角度測(cè)量的原理及其方法

1、角度測(cè)量的原理及其方法 角度測(cè)量原理一、水平角測(cè)量原理 地面上兩條直線之間的夾角在水平面上的投影稱(chēng)為水平角。如圖3-1所示，A、B、O為地面上的任意點(diǎn)，通OA和OB直線各作一垂直面，并把OA和OB分別投影到水平投影面上，其投影線Oa和Ob的夾角aOb，就是AOB的水平角。 如果在角頂O上安置一個(gè)帶有水平刻度盤(pán)的測(cè)角儀器，其度盤(pán)中心O在通過(guò)測(cè)站O點(diǎn)的鉛垂線上，設(shè)OA和OB兩條方向線在水平刻度盤(pán)上的投影讀數(shù)為a1和b1，則水平角為： = b1 - a1 (3-1)二、豎直角測(cè)量原理 在同一豎直面內(nèi)視線和水平線之間的夾角稱(chēng)為豎直角或稱(chēng)垂直角。如圖3-2所示，視線在水平線之上稱(chēng)為仰角，符號(hào)為正；視線在

2、水平線之下稱(chēng)為俯角，符號(hào)為負(fù)。 圖3-1 水平角測(cè)量原理圖 圖3-2 豎直角測(cè)量原理圖 如果在測(cè)站點(diǎn)O上安置一個(gè)帶有豎直刻度盤(pán)的測(cè)角儀器，其豎盤(pán)中心通過(guò)水平視線，設(shè)照準(zhǔn)目標(biāo)點(diǎn)A時(shí)視線的讀數(shù)為n，水平視線的讀數(shù)為m，則豎直角為：= n - m (3-2)光學(xué)經(jīng)緯儀 一、DJ6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造它主要由照準(zhǔn)部(包括望遠(yuǎn)鏡、豎直度盤(pán)、水準(zhǔn)器、讀數(shù)設(shè)備)、水平度盤(pán)、基座三部分組成?，F(xiàn)將各組成部分分別介紹如下：望遠(yuǎn)鏡 望遠(yuǎn)鏡的構(gòu)造和水準(zhǔn)儀望遠(yuǎn)鏡構(gòu)造基本相同，是用來(lái)照準(zhǔn)遠(yuǎn)方目標(biāo)。它和橫軸固連在一起放在支架上，并要求望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸垂直于橫軸，當(dāng)橫軸水平時(shí)，望遠(yuǎn)鏡繞橫軸旋轉(zhuǎn)的視準(zhǔn)面是一個(gè)鉛垂面。為了控制望遠(yuǎn)鏡的

3、俯仰程度，在照準(zhǔn)部外殼上還設(shè)置有一套望遠(yuǎn)鏡制動(dòng)和微動(dòng)螺旋。在照準(zhǔn)部外殼上還設(shè)置有一套水平制動(dòng)和微動(dòng)螺旋，以控制水平方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)擰緊望遠(yuǎn)鏡或照準(zhǔn)部的制動(dòng)螺旋后，轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)螺旋，望遠(yuǎn)鏡或照準(zhǔn)部才能作微小的轉(zhuǎn)動(dòng)。 水平度盤(pán) 水平度盤(pán)是用光學(xué)玻璃制成圓盤(pán)，在盤(pán)上按順時(shí)針?lè)较驈?°到360°刻有等角度的分劃線。相鄰兩刻劃線的格值有1°或30兩種。度盤(pán)固定在軸套上，軸套套在軸座上。水平度盤(pán)和照準(zhǔn)部?jī)烧咧g的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)系，由離合器扳手或度盤(pán)變換手輪控制。 讀數(shù)設(shè)備 我國(guó)制造的DJ6型光學(xué)經(jīng)緯儀采用分微尺讀數(shù)設(shè)備，它把度盤(pán)和分微尺的影像，通過(guò)一系列透鏡的放大和棱鏡的折射，反映到讀數(shù)顯

4、微鏡內(nèi)進(jìn)行讀數(shù)。在讀數(shù)顯微鏡內(nèi)就能看到水平度盤(pán)和分微尺影像,如圖3-4所示。度盤(pán)上兩分劃線所對(duì)的圓心角，稱(chēng)為度盤(pán)分劃值。 在讀數(shù)顯微鏡內(nèi)所見(jiàn)到的長(zhǎng)刻劃線和大號(hào)數(shù)字是度盤(pán)分劃線及其注記，短刻劃線和小號(hào)數(shù)字是分微尺的分劃線及其注記。分微尺的長(zhǎng)度等于度盤(pán)°的分劃長(zhǎng)度，分微尺分成大格，每大格又分成10，每小格格值為1，可估讀到0.1。分微尺的0°分劃線是其指標(biāo)線，它所指度盤(pán)上的位置與度盤(pán)分劃線所截的分微尺長(zhǎng)度就是分微尺讀數(shù)值。為了直接讀出小數(shù)值，使分微尺注數(shù)增大方向與度盤(pán)注數(shù)方向相反。讀數(shù)時(shí)，以在分微尺上的度盤(pán)分劃線為準(zhǔn)讀取度數(shù)，而后讀取該度盤(pán)分劃線與分微尺指標(biāo)線之間的分微尺讀數(shù)的

