1、上一講應掌握的內容上一講應掌握的內容一、建立國家平面大地控制網的方法一、建立國家平面大地控制網的方法 常規大地測量法常規大地測量法: :三角測量法、三角測量法、導線測量法、導線測量法、 三邊測量及邊角同測法三邊測量及邊角同測法 天文測量法天文測量法（測拉普拉斯點）（測拉普拉斯點） 現代定位新技術：現代定位新技術：主要是主要是GPSGPS測量，測量， 另外，甚長基線干涉測量系統另外，甚長基線干涉測量系統(VLBI)(VLBI) 、 激光測衛激光測衛(SLR)(SLR)、慣性測量系統、慣性測量系統(INS)(INS)等等二、建立國家平面大地控制網的基本原則二、建立國家平面大地控制網的基本原則 大地

2、控制網應分級布設、逐級控制大地控制網應分級布設、逐級控制 大地控制網應有足夠的精度大地控制網應有足夠的精度 大地控制網應有一定的密度大地控制網應有一定的密度 大地控制網應有統一的技術規格和要求大地控制網應有統一的技術規格和要求三、國家平面大地控制網的布設方案三、國家平面大地控制網的布設方案 一等三角鎖、二等全面網、三、四等插網、插點一等三角鎖、二等全面網、三、四等插網、插點 1982年完成了全國天文大地網的整體平差工作。網中包括一年完成了全國天文大地網的整體平差工作。網中包括一等三角鎖系，二等三角網，部分三等網，總共約有等三角鎖系，二等三角網，部分三等網，總共約有5萬個大萬個大地控制點，網中離

3、大地點最遠點的點位中誤差為地控制點，網中離大地點最遠點的點位中誤差為0.84m。四、四、利用現代測量技術建立的國家大地測量控制網利用現代測量技術建立的國家大地測量控制網 92中國中國GPS大會戰大會戰（ 27個點，個點，地心坐標地心坐標定位精度優于定位精度優于0.1m ） 96 GPS A級網級網（ 3333個主站，個主站，2323個副站，個副站， 優于優于0.1m ） 國家高精度國家高精度GPS B級網級網（ 818個點，個點，相對精度優于相對精度優于0.07m ） 全國全國GPS一、二級網一、二級網（ 40余個點、余個點、 500多個點，多個點，中誤差中誤差2cm ） 中國地殼運動觀測網絡

4、中國地殼運動觀測網絡（ 25站連續基準網和站連續基準網和1 000站區域網）站區域網） 共同構成我國坐標框架（三維地心坐標系）共同構成我國坐標框架（三維地心坐標系） 20002000國家大地坐標系國家大地坐標系( (與與WGS84WGS84坐標系極為接近坐標系極為接近) )上一講應掌握的內容上一講應掌握的內容五、國家平面大地控制網的布設五、國家平面大地控制網的布設包括以下工作：技術設計，實地選點，建造覘標，標石埋設，外業測量（主要是角度測量，另外天文測量、重力測量、基線測量），平差計算（早期分區平差，最后整體平差，在橢球面上平差并轉化為6帶坐標和新54北京坐標系）等。上一講應掌握的內容上一講應

5、掌握的內容全國天文大地網的整體平差 全國天文大地網天文大地網整體平差于1982年全部完成。網中包括一等、二等和部分三等三角網和導線網，共計約有5萬萬個大地控制點，約31萬萬個方向觀測值，還包括467條起始邊，458個拉普拉斯方位角。 該在1980年大地坐標系年大地坐標系的參考橢球面上進行的，方向觀測值和邊長都歸算到參考橢球面上。按照完全獨立的兩種方案來進行兩種方案來進行平差平差計算：分區坐標參數平差法和條件聯系平差法。兩種平差結果幾乎完全一致(坐標最大差為4.8cm)，網中離大地點最遠最遠點的點位中誤差為點的點位中誤差為0.84m。 全部網點平差后將大地經緯度換算成的6帶及3帶的高斯平面直角坐

