角度測(cè)量000002

1、第三章角度測(cè)量1§31 角度測(cè)量原理2§32 經(jīng)緯儀的構(gòu)造3一、對(duì)中整平裝置4二、照準(zhǔn)裝置5三、讀數(shù)裝置6(一) 分微尺法6(二) 單平板玻璃測(cè)微器法7(三) 對(duì)徑符合讀法7§33 水平角測(cè)量的方法9一、經(jīng)緯儀的安置9(一) 對(duì)中10(二) 整平10二、測(cè)回法測(cè)水平角11三、方向觀測(cè)法測(cè)水平角12§34 豎直角測(cè)量的方法14一、豎盤的構(gòu)造14(一) 指標(biāo)帶水準(zhǔn)器的構(gòu)造14(二) 指標(biāo)帶補(bǔ)償器的構(gòu)造15二、豎直角的觀測(cè)方法15三、豎直角的計(jì)算16四、豎盤指標(biāo)差17§35 經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)和校正18一、經(jīng)緯儀應(yīng)滿足的主要條件18二、經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)和校正方

2、法19(一) 照準(zhǔn)部的水準(zhǔn)管軸垂直豎軸19(二) 圓水準(zhǔn)器軸平行豎軸19(三) 十字絲豎絲垂直橫軸20(四) 視線垂直于橫軸20(五) 橫軸垂直于豎軸21(六) 光學(xué)對(duì)中器的視線與豎軸旋轉(zhuǎn)中心線重合22(七) 豎盤指標(biāo)差22§36 角度測(cè)量的誤差分析23一、儀器誤差23(一) 水準(zhǔn)管軸不垂直豎軸23(二) 視線不垂直橫軸23(三) 橫軸不垂直豎軸24(四) 照準(zhǔn)部偏心25(五) 光學(xué)對(duì)中器視線不與豎軸旋轉(zhuǎn)中心線重合25(六) 豎盤指標(biāo)差25二、觀測(cè)誤差25(一) 測(cè)站偏心25(二) 目標(biāo)偏心26(三) 照準(zhǔn)誤差26(四) 讀數(shù)誤差26(五) 豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)器的整平誤差26三、外界條件的

3、影響26§37 電子經(jīng)緯儀26一、電子經(jīng)緯儀的讀數(shù)系統(tǒng)27二、電子經(jīng)緯儀的特點(diǎn)28習(xí)題28§31 角度測(cè)量原理為確定一點(diǎn)的空間位置，角度是需要測(cè)量的基本要素之一，所以角度測(cè)量是一種基本的測(cè)量工作。角度可分為水平角和豎直角。水平角是指從空間一點(diǎn)出發(fā)的兩個(gè)方向在水平面上的投影所夾的角度；而豎直角是指某一方向與其在同一鉛垂面內(nèi)的水平線所夾的角度。如圖31所示：設(shè)有從O點(diǎn)出發(fā)的OA、OB兩條方向線，分別過OA、OB的兩個(gè)鉛垂面與水平面H的交線和所夾的，即為OA、OB間的水平角。由于ob是水平線，且與OB在同一鉛垂面內(nèi)，所以Bob即為OB的豎直角。圖 31如果在O點(diǎn)水平放置一個(gè)度盤，

4、且度盤的刻劃中心與O點(diǎn)重合，則兩投影方向、在度盤上的讀數(shù)之差即為OA與OB間的水平角值。同樣的，在OB鉛垂面內(nèi)放置一個(gè)豎直度盤，也使O點(diǎn)與度盤刻劃中心重合，則OB和Ob在豎直度盤上的讀數(shù)之差即為OB的豎直角值。實(shí)際上，水平度盤并不一定要放在過O的水平面內(nèi)，而是可以放在任意水平面內(nèi)，但其刻劃中心必須與過O的鉛垂線重合。因?yàn)橹挥羞@樣，才可根據(jù)兩方向讀數(shù)之差求出其水平角值。同理；豎直度盤也不一定要在所測(cè)方向的鉛垂面內(nèi)，只要位于與其平行的鉛垂面內(nèi)，且使刻劃中心位于過O點(diǎn)且垂直于該鉛垂面的直線上即可。由于豎直角是由傾斜方向與在同一鉛垂面內(nèi)的水平線構(gòu)成的，而傾斜方向可能向上，也可能向下，所以豎直角要冠以符

5、號(hào)。如果向上傾斜規(guī)定為正角，用“”號(hào)表示，而向下傾斜規(guī)定為負(fù)角，用“”號(hào)表示。§32 經(jīng)緯儀的構(gòu)造經(jīng)緯儀是測(cè)量角度的儀器，它雖也兼有其他功能，但主要是用來測(cè)角。根據(jù)測(cè)角精度的不同，我國的經(jīng)緯儀系列分為DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ30等幾個(gè)等級(jí)。D和J分別是大地測(cè)量和經(jīng)緯儀兩詞漢語拼音的首字母，角碼注字是它的精度指標(biāo)。根據(jù)上節(jié)所述的測(cè)角原理，經(jīng)緯儀的構(gòu)造必須具有以下一些裝置：(1) 對(duì)中整平裝置用以將度盤中心(即儀器中心)安置在過所測(cè)角度頂點(diǎn)的鉛垂線上，并使度盤處于水平位置。(2) 照準(zhǔn)裝置要有一個(gè)望遠(yuǎn)鏡以照準(zhǔn)目標(biāo)，即建立方向線。且望遠(yuǎn)鏡可上下旋轉(zhuǎn)形成一個(gè)鉛垂面，以保證照準(zhǔn)同