5、分?jǐn)?shù)，并估讀到0.1，即得整個(gè)讀數(shù)值。在圖3-5中水平度盤(pán)讀數(shù)為180°06.4，豎直度盤(pán)讀數(shù)為75°57.2。豎直度盤(pán) 豎直度盤(pán)固定在橫軸的一端，當(dāng)望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，豎盤(pán)也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，用以觀測(cè)豎直角。另外在豎直度盤(pán)的構(gòu)造中還設(shè)有豎盤(pán)指標(biāo)水準(zhǔn)管，它由豎盤(pán)水準(zhǔn)管的微動(dòng)螺旋控制。每次讀數(shù)前，都必須首先使豎盤(pán)水準(zhǔn)管氣泡居中，以使豎盤(pán)指標(biāo)處于正確位置。目前光學(xué)經(jīng)緯儀普遍采用豎盤(pán)自動(dòng)歸零裝置來(lái)代替豎盤(pán)指標(biāo)水準(zhǔn)管。即提高了觀測(cè)速度又提高了觀測(cè)精度。 水準(zhǔn)器 照準(zhǔn)部上的管水準(zhǔn)器用于精確整平儀器，圓水準(zhǔn)器用于概略整平儀器。 基座部分 基座是支撐儀器的底座?；嫌腥齻€(gè)腳螺旋，轉(zhuǎn)動(dòng)腳螺旋可使照準(zhǔn)部

6、水準(zhǔn)管氣泡居中，從而使水平度盤(pán)水平?；腿_架頭用中心螺旋連接，可將儀器固定在三腳架上，中心螺旋下有一小鉤可掛垂球，測(cè)角時(shí)用于儀器對(duì)中。光學(xué)經(jīng)緯儀還裝有直角棱鏡光學(xué)對(duì)中器，如圖3-5所示。光學(xué)對(duì)中器比垂球?qū)χ芯哂芯_度高和不受風(fēng)吹搖動(dòng)干擾的優(yōu)點(diǎn)。二、DJ2級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀 DJ2級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造，除軸系和讀數(shù)設(shè)備外基本上和DJ6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀相同。我國(guó)某光學(xué)儀器廠生產(chǎn)的DJ2型光學(xué)經(jīng)緯儀外形，如圖3-6所示。下面著重介紹它和DJ6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀的不同之處。 水平度盤(pán)變換手輪 水平度盤(pán)變換手輪的作用是變換水平度盤(pán)的初始位置。水平角觀測(cè)中，根據(jù)測(cè)角需要，對(duì)起始方向觀測(cè)時(shí)，可先撥開(kāi)手輪的護(hù)蓋，再轉(zhuǎn)動(dòng)該手

7、輪，把水平度盤(pán)的讀數(shù)值配置為所規(guī)定的讀數(shù)。 換像手輪 在讀數(shù)顯微鏡內(nèi)一次只能看到水平度盤(pán)或豎直度盤(pán)的影像，若要讀取水平度盤(pán)讀數(shù)時(shí)，要轉(zhuǎn)動(dòng)換像手輪10，使輪上指標(biāo)紅線成水平狀態(tài)，并打開(kāi)水平度盤(pán)反光鏡5，此時(shí)顯微鏡呈水平度盤(pán)的影像。若打開(kāi)豎直度盤(pán)反光鏡1時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)換像手輪，使輪上指標(biāo)線豎直時(shí)，則可看到豎盤(pán)影像。 測(cè)微手輪 測(cè)微手輪是DJ2級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)裝置。對(duì)于DJ2級(jí)經(jīng)緯儀，其水平度盤(pán)（或豎直度盤(pán)）的刻劃形式是把每度分劃線間又等分刻成三格，格值等于20。通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)，將度盤(pán)直徑兩端分劃的影像同時(shí)反映到同一平面上，并被一橫線分成正、倒像，一般正字注記為正像，倒字注記為倒像。圖3-7為讀數(shù)窗示意圖

8、，測(cè)微尺上刻有600格，其分劃影像見(jiàn)圖中小窗。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微手輪使分微尺由零分劃移動(dòng)到600分劃時(shí)，度盤(pán)正、倒對(duì)徑分劃影像等量相對(duì)移動(dòng)一格，故測(cè)微尺上600格相應(yīng)的角值為10，一格的格值等于1。因此，用測(cè)微尺可以直接測(cè)定1的讀數(shù)，從而起到了測(cè)微作用。圖3-9中的讀數(shù)值為30°20+800=30°2800。圖3-7 DJ2級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀讀數(shù)窗 具體讀數(shù)方法如下； ）轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微手輪，使度盤(pán)正、倒像分劃線精密重合。 ）由靠近視場(chǎng)中央讀出上排正像左邊分劃線的度數(shù)，即30°。 ）數(shù)出上排的正像30°與下排倒像210°之間的格數(shù)再乘以10，就是整十分的數(shù)值，即20

