第3章角度測量3.1

角度測量原理3.2光學(xué)經(jīng)緯儀3.3電子經(jīng)緯儀簡介3.4水平角觀測3.5豎直角觀測3.6光學(xué)經(jīng)緯儀的檢驗與校正3.7角度測量誤差分析與注意事項[本章提要]本章主要講述:1.角度測量原理;2.光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造和使用及檢驗校正;3.水平角和豎直角觀測方法;4.角度測量的誤差來源。[教學(xué)要求]1.了解電子經(jīng)緯儀的原理;2.熟練掌握光學(xué)經(jīng)緯儀的結(jié)構(gòu)和使用;3.掌握水平角、豎直角觀測的方法與表格記錄計算;4.了解角度觀測的誤差來源;5.掌握消除誤差的方法。

測量地面點(diǎn)連線的水平夾角及視線方向與水平

面的豎直角,稱角度測量(angularobservation)。角度測量是測量的基本工作之一。角度測量所使用的儀器是經(jīng)緯儀(theodolite)和

全站儀(totalstation)。水平角測量用于求算點(diǎn)的平面位置，豎直角測

量用于測定高差或?qū)A斜距離改化為水平距離。3.1角度測量原理3.1.1水平角測量原理

3.1.2豎直角測量原理

3.2光學(xué)經(jīng)緯儀按讀數(shù)系統(tǒng)分，可以分為光學(xué)和電子類經(jīng)緯儀。規(guī)范給出的國產(chǎn)光學(xué)經(jīng)緯儀(opticaltheodolite)按其精度劃分的型號有：DJ07、DJ1、DJ2、DJ6，其中字母D、J分別為“大地測量”和“經(jīng)緯儀”漢語拼音的第一個字母，07、1、2、6分別表示該儀器水平方向一測回方向觀測中誤差的秒數(shù)。3.2.1經(jīng)緯儀概述一般將光學(xué)經(jīng)緯儀分解為基座(tribrach)、水平度盤(horizontalcircle)和照準(zhǔn)部(alidade)三部分。

1.基座基座用于支承整個儀器?；嫌腥齻€腳螺旋，一個圓水準(zhǔn)氣泡，用來整平儀器。水平度盤旋轉(zhuǎn)軸套套在豎軸軸套外圍，擰緊軸座固定螺旋，可將儀器照準(zhǔn)部固定在基座上；旋松該螺旋，可將經(jīng)緯儀水平度盤連同照準(zhǔn)部從基座中拔出。3.2.2DJ6級光學(xué)經(jīng)緯儀的結(jié)構(gòu)游標(biāo)經(jīng)緯儀

1-望遠(yuǎn)鏡制動螺旋2-望遠(yuǎn)鏡微動螺旋3-物鏡4-物鏡調(diào)焦螺旋5-目鏡6-目鏡調(diào)焦螺旋7-光學(xué)瞄準(zhǔn)器8-度盤讀數(shù)顯微鏡9-度盤讀數(shù)顯微鏡調(diào)焦螺旋10-照準(zhǔn)部管水準(zhǔn)器11-光學(xué)對中器12-度盤照明反光鏡13-豎盤指標(biāo)管水準(zhǔn)器14-豎盤指標(biāo)管水準(zhǔn)器觀察反射鏡15-豎盤指標(biāo)管水準(zhǔn)器微動螺旋16-水平方向制動螺旋17-水平方向微動螺旋18-水平度盤變換螺旋與保護(hù)卡19-基座圓水準(zhǔn)器20-基座21-軸套固定螺旋22-腳螺旋照準(zhǔn)部包括豎軸、U形支架、望遠(yuǎn)鏡、橫軸、豎直度盤、管水準(zhǔn)器、豎盤指標(biāo)管水準(zhǔn)器(verticalindexbubbletube)和讀數(shù)裝置等。照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)軸稱為儀器豎軸，豎軸插入基座內(nèi)的豎軸軸套中旋轉(zhuǎn)；照準(zhǔn)部在水平方向的轉(zhuǎn)動，由水平(照準(zhǔn)部)制動、微動螺旋控制；望遠(yuǎn)鏡在豎直方向的轉(zhuǎn)動，由豎直(望遠(yuǎn)鏡)制動、微動螺旋控制；豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管的微傾運(yùn)動由豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管微動螺旋控制；照準(zhǔn)部上的管水準(zhǔn)器，用于精平儀器。光學(xué)對點(diǎn)器用于儀器對中(使儀器豎軸對準(zhǔn)地面標(biāo)志點(diǎn))

