《水平网建立》PPT课件.ppt

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1、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

2、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。,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

3、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，

4、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

5、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

6、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

7、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

8、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/C0 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 Li-Ri180o 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

9、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

10、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12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

11、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。,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

12、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12周，再重新照准并读数；下半测回纵转望远镜后，要先逆转12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：,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

13、）、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

14、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,2、记录与计算过程,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.

15、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。

16、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

17、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

18、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。,