣溫、氣壓值。工程測量邊長較短設置大氣改正值或氣溫、氣壓值。工程測量邊長較短, ,不作不作此項設置此項設置, ,直接采用默認設置值直接采用默認設置值, ,對測距精度沒有什么影響對測距精度沒有什么影響. . .照準棱鏡中心照準棱鏡中心, ,按測距按鈕按測距按鈕, ,全站儀讀數窗口及顯示

24、出平距、全站儀讀數窗口及顯示出平距、斜距、高差。其中高差是棱鏡中心相對儀器中心的高差，平距是用斜距、高差。其中高差是棱鏡中心相對儀器中心的高差，平距是用半測回豎直角計算的，所以控制測量一般讀取斜距、豎直角，以多半測回豎直角計算的，所以控制測量一般讀取斜距、豎直角，以多測回豎直角平均值計算水平距離。測回豎直角平均值計算水平距離。(4)(4)坐標測量坐標測量. .選擇數據采集功能選擇數據采集功能, ,通過確定坐標數據文件點號通過確定坐標數據文件點號, ,或或者按鍵輸入的方法者按鍵輸入的方法, ,設定測站點平面坐標和高程。設定測站點平面坐標和高程。. .按和設置測站同樣的方法，設定后視點的坐標按和設置測站同樣的方法，設定后視點的坐標. .量取儀器高、并輸入全站儀。量取儀器高、并輸入全站儀。 . .照準目標棱鏡，輸入照準高度、屬性編碼，按坐標照準目標棱鏡，輸入照準高度、屬性編碼，按坐標測量鍵，全站儀測角測距并計算顯示測點的點號、平面坐測量鍵，全站儀測角測距并計算顯示測點的點號、平面坐標、和高程。標、和高程。. .按鍵確認，數據儲存在全站儀內存中。按鍵確認，數據儲存在全站儀內存中。 5.5.全站儀的基本操作方法全站儀的基本操作方法(1)(1)日光下測量應避免將物鏡直接瞄準太陽日光下測量應避免將物鏡直接瞄準太陽,