精密测角仪器和水平角观测

第三章 精密测角仪器和水平角观测 1我国光学经纬仪系列分为J07，J1、J2、J6等型号，试述J字及其下角码数字各代表什么含义？ 2经纬仪望远镜中的十字丝分划板，其竖丝为何刻成单丝和双丝两部分?作业时如何应用它们?3为使望远镜能看清目标并能精确照准，应先进行 ，接着进行 。高精度的光学经纬仪常备有几个目镜供选用，在选用目镜时应根据 。 4T3经纬仪为什么备有不同倍率的目镜?目镜的倍率不同在使用时有何利弊？换装目镜时应注意哪些事项? 5经纬仪望远镜的目镜有什么作用?作业时为什么首先要消除视差? 6经纬仪的照准部通常包括哪几部分?7经纬仪上的圆水准器和长水准器各有什么功能?何谓水准管的格值？ 8何谓光学经纬仪度盘的长周期误差和短周期误差?为了减弱上述误差影响，作业时常采取什么措施? 9经纬仪的照准部偏心差、度盘偏心差和定向误差各是什么含义?为什么要求一台仪器不应存在上述误差或者需把误差减少到最低限度? 10经纬仪的读数设备包括哪几部分?各有什么作用?11目前，精密光学经纬仪中采用的光学测微器主要有哪两种？试简要说明其工作原理及为什么最后的旋转方向应为旋进?12为什么使用对径重合读数法可以消除照准部和度盘的偏心差影响? 13参照教材第70页图316，回答下列有关wild T3读数设备的几个问题： (1)水平度盘的格值是多少?为什么? (2)转动测微轮全部注记刻划后，水平度盘刻划的影像应相对移动多少格? (3)为什么说测微尺上的最小格值为0.2？ (4)水平度盘与垂直度盘的直径不同，为什么可以使用同一个测微器? 14用wild T3和国产J2经纬仪测定垂直角时，为什么会有不同的垂直角和指标差计算公式?15正确理解光学测微器行差的意义、测定行差的基本原理，在观测结果中如何进行行差改正？在行差测定过程中，要将照准部安置在不同的度盘位置上，为什么？16测定T3经纬仪行差，设分划与分划A重合时，测微器读数为0.2；而分划 与重合时，读数为+0.8。如果用该仪器观测某一角度，得第一方向值为603928.6，第二方向值为933014.2，试问：(1) 该仪器测微器行差近似值是多少?(2) 经行差改正后的角度值是多少? 17设T3光学经纬仪在下列度盘位置上测定行差：分划（180+A）与分划（A）重合时，测微器的读数为-0.2格，而分划（180+A）与（A-i）重合时，读数为60.4格，现用该仪器观测某一方向时，当用测微器使上下分划重合后，第一次读数为16.22格，第二次是16.53格，试求：（1）测微器的行差近似值；（2）经过行差改正后的正确方向值。18试述光学测微器行差的产生和测定方法。J6级经纬仪中有否行差，为什么？请画出J2经纬仪度盘位置为6040时读数窗中读取a、b、c的情况。 19设某方向用J2经纬仪（20）测得的读数为2145622.8，该仪器测微器行差为+2.6，求改正后方向读数值。20经测定某T2光学经纬仪的行差为-2.5，用它测定某一角度AOB，已知OA方向值为120525，OB方向观测值为783821，试求经过行差改正后角AOB的值。21现对T3光学经纬仪的光学测微器进行行差测定，测定的行差为r=+1.2，r=1.8，试问：该台仪器的行差大了还是小了？在观测结果中是否要顾及行差的影响？r过大说明什么问题，采取什么措施予以减弱影响？ 22光学测微器读数误差包括度盘对径分划线的重合误差和测微尺上的估读误差，为什么要远比大？又根据实验及统计表明，wild T3经纬仪的读数误差要远比各类J2级经纬仪的读数误差小，主要原因是什么?23经纬仪视准轴误差C对水平方向观测值的影响是多少？它有哪些主要性质？水平轴倾斜误差对水平方向观测值的影响是多少?有什么主要性质? 24什么是经纬仪的三轴误差？如何测定？它们对水平角观测有何影响？