2.照準(zhǔn)部

3.2.3DJ6級光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)方法

照明光線通過反光鏡的反射進(jìn)入進(jìn)光窗，其中一路光線通過光學(xué)組件將水平度盤上的刻劃和注記成像在平凸鏡上；另一路光線通過光學(xué)組件將豎直度盤上的刻劃和注記也成像在平凸鏡上；在平凸鏡上有兩個測微尺，測微尺上刻劃有6大格60小格。通過折射棱鏡，兩個度盤分劃線的像連同測微尺上的刻劃和注記可以被讀數(shù)顯微鏡觀察到，讀數(shù)裝置大約將兩個度盤的刻劃和注記放大了65倍。右圖為讀數(shù)顯微鏡視場；注記有“—”(有些儀器為“Hz”或“水平”)字樣窗口的像是水平度盤分劃線及其測微尺的像；注記有“⊥”(有些儀器為“V”或“豎直”)字樣窗口的像是豎直度盤分劃線及其測微尺的像。讀數(shù)方法為：

“度”數(shù)由落在測微器上的

DJ2型光學(xué)經(jīng)緯儀常用于三、四等三角測量、精密導(dǎo)線測量和工程測量。

DJ2型光學(xué)經(jīng)緯儀的幾個特點(diǎn)：1.DJ6型光學(xué)經(jīng)緯儀采用單指標(biāo)讀數(shù)，受度盤偏心的影響。DJ2型光學(xué)經(jīng)緯儀采用對徑分劃符合讀數(shù)法，相當(dāng)于利用度盤上相差的兩個指標(biāo)讀數(shù)并取其平均值，可消除度盤偏心差的影響。2.

DJ2型光學(xué)經(jīng)緯儀在讀數(shù)顯微鏡中只能看到水平度盤或豎直度盤中的一個。讀數(shù)時，可通過換像手輪，選擇所需要的度盤影像。3.

豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管采用符合水準(zhǔn)器，提高了氣泡居中的精度。

DJ2型光學(xué)經(jīng)緯儀通常采用對徑分劃線影像符合讀數(shù)裝置進(jìn)行讀數(shù)。讀數(shù)前，需轉(zhuǎn)動測微輪，使度盤對徑影像相對移動，直至上下分劃線精確重合后，再讀出讀數(shù)。3.2.4DJ2級光學(xué)經(jīng)緯儀1-望遠(yuǎn)鏡制動螺旋，2-望遠(yuǎn)鏡微動螺旋，3-物鏡，4-物鏡調(diào)焦螺旋，5-目鏡，6-目鏡調(diào)焦螺旋，7-光學(xué)瞄準(zhǔn)器，8-度盤讀數(shù)顯微鏡，9-度盤讀數(shù)顯微鏡調(diào)焦螺旋，10-測微輪，11-水平度盤與豎直度盤換像手輪，12-照準(zhǔn)部管水準(zhǔn)器，13-光學(xué)對中器，14-水平度盤照明鏡，15-垂直度盤照明鏡，16-豎盤指標(biāo)管水準(zhǔn)器進(jìn)光窗口，17-豎盤指標(biāo)管水準(zhǔn)器微動螺旋，18-豎盤指標(biāo)管水準(zhǔn)氣泡觀察窗，19-水平制動螺旋，20-水平微動螺旋，21-基座圓水準(zhǔn)器，22-水平度盤位置變換手輪，23-水平度盤位置變換手輪護(hù)蓋24-基座25-腳螺旋

下圖為德國蔡司公司(Zeiss)生產(chǎn)的Theo010型經(jīng)緯儀(屬于2″級)讀數(shù)鏡中的度盤對徑分劃像(右邊)和測微器分劃像(左邊)，度盤的數(shù)字注記為“度”數(shù)，測微分劃尺左邊注記為“分”數(shù)，右邊注記為“十秒”數(shù)。為使讀數(shù)方便和不易出錯，現(xiàn)在生產(chǎn)的DJ2級光學(xué)經(jīng)緯儀，一般采用如圖所示的讀數(shù)窗。度盤對徑分劃像及度數(shù)和10′的影像分別出現(xiàn)于兩個窗口，另一窗口為測微器讀數(shù)。當(dāng)轉(zhuǎn)動測微輪使對徑上、下分劃對齊以后，從度盤讀數(shù)窗讀取度數(shù)和10′數(shù)，從測微器窗口讀取分?jǐn)?shù)和秒數(shù)。3.3電子經(jīng)緯儀