6、標。還將化算為新54 北京坐標系的坐標。天文大地網同時存在三種坐標系的坐標值（三種坐標系的坐標值（L，B；x80, y80; x新新64, y新新64 ）5.4.1 精密測角儀器精密測角儀器經緯儀經緯儀一、精密經緯儀的分類一、精密經緯儀的分類 按度盤結構分為：按度盤結構分為：光學經緯儀光學經緯儀和和電子經緯儀電子經緯儀。 按測角精度，一測回方向中誤差按測角精度，一測回方向中誤差的大小分為：的大小分為：1 1、高精度經緯儀高精度經緯儀： 1 1 ，用于一、二等三角測量用于一、二等三角測量 一等三角測量一等三角測量 北光北光J J07 07 ，Wild TWild T4 4 二等三角測量二等三角測

7、量 北光北光J J1 1 、 Wild TWild T3 3, , 蘇光蘇光DJDJ1 1 等等 2 2、中等精度經緯儀中等精度經緯儀： 2 2 ，用于三、四等三角測量用于三、四等三角測量 北光北光DJDJ2 2 、 Wild TWild T2 2, , 蘇光蘇光J J2 2、西光、西光DJDJ2 2 等等 3 3、普通經緯儀普通經緯儀（與全站儀與全站儀）：）： 5 5 DJ DJ6 6，J J6 6，J J1515等等等等 D:D:大地大地 ,J:,J:經緯儀經緯儀, ,右邊的數值表示精度等級。右邊的數值表示精度等級。 T:T:為德語為德語TheodolitTheodolit的第一個字母。的

8、第一個字母。二、精密角度測量儀器的特點二、精密角度測量儀器的特點1.精密光學經緯儀的主要特點精密光學經緯儀的主要特點 ( (與普通經緯儀相比與普通經緯儀相比) )角度標準設備角度標準設備 度盤及其讀數系統都由光學玻璃組成，水平度盤和垂直度盤(豎盤)共用同一個附著在望遠鏡筒旁邊的讀數顯微鏡和光學測微器光學測微器，并實現雙面雙面( (對徑對徑) )讀數讀數。目標照準設備目標照準設備 尺寸較短的內調焦望遠鏡。一般給出目標的倒像，但現代望遠鏡大多數給出目標的正像；一般制動及微動螺旋分離設置，現代的則向共軸發展。設有強制歸心機構設有強制歸心機構，精密光學對點器和對中桿以及快速安平機構等，有的經緯儀設有垂

9、直度盤指標自動歸零補償器，從而提高了儀器精度和測量效率2、精密電子經緯儀的主要特點精密電子經緯儀的主要特點（與光學經緯儀相比）（與光學經緯儀相比） 角度標準設備：角度標準設備： 采用編碼度盤及編碼測微器的絕對式； 采用光柵度盤并利用莫爾干涉條紋測量技術的增量式。 微處理機是微處理機是全站儀全站儀的中心部件，它的主要功能是：的中心部件，它的主要功能是： 控制和檢核各種測量程序； 實現電子測角，并計算豎軸傾斜引起的水平角及豎直角的改正，絕大多數是雙面顯示； 實現電子測距和計算，對所測距離進行地球曲率和氣象改正，并進行相應的數據處理如水平距離、高差及坐標增量的計算等。2、精密電子經緯儀的主要特點精密

10、電子經緯儀的主要特點(續)將觀測值及計算結果顯示在顯示器上或自動記錄在電子手簿上或存儲器內。 豎軸傾斜自動測量和改正系統是供儀器自動整平及整平剩余誤差對水平盤讀數和豎盤讀數的自動改正。 現代電子經緯儀具有自動觀測功能(帶有馬達伺服裝置和CCD攝像鏡頭，能夠自動搜索目標、精密照準、按程序進行測量和記錄)。三、電子測角原理三、電子測角原理編碼度盤測角系統，增量式光柵度盤測角系統和動態光柵度盤測角系統1.1.編碼度盤測角原理編碼度盤測角原理編碼度盤屬于絕對測角系統，因為其角值是度盤已經注記的絕對數字用4位二進制表示角值，則全圓只能刻成24=16個扇形，則度盤刻劃值為360/1622.5 2.2.增量

