经纬仪误差分析

§3.4 精密光学经纬仪的仪器误差及其检验和校正前面几节具体介绍了光学经纬仪的主要部件及其相互关系。

仪器的制造和安装不论如何精细，也不可能完全满足理论上对仪器各部件及其相互几何关系的要求，加之在仪器使用过程中产生的磨损、变形，以及外界条件对仪器的影响，必然给角度测定结果带来误差影响。

这种因仪器结构不能完全满足理论上对各部件及其相互关系的要求而造成的测角误差称为仪器误差。

仪器误差包括三轴误差(视准轴误差、水平轴倾斜误差、垂直轴倾斜误差)，照准部旋转误差，分划误差(水平度盘分划误差、测微盘分划误差)以及光学测微器行差等。

本节将介绍这些误差的产生原因，消除或减弱其影响的措施及检验方法。

3.4.1 三轴误差由§3.1知，经纬仪的三轴（视准轴、水平轴、垂直轴）之问在测角时应满足一定的几何关系，即视准轴与水平轴正交，水平轴与垂直轴正交，垂直轴与测站铅垂线一致。

当这些关系不能满足时，将分别引起视准轴误差、水平轴倾斜误差、垂直轴倾斜误差。

1．视准轴误差（1）视准轴误差及其产生原因望远镜的物镜光心与十字丝中心的连线称为视准轴。

假设仪器已整置水平(即垂直轴与测站铅垂线一致)，且水平轴与垂直轴正交，仅由于视准轴与水平轴不正交——即实际的视准轴与正确的视准轴存在夹角C ，称为视准轴误差。

如图3—26。

当实际的视准轴偏向垂直度盘一侧时，C 为正值，反之C 为负值。

产生视准轴误差的原因是由于安装和调整不正确，使望远镜的十字丝中心偏离了正确的位置，造成视准轴与水平轴不正交，从而产生了视准轴误差。

此外，外界温度的变化也会引起视准轴的位置变化，产生视准轴误差。

（2）视准轴误差对观测方向值的影响及消除影响的方法视准轴误差C 对观测方向值的影响C ∆为αcos C C =∆ （3-10） 式中：α为观测目标的垂直角。

由C ∆的表达式可知：1）C ∆的大小不仅与C 的大小成正比，而且与观测目标的垂直角α有关。

当α越大时，△C 也越大，反之就越小；当α=0时，C ∆=C 。

陀螺经纬仪定向的误差分析及导线平差摘 要：井下经纬仪导线通常是由井底车场开始的向井田边界推进的，根据误差累计原理，导线点位的误差离井底车场越远误差越大。

利用陀螺经纬仪定向时，对其进行误差分析及平差，能有效地控制误差，并提供最优定向法！关键词：陀螺经纬仪；定向误差；导线平差1 陀螺经纬仪定向的精度平定陀螺经纬仪的定向精度主要以陀螺方位角一次测定中误差m T 和一次定向中误差m α表示。

1.1 陀螺方位角一次测定中误差在待定边进行陀螺定向前，陀螺仪需在地面已知坐标方位角边上 测定仪器常数△。

按《煤矿测量规程》规定，前后共需测4~6次，这样就可按白赛尔公式求算陀螺方位角一次测定中误差，即仪器常数一次测定中误差（简称一次测定中误差）为：[]1vv n ±∆- 式中 v i —仪器常数的平均值与各次仪器常数的差值；n △—测定仪器常数的次数。

则测定仪器常数平均值的中误差为：m △平= m T 平=mT n ±∆1.2 一次定向中误差一次定向中误差可按下式计算：式中 —仪器常数平均中误差； —待定边陀螺方位角平均值中误差；m α= 222·m m T m λ∆±平+平+—确定子午线收敛角的中误差。

因确定子午线收敛角的误差m γ较小，可以忽略不计，故上式可写为：m α= 22·m T m ∆±平+平 2 陀螺经纬仪一次测定方位角的中误差分析如前所述，陀螺经纬仪的测量精度，以陀螺方位角一次测定中误差表示。

不同的定向方法，其误差来源也有差异。

目前国内最常用的是跟踪逆转点法和中天法，其中所用的一些数据是根据具体的仪器试验分析所得，有一定得局限性，但对掌握误差分析方法而言，却是无关紧要的。

2.1 跟踪逆转点法定向时的误差分析以JT 15型陀螺经纬仪为例进行探讨。

按跟踪逆转点法进行陀螺定向时，主要误差来源有：①经纬仪测定方向的误差；②上架式陀螺仪与经纬仪的连接误差；③悬挂带零位变动误差；④灵敏部摆动平衡位置的变动误差；⑤外界条件，如风流、气温及震动等因素的影响。