世界上第一臺電子經(jīng)緯儀(electronictheodolite)于1968年研制成功，80年代初生產(chǎn)出商品化的電子經(jīng)緯儀。電子經(jīng)緯儀主要有以下三方面的特點(diǎn)：①采用電子測角系統(tǒng)，利用不同類型的掃描度盤(如編碼度盤、光柵度盤)及其相應(yīng)的測角原理，實現(xiàn)了測角自動化和數(shù)字化，并可將測量結(jié)果自動顯示和儲存，減輕了勞動強(qiáng)度，提高了工作效率；②采用軸系補(bǔ)償系統(tǒng)，在微處理器支持下，配以相關(guān)的專用軟件，可對各軸系誤差進(jìn)行補(bǔ)償或歸算改正；③采用積木式結(jié)構(gòu)，可與光電測距儀組合成全站型電子速測儀，配合適當(dāng)?shù)慕涌?，可將電子手簿記錄的?shù)據(jù)輸入計算機(jī)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和繪圖自動化。電子經(jīng)緯儀的測角系統(tǒng)有三種：編碼度盤、光柵度盤測角系統(tǒng)和動態(tài)測角系統(tǒng)。

本節(jié)主要介紹光柵度盤測角系統(tǒng)的測角原理。1.光柵度盤測角原理光柵的基本參數(shù)是刻劃線的密度和柵距。如圖所示，在玻璃圓盤的徑向，均勻地按一定的密度刻劃有交替的透明與不透明的輻射狀條紋，密度為一毫米內(nèi)刻劃線的條數(shù)。柵距為相鄰兩柵的間距。光柵寬度為a，縫隙寬度為b，柵距為d

=a+b。這就構(gòu)成了光柵度盤。

電子經(jīng)緯儀是在光柵度盤的上、下對稱位置分別安裝光源和光電接收機(jī)。由于柵線不透光，而縫隙透光，則可將光柵度盤是否透光的信號變?yōu)殡娦盘枴９鈻哦缺P的柵距相當(dāng)于光學(xué)度盤的分劃，柵距越小，則角度分劃值越小，即測角精度越高。

在80mm直徑的光柵度盤上，刻劃有12500條細(xì)線（刻線密度為50條/mm），柵距分劃值為1′44″。在光柵度盤測角系統(tǒng)中，采用莫爾干涉條紋技術(shù)測微。莫爾條紋：是將兩塊密度相同的光柵重疊，并使它們的刻劃線相互傾斜一個很小的角度θ，此時便會出現(xiàn)明暗相間的條紋，該條紋稱為莫爾條紋。根據(jù)光學(xué)原理，莫爾條紋有如下特點(diǎn)：①兩光柵之間的傾角越小，條紋間距ω越寬，則相鄰明條紋或暗條紋之間的距離越大；②在垂直于光柵構(gòu)成的平面方向上，條紋亮度按正弦規(guī)律周期性變化；③當(dāng)光柵在垂直于刻線的方向上移動時，條紋順著刻線方向移動。光柵在水平方向上相對移動一條刻線，莫爾條紋則上下移動一周期，即移動一個紋距ω；

儀器中兩光柵之間的夾角是已知的，所以通過自動數(shù)據(jù)處理，即可算得并顯示兩方向間的夾角。為了提高測角精度和角度分辨率，儀器工作時，在每個周期內(nèi)再均勻地填充n個脈沖信號，計數(shù)器對脈沖計數(shù)，則相當(dāng)于光柵刻劃線的條數(shù)又增加了n倍。即角度分辨率就提高了n倍。為了判別測角時照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)的方向，采用光柵度盤的電子經(jīng)緯儀其電子線路中還必須有判向電路和可逆計數(shù)器。判向電路用于判別照準(zhǔn)時旋轉(zhuǎn)的方向，若順時針旋轉(zhuǎn)時，則計數(shù)器累加；若逆時針旋轉(zhuǎn)時，則計數(shù)器累減。

2.動態(tài)測角原理動態(tài)測角的儀器度盤仍為玻璃圓環(huán)，測角時由微型馬達(dá)帶動而旋轉(zhuǎn)。

光闌LS固定在基座上，稱固定光闌(也稱光閘)，相當(dāng)于光學(xué)度盤的零分劃。光闌LR在度盤內(nèi)側(cè)，隨照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)，稱活動光闌，相當(dāng)于光學(xué)度盤的指標(biāo)線。它們之間的夾角即為要測的角度值。為消除度盤偏心差，同名光闌按對徑位置設(shè)置，共4個(兩對)，圖中只繪出兩個。豎直度盤的固定光闌指向天頂方向。光闌上裝有發(fā)光二極管和光電二極管，分別處于度盤上、下側(cè)。