在观测时采用什么措施来减弱或消除这些影响？ 25经纬仪的水平轴不垂直于垂直轴（亦称竖直轴或竖轴）的误差对于水平方向观测值会发生怎样的影响？怎样测定这项误差的数值？怎样消除这项误差的影响？ 26用T3经纬仪观测某方向，盘左时气泡两端读数为4.034.0，盘右时气泡两端读数为36.06.0。已知该水准器格值7.20，某方向垂直角445。试求该方向垂直轴倾斜改正数. 27经纬仪的三轴误差十分重要，请绘图说明它们的产生原因，并导出它们对观测方向影响的公式。 28用两个度盘位置取平均值的方法消除视准轴误差影响的前提条件是什么? 29，该式成立的条件是什么？该式的严格形式又是什么?为什么通常可以用该式检查观测成果的质量? 30有人说三角网边长愈长，水平轴倾斜误差对方向值的影响愈小，反之亦然。你认为这种说法正确吗?为什么? 31垂直轴倾斜误差的影响能否用两个度盘位置读数取平均值的方法来消除？为什么? 32为什么说垂直轴倾斜误差对方向观测值的影响与观测目标的垂直角和方位有关？为了削弱垂直轴倾斜误差对方向观测的影响，规范对观测操作有哪些规定? 33在求算垂直轴倾斜改正数时，若照准部水准管上没有数字刻划注记，如何才能测定水准管气泡偏离情况? 34设用J2经纬仪观测某方向时，读取的气泡位置读数如下： 盘左 左=5.8 右=3.9 盘右 左=6.0 右=4.0已知，方向观测值读数为571415.9，试求改正后方向值。 35试述视准轴误差的校正方法及步骤。 36设在某测站上仅用盘左位置对各目标进行方向观测，问用半测回方向值求出的角度值中是否存在视准轴误差、水平轴误差及垂直轴倾斜误差的影响？为什么?又若各个照准目标与仪器在一个水平面上，角度值中是否存在上述误差的影响，为什么? 37既然取盘左、盘右观测的中值可以消除水平轴倾斜误差的影响，为什么出测前还必须作此项检验?水平轴不垂直于垂直轴之差的测定方法及步骤是什么？检验中为什么要求，？ 38影响方向观测精度的误差主要分哪三大类？各包括哪些主要内容?39为什么在进行水平方向观测时，规定一个测回内不得重新调焦?请用望远镜的成像原理说明能不能做到这一点。 40气流动态对观测目标成像的影响有哪些规律？ 41何谓水平折光差?为什么说由它引起的水平方向观测误差呈系统误差性质?在作业中应采取什么措施来减弱其影响? 42为什么说因为气温变化对仪器稳定性产生的影响不属于仪器本身的误差？作业中如何减弱其影响? 43为什么用两个度盘位置取平均置可消除水平轴倾斜误差对水平方向观测值的影响? 44设在某些方向垂直角超过3的测站上进行水平方向观测，应采取哪些措施来消除或减弱经纬仪的三轴误差影响?45有关规范细则中要求在进行水平方向观测时，上半测回与下半测回需分别顺转和逆转照准部去照准目标，目的何在?在照准起始方向之前，要求先将照准部旋转12周，有何作用?46鉴于经纬仪照准部制动螺旋与微动螺旋的机械结构，有关规范细则要求使用微动螺旋照准目标时，最后旋转方向应为旋进，这项要求与观测程序中规定的照准目标时上半测回应顺转（或下半测回应逆转）的规定有无矛盾？如何处理？47每期控制测量作业开始前应对精密光学经纬仪进行哪些项目的检验？检验的目的和作用是什么? 48经纬仪上光学对点器的检验和校正因仪器结构的不同，有哪些具体方法？ 49在一个测回的观测过程中，为什么不允许重新调焦？如何才能做到这一点? 50为什么在许多观测程序中，观测次序常常呈对称排列？它可以消除或减弱哪些误差的影响? 51在半测回观测前及观测过程中，对照准部的旋转方向有何规定，为什么? 52在观测过程中对垂直轴的位置有何规定，为什么？怎样才能使其始终居于铅垂位置？ 53规范对观测手簿的记载有何具体规定？其中哪些数字可以改动，哪些不能改动？ 54规范对测站上的观测限差有哪些具体规定? 55当某照准方向的垂直角超过30时，该方向如何进行2C互差比较，为什么？ 