第四章水平网建立1.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章,水平控制网的建立,本章主要讨论以下几个问题,（,1,）,分析影响观测精度的主要因素、产生原因、性质和规律,提出消除或减弱观测误差的措施,（,2,）,制定观测操作的基本规则、具体作业方法和作业限差,（,3,）,研究观测成果的精度，找出超限原因及处理方法,（,4,）,水平控制网概算的内容和方法,（,5,）,依控制网的几何条件检查观测成果质量,（,6,）,几何条件闭合差超限时的误差分析,外界条件：,观测作业时的气象情况及作业地区的地理环境，其 中所起作用最大的因素是太阳热辐射。,一、环境对目标成像质量的影响,1,决定成像质量的因素,目标成像质量是指目标影像的清晰、稳定程度。,是否清晰取决于大气的透明度，即大气中尘粒及水蒸气的含量。,是否稳定取决于视线所经过的大气层的密度结构变化情况,2,减弱措施,选点时要保证视线距地面有足够的高度。,选择有利的时间进行观测。,增大目标对背景的反差。,4.1,外界条件对水平角观测精度的影响,二、折光差,1,折光差的产生原因,大气层在重力的作用下，空气分子形成上疏下密的垂直密度梯度。同时大气密度在水平方向上也不均匀，同时存在着水平密度梯度。,观测时视准轴的方向和仪器中心与目标连线之间的夹角称为折光差。折光差在测站目标铅垂面内的分量称为垂直折光差；在测站水平面上的分量称为水平折光差。,P,B,Z,Y,X,水平折光,垂直折光,一般水平折光为,1,”,-2”,，最大可到,6,”,-7”,4.1,外界条件对水平角观测精度的影响,2,水平折光影响的规律及性质,不同性质的地物分界附近，往往存在着大气水平密度梯度。,视线方向与大气密度梯度方向愈接近垂直，折光影响愈大。,视线方向距离折光场的地形地物愈近，折光影响也愈大。,视线与形成水平折光的地貌地物平行的距,离愈长,影响愈大。,测站愈接近形成折光场的,地形地物，折光影响愈大,气象条件显著变化时，容易,形成较大的折光。,白天和黑夜水平折光的符号可能相反。,4.1,外界条件对水平角观测精度的影响,4.1,外界条件对水平角观测精度的影响,水平折光影响的性质,某测站某个方向，在相同的观测时间和类似的气象条件下，折光影响符号相同、数值接近，属于系统误差。,在大面积控制网中，由于各点所受水平折光影响的大小、方向各不相同，对网中所有方向来讲，其影响具有偶然误差的特性。,若锁网中有大的地貌地物，如大山脉、江河、沙漠等，它们边缘的一系列视线就会含有同符号的系统误差，并且累加。,3,水平折光的减弱措施,视线既要超越障碍物一定高度，也要旁离任何地貌地物一定距离。避免与江河湖海、沙漠的边缘平行，避免通过高大的建筑物、大工厂的侧方。,在水平折光影响严重的地区，应适当缩短边长，或变动点位，或改变点间连接方向以避免选择影响严重的边。,观测时检查各方向是否超出和旁离觇标各部位一定的距离。,气象条件变化显著时，应停止观测。,一等水平角观测，一份成果的全部测回应大致分配在三个时间段（上午、下午、夜间），每个角度的全部测回应尽可能分配在不同的气象条件下完成（日夜各半）。二等观测可以都在白天完成，但必须分配在上、下午进行。,有利观测时间进行观测。影像微有颤动情况下，是有利时间,4.1,外界条件对水平角观测精度的影响,三、,觇标内架及脚架扭转的影响,1,觇标内架及脚架扭转产生的原因：,木标,原因,：根本原因是湿度的变化。,规律：,以一昼夜为周期,白天和夜间的扭转量大致相等。,不同觇标扭转的大小方向各异，同一觇标日扭转相似。,主要由湿度变化引起。天气突变时，扭转可发生异常。,脚架扭转情况和木标类似。,钢标,原因,：主要原因是温度的变化，钢标组成部件之间的拉力不均匀也产生扭转。,4.1,外界条件对水平角观测精度的影响,钢标扭转,规律：,仅白天剧烈扭转，最大,1,”,2,”,，一天可达,12,，夜间几乎不扭转,晴天扭转量大且不均匀，阴天较小,不同觇标扭转规律不全一致,同一觇标每天扭转情况大致相似,2,减弱觇标内架及脚架扭转影响的措施：,选择适当的观测程序（上下半测回照准目标次序相反）,P131,仪器安装偏扭观察镜，进行读数改正。