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粗測和精測信號送角度處理器處理并銜接成完整的角度(方向)值送中央處理器，然后由液晶顯示器顯示或紀(jì)錄于數(shù)據(jù)終端。補(bǔ)充內(nèi)容：

ET-02電子經(jīng)緯儀的使用圖所示為南方測繪儀器公司生產(chǎn)的ET-02電子經(jīng)緯儀。精度指標(biāo)：一測回方向觀測中誤差為±2″，角度最小顯示到1″，豎盤指標(biāo)自動歸零補(bǔ)償采用液體電子傳感補(bǔ)償器。儀器使用NiMH高能可充電電池供電，充滿電的電池可供儀器連續(xù)使用8~10小時；設(shè)有雙操作面板，每個操作面板都有完全相同的一個顯示窗和7個功能鍵，便于正倒鏡觀測；望遠(yuǎn)鏡的十字絲分劃板和顯示窗均有照明光源，以便于在黑暗環(huán)境中觀測。

開機(jī)儀器面板右上角的PWR鍵為電源開關(guān)鍵。當(dāng)儀器處于關(guān)機(jī)狀態(tài)時，按下該鍵2秒后可打開儀器電源；當(dāng)儀器處于開機(jī)狀態(tài)時，按下該鍵2秒可關(guān)閉儀器電源。儀器在測站上安置好后，打開儀器電源時，在顯示窗中字符HR的右邊顯示的是當(dāng)前視線方向的水平度盤讀數(shù)；在顯示窗中字符“V”的右邊將顯示“OSET”字符，它提示用戶應(yīng)指示豎盤指標(biāo)歸零。將望遠(yuǎn)鏡置于盤左位置，向上或向下轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡，當(dāng)其視準(zhǔn)軸通過水平視線位置時，顯示窗中字符“V”右邊的字符“OSET”將變成當(dāng)前視準(zhǔn)軸方向的豎直度盤讀數(shù)值，即可進(jìn)行角度測量。3.4水平角觀測經(jīng)緯儀的安置包括對中(centering)和整平(leveling)。經(jīng)緯儀安置的操作程序是：打開三腳架腿，調(diào)整好其長度使腳架高度適合于觀測者的高度；張開三角架，將其安置在測站上，使架頭大致水平；

從儀器箱中取出經(jīng)緯儀放置在三角架頭上，并使儀器基座中心基本對齊三角架頭中心，旋緊連接螺旋后，即可進(jìn)行對中整平操作。

1.對中目的：使儀器的中心與測站點(diǎn)位于同一鉛垂線上。3.4.1經(jīng)緯儀的安置一般用光學(xué)對中(opticalcentering)器對中。光學(xué)對中器也是一個小望遠(yuǎn)鏡：它由保護(hù)玻璃、反光棱鏡、物鏡、物鏡調(diào)焦鏡、對中標(biāo)志分劃板和目鏡組成。使用光學(xué)對中器之前，應(yīng)先旋轉(zhuǎn)目鏡調(diào)焦螺旋使對中標(biāo)志分劃板十分清晰，再旋轉(zhuǎn)物鏡調(diào)焦螺旋(有些儀器是拉伸光學(xué)對中器)看清地面的測點(diǎn)標(biāo)志。對中的步驟如下：①使三腳架頭大致水平，目估初步對中；②調(diào)節(jié)光學(xué)對中器調(diào)焦螺旋，使對中標(biāo)志圈和測站標(biāo)志點(diǎn)都清晰；

③移動三角架腿，使測站標(biāo)志點(diǎn)的成像位于對中標(biāo)志圈中心，然后將三腳架各腿踩實使之穩(wěn)固；④伸縮三角架的相應(yīng)架腿，使基座上的圓水準(zhǔn)氣泡居中，再旋轉(zhuǎn)腳螺旋，使水準(zhǔn)管氣泡居中；⑤檢查對中情況，若偏移不大，可略松連接螺旋，使儀器在架頭上平移，直至完全對中且水準(zhǔn)管氣泡居中后，旋緊連接螺旋。對中誤差一般應(yīng)小于1mm。2.整平目的：使儀器豎軸鉛垂，從而使水平度盤和橫軸處于水平位置，豎直度盤位于豎直面內(nèi)。操作步驟為：為不破壞對中，首先應(yīng)伸縮三腳架腿，使基座上的圓水準(zhǔn)氣泡居中，然后用腳螺旋使照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管氣泡居中。腳螺旋整平照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管氣泡的操作步驟為：轉(zhuǎn)動照準(zhǔn)部，使水準(zhǔn)管與任意兩個腳螺旋連線平行。雙手相對轉(zhuǎn)動這兩個腳螺旋，使氣泡居中，見圖。再旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部，調(diào)整第三個腳螺旋使氣泡居中。按上述方法反復(fù)操作，直到儀器旋至任何位置氣泡均居中為止。氣泡移動方向與左手大拇指移動方向一致。