56什么叫等权完全方向组？等权完全方向组有什么特征？ 57进行精密平面控制测量时，为什么强调采用测角方法所得成果应为等权完全方向组？试说明方向观测法观测的成果经过测站平差后可得到等权完全方向组。 58说明方向观测法的观测步骤在观测过程中有哪些规定？ 59在三角点上用方向观测法进行方向观测时，为什么要比较2c值的互差？ 60什么是基本测回观测结果？重测观测结果是否属于基本测回观测结果？重测观测结果超限时是否计入重测方向测回数？61在方向观测法中，包含零方向的角度与不含零方向的角度，它们的观测值中误差之比是多少（提示：设正倒镜各观测一次方向值的权为1）?62分析下列超限原因：(1) 在山区作水平方向观测，一测回内2c互差超限，而同方向的相邻测回2c互差不超限。(2) 各测站观测中未发现超限，而三角形闭合差超限，且同时发生在两相邻三角形内。 63试用方向观测法的操作程序说明方向观测法的优点。 64方向观测法中选择好零方向有什么重要意义?为什么当观测方向数n3时可不必归至零方向？ 65采用方向观测法测回数在两个或两个以上时，变换起始度盘位置的目的何在？怎样确定每一测回的度盘位置？66试导出方向观测法测站平差精度评定的近似公式及严密公式。67为什么说测站平差的精度评定在实用上并不能全面正确地衡量观测成果的精度？68试述分组观测法的意义和通常采用的观测方法，它和补测有哪些区别？69为什么规定分组观测时各组之间需包括两个共同的方向？其间有何限差规定？70为什么用全组合测角法测角，经测站平差后其角度能够化为等权完全方向组，而方向观测法却不能？71何谓补测？分别在三个方向和五个方向的四等点上观测时，第五个测回中出现一个方向被烟雾遮挡，你将作何处理? 72设某测站上有五个观测方向，其中第3方向照准困难，甲观测员在全部基本测回数内都没有照准，打算按补测处理；而乙观测员认为这不能按补测处理，应按分组观测处理。你认为谁的意见对，为什么？73重测的含义是什么？国家规范对一个测站上的重测有哪些规定？重测和补测在程序和方法上有何区别？ 74在一个测站上，判定取舍和重测一般应遵循怎样的顺序？ 75试判定下列情况是否算重测，并说明为什么? (1)当观测员完成了上半测回时，记录员才发现归零差超过，但未通知观测员，观测员继续测完了下半测回。 (2)在下半测回快要结束时，观测员发现气泡偏离过大，随即停止了观测，接着又重新开始该测回的观测。 (3)当观测员读完下半测回归零方向的读数后，记录员发觉下半测回归零差超限并未作记录。 (4)当记录员记完了一个测回的记录后，发现观测员测错了一个方向。 (5)记录员在记录过程中记错了秒值，并通知观测员停止观测，重新开始。76进行方向值互差比较时，怎样判断孤值？ 77当某方向的2c互差值超限时，该方向的方向观测值是否应该参加方向值互差的比较？78在评定三角网观测精度时，通常有哪三种测角中误差标准？各有什么特点?相互间有什么关系？ 79为了提高测角精度，增加测回数是有效措施之一，测回数与精度之间存在何种函数关系？试作定量分析。又为什么说不适宜地增加测回数，对提高测角精度无实际意义？ 80以J2经纬仪作水平方向观测为例，试分析说明规定下列各项限差的依据： (1)半测回归零差8；(2)测回内2C互差13；(3)各测回间互差9。 81在学习了观测作业的实施步骤之后，你认为作为观测作业组的组长应如何有效地组织测站工作？ 82设有一中心五边形三角网进行外业观测成果验算时，发现其中一个三角形的闭合差刚刚超限，但极条件闭合差很小。试问返工时，应首先到哪一站观测？为什么？83判定下列观测成果：(1) 设在测站上用J2经纬仪观测4个方向，各测回各方向的2C值及方向观测值中数如表31所示，试计算重测方向测回数，并对成果提出具体处理意见。