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同济大学测量实习课题 精密光学经纬仪的特点 建立控制网时，需要进行大量的角度测量，其中包括水平角和垂直角测量。精密光学经纬仪是精密测角的仪器，其基本结构和测角原理部和一般的经纬仪相同，只是对结构的稳定性和精密度比一般经纬仪要求更高。这里将要讨论精密光学经纬仪的结构特点、可能产生的仪器误差以及这些误差的检验方法，还要分析这些误差对观测成果的影响规律，从而提出避免或削弱这些误差影响的各项措施。 ??? 测角方法对观测精度的影响很大。我们知道，角度观测工作是在情况复杂的野外进行的，受各种因素的影响较大，因此，为了提高测角精度，分析和讨论一下外界因素对观测的影响也是必要的。 经纬仪的精度等级不同，其适用范围也不同。精密光学经纬仪一般适用于控制测量和精度较高的各种工程控制测量。 ??? 按精度等级的高低，我国光学经纬仪的系列分为J07、J1、J2、J6等规格。J是经纬仪汉语拼音的第一个字母， J右边的标号表示仪器的精密指标，即检定时水平方向观测测回 的中误差。例如J1型光学经纬仪，表示该型号仪器检定时水平方向观测一测回的中误差小于±1″，控制测量中经常使用J1和J2型两类经纬仪。 ??? 我国生产的J2型光学经纬仪有苏州第一光学仪器厂的JGJ2经纬仪、北京光学仪器厂的DJ2经纬仪等，与J2型同等精度的国外仪器有瑞士威特厂生产的T2和东德蔡司厂的 010经纬仪。与我国J1型同等精度的有瑞士威特厂的T3和克思广的DKM3经纬仪。 ??? 精密经纬仪和普通经纬仪的基本构造原理相同，但由于建立较高精密的控制网时，对测角精密要求较高，所以精密经纬仪的各部分构造都有其特定的要求。以下对精密经纬仪各主要部分的构造特点加以简要的介绍。 望远镜 望远镜的作用是观测远处的目标和进行精确照准。 现代的精密测角仪器都采用内调焦望远镜。内调焦望远镜的长度是固定不变的，也就是十字丝分划板与物镜间的距离是固定不变的，其光学系统如图3-1所示。光学系统的物镜一般是由两片以上透镜组成的复合物镜，这是为了较好地消除象差。 ?? 从图3-2可以看出，在观测时，可以通过移动调焦镜来改变物镜与调焦镜间的距离， 从而获得一个焦距为f的等效物镜，使观测目标恰好成象在十字丝面上。移动调焦镜使目标成象在十字丝面上的过程，叫做物镜调焦。 内调焦望远镜的视准轴就是等效物镜光心与十字丝中心的连线。 由几何光学可知，等效物镜的焦距f与组成它的两个透镜一一物镜和调焦镜的焦距f1 和f2有下列关系： ? ??? 式中d是物镜与调焦镜间的距离，如图3-2所示。 望远镜的焦距越长其准直性越好。精密测角仪器的望远镜大多用较长焦距的凹透镜做调焦镜，从而使等效物镜的焦距大于原物镜的焦距，甚至大于望远镜的长度。例如f1= 259mm， f2 = -83.4mm(负值表示调焦镜是凹透镜)，当d = 230mm时，按式(3-1-1) 计算可得f = 396mmo但这种望远镜盲区（一般也称为最短视距）较大，即靠近物镜的一段距离内的目标不能成象在十字丝面上。如威特T3光学经纬仪的最短视距为4.6m。 从式(3-1-1)也可以看出，改变调焦镜与物镜的间距d，就可以使等效物镜的焦距f变化，从而使观测目标恰成象在十字丝面上，在观测时，如果物镜调焦不完善，观测目标的成象就不能恰好在十字丝面上，这时观调者的眼睛稍微偏离视准轴就会感到目标的象与十字丝有相对的移动，这种现象称为视差。有视差时，只有观测者的眼睛严格位于视准轴的延长线上才能正确照准目标。明显的视差可使照准误差增大4″-5″，这对精密测角是不允许的，因此在观测时为了能精确照准目标，必须重视调焦镜的调节，一般可按以下程序调节调焦镜：首先将望远镜对向明亮的背景〈如对向天空〉进行目镜调焦，使十字丝在明视距离上成虚象，此时十字丝在视场中最为清晰，然后再将望远镜对向观测目标，进行物镜调焦，使目标的影象在视场中也十分清晰，并且目标的成象恰好在十字丝平面上，此时微动望远镜可使十字丝精确地照准目标。 若调焦时，调焦镜严格沿直线运动，由此而引起视准轴有规则的变动，对测角成果无不良影响。若调焦镜在运动过程中有晃动，从而引起视准轴不规则的变动，则会对测角成果带来误差。为了避免由调焦引起视准轴变动而产生的不良影响，规范中规定水平角观测时在一测回内不得重新调焦，对于这个规定下面作进一步讨论. 透镜成象的基本公式为 ??? 当象距v为常数时，物距u与焦距f之间的变化有什么关系呢?为此，微分上式，可得: ??? 设，，，代入上式可得df = O.007mm。三角网的平均边长一般均有数公里，在测站上对一个目标调好焦距后，转向观测其它目标，虽然物距有些改变，不需重新调焦物象仍较清晰，并且基本上感觉不出视差。所以对于平均边长在3km以上的三角网，水平角观测时，执行在一测回内不