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1、陀螺经纬仪经典观测方法工程测量学二院一室孙现申(635298,13503716254,sunxianshen123yahoo)向同学们问好！上次课内容回顾：陀螺经纬仪定向观测方程陀螺轴的自由摆动方程陀螺仪未自转时，自由摆动、扭摆运动 分划板 零刻划线 平衡位置，零位 1 17 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 上次课内容回顾：陀螺经纬仪定向观测方程陀螺轴的自由摆动方程)(2sin0D)(0DttTDettkZD2Jhk BZ2DZBD22DJkJDT上式用于零位的测定。DB为悬挂带扭矩系数（i,ti）(i=1,2,n)一般用ri(i=1,2,3):=(r
2、1+2r2+r3)/4 应更精确些。(t)方程，光标线在分划板上的摆动规律。：格数；t：时辰 观测值积分常数：初始摆幅：D初相时间：t0摆动中心：上次课内容回顾：陀螺经纬仪定向观测方程跟踪状态下陀螺轴的摆动方程所谓跟踪状态:使0刻划线始终与光标线重合0()g0A2sin()k t tNCAettTgNMC)(2sin0A)(0ttTAeMttk零位改正=零位改正系数cosEBKBHDDDcos0摆幅的衰减系数G22hMkH(在10-510-6之间)0BEDH积分常数：初始摆幅：A初相时间：t0摆动中心：M上次课内容回顾：陀螺经纬仪定向观测方程跟踪状态下陀螺轴的摆动方程gNMC)(2sin0A)
3、(0ttTAeMttk陀螺跟踪周期AGE2cosHTM0A2GEHTM0AcosT上式用于精密定向。（i,ti）(i=1,2,n)M一般用ri(i=1,2,3,4,5):M=(r1+r2)/2;M=(r1+2r2+r3)/4)23232(12154321rrrrrM(t)方程，光标线在水平度盘上的摆动规律。：水平读盘读数；t：时辰 观测值分写为gNMC)1(NM)(2sin0B)(0ttTBettk陀螺经纬仪定向观测方程不跟踪状态下陀螺轴的摆动方程2BGkB2()HTMDD00AcosT12B2ATT上式用于精密定向。（i,ti）(i=1,2,n)积分常数：初始摆幅：B初相时间：t0摆动中心：
4、近似北方向值：N0g()0B2sin()(1)k t tNCNBettT 有一些简易方法。陀螺经纬仪经典观测方法陀螺经纬仪定向的经典方法有2个：1.跟踪逆转点法，一般简称为逆转点法2.中天法，用于不跟踪式观测本次课讨论陀螺经纬仪定向作业过程逆转点法及其数据处理中天法及其数据处理陀螺经纬仪经典观测方法陀螺经纬仪定向作业过程几个名词的含义及表示陀螺北:跟踪状态下,陀螺轴进动的平衡位置。对应的水平度盘读数称为陀螺北方向值M陀螺方位角:陀测线方向值M+天文方位角:陀+仪器常数Cg坐标方位角:T=子午线收敛角ACD=CD+CtanC TCD=ACDC+C 陀螺经纬仪整体定向程序在地面已知边上独立测量23
5、个陀螺方位角，计算仪器常数。在地下待定向边上独立测量2次陀螺方位角。在地面已知边上再独立测量23个陀螺方位角，计算仪器常数，以资检核。陀螺经纬仪经典观测方法陀螺经纬仪定向作业过程一次测量陀螺方位角程序在定向边上安置陀螺经纬仪,对中整平。用经纬仪测量测前测线方向值rCD。粗略定向(罗盘法、两逆转点法、1/4周期法)。测前悬带零位观测B。精密定向跟踪逆转点法或中天法等）。测后悬带零位观测F。用经纬仪测量测后测线方向值rCD。陀螺经纬仪经典观测方法陀螺经纬仪定向作业过程零位观测：零位观测的过程：在陀螺转子不转动的状态下,首先松开锁紧装置,缓慢放下灵敏部,然后观察目镜视场中光标线相对于分化板的摆动情况