6、一鉛垂面上的不同目標(biāo)時(shí)，其在水平面上的投影位置不變。它也可以水平旋轉(zhuǎn)，以保證不在同一鉛垂面上的目標(biāo)，在水平面上有不同的投影位置。(3) 讀數(shù)裝置用以讀取在照準(zhǔn)某一方向時(shí)水平度盤和豎直度盤的讀數(shù)。經(jīng)緯儀中目前最常用的是DJ6和DJ2級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀。圖32是DJ6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀的外貌，圖33是DJ2級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀的外貌。(a) (b)1物鏡；2豎直度盤；3豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管微動(dòng)螺旋；4圓水準(zhǔn)器；5照準(zhǔn)部微動(dòng)螺旋；6照準(zhǔn)部制動(dòng)扳鈕；7水準(zhǔn)管反光鏡；8豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管；9度盤照明反光鏡；10測(cè)微輪；11水平度盤；12基座；13望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦筒；4目鏡；15讀數(shù)顯微鏡目鏡；16照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管；17復(fù)測(cè)扳手；18腳螺旋；1

7、9望遠(yuǎn)鏡制動(dòng)扳鈕；20望遠(yuǎn)鏡微動(dòng)螺旋；21軸座固定螺旋。圖 32(a) (b)1物鏡；2望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦筒；3目鏡；4照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管；5照準(zhǔn)部制動(dòng)螺旋；6粗瞄準(zhǔn)器；7測(cè)微輪；8讀數(shù)顯微鏡；9度盤換象旋鈕；10水平度盤變換手輪；11望遠(yuǎn)鏡制動(dòng)螺旋；12望遠(yuǎn)鏡微動(dòng)螺旋；13照準(zhǔn)部微動(dòng)螺旋；14基座；15腳螺旋；16基座底板；17豎盤照明反光鏡；18豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)器觀察鏡；19豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)器微動(dòng)螺旋；20光學(xué)對(duì)中器；21水平度盤照明反光鏡；22軸座固定螺旋。圖 33下面分別說明光學(xué)經(jīng)緯儀各種裝置的具體構(gòu)造。一、對(duì)中整平裝置該裝置包括三腳架，垂球或光學(xué)對(duì)中器，腳螺旋，圓水準(zhǔn)器及管水準(zhǔn)器。三腳架的作用是用來支撐儀

8、器。移動(dòng)三腳架的架腿，可使儀器的中心粗略地位于角頂上，并使安裝儀器的三腳架頭平面粗略地處于水平。架腿一般可以伸縮，以便于攜帶，但也有不能伸縮的，其優(yōu)點(diǎn)是較為穩(wěn)定，故多用于精度較高的經(jīng)緯儀。垂球的作用是用來標(biāo)志儀器是否對(duì)中的，它懸掛于連接三腳架與儀器的中心連接螺旋上。當(dāng)儀器整平，即儀器的豎軸鉛垂時(shí)，它即與豎軸位于同一鉛垂線上。當(dāng)垂球尖對(duì)準(zhǔn)地面上角頂?shù)臉?biāo)志時(shí)，即表示豎軸的中心線及水平度盤的刻劃中心與角頂在同一條鉛垂線上。光學(xué)對(duì)中器也是用來標(biāo)志儀器是否對(duì)中的。其優(yōu)點(diǎn)是不像垂球?qū)χ袝?huì)受風(fēng)力的影響，所以對(duì)中精度較垂球?yàn)楦?。它的?gòu)造如圖34所示，它是在一個(gè)平置的望遠(yuǎn)鏡前面，安裝一塊直角棱鏡。望遠(yuǎn)鏡的視線通

9、過棱鏡而偏轉(zhuǎn)90°，以使其處于鉛垂?fàn)顟B(tài)，且要保持與儀器的豎軸重合。當(dāng)儀器整平后，從光學(xué)對(duì)中器的目鏡看去，如果地面點(diǎn)與視場(chǎng)內(nèi)的圓圈重合，則表示儀器已經(jīng)對(duì)中。旋轉(zhuǎn)目鏡可對(duì)分劃板調(diào)焦，推拉目鏡可對(duì)地面目標(biāo)調(diào)焦。圖 34光學(xué)對(duì)中器安置的位置，有的是在照準(zhǔn)部上，有的則在基座上。如在照準(zhǔn)部上，則可與照準(zhǔn)部共同旋轉(zhuǎn)，而在基座上則不能。經(jīng)緯儀的三個(gè)腳螺旋位于基座的下部，當(dāng)旋轉(zhuǎn)腳螺旋時(shí)，可使儀器的基座升降，從而將儀器整平。水準(zhǔn)器是用來標(biāo)志儀器是否已經(jīng)整平用的。它一般有兩個(gè)：一個(gè)是圓水準(zhǔn)器，用來粗略整平儀器；一個(gè)是管水準(zhǔn)器，用來精確整平儀器。二、照準(zhǔn)裝置經(jīng)緯儀的照準(zhǔn)裝置又稱照準(zhǔn)部，它包括望遠(yuǎn)鏡，橫軸及其