,选择扭转不剧烈的有利时间观测。,仪器脚架应存放在干燥阴凉的地方，避免雨淋和曝晒。,改进觇标结构，提高造标质量。,4.1,外界条件对水平角观测精度的影响,四、照准目标的相位差,1,相位差定义：,照准目标的相位差,望远镜照准线偏离圆,筒中心轴线的角距。,2,相位差产生原因：,当背景是较暗的地物时，容易偏向亮的一侧。当背景是较明朗的天空时，容易偏向暗的一侧。,3,相位差的规律,相位差的大小与太阳的方位有关。,同一时间相位差的大小与目标的大小、距离、方位有关。,目标的颜色、形状和背景也有一定影响。,4.1,外界条件对水平角观测精度的影响,四、照准目标的相位差,4.1,外界条件对水平角观测精度的影响,3,相位差的性质,相位差对水平观测值的影响属系统误差。,4,减弱影响的措施,采用反射光线较少的微,相位差圆筒。一等观测中，,照准目标采用回光。,上午、下午各测半数测回,观测时，要尽可能地分辨,出圆筒的,整个轮廓进行照准。,4.1,外界条件对水平角观测精度的影响,五、视准轴受温度变化的影响,1,视准轴变化的原因,观测中，由于外界气温的变化，视准轴也会随之变化，使观测精度受到影响，通常称之为视准轴受温度变化的影响。,通常可分为两部分：,由测站周围气温的变化使仪器“全面受热”的影响；,由热辐射和冷空气固定在测站一侧使仪器“单面受热”影响,2,视准轴变化的性质和规律,随温度变化的系统误差。（,2C,随时间变化）,0.3,/,-0.5,/,/C,0,正、倒镜位置，视准轴变动使得取中数无法消除其影响。,4.1,外界条件对水平角观测精度的影响,五、视准轴受温度变化的影响,3,减弱影响的措施,缩短一测回的观测时间。,采用“上、下半测回观测目标次序相反”的观测程序。,观测过程中必须打伞或张挂测橹复，使仪器不受阳光曝晒,通常,L,i,-R,i,180,o,可反映它们的影响。,综合环境影响包括：,二倍视准差的影响,二倍水平轴倾斜的影响,觇标内架或仪器脚架扭转的影响,视准轴单面受热变化的影响,4.2,水平角观测的基本规则,综合第三章对仪器误差的讨论，以及第一节对外界条件影响的分析，为最大限度的减弱或消除各种观测误差的影响，测出高精度的水平角，可以将分析讨论所得的各种误差影响的减弱措施汇总成,水平角观测基本规则,观测的基本规则：,在通视良好、成像清晰稳定时进行观测。一、二等观测应遵守规范中时间段的规定。,（提高观测照准目标的精度）,观测前调好焦距，消除视差。观测中不得在一测回内调焦,（目标成像质量的影响，视差）,各测回起始方向应均匀分配在度盘和测微器的不同位置上。,（度盘分划长、短周期误差，测微器分划误差）,在上下半测回之间纵转望远镜，计算盘左、盘右读数之差以获得二倍视准轴误差。,（视准轴误差，水平轴倾斜误差）,4.2,水平角观测的基本规则,上、下半测回照准目标的次序相反，并保持照准每一目标的操作时间大致相同。,（觇标内架和脚架扭转的影响，视准轴单面受热的影响）,每半测回观测前，照准部应按将要观测的方向先旋转,1,2,周；在半测回过程中，照准部不得反旋，如视准轴旋过目标，应多旋一周。,（度盘带动、空隙带动误差）,测微螺旋和微动螺旋最后操作一律按压紧弹簧的方向转动。,（微动螺旋的隙动差）,观测中应保持视准部水准气泡居中，如超出规定的最大偏移量，应停止观测，重新整置仪器后再进行观测。测回间要经常整置仪器，使垂直轴与铅垂线一致。,（垂直轴倾斜误差）,4.2,水平角观测的基本规则,4.3,水平角观测方法,一、方向观测法,（一）观测方法,1,、,方向法定义：,在每一测回中把测站上所有待测方向逐一观测，以测得各方向的方向值。,基于方向法而在每半测回的末尾再观测一次,零方向,T0,（称为归零）,，由于每半个测回末尾都“闭合”到起始方向，称为全圆方向法。闭合到起始方向的目的在于检查半测回过程中仪器座架有无变化。,方向观测法和全圆方向法基本上是一种方法，可统称为方向法。