11、式光柵度盤測角原理增量式光柵度盤測角原理 光柵度盤是利用莫爾干涉條紋效應來實現測角的。 光柵度盤莫爾干涉條紋效應 光柵度盤測角原理莫爾干涉條紋效應莫爾干涉條紋效應 一組黑（不透光）白（透光）相間的平行條紋稱為直線光柵。將兩密度相同的直線光柵相疊，并使它們的刻劃相互傾斜一個很小的角度，這時會出現明暗相同的條紋，這就是莫爾干涉條紋莫爾干涉條紋。 兩光柵之間的傾角越小則條紋越粗。 當光柵水平移動時，莫爾條紋上、下移動。 只要光柵夾角小，則很小的光柵移動量就會產生很大的條紋移動量。 光柵度盤是利用莫爾干涉條紋效應來實現測角的。光柵度盤測角原理光柵度盤測角原理 經緯儀度盤作成主光柵，另用相同柵距的光柵作

12、為指示光柵，利用干涉條紋可實現測角。 當度盤隨照準部轉動時，莫爾條紋落在接收管上。度盤每轉動一條光柵，莫爾條紋在接收管上移動一周，流過接收管的電流變化一周。當儀器照準零方向時，讓儀器的計數器處于零位，而當度盤隨照準部轉動照準某目標時，流過接收管電流的周期數就是兩方向之間所夾的光柵數。 由于光柵之間的夾角是已知，計數器所計的電流周期數經過處理就可以顯示出角度值。 如果在電流波形的每一期內再均勻內插n個脈沖，計算器對脈沖進行計數，所得的脈沖數就等于兩個方向所夾光柵數的n倍，就相當于把光柵刻劃線增加了n倍，角度分辨率也就提高了n倍。3.3.動態光柵度盤測角原理動態光柵度盤測角原理 動態度盤刻有102

13、4條柵線，內含柵線和縫隙，相應為不透光和透光區，其柵距分劃值為1265.625秒，設為0。盤上有兩個計數光柵，R為固定光柵，安置在度盤外緣；S為可動光柵，隨照準部旋轉，安置在度盤內緣；為照準某方向后R與S之間的角度。讀角時，度盤開始旋轉，計取通過兩個光柵間的柵條數，即可求得角度值。 n0 + 0 ，即角等于n個周期0和不足整周期的0分劃值之和，它們分別由粗測和精測求得。 四、測角儀器的主要誤差四、測角儀器的主要誤差1、視準軸誤差、視準軸誤差u儀器的視準軸不與水平軸正交所產生的誤差稱為視準軸誤視準軸誤差差。視準軸誤差使照準面成圓錐面。 用C表示，常用2C值檢查。u產生視準軸誤差的主要原因主要原因

14、有：望遠鏡的十字絲分劃板安置不正確；望遠鏡調焦鏡運行時晃動；氣溫變化引起儀器部件的脹縮，特別是儀器受熱不均勻使視準軸位置變化。u視準軸誤差C對盤左、盤右水平方向觀測值的影響大小相等，正負號相反，因此，取盤左、盤右實際讀數的中數，可以消除視準軸誤差的影響。u由于望遠鏡的調焦鏡運行不正確，也就是運行中有晃動可以引起視準軸位置的變化，所以規定在一測回內不得重新調焦規定在一測回內不得重新調焦。四、測角儀器的主要誤差（續）四、測角儀器的主要誤差（續）2、水平軸傾斜誤差、水平軸傾斜誤差 （常用 i角表示）u儀器的水平軸不與垂直軸正交，所產生的誤差稱為 水平軸傾斜誤差水平軸傾斜誤差。水平軸傾斜誤差使照準面成