10、支架，豎軸和控制望遠(yuǎn)鏡及照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)和微動(dòng)螺旋。望遠(yuǎn)鏡的構(gòu)造與水準(zhǔn)儀的基本相同。不同之處在于望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦螺旋的構(gòu)造和分劃扳的刻線方式。它的望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦螺旋不在望遠(yuǎn)鏡的側(cè)面，而在靠近目鏡端的望遠(yuǎn)鏡筒上。分劃扳的刻劃方式則如圖35所示，以適應(yīng)照準(zhǔn)不同目標(biāo)的需要。圖 35橫軸與望遠(yuǎn)鏡固連在一起，并且水平安置在兩個(gè)支架上，望遠(yuǎn)鏡可繞其上下轉(zhuǎn)動(dòng)。在一端的支架上有一個(gè)制動(dòng)螺旋，當(dāng)旋緊時(shí)，望遠(yuǎn)鏡不能轉(zhuǎn)動(dòng)。另有一個(gè)微動(dòng)螺旋，在制動(dòng)螺旋旋緊的條件下，轉(zhuǎn)動(dòng)它可使望遠(yuǎn)鏡作上下微動(dòng)，以便于精確地照準(zhǔn)目標(biāo)。望遠(yuǎn)鏡連同照準(zhǔn)部可繞豎軸在水平方向旋轉(zhuǎn)；以照準(zhǔn)不在同一鉛垂面上的目標(biāo)。照準(zhǔn)部也有一對(duì)制動(dòng)和微動(dòng)螺旋，以控制其固定或

11、作微小轉(zhuǎn)動(dòng)。圖 36 圖 37經(jīng)緯儀豎軸的軸系如圖36所示。照準(zhǔn)部的旋轉(zhuǎn)軸位于基座軸套內(nèi)，而度盤的旋轉(zhuǎn)軸則套在基座軸套外，其目的是使照準(zhǔn)部的旋轉(zhuǎn)軸與度盤旋轉(zhuǎn)軸分離，以避免兩者互相帶動(dòng)。根據(jù)照準(zhǔn)部與度盤的關(guān)系，可分為兩類：一類是照準(zhǔn)部和度盤可以共同轉(zhuǎn)動(dòng)，也可以各自分別轉(zhuǎn)動(dòng)。這種儀器可以用復(fù)測(cè)法測(cè)水平角，因而稱作復(fù)測(cè)經(jīng)緯儀。它是利用一個(gè)復(fù)測(cè)扳手，使照準(zhǔn)部與度盤可以脫開，也可以固連。其結(jié)構(gòu)如圖37所示。當(dāng)復(fù)測(cè)扳手扳下時(shí)，彈簧夾將度盤夾?。粍t旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部時(shí)，度盤也一起轉(zhuǎn)動(dòng)，因而度盤讀數(shù)不發(fā)生變化；當(dāng)復(fù)測(cè)扳手扳上時(shí)，彈簧夾與度盤脫離，則旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部時(shí)，度盤仍保持不動(dòng)，從而使讀數(shù)變化。另一類是照準(zhǔn)部和度盤都可

12、單獨(dú)轉(zhuǎn)動(dòng)，但兩者不能共同轉(zhuǎn)動(dòng)。這類儀器只能用方向法測(cè)角，因而稱為方向經(jīng)緯儀。精度在DJ2級(jí)以上的經(jīng)緯儀都是這種結(jié)構(gòu)，有的DJ6級(jí)經(jīng)緯儀也采用這種結(jié)構(gòu)。這類儀器有一個(gè)度盤變換手輪，轉(zhuǎn)動(dòng)它時(shí)，度盤在其本身的平面內(nèi)單獨(dú)旋轉(zhuǎn)，可以在照準(zhǔn)方向固定后，任意安置度盤讀數(shù)。為了防止無意中觸動(dòng)而改變讀數(shù)，通常都設(shè)有保護(hù)裝置。三、讀數(shù)裝置經(jīng)緯儀的讀數(shù)裝置包括度盤、讀數(shù)顯微鏡及測(cè)微器等。不同精度不同廠家的產(chǎn)品其基本結(jié)構(gòu)是相似的，但測(cè)微機(jī)構(gòu)及讀數(shù)方法則差異很大。現(xiàn)只介紹在我國應(yīng)用最為普遍的幾種。光學(xué)經(jīng)緯儀的水平度盤及豎直度盤皆由環(huán)狀的平板玻璃制成，在圓周上刻有360°分劃，在每度的分劃線上注以度數(shù)。在工程上