(2) 在某测站上用T2经纬仪进行了四等三角观测，各测回的归零差、2C、方向值及重测结果列于表32，试判定该份成果是否合格？84设有一个测站采用分组方向观测，其观测成果（零方向相同）如下：第一组：100000.02314752.43790349.841332836.9第二组：100000.03790352.551704737.7试求：测站平差后成果。85在某一高等点上设站，分两组观测（零方向相同）的成果如下：第一组：100000.02605214.73824526.451790257.9第二组：100000.02605212.941392635.562173404.0其中1，2方向为高级点方向，并已知其角值为12=625214.0，试求测站平差后的成果。86设有一个测站上方向法分组观测的成果（零方向不同）如下：第一组：100000.02470351.63853724.151471742.061785219.2第二组：200000.04604210.961314830.0试求测站平差后的成果。87简述归心改正问题产生的原因，并绘图导出归心改正数的计算公式。 88归心元素有哪些？它们的惯用符号和严格定义是什么？ 89简要说明测定归心元素常用的两种方法及它们各适用于什么情况。90图31所示的三角点A、B、C皆有归心改正问题，现将经测站平差后之方向值、概略边长（以米为单位）及从归心投影用纸中抄录之归心元素标在图上，试作归心改正计算并计算三角形闭合差。 91图32中，By表示测站点标石中心，Y表示观测时仪器中心；BT表示照准点的标石中心，T表示照准点的觇标中心。试用符号在图上标出归心元素及标明MY、MT、S、C、。 92在研究归心改正数及归心元素的测定精度时： (1)基本要求是什么? (2)为什么三角网边长愈短，对偏心距的测定精度要求愈高? (3)为什么当偏心距愈大或者三角形边长愈短时，要求有愈高的偏心角测定精度? (4)三角网边长概值应有如何的精度？为什么说当边长愈短或偏心距愈大时，需要提高边长概值的精度？93如图3-3所示，中点多边形各三角点的归心元素数据见表3-3，有关三角点的经测站平差后的方向值见表3-4，求经归心改正后“大明山”三角点的方向值。表3-3三角点测站点归心元素照准点归心元素大明山0.030(m)310450.100(m)12020莲花山0000三石坡0000老光顶0.050150150.007(m)26515太阳岭芝麻岗0.08090450.040(m)6630表3-4测站点照 准 点大明山莲花山三石坡老光顶太阳岭芝麻岗00000.0603825.31104521.41670015.62482754.1老光顶太阳岭大明山三石坡00000.0712317.21391749.1芝麻岗大明山太阳岭00000.0713321.7注：因莲花山、三石坡、太阳岭的归心元素都为0，所以观测方向值不列出。大明山测站归心元素计算 表3-5观测方向莲花山三石坡老光顶太阳岭芝麻岗MD(m)48755678587039414252c老光顶照准点归心元素计算表 表3-6 芝麻岗照准点归心元素计算表 表3-7观测方向太阳岭大明山三石坡观测方向大明山太阳岭MMD(m)487558706003D(m)42524809大明山三角点归心改正后方向值之计算表 表3-8观测方向测站平差后方 向 值归 心 改 正c+改正数归 零改正后方向值c莲花山三石坡老光顶太阳岭芝麻岗附示例：1. 分组观测的测站平差用方向观测法观测，当测站上观测方向多于6个，一般可采用分组观测。分组时，一般将成像情况大致相同的方向分在一组，每组内包含的方向数大致相等，两组都要联测两个共同方向（其中最好有一个是共同的零方向），以便检核。两组中每一组的观测方法、测站的检核项目、作业限差和测站平差等与不分组观测时相同。所不同的是，两组共同方向之间的联测角应该作检核。