9、。 ）在旁邊小窗中讀出小于10的分、秒數(shù)。測(cè)微尺分劃影像左側(cè)的注記數(shù)字是分?jǐn)?shù)，右側(cè)的注記數(shù)字1、2、3、4、5是秒的十位數(shù)，即分別為10、20、30、40、50。將以上數(shù)值相加就得到整個(gè)讀數(shù)。故其讀數(shù)為： 度盤(pán)上的度數(shù) 30° 度盤(pán)上整十分?jǐn)?shù) 20 測(cè)微尺上分、秒數(shù) 800 全部讀數(shù)為 30°2800 半數(shù)字化讀數(shù)方法 我國(guó)生產(chǎn)的新型TDJ2級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀采用了半數(shù)字化的讀數(shù)方法，使讀數(shù)更為方便，不易出錯(cuò)，如圖3-8所示。中間窗口為度盤(pán)對(duì)徑分劃影像，沒(méi)有注記，上面窗口為度和整10的注記，用小方框“”標(biāo)記欲讀的整10數(shù)，下面窗口的上邊大字為分，下邊小字為“10秒”。讀數(shù)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)

10、測(cè)微手輪使中間窗口的分劃線上下重合，從上窗口讀得5°10，下窗口讀得234，全部讀數(shù)為5°1234。 水平角測(cè)量一、經(jīng)緯儀的技術(shù)操作 經(jīng)緯儀的技術(shù)操作包括：對(duì)中整平瞄準(zhǔn)讀數(shù)。 對(duì)中對(duì)中的目的是使儀器的中心與測(cè)站的標(biāo)志中心位于同一鉛垂線上。整平 整平的目的是使儀器的豎軸鉛垂，水平度盤(pán)水平。進(jìn)行整平時(shí)，首先使水準(zhǔn)管平行于兩腳螺旋的連線，如圖3-9a)所示。操作時(shí)，兩手同時(shí)向內(nèi)(或向外)旋轉(zhuǎn)兩個(gè)腳螺旋使氣泡居中。氣泡移動(dòng)方向和左手大拇指轉(zhuǎn)動(dòng)的方向相同；然后將儀器繞豎軸旋轉(zhuǎn)90°，如圖3-9b)所示，旋轉(zhuǎn)另一個(gè)腳螺旋使氣泡居中。按上述方法反復(fù)進(jìn)行，直至儀器旋轉(zhuǎn)到任何位置時(shí)

11、，水準(zhǔn)管氣泡都居中為止。 上述兩步技術(shù)操作稱(chēng)為經(jīng)緯儀的安置。目前生產(chǎn)的光學(xué)經(jīng)緯儀均裝置有光學(xué)對(duì)中器，若采用光學(xué)對(duì)中器進(jìn)行對(duì)中，應(yīng)與整平儀器結(jié)合進(jìn)行，其操作步驟如下： （）將儀器置于測(cè)站點(diǎn)上，三個(gè)腳螺旋調(diào)至中間位置，架頭大致水平。使光學(xué)對(duì)中器大致位于測(cè)站上，將三腳架踩牢。 （）旋轉(zhuǎn)光學(xué)對(duì)中器的目鏡，看清分劃板上的圓圈，拉或推動(dòng)目鏡使測(cè)站點(diǎn)影像清晰。 （）旋轉(zhuǎn)腳螺旋使光學(xué)對(duì)中器對(duì)準(zhǔn)測(cè)站點(diǎn)。 （）伸縮三腳架腿，使圓水準(zhǔn)氣泡居中。 （）用腳螺旋精確整平管水準(zhǔn)管轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部90，水準(zhǔn)管氣泡均居中。 （）如果光學(xué)對(duì)中器分劃圈不在測(cè)站點(diǎn)上，應(yīng)松開(kāi)連接螺旋，在架頭上平移儀器，使分劃圈對(duì)準(zhǔn)測(cè)站點(diǎn)。 （）重新再整平

12、儀器，依此反復(fù)進(jìn)行直至儀器整平后，光學(xué)對(duì)中器分劃圈對(duì)準(zhǔn)測(cè)站點(diǎn)為止。 瞄準(zhǔn) 經(jīng)緯儀安置好后。用望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)目標(biāo)，首先將望遠(yuǎn)鏡照準(zhǔn)遠(yuǎn)處，調(diào)節(jié)對(duì)光螺旋使十字絲清晰；然后旋松望遠(yuǎn)鏡和照準(zhǔn)部制動(dòng)螺旋，用望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)瞄準(zhǔn)器照準(zhǔn)目標(biāo)。轉(zhuǎn)動(dòng)物鏡對(duì)光螺旋使目標(biāo)影像清晰；而后旋緊望遠(yuǎn)鏡和照準(zhǔn)部的制動(dòng)螺旋，通過(guò)旋轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡和照準(zhǔn)部的微動(dòng)螺旋，使十字絲交點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)，并觀察有無(wú)視差，如有視差，應(yīng)重新對(duì)光，予以消除。 讀數(shù) 打開(kāi)讀數(shù)反光鏡，調(diào)節(jié)視場(chǎng)亮度，轉(zhuǎn)動(dòng)讀數(shù)顯微鏡對(duì)光螺旋，使讀數(shù)窗影像清晰可見(jiàn)。讀數(shù)時(shí)，除分微尺型直接讀數(shù)外，凡在支架上裝有測(cè)微輪的，均需先轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微輪，使雙指標(biāo)線或?qū)椒謩澗€重合后方能讀數(shù)，最后將度盤(pán)讀數(shù)加分