13、常用的DJ6級(jí)經(jīng)緯儀一般為1°或30一個(gè)分劃，DJ2級(jí)儀器則將1°的分劃再分為3格，即20一個(gè)分劃。讀數(shù)顯微鏡位于望遠(yuǎn)鏡的目鏡一側(cè)。通過位于儀器側(cè)面的反光鏡將光線反射到儀器內(nèi)部，通過一系列光學(xué)組件，使水平度盤、豎直度盤及測(cè)微器的分劃都在讀數(shù)顯微鏡內(nèi)顯示出來，從而可以讀取讀數(shù)。DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀讀數(shù)裝置的光路如圖38所示。圖 38 圖 39最常見的讀數(shù)方法有分微尺法、單平板玻璃測(cè)微器法和對(duì)徑符合讀法。下面分別說明其構(gòu)造原理及讀數(shù)方法。(一) 分微尺法分微尺法也稱帶尺顯微鏡法，多用于DJ6級(jí)儀器。由于這種方法操作簡單，不含隙動(dòng)差，其應(yīng)用日廣。如國產(chǎn)的TDJ6，Leica T16等

14、都采用這種方法。這種測(cè)微器是一個(gè)固定不動(dòng)的分劃尺，它有60個(gè)分劃，度盤分劃經(jīng)過光路系統(tǒng)放大后，其1°的間隔與分微尺的長度相等。即相當(dāng)于把1°又細(xì)分為60格，每格代表1，從讀數(shù)顯微鏡中看到的影像如圖39所示。圖中H代表水平度盤，V代表豎直度盤。度盤分劃注字向右增加，而分微尺注字則向左增加。分微尺的0分劃線即為讀數(shù)的指標(biāo)線，度盤分劃線則作為讀取分微尺讀數(shù)的指標(biāo)線。從分微尺上可直接讀到1，還可以估讀到。圖39中的水平度盤讀數(shù)為115°。(二) 單平板玻璃測(cè)微器法這種測(cè)微方法也是用于DJ6級(jí)經(jīng)緯儀。由于操作不便，且有隙動(dòng)差，現(xiàn)已較少采用。但舊儀器中還可見到，如Wild T

15、1和部分國產(chǎn)DJ6的讀數(shù)裝置即屬此類。(a) (b)圖 310它的結(jié)構(gòu)原理如圖310所示。度盤影像在傳遞到讀數(shù)顯微鏡的過程中，要通過一塊平板玻璃，故稱單平板玻璃測(cè)微器。在儀器支架的側(cè)面有一個(gè)測(cè)微手輪，它與平板玻璃及一個(gè)刻有分劃的測(cè)微尺相連，轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微手輪時(shí)，平板玻璃產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)。由于平板玻璃的折射，度盤分劃的影像則在讀數(shù)顯微鏡的視場(chǎng)內(nèi)產(chǎn)生移動(dòng)，測(cè)微分劃尺也產(chǎn)生位移。測(cè)微尺上刻有60個(gè)分劃。如果度盤影像移動(dòng)一格，則測(cè)微尺剛好移動(dòng)60個(gè)分劃。因而通過它可讀出不到1°的微小讀數(shù)。在讀數(shù)顯微鏡讀數(shù)窗內(nèi)，所看到的影像如圖311所示。圖內(nèi)下面的讀數(shù)窗為水平度盤的影像，中間為豎直度盤的影像，上面則為測(cè)微

16、尺的影像。水平及豎直度盤不足1°的微小讀數(shù)，都利用測(cè)微尺的影像讀取。讀數(shù)時(shí)需轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微手輪，使度盤刻劃線的影像移動(dòng)到讀數(shù)窗中間雙指標(biāo)線的中央，并根據(jù)這指標(biāo)線讀出度盤的讀數(shù)。這時(shí)測(cè)微尺讀數(shù)窗內(nèi)中間單指標(biāo)線所對(duì)的讀數(shù)即為不足1°的微小讀數(shù)。將兩者相加即為完整的讀數(shù)。例如圖311(b)中的水平度盤讀數(shù)為42°。(a) (b)圖 311(三) 對(duì)徑符合讀法上述兩種讀數(shù)方法，都是利用位于直徑一端的指標(biāo)讀數(shù)。如圖312所示，如果度盤的刻劃中心O與照準(zhǔn)部的旋轉(zhuǎn)中心不相重合，它會(huì)使讀數(shù)產(chǎn)生誤差x，這個(gè)誤差稱偏心差。為了能在讀數(shù)過程中將這個(gè)誤差消除，一些精度較高(如DJ2級(jí)以上)的儀

17、器，都利用直徑兩端的指標(biāo)讀數(shù)，以取其平均值。這種儀器在構(gòu)造上有兩種：雙平行玻璃板法和雙光楔法。由于兩種構(gòu)造的作用相同，現(xiàn)只對(duì)雙平行玻璃板法加以說明。圖 312采用雙平行玻璃板構(gòu)造的儀器，其原理如圖313所示。位于支架一側(cè)的測(cè)微手輪也與兩塊平行玻璃板及測(cè)微分劃尺相連。度盤直徑兩端的影像，通過一系列光學(xué)組件，分別傳至兩塊平行玻璃板，再傳至讀數(shù)顯微鏡。當(dāng)旋轉(zhuǎn)測(cè)微手輪時(shí)，兩塊平行玻璃板以相同的速度作相反方向的旋轉(zhuǎn)。因而在讀數(shù)窗內(nèi)，度盤直徑兩端的刻劃影像、也作相反方向的移動(dòng)。當(dāng)移動(dòng)到對(duì)徑兩端的刻劃線互相對(duì)齊后，則可從相差180°的兩條刻劃線上讀出度數(shù)及10數(shù)，再從測(cè)微分劃尺上讀出不足10的分?jǐn)?shù)