15、傾斜面。u產生水平軸（傾斜）誤差的主要原因有：儀器左、右兩端的支架不等高，水平軸兩端軸徑不相等都會產生水平軸傾斜誤差。u水平軸傾斜誤差，對水平方向觀測值與目標高度有關，隨角增大而增大。在盤左、盤右讀數的平均值中可以得到抵消。u儀器的視準軸誤差和水平軸傾斜誤差是同時存在的，它們的影響將同時反映在盤左和盤右的讀數差中。2222 tancoscLRcii 四、測角儀器的主要誤差（續）四、測角儀器的主要誤差（續）3、垂直軸傾斜誤差垂直軸傾斜誤差 （常用 v角表示）u設視準軸與水平軸正交，水平軸垂直于垂直軸，僅由于儀器未嚴格整平，而使垂直軸偏離測站鉛垂線一微小角度，這就是垂直軸傾斜誤差垂直軸傾斜誤差。u

16、由于垂直軸傾斜而引起水平軸傾斜的方向在望遠鏡倒轉前后也是相同的，因而對任一觀測方向在盤左、盤右觀測結果的平均值中不能消除這種誤差的影響。u垂直軸傾斜誤差對水平方向觀測值的影響，不僅與垂直軸傾斜角v有關，還隨著照準目標的垂直角和照準目標的方位不同而不同。u在觀測時一般采取以下措施來削減這種誤差：盡量減小垂直軸的傾斜角v值；測回間重新整平儀器；對水平方向觀測值施加垂直軸傾斜改正數。四、測角儀器的主要誤差（續）四、測角儀器的主要誤差（續）4、光學測微器行差、光學測微器行差（常用 r表示）u當測微分劃盤由0分劃線轉至最末n0 分劃線時，也就是測微分劃盤轉動了n0格時，度盤分劃線應恰好移到半個分格，這是

17、測微器能夠正確測定小于度盤最小分格值一半的尾數的一個重要條件。當讀數顯微鏡物鏡光具組的位置不正確，使讀數顯微鏡中度盤分格的寬度不能得到正確的放大，這時度盤分劃線平移半分格時，測微分劃盤往往并不恰好轉動n0格，而是轉動了格n(n n0 ) n0與n之差就是光學測微器行差。光學測微器行差。u使用中要定期測定光學測微器行差。u當行差 r對于J1型測角儀器應小于1 ，對于J2型測角儀器應小于2 ，如超過上述規定，應在觀測成果中施加行差改正數。五、液態雙軸補償系統五、液態雙軸補償系統 垂直軸傾斜誤差在光學經緯儀上是不好消除的，擔在電子經緯儀中則可采用液體雙軸補償系統予以補償。 當儀器傾斜時，傾斜傳感器的

18、液體形成光楔，從而導致光程不同和光束的位移。 位移的大小感應在CCD陣列的X方向和Y方向上，微處理器根據位移的大小計算儀器的傾斜量。 進而求出水平方向及天頂距觀測值的改正數，并把他們加到觀測值上，輸出改正后的水平方向及天頂距觀測值。結束 謝謝謝謝!莫爾干涉條紋效應 一組黑（不透光）白（透光）相間的平行條紋稱為直線光柵。將兩密度相同的直線光柵相疊，并使它們的刻劃相互傾斜一個很小的角度，這時會出現明暗相同的條紋，這就是莫爾干涉條紋莫爾干涉條紋。 兩光柵之間的傾角越小則條紋越粗。 當光柵水平移動時，莫爾條紋上、下移動。 只要光柵夾角小，則很小的光柵移動量就會產生很大的條紋移動量。 光柵度盤是利用莫爾干涉條紋效應來實現測角的。莫爾干涉條紋精密角度測量儀器的主要部件精密角度測量儀器的主要部件1、垂直水準器觀測棱鏡；2、垂直度盤照明反光鏡垂直度盤照明反光鏡；3、望遠鏡調焦螺旋；4、十字絲校正螺旋；5、垂直度盤水準器微動螺旋；6、望遠鏡