13、微尺讀數(shù)或測(cè)微尺讀數(shù)，才是整個(gè)讀數(shù)值。 二、水平角觀測(cè)方法圖3-10 測(cè)回法觀測(cè)水平角示意圖 在水平角觀測(cè)中，為發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤并提高測(cè)角精度，一般要用盤(pán)左和盤(pán)右兩個(gè)位置進(jìn)行觀測(cè)。當(dāng)觀測(cè)者對(duì)著望遠(yuǎn)鏡的目鏡。豎盤(pán)在望遠(yuǎn)鏡的左邊時(shí)稱(chēng)為盤(pán)左位置，又稱(chēng)正鏡；若豎盤(pán)在望遠(yuǎn)鏡的右邊時(shí)稱(chēng)為盤(pán)右位置，又稱(chēng)倒鏡。水平角觀測(cè)方法，一般有測(cè)回法和方向觀測(cè)法兩種。 測(cè)回法 設(shè)O為測(cè)站點(diǎn)，A、B為觀測(cè)目標(biāo)，AOB為觀測(cè)角，見(jiàn)圖3-10所示。先在O點(diǎn)安置儀器，進(jìn)行整平、對(duì)中，然后按以下步驟進(jìn)行觀測(cè)： （）盤(pán)左位置：先照準(zhǔn)左方目標(biāo)，即后視點(diǎn)A，讀取水平度盤(pán)讀數(shù)為a左，并記入測(cè)回法測(cè)角記錄表中，見(jiàn)表3-1。然后順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部照準(zhǔn)右

14、方目標(biāo)，即前視點(diǎn)B，讀取水平度盤(pán)讀數(shù)為b左，并記入記錄表中。以上稱(chēng)為上半測(cè)回，其觀測(cè)角值為=b左-a左 測(cè)回法測(cè)角記錄表 表3-1測(cè)站盤(pán)位目標(biāo)水平度盤(pán)讀數(shù)水平角備 注半測(cè)回角測(cè)回角0左A00124604906604903B605030右C1800130604900D2405030 （）盤(pán)右位置：先照準(zhǔn)右方目標(biāo)，即前視點(diǎn)B，讀取水平度盤(pán)讀數(shù)為b左，并記入記錄表中，再逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部照準(zhǔn)左方目標(biāo)，即后視點(diǎn)A，讀取水平度盤(pán)讀數(shù)為a右，并記入記錄表中，則得下半測(cè)回角值為：b右-a左 （）上、下半測(cè)回合起來(lái)稱(chēng)為一測(cè)回。一般規(guī)定，用J6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀進(jìn)行觀測(cè)，上、下半測(cè)回角值之差不超過(guò)40時(shí)，可取其平均值作

15、為一測(cè)回的角值，即： （+） (3-3) 方向觀測(cè)法 上面介紹的測(cè)回法是對(duì)兩個(gè)方向的單角觀測(cè)。如要觀測(cè)三個(gè)以上的方向，則采用方向觀測(cè)法（又稱(chēng)為全圓測(cè)回法）進(jìn)行觀測(cè)。圖3-11 方向觀測(cè)法觀測(cè)水平角示意圖 方向觀測(cè)法應(yīng)首先選擇一起始方向作為零方向。如圖3-11所示，設(shè)A方向?yàn)榱惴较?。要求零方向?yīng)選擇距離適中、通視良好、呈像清晰穩(wěn)定、俯仰角和折光影響較小的方向。將經(jīng)緯儀安置于O站，對(duì)中整平后按下列步驟進(jìn)行觀測(cè)： （）盤(pán)左位置，瞄準(zhǔn)起始方向A，轉(zhuǎn)動(dòng)度盤(pán)變換紐把水平度盤(pán)讀數(shù)配置為0°00，而后再松開(kāi)制動(dòng)，重新照準(zhǔn)A方向，讀取水平度盤(pán)讀數(shù)a，并記入方向觀測(cè)法記錄表中，見(jiàn)表3-2。 （）按照順時(shí)

16、針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部，依次瞄準(zhǔn)B、C、D目標(biāo)，并分別讀取水平度盤(pán)讀數(shù)為b、c、d，并記入記錄表中。 （）最后回到起始方向A，再讀取水平度盤(pán)讀數(shù)為a。這一步稱(chēng)為“歸零”。a與a之差稱(chēng)為“歸零差”，其目的是為了檢查水平度盤(pán)在觀測(cè)過(guò)程中是否發(fā)生變動(dòng)?！皻w零差”不能超過(guò)允許限值（J2級(jí)經(jīng)緯儀為12，J6級(jí)經(jīng)緯儀為18）。 以上操作稱(chēng)為上半測(cè)回觀測(cè)。 （）盤(pán)右位置，按逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)照準(zhǔn)部，依次瞄準(zhǔn)A、D、C、B、A目標(biāo)，分別讀取水平度盤(pán)讀數(shù)，記入記錄表中，并算出盤(pán)右的“歸零差”，稱(chēng)為下半測(cè)回。上、下兩個(gè)半測(cè)回合稱(chēng)為一測(cè)回。 觀測(cè)記錄及計(jì)算如表3-2所列。 ()限差，當(dāng)在同一測(cè)站上觀測(cè)幾個(gè)測(cè)回時(shí)，為了減少度盤(pán)