电子经纬仪的检定与误差解析电子经纬仪不仅能作为测角仪器单独完成测量工作，还能与电子手簿、激光测距仪等组成全站仪，或与激光测距机、卫星定位仪、陀螺仪等组成测地系统。

本文详细分析了电子经纬仪的误差成因，旨在提高电子经纬仪的测量精度。

标签：电子经纬仪;鉴定范围;误差解析计算机技术与微电子技术的快速发展，为传统测绘仪器带来了革命性的变化，电子经纬仪正是在这种科技的冲击下而诞生的一种测量仪器，被广泛应用在建筑、军事等行业，极大提高了现代测绘技术水平。

1.电子经纬仪电子经纬仪是一款集光学、电子、机械、计算为一体的高精度光学测量仪器，其在光学经纬仪的基础上增加了自动化智能技术、滤波技术以及电子细分控制技术等，能够对测量数据进行智能读取，除被广泛应用在公路、铁路、水利等工程的测量中，还可以用于大型建筑、设备的实地安装地形测量。

常见的电子经纬仪主要由：照准部、望远镜、测微器系统、水准器、基座及脚螺旋、光栅盘或光学码盘、读数面板、光学对点器，九大部分组成，具有较高的抗振能力、稳定性、可靠性，以及耗电小、寿命长、温度影响小等优点，适用于各种地形测量、地籍测量、工程测量。

2.进行电子经纬仪检定的主要内容电子经纬仪是在光学经纬仪基础发展而来，为进一步提升其精确度，我们应熟悉并掌握电子经纬仪的检定工作内容。

1）水准器轴与竖轴的垂直度;2）望远镜竖丝铅垂度;3）望远镜视轴对横轴的垂直度;4）横轴误差;5）照准差;6）竖轴误差;7）光学对中器视轴与竖轴重合度;8）望远镜调焦视轴变动误差;9）一测回水平方向标准偏差。

3.电子经纬仪的误差分析电子经纬仪主要用于边角的角度测量，测量误差是比照国家标准仪器精度来判断的，而国家标准仪器精度指的是一测回水平方向的标准误差。

在對电子经纬仪进行误差测量时，需要首先将电子经纬仪的望远镜对准实现选取的目标点A，获得对应角度的测量数值，然后对转目标点B，继续获得相应角度的测量数值，A、B两点测量数值间的误差为目标点间的夹角。

经纬仪测量误差分析水平角测量误差1.仪器误差仪器误差的来源可分为两方面。

一是仪器制造加工不完善的误差，如度盘刻划的误差及度盘偏心差等。

前者可采用度盘不同位置进行观测（按180°/n计算各测回度盘起始读数）加以削弱；后者采用盘左盘右取平均值予以消除。

其次是仪器校正不完善的误差，其视准轴不垂直于横轴及横轴不垂直于竖轴的误差，可采用盘左盘右取平均值予以消除。

但照准部水准管不垂直于竖轴的误差，不能用盘左盘右的观测方法消除。

因为，水准管气泡居中时，水准管轴虽水平，竖轴却与铅垂线间有一夹角θ，水平度盘不在水平位置面倾斜一个θ角，用盘左盘右来观测，水平度盘的倾角θ没有变动，俯仰望远镜产生的倾斜面也未变，而且瞄准目标的俯仰角越大，误差影响也越大，因此测量水平角时观测目标的高差较大时，更应注意整平。

2.观测误差（1）对中误差观测时若仪器对中不精确，致使度盘中心与测站中心O不重合而偏至O′，OO′的距离e称为测站偏心距，此时测得的角值β′与正确角值β之差△β′即为对中不良所产生的误差，由图可知:△β＝β－β′＝δ1＋δ2。

因偏心距e是一小值，故δ1和δ2应为一小角，于是把e近似地看作一段小圆弧，所以得:△β＝δ1＋δ2＝ep〞(1/d1+1/d2)式中：d1、d2——水平角两边的边长；e——测站偏心距；p〞=206265″。

由上式可知，对中误差与偏心距e成正比，与边长d1和d2成反比。

例如，e=3mm、d1=d2=100m，则△β″；如果d1= d2 =50m，则△β″。

故当边长较短时，应认真进行对中，使e值较小，减少对中误差的影响。

（2）整平误差观测时仪器未严格整平，竖轴将处于倾斜位置，这种误差与上面分析的水准管轴不垂直于竖轴的误差性质相同。

由于这种不能采用适当的观测方法加以消除，当观测目标的竖直角越大其误差影响也越大，故观测目标的高差较大时，应特别注意仪器的整平，一般每测回观测完毕，应重新整平仪器再进行下一个测回的观测。