3.瞄準(zhǔn)測角時的照準(zhǔn)標(biāo)志，一般是豎立于測點(diǎn)的標(biāo)桿、測釬、用三根竹桿懸吊垂球的線或覘牌(target)。測量水平角時，以望遠(yuǎn)鏡的十字絲豎絲瞄準(zhǔn)照準(zhǔn)標(biāo)志。望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)目標(biāo)的操作步驟如下：①目鏡對光：松開望遠(yuǎn)鏡制動螺旋和水平制動螺旋，將望遠(yuǎn)鏡對向明亮的背景(如白墻、天空等，注意不要對向太陽)，轉(zhuǎn)動目鏡使十字絲清晰。②粗瞄目標(biāo)：用望遠(yuǎn)鏡上的粗瞄器瞄準(zhǔn)目標(biāo)，旋緊制動螺旋，轉(zhuǎn)動物鏡調(diào)焦螺旋使目標(biāo)清晰，旋轉(zhuǎn)水平和望遠(yuǎn)鏡微動螺旋，精確瞄準(zhǔn)目標(biāo)?？捎檬纸z縱絲的單線平分目標(biāo)，也可用雙線夾住目標(biāo)。注意消除視差。

4.讀數(shù)讀數(shù)時先打開度盤照明反光鏡，調(diào)整反光鏡的開度和方向，使讀數(shù)窗亮度適中，旋轉(zhuǎn)讀數(shù)顯微鏡的目鏡使刻劃線清晰，然后讀數(shù)。

3.4.2水平角觀測方法

常用水平角觀測方法有測回法和方向觀測法。1.測回法

測回法(methodofobservationset)用于觀測兩方向之間的單角。觀測方法如下：在B點(diǎn)安置儀器對中整平后①盤左觀測：先盤左瞄準(zhǔn)左側(cè)A目標(biāo)，用度盤變換手輪配置水平度盤讀數(shù)為0°4~10′左右，讀數(shù)記錄在表中；順時針轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部瞄準(zhǔn)C目標(biāo)，讀數(shù)記錄。此為上半測回觀測，計算半測回角值；②盤右觀測：倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡成盤右位置瞄準(zhǔn)C目標(biāo)，讀數(shù)記錄；逆時針轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部瞄準(zhǔn)A目標(biāo)，讀數(shù)記錄。此為下半測回觀測，計算半測回角值；盤左盤右所測半測回角值取平均值，此為一測回角值?！冻鞘袦y量規(guī)范》沒有給出測回法半測回角差的容許值，根據(jù)圖根控制測量的測角中誤差為±20″，一般取中誤差的兩倍作為限差則為±40″。測角精度要求較高時，往往需要觀測幾個測回。為了減小水平讀盤分劃誤差的影響，各測回間應(yīng)根據(jù)測回數(shù)，按照180°/n變換水平度盤位置。2.方向觀測法（全圓測回法）當(dāng)測站上的方向數(shù)多于或等于3個時，一般采用方向觀測法(methodofdirectionobservation)。觀測方法如下：如測站點(diǎn)為O點(diǎn)，觀測方向有A、B、C、D四個。在O點(diǎn)安置好儀器，以A點(diǎn)方向為起始方向。①盤左觀測：先盤左瞄準(zhǔn)A目標(biāo)，用度盤變換手輪配置水平度盤讀數(shù)為0°4~10′左右，讀數(shù)記錄在表中；順時針旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部依次瞄準(zhǔn)B、C、D、A目標(biāo)，分別讀數(shù)記錄。此為上半測回觀測，計算半測回歸零差；②盤右觀測：倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡成盤右位置瞄準(zhǔn)A目標(biāo)，讀數(shù)記錄；逆時針轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部依次瞄準(zhǔn)D、C、B、A目標(biāo)，分別讀數(shù)記錄。此為下半測回觀測，計算半測回歸零差、2c值、盤左盤右所測方向值取平均值及歸零方向值。表3-3方向觀測法技術(shù)要求等級經(jīng)緯儀型