18、及秒數(shù)，兩者相加，即為完整的讀數(shù)。(a) (b)圖 313在圖314(a)中，其對(duì)徑兩端的刻劃線對(duì)齊后，相差180°的96°40與276°40兩條刻劃線對(duì)齊。由于這兩條線注字的像一為正像一為倒像，為了方便，通常按正像的數(shù)字讀取度及10數(shù)。圖中的讀數(shù)即為96°4928。有時(shí)讀數(shù)窗內(nèi)的影像可能如圖314(b)所示。當(dāng)對(duì)徑兩端刻劃線對(duì)齊后，沒有相差180°的刻劃線相對(duì)，這時(shí)需在兩相差180°刻劃線的中間位置取讀數(shù)。如圖中讀數(shù)為295°57。96°49 295°57(a) (b)圖 314上述這種讀數(shù)方法，在讀取

19、10數(shù)時(shí)十分不便。而且極易出錯(cuò)。所以現(xiàn)在新的儀器產(chǎn)品，都改為“光學(xué)數(shù)字讀法”。這種讀數(shù)方法，在讀讀數(shù)顯微鏡的視場(chǎng)內(nèi)如圖315所示。中間小窗為度盤直徑兩端的影像，上面的小窗可讀取度數(shù)及10數(shù)，下面小窗即為測(cè)微分劃尺影像。當(dāng)旋轉(zhuǎn)測(cè)微手輪，使中間小窗的上下刻劃線對(duì)齊后，可從上面小窗讀出度數(shù)及10數(shù)，再從下面小窗的測(cè)微尺上讀出不足10的分、秒數(shù)。如圖315(a)中的完整讀數(shù)為176°38。但在圖315(b)中，應(yīng)注意此時(shí)上面小窗的0相當(dāng)于60，故讀數(shù)應(yīng)為177°00而不是176°00。完整的讀數(shù)應(yīng)為177°03。176°38 177°03(a

20、) (b)圖 315在使用這種儀器時(shí)，讀數(shù)顯微鏡不能同時(shí)顯示水平度盤及豎直度盤的讀數(shù)。在支架左側(cè)有一個(gè)刻有直線的旋鈕，當(dāng)直線水平時(shí)，所顯示的是水平度盤讀數(shù)；而直線豎直時(shí)，則顯示的是豎直度盤讀數(shù)。此外，讀數(shù)時(shí)應(yīng)打開水平度盤或豎直度盤各自的進(jìn)光反光鏡。§33 水平角測(cè)量的方法一、經(jīng)緯儀的安置在測(cè)量角度以前，首先要把經(jīng)緯儀安置在設(shè)置有地面標(biāo)志的測(cè)站上。所謂測(cè)站。即是所測(cè)角度的頂點(diǎn)。安置工作包括對(duì)中、整平兩項(xiàng)。(一) 對(duì)中在安置儀器以前，首先將三腳架打開，抽出架腿，并旋緊架腿的固定螺旋。然后將三個(gè)架腿安置在以測(cè)站為中心的等邊三角形的角頂上。這時(shí)架頭平面即約略水平，且中心與地面點(diǎn)約略在同一鉛垂

21、線上。從儀器箱中取出儀器，用附于三腳架頭上的連結(jié)螺旋，將儀器與三腳架固連在一起，然后即可精確對(duì)中。根據(jù)儀器的結(jié)構(gòu)，可用垂球?qū)χ?，也可用光學(xué)對(duì)中器對(duì)中。用垂球?qū)χ袝r(shí)，先將垂球掛在三腳架的連結(jié)螺旋上，并調(diào)整垂球線的長度，使垂球尖剛剛離開地面。再看垂球尖是否與角頂點(diǎn)在同一鉛垂線上。如果偏離，則將角頂點(diǎn)與垂球尖連一方向線，將最靠近連線的一條腿，沿連線方向前后移動(dòng)，直到垂球與角頂對(duì)準(zhǔn)，如圖316(a)所示。這時(shí)如果架頭平面傾斜，則移動(dòng)與最大傾斜方向垂直的一條腿，從高的方向向低的方向劃一以地面頂點(diǎn)為圓心的圓弧，直至架頭基本水平，且對(duì)中偏差不超過12cm為止。最后將架腿踩實(shí)，如圖316(b)。為使精確對(duì)中，

22、可稍稍松開連接螺旋，將儀器在架頭平面上移動(dòng)，直至準(zhǔn)確對(duì)中，最后再旋緊連接螺旋。(a) (b)圖 316如果使用光學(xué)對(duì)中器對(duì)中，可以先用垂球粗略對(duì)中，然后取下垂球，再用光學(xué)對(duì)中器對(duì)中。但在使用光學(xué)對(duì)中器時(shí)，儀器應(yīng)先利用腳螺旋使圓水準(zhǔn)器氣泡居中，再看光學(xué)對(duì)中器是否對(duì)中。如有偏離，仍在儀器架頭上平行移動(dòng)儀器，在保證圓水準(zhǔn)氣泡居中的條件下，使其與地面點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)。如果不用垂球粗略對(duì)中，則一面觀察光學(xué)對(duì)中器一面移動(dòng)腳架，使光學(xué)對(duì)中器與地面點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)。這時(shí)儀器架頭可能傾斜很大，則根據(jù)圓水準(zhǔn)氣泡偏移方向，伸縮相關(guān)架腿，使氣泡居中。伸縮架腿時(shí)，應(yīng)先稍微旋松伸縮螺旋，待氣泡居中后，立即旋緊。因?yàn)楣鈱W(xué)對(duì)中器的精度較高，且不