17、分劃誤差的影響，每測(cè)回起始方向的水平度盤(pán)讀數(shù)值應(yīng)配置在(180°/n+60/n)的倍數(shù)(n為測(cè)回?cái)?shù))。在同一測(cè)回中各方向2c誤差(也就是盤(pán)左、盤(pán)右兩次照準(zhǔn)誤差)的差值，即2c互差不能超過(guò)限差要求(J2級(jí)經(jīng)緯儀為18)。表3-2中的數(shù)據(jù)是用J6級(jí)經(jīng)緯儀觀測(cè)的，故對(duì)2c互差不作要求。同一方向各測(cè)回歸零方向值之差，即測(cè)回差，也不能超過(guò)限值要求（J2級(jí)經(jīng)緯儀為12，J6級(jí)經(jīng)緯儀為24）。 豎直角測(cè)量一、豎直度盤(pán)的構(gòu)造豎直度盤(pán)垂直固定在望遠(yuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)軸的一端，隨望遠(yuǎn)鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。豎直度盤(pán)的刻劃與水平度盤(pán)基本相同，但其注字隨儀器構(gòu)造的不同分為順時(shí)針和逆時(shí)針兩種形式 在豎盤(pán)中心的鉛垂方向裝有光學(xué)讀數(shù)

18、指示線，為了判斷讀數(shù)前豎盤(pán)指標(biāo)線位置是否正確，在豎盤(pán)指標(biāo)線（一個(gè)棱鏡或棱鏡組）上設(shè)置了管水準(zhǔn)器，用來(lái)控制指標(biāo)位置，如圖3-13所示。當(dāng)豎盤(pán)指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中時(shí)，豎盤(pán)指標(biāo)就處于正確位置。對(duì)于J6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀豎盤(pán)與指標(biāo)及指標(biāo)水準(zhǔn)管之間應(yīng)滿(mǎn)足下列關(guān)系：當(dāng)視準(zhǔn)軸水平，指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中時(shí)，指標(biāo)所指的豎盤(pán)讀數(shù)值盤(pán)左為90°，盤(pán)右為270°。二、豎直度盤(pán)自動(dòng)歸零裝置 目前光學(xué)經(jīng)緯儀普遍采用豎盤(pán)自動(dòng)歸零補(bǔ)償裝置來(lái)代替豎盤(pán)指標(biāo)水準(zhǔn)管，使用時(shí)，將自動(dòng)歸零補(bǔ)償器鎖緊手輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，使手輪上紅點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)照準(zhǔn)部支架上黑點(diǎn)，再用手輕輕敲動(dòng)儀器，如聽(tīng)到豎盤(pán)自動(dòng)歸零補(bǔ)償器有了“當(dāng)、當(dāng)”響聲，表示補(bǔ)償器處于正

19、常工作狀態(tài)，如聽(tīng)不到響聲表明補(bǔ)償器有故障?？稍俅无D(zhuǎn)動(dòng)鎖緊手輪，直到用手輕敲有響聲為止。豎直角觀測(cè)完畢，一定要順時(shí)針旋轉(zhuǎn)手輪，以鎖緊補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，防止震壞吊絲。三、豎直角的計(jì)算公式 當(dāng)經(jīng)緯儀在測(cè)站上安置好后，首先應(yīng)依據(jù)豎盤(pán)的注記形式，推導(dǎo)出測(cè)定豎直角的計(jì)算公式，其具體做法如下： 盤(pán)左位置把望遠(yuǎn)鏡大致置水平位置，這時(shí)豎盤(pán)讀數(shù)值約為90°（若置盤(pán)右位置約為270°），這個(gè)讀數(shù)稱(chēng)為始讀數(shù)。 慢慢仰起望遠(yuǎn)鏡物鏡，觀測(cè)豎盤(pán)讀數(shù)（盤(pán)左時(shí)記作L，盤(pán)右時(shí)記作R），并與始讀數(shù)相比，是增加還是減少。 以盤(pán)左為例，若L90°，則豎角計(jì)算公式為： =L- 90° =270°

20、- R 若°，則豎角計(jì)算公式為 =90°- L =R- 270° 對(duì)于圖4的豎盤(pán)注記形式，其豎直角計(jì)算公式為： =90°- L =R- 270° (3-4)平均豎直角 = (3-5) 上述豎直角的計(jì)算公式是認(rèn)為豎盤(pán)指標(biāo)處在正確位置時(shí)導(dǎo)出的。即當(dāng)視線水平，豎盤(pán)指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中時(shí)，豎盤(pán)指標(biāo)所指讀數(shù)應(yīng)為始讀數(shù)。但當(dāng)指標(biāo)偏離正確位置時(shí)，這個(gè)指標(biāo)線所指的讀數(shù)就比始讀數(shù)增大或減少一個(gè)角值，此值稱(chēng)為豎盤(pán)指標(biāo)差，也就是豎盤(pán)指標(biāo)位置不正確所引起的讀數(shù)誤差。圖3-14 豎直角及指標(biāo)差計(jì)算示意圖 在有指標(biāo)差時(shí)，如圖3-14b)所示，以盤(pán)左位置瞄準(zhǔn)目標(biāo)，轉(zhuǎn)動(dòng)豎盤(pán)指標(biāo)