號光學(xué)測微器兩次重合讀數(shù)差（″）半測回歸零差（″）一測回內(nèi)互差（″）同一方向值各測回互差（″）四等及以

上DJ11696DJ238139一級及以

下DJ2—121812DJ6—18—243.5豎直角觀測

3.5.1豎盤構(gòu)造經(jīng)緯儀豎盤包括豎直度盤、豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管和豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管微動螺旋，有的經(jīng)緯儀豎盤利用重擺補(bǔ)償原理，設(shè)計制成豎盤指標(biāo)自動歸零。豎盤固定在望遠(yuǎn)鏡橫軸一端并與望遠(yuǎn)鏡連接在一起，隨望遠(yuǎn)鏡一起繞橫軸旋轉(zhuǎn)，豎盤面垂直于橫軸。豎盤讀數(shù)指標(biāo)(verticalindex)與豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管(verticalindexbubbletube)連接在一起，旋轉(zhuǎn)豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管微動螺旋帶動豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管和豎盤讀數(shù)指標(biāo)一起作微小的轉(zhuǎn)動。豎盤讀數(shù)指標(biāo)的正確位置是：望遠(yuǎn)鏡處于盤左、豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中時，讀數(shù)窗中的豎盤讀數(shù)應(yīng)為90°。豎盤注記為0°~360°，分順時針和逆時針注記兩種形式，本書只介紹順時針注記的形式。

3.5.2豎直角觀測和計算1.儀器安置在測站點(diǎn)上，對中、整平。盤左位置瞄準(zhǔn)目標(biāo)點(diǎn)，使十字絲中橫絲精確切準(zhǔn)目標(biāo)頂端。調(diào)節(jié)豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管微動螺旋，使豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中，讀數(shù)為L。2.用盤右位置再瞄準(zhǔn)目標(biāo)點(diǎn)，調(diào)節(jié)豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管，使氣泡居中，讀數(shù)為R。3.計算豎直角時，需首先判斷豎直角計算公式。盤左位置：盤右位置：一測回角值為：4.豎直角觀測步驟豎直角觀測應(yīng)用橫絲瞄準(zhǔn)目標(biāo)的特定位置，例如標(biāo)桿的頂部或標(biāo)尺上的某一位置。豎直角觀測的操作程序如下：1)在測站點(diǎn)上安置好經(jīng)緯儀，用小鋼尺量出儀器高。儀器高是測站點(diǎn)標(biāo)志頂部到經(jīng)緯儀橫軸中心的垂直距離。2)盤左瞄準(zhǔn)目標(biāo)，使橫絲切于目標(biāo)某一位置，旋轉(zhuǎn)豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管微動螺旋使氣泡居中，讀取豎直度盤讀數(shù)。3)盤右瞄準(zhǔn)目標(biāo)，使橫絲切于目標(biāo)同一位置，旋轉(zhuǎn)豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管微動螺旋使氣泡居中，讀取豎直度盤讀數(shù)。

3.5.3豎盤指標(biāo)差豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中時，豎盤指標(biāo)恰好指在90°或270°，而與正確位置相差一個小角度x，稱豎盤指標(biāo)差。如圖，盤左時始讀數(shù)為90°+x，則正確的豎直角應(yīng)為盤右時正確的豎直角應(yīng)為分別將上兩式相加、相減并除以2，得3.6光學(xué)經(jīng)緯儀的檢驗與校正

從測角原理可知，經(jīng)緯儀有以下四個軸線(見圖)，即水準(zhǔn)管軸(LL)，豎軸(VV)，望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸(CC)，橫軸(HH)。此外望遠(yuǎn)鏡還有十字絲。這些軸系應(yīng)滿足以下條件：(1)水準(zhǔn)管軸垂直于豎軸(LL⊥VV)；(2)十字絲縱絲垂直于橫軸；(3)橫軸垂直于豎軸(HH⊥VV)；(4)望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸垂直于橫軸(CC⊥HH)。由于儀器軸線關(guān)系可能被破壞，從而產(chǎn)生測量誤差。因此，測量規(guī)范要求，正式作業(yè)前應(yīng)對經(jīng)緯儀進(jìn)行檢驗。必要時需對調(diào)節(jié)部件加以校正，使之滿足要求。