,T1,T0,T2,T3,T4,T0,T1,T0,T2,T3,T4,T0,讨论水平角观测的具体作业方法和作业限差,2,、,方向法的使用条件,观测方向数,3,时，采用全圆方向法，,=3,时，用方向法（不归零）,方向法主要应用于三、四等三角测量，通视良好时，可用于二等测量，一般不用于一等测量。,3,、,零方向的选择,要选择边长适中、通视条件良好、目标成像清晰的方向,4,、,度盘位置,首先根据规范中规定的测回数,m,，,按相应公式编制出各测回零方向的度盘位置和测微器位置表。然后在上半测回对好零方向的度盘、测微器位置，照准部顺转,1,2,周，再重新照准并读数；下半测回纵转望远镜后，要先逆转,1,2,周，再重新照准目标并读数。,4.3,水平角观测方法,5,、,测回数表和度盘位置计算,公式依据：,（其中：,m,为测回数，,i,为测回次序，,u,为分格数）,度盘位置计算公式,：,等级,仪器,二等,三等,四等,J07,型仪器,12,6,4,J1,型仪器,15,9,6,J2,型仪器,12,9,4.3,水平角观测方法,4.3,水平角观测方法,上次课内容回顾,1,、外界因素对水平角观测条件的影响,环境对目标成像质量的影响；折光差；觇标和脚架扭转影响；照准目标相位差；视准轴变化影响,2,、水平角观测的基本规则,3,、水平角观测方法,方向（全园）观测法，使用条件；零方向选择，度盘位置,；,（二）、观测手簿的记录和计算,1,要求,观测过程中，记簿者要及时记录观测者报读的各项内容，并迅速完成可以完成的各项计算，及时地检查成果是否合格,特别强调：,野外观测成果，是计算大地点位置的原始数据，是国家长期保存、使用的重要原始资料。所以，必须做到认真细致、字体清楚、注记明确、整饰及时、清洁美观、格式统一。,4.3,水平角观测方法,2,、,记录与计算过程,测量读数记录,上半测回由上往下记，下半测回由下往上记（原始的秒不能改动）。,读数与计算,照准每一个方向一次时，用测微器两次重合读数，立即检查两次读数之差是否合限，合限便取其中数作为该方向的读数。,每半测回结束后，检查归零差是否合限。,进行下半测回观测中，随时计算出各方向盘左、盘右的读数之差，记入（,2C,）,栏中，并检查是否合限。然后计算出盘左、盘右读数的中数，计算两个零方向的中数平均值，均填入相应栏中。,最后，将零方向的方向值化为零，并算出其它方向相应的方向值，记入（方向值）栏中。该栏为该测回的观测成果。,4.3,水平角观测方法,方向,名称,目标,读 数,2C,左,+,右,2,方向值,备注,盘 左,盘 右,1,全个,T,0 00,03.4,06.6,180 00,05.4,11.0,-4.4,9.4,8.8,0 00 00.0,03.2,05.6,2,领域,T,61 12,23.7,47.2,241 12,26.5,53.2,-6.0,50.2,61 12 40.8,23.5,26.7,3,豆腐,T,122 32,18.6,37.0,302 32,21.0,41.8,-4.8,39.4,122 32 30.0,18.4,20.8,4,波长,T,175 48,43.2,86.6,355 48,45.6,91.4,-4.8,89.0,175 49 19.6,43.4,45.8,1,全个,T,0 00,03.8,07.8,180 00,05.8,12.0,-4.2,9.9,04.0,06.2,归零差：,左,=,1.2,左,=,1.0,2,、,记录与计算过程,序号,项 目,二 等,三 等,四 等,J07,J1,J07,J1,J2,J07,J1,J2,1,光学测微器两次重合差,1,1,1,1,3,1,1,3,2,半测回归零差,5,6,5,6,8,5,6,8,3,一,测回,2C,互差,9,9,9,9,13,9,9,13,4,同起始方向，一方向值各测回互差,5,6,5,6,9,5,6,9,5,三角形最大闭合差,3.5,7,9,垂直角,3,，该方向,2C,互差可按观测时段相邻测回单独比较。