6、,可利用限幅机构使光标线的运动在目镜视场范围内。在我国生产实践中,一般测取35个逆转点(也有人称为摆幅值),使用Schuler平均值法求出零位。在我国生产实践中,=(B+F)/2零位观测陀螺经纬仪经典观测方法陀螺经纬仪定向作业过程（i,ti）(i=1,2,n)一般用ri(i=1,2,3):=(r1+2r2+r3)/4 应更精确些。零位改正粗略定向 进行陀螺经纬仪精密定向的前提条件之一是望远镜近似指北，即粗略定向。粗略定向可利用罗盘仪，一般用陀螺经纬仪。两逆转点法 用跟踪式观测测取两个相邻逆转点读数r1、r2，则有N=(r1+r2)/2即近似北方向在经纬仪水平度盘上的读数。陀螺经纬仪经典观测方法
7、陀螺经纬仪定向作业过程陀螺经纬仪经典观测方法逆转点法开始定向前，要求粗略定向观测之前、后，测B、F测B后，进行逆转点跟踪观测前，将经纬仪水平微动螺旋放在行程中间位置，固定照准部在近似北方。启动陀螺马达，达额定转速后缓慢下放灵敏部，并限幅使摆动不超过水平微动螺旋行程范围。用微动螺旋跟踪使光标线与分划板的零刻划线始终重合）。跟踪要平稳和连续。每次跟踪到逆转点，读取水平读盘读数。一般连续读取5个逆转点读数。跟踪观测时，还需用秒表测定连续2次同一方向经过逆转点的时间，用于求TA计算r1r2r3r4r513121232423234353434512311222411222411222413rrMrrrr
8、rrMrrrrrrMrrrrMMMM陀螺经纬仪经典观测方法逆转点法Schuler平均值公式推导123124Mrrr)(2sin0A)(0ttTAeMttk逆转点时间A0412Titti(i=整数)逆转点方程AeMrkTiiiA412)1(或AeMrkTiiiA412)1(i=1，2，n)(i=1，2，n)陀螺经纬仪经典观测方法逆转点法AeMrkTiiiA412)1(i=1，2，n)(2121rrM23122312rrrrrrMA4124121AkTiekTi4)12()1()1(A1AkTiAMriii)2(41321rrrM)23232(12154321rrrrrM舒勒平均值(Schuler
9、s mean)陀螺经纬仪经典观测方法逆转点法陀螺经纬仪经典观测方法陀螺经纬仪定向观测记录(逆转点法)左方读数摆动中值右方读数周期其他情况计算项目计算值测前零位 44s.73天气：晴气温：+12C风力：34级启动：21h25m观测：21h39m制动：21h59m测线方向值1795930.8 -7.0陀螺北方向值3595652.7+7.3+0.175(-6.95)零位改正55.2 -6.9陀螺方位角1800333.3跟踪逆转点读数13350 513s.79仪器常数-407.2(3145.5)3595646.83582148天文方位角1795926.1129413595653.0(2405.0)子午
10、线收敛角33(2734.5)3595658.23582622坐标方位角1795851.112528 零位改正计算=0.380;=612；=55.2平均值：3595652.7 测后零位 44s.65测 线 方 向 值+10.5 盘左盘右中值(+10.40)+0.30-9.8测前179592235959391795930.5+10.3 测后179592535959371795931.0测前测后平均值：+0.2375平均1795930.8陀螺经纬仪经典观测方法中天法 将经纬仪照准部固定在近似北方向上，并记录下该读数N。启动、下放陀螺马达，限幅使光标线不超过目镜分划板范围。然后 光标线经过分划板零刻划
11、线时启动秒表，读取时间t1称中天时间）；光标线到达逆转点时，在分划板上读取a1；光标线返回零刻划线时读取时间t2；光标线到达另一逆转点时在分划板上读取a2；光标线再返回零刻划线时读取时间t3。观测中天法观测 0 5 5 10 10 t2 t1 tn a1 a2 0 5 5 10 10 tn t2 t1 a1 a2 计算gNMCMNc B t中122aaB tt12t2t3(t2t1)(t3t2)3B2AB22)1(TTTc中 tt12t2+t3(t2t1)+(t3t2)陀螺经纬仪经典观测方法中天法 0 5 5 10 10 t2 t1 tn a1 a2 0 5 5 10 10 tn t2 t1