3.6.1照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管軸垂直于豎軸的檢驗與校正1.檢驗方法①轉(zhuǎn)動照準(zhǔn)部，使水準(zhǔn)管平行于任一對腳螺旋。②調(diào)節(jié)兩腳螺旋，使水準(zhǔn)管氣泡居中。將照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)180°，此時，若氣泡仍然居中，則說明滿足條件。若氣泡偏離量超過一格，應(yīng)進(jìn)行校正。2.校正方法如圖a，若水準(zhǔn)管軸與豎軸不垂直，誤差角為α。水準(zhǔn)管軸水平時豎軸傾斜，與鉛垂線夾角為α。當(dāng)照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)180°，基座和豎軸位置不變，但氣泡不居中，水準(zhǔn)管軸與水平線夾角為2α，這個夾角就是氣泡偏離中心的格值。①校正時，可調(diào)整腳螺旋，使氣泡退回偏移量的一半，見圖c；②再用校正針調(diào)整水準(zhǔn)管校正螺絲使水準(zhǔn)管氣泡居中，如圖d。這時，水準(zhǔn)管軸水平，豎軸處于豎直位置。③這項工作要反復(fù)進(jìn)行檢校直到滿足要求。3.6.2十字絲豎絲垂直于橫軸的檢驗與校正1.檢驗方法

檢驗?zāi)康氖鞘故纸z豎絲鉛直，保證精確瞄準(zhǔn)目標(biāo)。用十字絲中點(diǎn)精確瞄準(zhǔn)遠(yuǎn)處一清晰目標(biāo)點(diǎn)A，然后鎖緊望遠(yuǎn)鏡制動螺旋。慢慢轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡微動螺旋，使望遠(yuǎn)鏡上、下移動。如A點(diǎn)沿豎絲移動，則滿足條件，否則需校正，見圖。2.校正方法

旋下目鏡分劃板護(hù)蓋，松開四個固定螺絲，慢慢轉(zhuǎn)動十字絲分劃板座，使豎絲豎直，然后再作檢驗，待條件滿足后再擰緊固定螺絲，旋上護(hù)蓋。3.6.3視準(zhǔn)軸垂直于橫軸的檢驗與校正1.檢驗方法檢校目的是當(dāng)橫軸水平時，望遠(yuǎn)鏡繞橫軸旋轉(zhuǎn)其視準(zhǔn)面應(yīng)是與橫軸正交的鉛垂面。若視準(zhǔn)軸與橫軸不垂直，望遠(yuǎn)鏡將掃出一個圓錐面。儀器檢驗常用四分之一法。在平坦地區(qū)選擇相距60~100m的A、B兩點(diǎn)，在其中點(diǎn)O安置經(jīng)緯儀，A點(diǎn)設(shè)標(biāo)志，B點(diǎn)橫放一根刻有毫米分劃的直尺。尺與OB垂直，并使A點(diǎn)、B尺和儀器的高度大致相同。盤左位置瞄準(zhǔn)A點(diǎn)，固定照準(zhǔn)部，縱轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，在B尺上讀數(shù)為B1。然后用盤右位置照準(zhǔn)A點(diǎn)，再縱轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，在B尺上讀數(shù)為B2。若B1和B2重合，表示視準(zhǔn)軸垂直于橫軸，否則條件不滿足?？捎嬎阋暅?zhǔn)誤差為：

2.校正方法在盤右位置，保持B尺不動，在B尺上定出B3點(diǎn)，使

B2B3=

B1B2/4，OB1便與橫軸垂直。用校正針十字絲分劃板左右兩個校正螺絲，一松一緊，平移十字絲分劃板，直到十字絲交點(diǎn)與B3點(diǎn)重合，最后旋緊螺絲。3.6.4

橫軸垂直于豎軸的檢驗與校正1.檢驗方法此項檢驗是保證當(dāng)豎軸鉛直時，橫軸應(yīng)水平；否則，視準(zhǔn)軸繞橫軸旋轉(zhuǎn)軌跡不是鉛垂面，而是一個傾斜面。

檢驗時，在距墻大約30m處安置經(jīng)緯儀，在盤左位置瞄準(zhǔn)墻上一個明顯高點(diǎn)M。要求仰角應(yīng)大于30o。固定照準(zhǔn)部，將望遠(yuǎn)鏡大致放平。在墻上標(biāo)出十字絲中點(diǎn)所對位置m1。再用盤右瞄準(zhǔn)M點(diǎn)，同法在墻上標(biāo)出m2點(diǎn)。若m1與m2重合，表示橫軸垂直于豎軸。m1與m2不重合，則條件不滿足，儀器此項誤差為i角，可用下式計算：

2.校正方法用望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)P1、P2直線的中點(diǎn)PM，固定照準(zhǔn)部。然后抬高望遠(yuǎn)鏡使十字絲交點(diǎn)移到點(diǎn)P附近。由于i角的影響與P不重合。校正時應(yīng)打開儀器支架護(hù)蓋，通過調(diào)節(jié)橫軸一端架內(nèi)的偏心環(huán)，使橫軸一端升高或降低，直到十字絲交點(diǎn)對準(zhǔn)P點(diǎn)。3.6.5