23、受風(fēng)力影響，應(yīng)盡量采用。待儀器精確整平后，仍要檢查對(duì)中情況。因?yàn)橹挥性趦x器整平的條件下，光學(xué)對(duì)中器的視線才居于鉛垂位置，對(duì)中才是正確的。(二) 整平經(jīng)緯儀整平的目的，乃是使豎軸居于鉛垂位置。整平時(shí)要先用腳螺旋使圓水準(zhǔn)氣泡居中，以粗略整平，再用管水準(zhǔn)器精確整平。由于位于照準(zhǔn)部上的管水準(zhǔn)器只有一個(gè)，如圖317(a)所示，可以先使它與一對(duì)腳螺旋連線的方向平行，然后雙手以相同速度相反方向旋轉(zhuǎn)這兩個(gè)腳螺旋，使管水準(zhǔn)器的氣泡居中。再將照準(zhǔn)部平轉(zhuǎn)90°，用另外一個(gè)腳螺旋使氣泡居中。這樣反復(fù)進(jìn)行，直至管水準(zhǔn)器在任一方向上氣泡都居中為止。在整平后還需檢查光學(xué)對(duì)中器是否偏移。如果偏移，則重復(fù)上述操作方法

24、，直至水準(zhǔn)氣泡居中，對(duì)中器對(duì)中為止。(a) (b)圖 317二、測(cè)回法測(cè)水平角當(dāng)所測(cè)的角度只有兩個(gè)方向時(shí)，通常都用測(cè)回法觀測(cè)。如圖318所示，欲測(cè)OA、OB兩方向之間的水平角AOB時(shí)，在角頂O安置儀器，在A、B處設(shè)立觀測(cè)標(biāo)志。經(jīng)過對(duì)中、整平以后，即可按下述步驟觀測(cè)。圖 318(一) 將復(fù)測(cè)扳手扳向上方。松開照準(zhǔn)部及望遠(yuǎn)鏡的制動(dòng)螺旋。利用望遠(yuǎn)鏡上的粗瞄器，以盤左(豎盤在望遠(yuǎn)鏡視線方向的左側(cè)時(shí)稱盤左)粗略照準(zhǔn)左方目標(biāo)A。關(guān)緊照準(zhǔn)部及望遠(yuǎn)鏡的制動(dòng)螺旋，再用微動(dòng)螺旋精確照準(zhǔn)目標(biāo)，同時(shí)需要注意消除視差及盡可能照準(zhǔn)目標(biāo)的下部。對(duì)于細(xì)的目標(biāo)，宜用單絲照準(zhǔn)，使單絲平分目標(biāo)像；而對(duì)于粗的目標(biāo)，則宜用雙絲照準(zhǔn)，使

25、目標(biāo)像平分雙絲，以提高照準(zhǔn)的精度。最后讀取該方向上的讀數(shù)。(二) 松開照準(zhǔn)部及望遠(yuǎn)鏡的制動(dòng)螺旋，順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部，粗略照準(zhǔn)右方目標(biāo)B。再關(guān)緊制動(dòng)螺旋，用微動(dòng)螺旋精確照準(zhǔn)，并讀取該方向上的水平度盤讀數(shù)。盤左所得角值即為：。以上稱為上半測(cè)回。(三) 將望遠(yuǎn)鏡縱轉(zhuǎn)180°，改為盤右。重新照準(zhǔn)右方目標(biāo)B，并讀取水平度盤讀數(shù)。然后順時(shí)針或逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部，照準(zhǔn)左方目標(biāo)A。讀取水平度盤讀數(shù)，則盤右所得角值。以上稱為下半個(gè)測(cè)回。兩個(gè)半測(cè)回角值之差不超過規(guī)定限值時(shí)，取盤左盤右所得角值的平均值，即為一測(cè)回的角值。根據(jù)測(cè)角精度的要求，可以測(cè)多個(gè)測(cè)回而取其平均值，作為最后成果。觀測(cè)結(jié)果應(yīng)及時(shí)記入手

26、簿，并進(jìn)行計(jì)算，看是否滿足精度要求。手簿的格式如表31所示。表31 測(cè)回法觀測(cè)手簿日期儀器型號(hào)觀測(cè)天氣儀器編號(hào)記錄測(cè)站測(cè)點(diǎn)盤位水平度盤讀數(shù)°水平角值°平均角值°備注1234567OA左118 47 0072 36 0072 36 10B191 23 00B右 11 23 2072 36 20A298 47 00值得注意的是：上下兩個(gè)半測(cè)回所得角值之差，應(yīng)滿足有關(guān)測(cè)量規(guī)范規(guī)定的限差，對(duì)于DJ6級(jí)經(jīng)緯儀，限差一般為30或40。如果超限，則必須重測(cè)。如果重測(cè)的兩半測(cè)回角值之差仍然超限，但兩次的平均角值十分接近，則說明這是由于儀器誤差造成的。取盤左盤右角值的平均值時(shí)，儀器