,方向法观测限差表 单位：”,（三）、,观测成果的质量检核,4.3,水平角观测方法,（四）、重测、补测与重测数计算,1,重测的基本原则和规定,重测与补测,重测：因超限而需要重新观测的完整测回,补测：因对错度盘、测错方向、读记错误或因观测条件 不佳等原因而中途放弃的测回，重新观测时，称为补测。补测不算重测数。,4.3,水平角观测方法,重测原则和规定,因测回观测值互差超限时，一般重测最大和最小的测回。,一测回中，若重测方向超过总方向数,1/3,，应全测回重测。,观测三方向，,若,一方向重测，应全部重测。,零方向超限时，需全测回重测。,一测站上，若基本测回重测方向数，超过全部测回中总数的,1/3,，该份成果全部重测。,重测时，只须联测零方向。,三角形闭合差、极校验、基线和方位角条件自由项超限时，分析原因，重测有关点的全部成果。,4.3,水平角观测方法,2,重测数的计算,一份成果中，一个完整测回内包含,n,个方向，因零方向值为零，一测回中的方向测回值只有（,n-1,）,个。若一份成果共有,m,个基本测回，则该份成果的总方向测回值有（,m(n-1),）,个。,基本测回观测成果中，重测一个方向便算一个方向测回。,因零方向超限而全测回重测时，重测数算作（,n-1,）,个方向测回。既每个方向各加一个方向测回。,一测回中，重测方向数超过所测方向总数的三分之一，需全测回重测时，重测数按超限方向数计算。,4.3,水平角观测方法,（五）、,测站平差,1,、测站平差,目的：,根据测站点的观测成果求出各个方向的最或然值（测站平差值）；计算这些观测值一测回方向值的中误差,和,m,个测回平差值的方向中误差,M,方,。,2,、求测站平差方向值,4.3,水平角观测方法,3,、精度估算公式,各观测方向的改正数：,平差观测值与其观测方向值之差,一测回观测方向值的中误差：,一测回观测方向值的中误差算式：,m,个测回方向值中数中误差：,由公式：，得：,m,个测回方向值中数的权,取一测回,方向值,的权,P,方,为,1,，则,m,个测回方向值中数的权为,4.3,水平角观测方法,角度的中误差和权,各个角度值等于组成该角的两个方向之差。,因为平差后方向值是相互独立，且中误差均为,M,方,。角度的中误差为：,角度权为：,（六）、等权完全方向组的概念,1,锁网的平差条件,对水平网来讲，其平差条件有两部分：一是测站条件，二是锁网几何条件。最严格的平差方法是两部分条件结合起来进行整体平差。,2,分部平差的充要条件,为了保证全国性高级锁网平差的严格性和简便性，测站平差方向值必须是,独立的,、,等权的,。,4.3,水平角观测方法,3,等权完全方向组,等权完全方向组就是具有相同的、唯一确定权的测站平差方向组。显然，它可以满足上述的,独立、等权,的条件。,4,归零、不归零的方向法与全圆方向法,不归零的方向法,经过测站平差得到的平差值仍旧保持着独立等权这一特征，因而是个等权完全方向组。,严格的讲，如果有的测回某些方向不合格或漏掉，虽经过重测或补测，其测站平差方向值就不是等权完全方向组了。对于三、四等水平角观测而言，上述“不严格”可忽略。,4.3,水平角观测方法,4,归零、不归零的方向法与全圆方向法,全圆方向法,（三、四等水平角观测）,因一测回内对零方向测了两次，所以是不等权的。因而用全圆方向法取得的测站平差结果是不等权完全方向组。对于三、四等水平角观测而言，上述“不严格”可忽略。,4.3,水平角观测方法,获得等权完全方向组的方法：,不归零的方向法全圆方向法（三、四等水平角观测）；,全组合测角法,二、全组合测角法,测站上,对应观测的所有方向，每次取两个方向构成的单角进行测量（一个角测回）致至将所有可组合成的单角全部测完，称,全组合测角法。,4.3,水平角观测方法,若测站上有,n,个方向则组合角总数为,二、全组合测角法,4.3,水平角观测方法,它是一等角度测量必须采用的方法，二等角度测量的主要方法，它经过平差计算得到的各方向值的权为相等,m,为测回数，在全组合测角中先根据不同网中,P,方应为一个常数（例如二等仪器的,P,方,30,（,28,，,32,）,和方向数,n,再定测回数,m,。,