此外，还要将两组的测站平差成果联合在一起再进行平差计算，以消除两组之间的差异，最后得到以同一起始方向为准的一组方向观测值。例：（1）表3-9为一个三等点的两组观测测站平差的计算表。两组的第一个联测方向为共同的零方向。两组观测联测角的闭合差： （2）表3-10为一个二等点的两组观测测站平差。其联测方向不包含零方向。两组观测联测角闭合差： 表39方向号第一组第二组平差方向值( )观测值( )改正数()归零()观测值( )改正数()归零()10 00 00.0+0.40.00 00 00.0-0.40.00 00 00.02 42 35 18.4-0.4 42 35 18.0355 45 15.2+0.4 55 45 15.64141 04 56.8-0.4141 04 56.45169 00 52.3-0.4169 00 51.96220 14 13.6-0.4-0.8220 14 12.0+0.4+0.8220 14 12.87278 38 08.7+0.4278 38 09.1 表310方向号第一组第二组平差方向值( )观测值( )改正数()归零()观测值( )改正数()归零()10 00 00.000.00 00 00.002 59 41 18.950.0 59 41 18.953115 37 42.36-0.30-0.300 00 00.00+0.300.0115 37 42.064170 06 29.43+0.30+0.30 54 28 48.27-0.30-0.60170 06 29.735119 50 55.18-0.30235 28 36.946164 19 37.40-0.30279 57 19.162. 归心改正与归心改正数计算在进行归心改正计算前，首先应编制归心元素表，将经过检查的归心投影用纸，依三角点的编号顺序整理，把测站点归心元素、及照准点归心元素、填入计算表中。计算公式：测站归心改正数c计算公式为 式中为测站偏心角，它以仪器中心Y为顶点，由测站偏心距起顺时针旋转到测站零方向的一个角度；M为测站归零方向到各方向的夹角。照准点归心改正数r计算公式为 式中、分别为照准点的偏心距和偏心角，其中是以照准圆筒T为顶点由偏心距起顺时针旋转到照准点的零方向的夹角；M1为照准点的归心零方向顺转至改正方向间的夹角。特别注意：如果归心投影与水平方向观测时的起始方向不一致，则需将（）换算到与水平方向观测时的起始方向一致。如图3-4(a)、(b)所示情况，其换算公式为：（）换算后=换算前（）换算后=换算前式中M为投影起始方向减去观测起始方向之差值。 例：测站点王村的测站归心元素=0.029m，=3530；并观测了4个方向，每个方向上的照准点归心元素已填入表3-11，试计算测站点王村至4个方向的归心改正数。全部计算列于表3-11中。测站：王村 表311项 目方 向石 桥姚 村小 山树 村3530980217154221560.0360.0280.10913525501235110S(Km)3.6583.5783.5423.9123.475.928.43-4.005.214.44-3.45c0.951.660.24-1.021.421.24-0.88 表中与为。3. 光学测微器行差改正数的计算例：经测定，所用T3光学经纬仪的行差1.5，用该仪器测得某一方向观测值为642130.0，试求经行差改正后的方向观测值。行差改正数计算公式：式中r为行差改正数；c为测微器的读数；r为所用仪器光学测微器的行差；为度盘上一个分格的值。本题所用的仪器为T3仪器，由于T3光学经纬仪度盘最小分格值=4，因此小于最小分格一半2的读数是由测微器中读得，如本例的测微器读数为130.0，应按行差改正数计算公式计算。得经行差改正后的方向值为：642130.01.1=642128.911