27、誤差可以得到抵消，所以各測(cè)回所得的平均角值是正確的。兩個(gè)方向相交可形成兩個(gè)角度，計(jì)算角值時(shí)始終應(yīng)以右邊方向的讀數(shù)減去左邊方向的讀數(shù)。如果右方向讀數(shù)小于左方向讀數(shù)，則應(yīng)先加360°后再減，例如表31中11°2320+360°298°470072°3620。若用298°470011°2320287°2340，所得的則是AOB的外角。所以測(cè)得的是哪個(gè)角度與照準(zhǔn)部的轉(zhuǎn)動(dòng)方向無關(guān)，與先測(cè)哪個(gè)方向也無關(guān)，而是取決于用哪個(gè)方向的讀數(shù)減去哪個(gè)方向的讀數(shù)。在下半測(cè)回時(shí)，仍要順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部，是為了消減度盤帶動(dòng)誤差的影響。三、方向觀測(cè)

28、法測(cè)水平角當(dāng)在一個(gè)測(cè)站上需觀測(cè)多個(gè)方向時(shí)，宜采用這種方法，因?yàn)榭梢院喕鈽I(yè)工作。它的直接觀測(cè)結(jié)果是各個(gè)方向相對(duì)于起始方向的水平角值，也稱為方向值。相鄰方向的方向值之差，就是它的水平角值。如圖319所示，設(shè)在O點(diǎn)有OA、OB、OC、OD四個(gè)方向，其觀測(cè)步驟為：圖 319(一) 在O點(diǎn)安置儀器，對(duì)中、整平。(二) 選擇一個(gè)距離適中且影像清晰的方向作為起始方向，設(shè)為OA。(三) 盤左照準(zhǔn)A點(diǎn)，并安置水平度盤讀數(shù)，使其稍大于0°，用測(cè)微器讀取兩次讀數(shù)。(四) 以順時(shí)針方向依次照準(zhǔn)B、C、D諸點(diǎn)。最后再照準(zhǔn)A，稱為歸零。在每次照準(zhǔn)時(shí)，都用測(cè)微器讀取兩次讀數(shù)。以上稱為上半測(cè)回。(五) 倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡

29、改為盤右，以逆時(shí)針方向依次照準(zhǔn)A、D、C、B、A，每次照準(zhǔn)時(shí)，也是用測(cè)微器讀取兩次讀數(shù)。這稱為下半測(cè)回，上下兩個(gè)半測(cè)回構(gòu)成一個(gè)測(cè)回。(六) 如需觀測(cè)多個(gè)測(cè)回時(shí)，為了消減度盤刻度不勻的誤差，每個(gè)測(cè)回都要改變度盤的位置，即在照準(zhǔn)起始方向時(shí)，改變度盤的安置讀數(shù)。為使讀數(shù)在圓周及測(cè)微器上均勻分布，如用DJ2級(jí)儀器作精密測(cè)角時(shí)，則各測(cè)回起始方向的安置讀數(shù)依下式計(jì)算：(31)式中總測(cè)回?cái)?shù)；該測(cè)回序數(shù)。每次讀數(shù)后，應(yīng)及時(shí)記入手簿。手簿的格式如表32所示：表32 方向法觀測(cè)手簿日期儀器型號(hào)觀測(cè).天氣儀器編號(hào)記錄.測(cè)站測(cè)點(diǎn)水平盤讀數(shù)左-右(2c)方向值備注盤左盤右°°°°

30、123456789101112OA 60 1500240 1512-12 60 15 04 60 15 06 0 00 00B101 5154281 5200-6101 51 57 41 36 53C171 4318351 4330-12171 43 24111 28 20D313 3606133 3612-6313 36 09253 21 05A 60 1500240 1506-6 60 15 030-6表中4、7兩欄橫線上下分別為盤左、盤右時(shí)的兩次測(cè)微器讀數(shù)。5、8兩欄為兩次讀數(shù)的平均值。第9欄為同一方向上盤左盤右讀數(shù)之差，名為2c，意思是二倍的照準(zhǔn)差，它是由于視線不垂直于橫軸的誤差引起的

31、。因?yàn)楸P左、盤右照準(zhǔn)同一目標(biāo)時(shí)的讀數(shù)相差180°，所以。第10欄是盤左盤右的平均值，在取平均值時(shí)，也是盤右讀數(shù)減去180°后再與盤左讀數(shù)平均。起始方向經(jīng)過了兩次照準(zhǔn)，要取兩次結(jié)果的平均值作為結(jié)果。從各個(gè)方向的盤左盤右平均值中減去起始方向兩次結(jié)果的平均值，即得各個(gè)方向的方向值。為避免錯(cuò)誤及保證測(cè)角的精度，對(duì)各項(xiàng)操作都規(guī)定了限差。例如在新建鐵路工程測(cè)量規(guī)范中，規(guī)定的各項(xiàng)限差如表33所示：表33 方向觀測(cè)法的限差儀器型號(hào)光學(xué)測(cè)微器兩次重合讀數(shù)之差半測(cè)回歸零差各測(cè)回同方向值互差各測(cè)回同一方向值互差16963813101824§34 豎直角測(cè)量的方法一、豎盤的構(gòu)造為測(cè)豎直角