21、水準(zhǔn)管微動(dòng)螺旋使水準(zhǔn)管氣泡居中，測(cè)得豎盤(pán)讀數(shù)為L(zhǎng)，它與正確的豎直角的關(guān)系是：=90°-(L-X)= +X (3-6) 以盤(pán)右位置按同法測(cè)得豎盤(pán)讀數(shù)為R，它與正確的豎角的關(guān)系是： (R-X) -270°右-X (3-7) 將(3-6)式加(3-7)式得： (3-8) 由此可知，在測(cè)量豎角時(shí)，用盤(pán)左、盤(pán)右兩個(gè)位置觀測(cè)取其平均值作為最后結(jié)果，可以消除豎盤(pán)指標(biāo)差的影響。 若將(3-6)式減(3-7)式即得指標(biāo)差計(jì)算公式： X= (3-9) 一般指標(biāo)差變動(dòng)范圍不得超過(guò)±30，如果超限，須對(duì)儀器進(jìn)行檢校。此公式適用于豎盤(pán)順時(shí)針刻劃的注記形式，若豎盤(pán)為逆時(shí)針刻劃的注記形式，按上

22、式求得指標(biāo)差應(yīng)改變符號(hào)。四、豎直角觀測(cè)方法 在測(cè)站上安置儀器，用下述方法測(cè)定豎直角： 盤(pán)左位置：瞄準(zhǔn)目標(biāo)后，用十字絲橫絲卡準(zhǔn)目標(biāo)的固定位置，旋轉(zhuǎn)豎盤(pán)指標(biāo)水準(zhǔn)管微動(dòng)螺旋，使水準(zhǔn)管氣泡居中或使氣泡影像符合，讀取豎盤(pán)讀數(shù)L，并記入豎直角觀測(cè)記錄表中，見(jiàn)表3-3。用所推導(dǎo)妤的豎角計(jì)算公式，計(jì)算出盤(pán)左時(shí)的豎直角，上述觀測(cè)稱(chēng)為上半測(cè)回觀測(cè)。 盤(pán)右位置：仍照準(zhǔn)原目標(biāo)，調(diào)節(jié)豎盤(pán)指標(biāo)水準(zhǔn)管微動(dòng)螺旋，使水準(zhǔn)管氣泡居中，讀取豎盤(pán)讀數(shù)值R，并記入記錄表中。用所推導(dǎo)好的豎角計(jì)算公式，計(jì)算出盤(pán)右時(shí)的豎角，稱(chēng)為下半測(cè)回觀測(cè)。 上、下半測(cè)回合稱(chēng)一測(cè)回。豎直角觀測(cè)記錄表 表3-3 測(cè)站目標(biāo)盤(pán)位豎盤(pán)讀數(shù)半測(cè)回豎直角指標(biāo)差一測(cè)回豎

23、直角備 注0M左59°2948+30°3012-12+30°3000右300°2948+30°3948N左93°1840-3°1840-13-3°1853右266°4054-3°1906 計(jì)算測(cè)回豎直角：或 計(jì)算豎盤(pán)指標(biāo)差X：X或X經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)與校正 為了保證測(cè)角的精度，經(jīng)緯儀主要部件及軸系應(yīng)滿(mǎn)足下述幾何條件，即：照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管軸應(yīng)垂直于儀器豎軸(LLVV)；十字絲縱絲應(yīng)垂直于橫軸；視準(zhǔn)軸應(yīng)垂直于橫軸(CCHH)；橫軸應(yīng)垂直于儀器豎軸(HHVV)；豎盤(pán)指標(biāo)差應(yīng)為零；光學(xué)對(duì)中器的視準(zhǔn)軸應(yīng)與儀器豎軸重

24、合。如圖3-15所示。 由于儀器經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期外業(yè)使用或長(zhǎng)途運(yùn)輸及外界影響等，會(huì)使各軸線的幾何關(guān)系發(fā)生變化，因此在使用前必須對(duì)儀器進(jìn)行檢驗(yàn)和校正。一、照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管的檢驗(yàn)與校正 目的：當(dāng)照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管氣泡居中時(shí)，應(yīng)使水平度盤(pán)水平，豎軸鉛垂。 檢驗(yàn)方法：將儀器安置好后，使照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管平行于一對(duì)腳螺旋的連線，轉(zhuǎn)動(dòng)這對(duì)腳螺旋使氣泡居中。再將照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)180°，若氣泡仍居中，說(shuō)明條件滿(mǎn)足，即水準(zhǔn)管軸垂直于儀器豎軸，否則應(yīng)進(jìn)行校正。 校正方法：轉(zhuǎn)動(dòng)平行于水準(zhǔn)管的兩個(gè)腳螺旋使氣泡退回偏離零點(diǎn)的格數(shù)的一半，再用撥針撥動(dòng)水準(zhǔn)管校正螺絲，使氣泡居中。 二、十字絲豎絲的檢驗(yàn)與校正 目的：使十字絲豎絲垂直橫軸。當(dāng)橫