豎盤指標(biāo)差及其檢驗與校正1.檢驗方法

安置儀器，用盤左、盤右分別觀測同一目標(biāo)點(diǎn)，使豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中，讀取豎盤讀數(shù)L和R，計算指標(biāo)差x。如超出±1′的范圍，則需校正。3.6.6光學(xué)對中器的檢驗與校正

此項檢驗校正目的是使光學(xué)對中器的視準(zhǔn)軸與儀器豎軸線重合。1.檢驗方法：先架好儀器，整平后在儀器正下方地面上安置一塊白色紙板。將光學(xué)對中器分劃圈中心投影到紙板上，并繪制標(biāo)志點(diǎn)A。然后將照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)180°，若光學(xué)對中器分劃圈中心對準(zhǔn)B點(diǎn)，表示該條件不滿足，應(yīng)校正。2.校正方法經(jīng)緯儀不動，盤右位置仍照準(zhǔn)原目標(biāo)，轉(zhuǎn)動豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管微動螺旋，使豎盤讀數(shù)為正確值(R-x)，此時氣泡不再居中。再用校正針撥動豎盤水準(zhǔn)管校正螺絲，使氣泡居中。這項工作應(yīng)反復(fù)進(jìn)行，直至其值在規(guī)定范圍之內(nèi)。2.校正方法儀器類型不同，校正部位也不同，有的儀器校正直角轉(zhuǎn)向棱鏡，有的則校正光學(xué)對中器分劃板。下面右圖所示是位于照準(zhǔn)部支架間圓形護(hù)蓋下的校正螺釘。校正時，通過調(diào)節(jié)相應(yīng)的校正螺釘1或2，使分劃圈中心左右或前后移動，對準(zhǔn)A、B的中點(diǎn)。反復(fù)1~2次，直到照準(zhǔn)部轉(zhuǎn)到任何位置，光學(xué)對中器分劃圈中心始終對準(zhǔn)A點(diǎn)為止。3.7角度測量誤差分析及注意事項

3.7.1角度測量誤差分析

角度測量誤差來源有儀器誤差、觀測誤差和外界環(huán)境造成的誤差。研究誤差的目的是為了找出消除和減少這些誤差的方法。1.儀器誤差

儀器誤差包括儀器校正之后的殘余誤差及儀器加工不完善引起的誤差。(1)視準(zhǔn)軸誤差c是由視準(zhǔn)軸不垂直于橫軸引起的。盤左、盤右觀測時該誤差對水平角的影響符號相反，故測量時，可采用盤左、盤右讀數(shù)取平均的方法對其加以消除。(2)橫軸誤差是由于支承橫軸的支架有誤差，造成橫軸與豎軸不垂直。盤左、盤右觀測時對水平角的影響符號相反。所以也可采用盤左、盤右觀測值取平均的方法加以消除。

(3)豎軸傾斜誤差是由于水準(zhǔn)管軸不垂直于豎軸，即水準(zhǔn)管氣泡不居中引起的誤差。這時，豎軸偏離豎直方向一個小角度，從而引起橫軸傾斜及度盤傾斜，造成測角誤差。這種誤差與盤左、盤右觀測無關(guān)，并且隨望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)不同方向而變化，不能用盤左、盤右觀測均的方法消除。因此，測量前應(yīng)嚴(yán)格檢校儀器，觀測時仔細(xì)整平，并始終保持照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管氣泡居中，氣泡不可偏離一格。(4)度盤偏心差主要是度盤加工及安裝不完善引起的使照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)中心O′與水平度盤圓心O不重合引起讀數(shù)誤差。當(dāng)盤左瞄準(zhǔn)A目標(biāo)時，讀數(shù)比正確讀數(shù)大x，盤右讀數(shù)比正確讀數(shù)

小x。對于單指標(biāo)讀數(shù)儀器，在盤左、盤右觀測時，指標(biāo)線在水平度盤上的讀數(shù)具有對稱性，而符號相反，因此，可用盤左、盤右讀數(shù)取平均的方法予以消除。對于雙指標(biāo)讀數(shù)儀器，采用對徑分劃符合讀數(shù)可以消除這項誤差的影響。(5)度盤刻劃不均勻誤差是由于儀器加工不完善引起的。在高精度測量時，為了提高測角精度，可利用度盤位置變換手輪在各測回間變換度