12、a1 a2 cos2)cos(0230ATc中实践中，c中一般在实地测出。测定时，将陀螺经纬仪先后置于子午线以东和以西的两个近似北位置。偏离1015为宜，摆幅约10格，用中天法各测定一次陀螺北在度盘上的读数。这样有 g2222g111CtBcNNCtBcNN中中11221212)()(tBtBNNc中陀螺经纬仪经典观测方法中天法计算公式推导陀螺经纬仪经典观测方法中天法gNMC)1(NM)(2sin0B)(0ttTBettk简化为gNMC)1(NM0B2sin()BttT计算公式推导陀螺经纬仪经典观测方法 中天法若B、TB已知，根据中天时间t1、t2、tn求0B2sin()BttT将t1、t2代
13、入1010BB220sin()()BttBttTTB2020BB220sin()()2TBttBttTT 0 5 5 10 10 t2 t1 a1 a2 解得212()24BBttTBT 0 5 5 10 10 t2 t1 a1 a2 212()24BBttTBT 计算公式推导陀螺经纬仪经典观测方法 中天法若B、TB已知，根据中天时间t1、t2、tn求0B2sin()BttT将t1、t2、t3代入1010BB220sin()()BttBttTTB2020BB220sin()()2TBttBttTT用最小二乘解得3030BBB220sin()()BttBttTTT2BBtT tt12t2t3)2
14、3232(3154321tttttt陀螺经纬仪经典观测方法陀螺经纬仪定向观测记录(中天法)左方读数摆动中值右方读数周期其他情况计算项目计算值测前零位 45s.46天气：晴 气温：+12C 风力：34级 启动：21h25m 观测：21h39m 制动：21h59m测线方向值1800000 -5.5陀螺北方向3595633+5.4-0.05(-5.5)零位改正-12 -5.5陀螺方位角1800315N度盘读数N=c中BtM=N+N中天时间t摆动时间左 右时间差t摆幅仪器常数-407天文方位角1795908子午线收敛角3335957300m00s.00+3min37s.57+8.8坐标方位角17958
15、35零位改正计算=0.380;=612=12 c中=2.967/格s-573m37s.57-2s.26-3min39s.8335956337m17s.40-2s.22-8.9+3min37s.61 10m55s.01-2s.05-3min39s.66 14m34s.67 +8.85 平均：-2s.18 测后零位 43s.35测 线 方 向 值+2.9 盘左盘右中值(+2.9)-0.05-3.0测前1795950000101800000+2.9 测后1795953000081800000测前测后平均值：-0.05平均1800000陀螺经纬仪经典观测方法思 考 与 练 习 一、名词解释陀螺北 陀螺
16、方位角 零位观测 零位改正 仪器常数 （跟踪式逆转点法 中天法 二、计算 1.对陀螺经纬仪进行跟踪式观测，测得五个连续的逆转点值依次为：13355、3582148、12941、3582622、12528；又测得悬带零位=+0.24格，零位改正系数0.380。知：陀螺目镜分化板格值630，仪器常数Cg407。求真北方向值。2.用中天法进行陀螺经纬仪定向观测，在近似北N=3595730处测得五个连续的中天时间依次为：0min00.00s、3min37.57s、7min17.40s、10min55.01s、14min34.67s，观测第一个中天时间时，陀螺轴由负向正摆动；又测得平均摆幅为8.85格，悬带零位=+0.24格，零位改正系数0.380。知：陀螺目镜分化板格值630，中天法系数=3.033/(格秒)，仪器常数Cg407。求真北方向值。谢谢大家！谢谢大家的耐心！
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