25、軸居于水平位置時(shí)，豎絲處于鉛垂位置。檢驗(yàn)方法：用十字絲豎絲的一端精確瞄準(zhǔn)遠(yuǎn)處某點(diǎn)，固定水平制動(dòng)螺旋和望遠(yuǎn)鏡制動(dòng)螺旋，慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡微動(dòng)螺旋。如果目標(biāo)不離開(kāi)豎絲，說(shuō)明此項(xiàng)條件滿(mǎn)足，即十字絲豎絲垂直于橫軸，否則需要校正。 校正方法：要使豎絲鉛垂，就要轉(zhuǎn)動(dòng)十字絲板座或整個(gè)目鏡部分。圖3-17所示就是十字絲板座和儀器連接的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中2是壓環(huán)固定螺絲，3是十字絲校正螺絲。校正時(shí)，首先旋松固定螺絲，轉(zhuǎn)動(dòng)十字絲板座，直至滿(mǎn)足此項(xiàng)要求，然后再旋緊固定螺絲。三、視準(zhǔn)軸的檢驗(yàn)與校正 目的：使望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸垂直于橫軸。視準(zhǔn)軸不垂直于橫軸的傾角c稱(chēng)為視準(zhǔn)軸誤差，也稱(chēng)為2c誤差，它是由于十字絲交點(diǎn)的位置不正確而產(chǎn)

26、生的。 檢驗(yàn)方法；選一長(zhǎng)約80m的平坦地區(qū)，將經(jīng)緯儀安置于中間O點(diǎn)，在A點(diǎn)豎立測(cè)量標(biāo)志，在B點(diǎn)水平橫置一根水準(zhǔn)尺，使尺身垂直于視線OB并與儀器同高。盤(pán)左位置，視線大致水平照準(zhǔn)A點(diǎn)，固定照準(zhǔn)部，然后縱轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，在B點(diǎn)的橫尺上讀取讀數(shù)B1，如圖3-18a)所示。松開(kāi)照準(zhǔn)部，再以盤(pán)右位置照準(zhǔn)A點(diǎn)，固定照準(zhǔn)部。再縱轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡在B點(diǎn)橫尺上讀取讀數(shù)B2，如圖3-18b)所示。如果B1、B2兩點(diǎn)重合，則說(shuō)明視準(zhǔn)軸與橫軸相互垂直，否則需要進(jìn)行校正。 圖3-18 用橫尺法檢校視準(zhǔn)軸示意圖 校正方法：盤(pán)左時(shí)AOH2=H2OB1=90-c，則：B1OB=2c。盤(pán)右時(shí)，同理BOB2=2c。由此得到B1OB2=4c，B1

27、B2所產(chǎn)生的差數(shù)是四倍視準(zhǔn)誤差。校正時(shí)從B2起在B1B2距離處得B3點(diǎn)，則B3點(diǎn)在尺上讀數(shù)值為視準(zhǔn)軸應(yīng)對(duì)準(zhǔn)的正確位置。用撥針撥動(dòng)十字絲的左右兩個(gè)校正螺絲，如圖3-19所示，注意應(yīng)先松后緊，邊松邊緊，使十字絲交點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)B3點(diǎn)的讀數(shù)即可。 要求：在同一測(cè)回中，同一目標(biāo)的盤(pán)左、盤(pán)右讀數(shù)的差為兩倍視準(zhǔn)軸誤差，以2c表示。對(duì)于DJ2型光學(xué)經(jīng)緯儀當(dāng)2c的絕對(duì)值大于30時(shí)，就要校正十字絲的位置。c值可按下式計(jì)算： c=· (3-10)式中：S儀器到橫置水準(zhǔn)尺的距離；=206265。視準(zhǔn)軸的檢驗(yàn)和校正也可以利用度盤(pán)讀數(shù)法按下述方法進(jìn)行：檢驗(yàn)：選與視準(zhǔn)軸近于水平的一點(diǎn)作為照準(zhǔn)目標(biāo)，盤(pán)左照準(zhǔn)目標(biāo)的讀數(shù)為，

28、盤(pán)右再照準(zhǔn)原目標(biāo)的讀數(shù)為，如與不相差180°，則表明視準(zhǔn)軸不垂直于橫軸，視準(zhǔn)軸應(yīng)進(jìn)行校正。 校正：以盤(pán)右位置讀數(shù)為準(zhǔn)，計(jì)算兩次讀數(shù)的平均數(shù)a，即a= 轉(zhuǎn)動(dòng)水平微動(dòng)螺旋將度盤(pán)讀數(shù)值配置為讀數(shù)a，此時(shí)視準(zhǔn)軸偏離了原照準(zhǔn)的目標(biāo)，然后拔動(dòng)十字絲校正螺絲，直至使視準(zhǔn)軸再照準(zhǔn)原目標(biāo)為止，即視準(zhǔn)軸于橫軸相垂直。四、橫軸的檢驗(yàn)與校正 目的：使橫軸垂直于儀器豎軸。 檢驗(yàn)方法：將儀器安置在一個(gè)清晰的高目標(biāo)附近，其仰角為30°左右。盤(pán)左位置照準(zhǔn)高目標(biāo)M點(diǎn)，固定水平制動(dòng)螺旋，將望遠(yuǎn)鏡大致放平，在墻上或橫放的尺上標(biāo)出m1點(diǎn)，如圖3-20所示?？v轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，盤(pán)右位置仍然照準(zhǔn)M點(diǎn)，放平望遠(yuǎn)鏡，在墻上標(biāo)出m

29、2點(diǎn)。如果m1和m2相重合，則說(shuō)明此條件滿(mǎn)足，即橫軸垂直于儀器豎軸，否則需要進(jìn)行校正。校正方法：此項(xiàng)校正一般應(yīng)由廠家或?qū)I(yè)儀器修理人員進(jìn)行。五、豎盤(pán)指標(biāo)水準(zhǔn)管的檢驗(yàn)與校正 目的：使豎盤(pán)指標(biāo)差X為零，指標(biāo)處于正確的位置。 檢驗(yàn)方法：安置經(jīng)緯儀于測(cè)站上，用望遠(yuǎn)鏡在盤(pán)左、盤(pán)右兩個(gè)位置觀測(cè)同一目標(biāo)，當(dāng)豎盤(pán)指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中后，分別讀取豎盤(pán)讀數(shù)L和B，用(3-9)式計(jì)算出指標(biāo)差X。如果X超過(guò)限差，則須校正。 校正方法：按(3-5)式求得正確的豎直角后，不改變望遠(yuǎn)鏡在盤(pán)右所照準(zhǔn)的目標(biāo)位置，轉(zhuǎn)動(dòng)豎盤(pán)指標(biāo)水準(zhǔn)管微動(dòng)螺旋，根據(jù)豎盤(pán)刻劃注記形式，在豎盤(pán)上配置豎角為值時(shí)的盤(pán)右讀數(shù)R(R=270°+)，此時(shí)

30、豎盤(pán)指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡必然不居中，然后用拔針拔動(dòng)豎盤(pán)指標(biāo)水準(zhǔn)管上、下校正螺絲使氣泡居中即可。 六、光學(xué)對(duì)中器的檢驗(yàn)與校正 目的：使光學(xué)對(duì)中器視準(zhǔn)軸與儀器豎軸重合。 檢驗(yàn)方法： 裝置在照準(zhǔn)部上的光學(xué)對(duì)中器的檢驗(yàn) 精確地安置經(jīng)緯儀，在腳架的中央地面上放一張白張，由光學(xué)對(duì)中器目鏡觀測(cè)，將光學(xué)對(duì)中器分劃板的刻劃中心標(biāo)記于紙上，然后，水平旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部，每隔120°用同樣的方法在白紙上作出標(biāo)記點(diǎn)，如三點(diǎn)重臺(tái)，說(shuō)明此條件滿(mǎn)足，否則需要進(jìn)行校正。 裝置在基座上的光學(xué)對(duì)中器的檢驗(yàn) 將儀器側(cè)放在特制的夾具上，照準(zhǔn)部固定不動(dòng)，而使基座能自由旋轉(zhuǎn)，在距離儀器不小于2m的墻壁上釘貼一張白紙，用上述同樣的方法，轉(zhuǎn)動(dòng)基

31、座，每隔120°在白紙上作出一標(biāo)記點(diǎn)，若三點(diǎn)不重合，則需要校正。 校正方法：在白紙的三點(diǎn)構(gòu)成誤差三角形，繪出誤差三角形外接圓的圓心。由于儀器的類(lèi)型不同，校正部位也不同。有的校正轉(zhuǎn)向直角棱鏡，有的校正分劃板，有的兩者均可校正。校正時(shí)均須通過(guò)撥動(dòng)對(duì)點(diǎn)器上相應(yīng)的校正螺絲，調(diào)整目標(biāo)偏離量的一半，并反復(fù)12次，直到照準(zhǔn)部轉(zhuǎn)到任何位置觀測(cè)時(shí)，目標(biāo)都在中心圈以?xún)?nèi)為止。必須指出：光學(xué)經(jīng)緯儀這六項(xiàng)檢驗(yàn)校正的順序不能顛倒，而且照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管軸垂直于儀器的豎軸的檢校是其它項(xiàng)目檢驗(yàn)與校正的基礎(chǔ)，這一條件不滿(mǎn)足，其它幾項(xiàng)檢驗(yàn)與校正就不能正確進(jìn)行。另外，豎軸不鉛垂對(duì)測(cè)角的影響不能用盤(pán)左、盤(pán)右兩個(gè)位置觀測(cè)而消除，所以此項(xiàng)檢驗(yàn)與校正也是主要的項(xiàng)目。其它幾項(xiàng)，在一般情況下有的對(duì)測(cè)角影響不大，有的可通過(guò)盤(pán)左、盤(pán)右兩個(gè)位置觀測(cè)來(lái)消除其對(duì)測(cè)角的影響，因此是次要的檢校項(xiàng)目 水平角測(cè)量的誤差一、儀器誤差 1視準(zhǔn)軸誤差 望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸不垂直于橫軸時(shí)，其偏離垂直位置的角值C稱(chēng)視準(zhǔn)差或照準(zhǔn)差。 2橫軸誤差 當(dāng)豎軸鉛垂時(shí)，橫軸不水平，而有一偏離值I ，稱(chēng)橫軸誤差或支架差。 3豎軸誤差