32、而設(shè)置的豎直度盤(簡稱豎盤)固定安置于望遠(yuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)軸(橫軸)的一端，其刻劃中心與橫軸的旋轉(zhuǎn)中心重合。所以在望遠(yuǎn)鏡作豎直方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，度盤也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。另外有一個(gè)固定的豎盤指標(biāo)，以指示豎盤轉(zhuǎn)動(dòng)在不同位置時(shí)的讀數(shù)，這與水平度盤是不同的。豎直度盤的刻劃也是在全圓周上刻為360°，但注字的方式有順時(shí)針及逆時(shí)針兩種。通常在望遠(yuǎn)鏡方向上注以0°及180°，如圖320所示。在視線水平時(shí)，指標(biāo)所指的讀數(shù)為90°或270°。豎盤讀數(shù)也是通過一系列光學(xué)組件傳至讀數(shù)顯微鏡內(nèi)讀取。(a) (b)圖 320對(duì)豎盤指標(biāo)的要求，是始終能夠讀出與豎盤刻劃中心在同一鉛垂線上的豎盤讀數(shù)

33、。為了滿足這個(gè)要求，它有兩種構(gòu)造形式：一種是借助于與指標(biāo)固連的水準(zhǔn)器的指示，使其處于正確位置，在早期的儀器都屬此類；另一種是借助于自動(dòng)補(bǔ)償器，使其在儀器整平后，自動(dòng)處于正確位置。(一) 指標(biāo)帶水準(zhǔn)器的構(gòu)造這種構(gòu)造如圖321所示。指標(biāo)裝在一個(gè)支架上，支架套在橫軸的一端，因而可以繞橫軸旋轉(zhuǎn)。在支架上方安裝一個(gè)水準(zhǔn)器，下方安裝一個(gè)微動(dòng)螺旋。旋轉(zhuǎn)微動(dòng)螺旋，指標(biāo)可繞橫軸作微小轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)水準(zhǔn)器的氣泡也發(fā)生移動(dòng)。當(dāng)氣泡居中時(shí)，指標(biāo)即居于正確位置。圖 321(二) 指標(biāo)帶補(bǔ)償器的構(gòu)造補(bǔ)償器的構(gòu)造有兩類形式，但都是借助重力作用，以達(dá)到自動(dòng)補(bǔ)償而讀出正確讀數(shù)的目的。一類是液體補(bǔ)償器，利用液面在重力作用下自動(dòng)水平，

34、以達(dá)到補(bǔ)償?shù)哪康?；另一類是利用吊絲懸掛補(bǔ)償元件，在重力作用下穩(wěn)定于某個(gè)位置，以達(dá)到補(bǔ)償?shù)哪康摹，F(xiàn)只對(duì)液體補(bǔ)償器的補(bǔ)償原理加以說明。液體補(bǔ)償器的構(gòu)造原理如圖322所示。補(bǔ)償原件是一個(gè)盛有透明液體的容器。如果儀器的豎軸位于鉛垂位置。則容器內(nèi)的液體表面水平，容器的底也是水平的；液體相當(dāng)于一塊平面平行玻璃扳，而指標(biāo)I也位于過豎盤刻劃中心的鉛垂線上，如圖322(a)，當(dāng)視線水平時(shí)，則指標(biāo)成像于豎盤的90°處。如果儀器有少許傾斜，如圖322(b)，則指標(biāo)I偏離過豎盤刻劃中心的鉛垂線，液體容器的底也發(fā)生傾斜，但液體表面仍處于水平位置。所以這時(shí)液體實(shí)際形成了一個(gè)光楔，如果視線是水平的，則指標(biāo)I的成像

35、通過光楔的折射，仍然成像于度盤的90°處，這就達(dá)到了自動(dòng)補(bǔ)償?shù)哪康摹?a) (b)圖 322二、豎直角的觀測(cè)方法由豎直角的定義已知，它是傾斜視線與在同一鉛垂面內(nèi)的水平視線所夾的角度。由于水平視線的讀數(shù)是固定的，所以只要讀出傾斜視線的豎盤讀數(shù)，即可求算出豎直角值。但為了消除儀器誤差的影響，同樣需要用盤左、盤右觀測(cè)。其具體觀測(cè)步驟為：1. 在測(cè)站上安置儀器，對(duì)中，整平。2. 以盤左照準(zhǔn)目標(biāo)，如果是指標(biāo)帶水準(zhǔn)器的儀器，必須用指標(biāo)微動(dòng)螺旋使水準(zhǔn)器氣泡居中，然后讀取豎盤讀數(shù)L，這稱為上半測(cè)回。3. 將望遠(yuǎn)鏡倒轉(zhuǎn)，以盤右用同樣方法照準(zhǔn)同一目標(biāo)，使指標(biāo)水準(zhǔn)器氣泡居中后，讀取豎盤讀數(shù)R，這稱為下半測(cè)

36、回。如果用指標(biāo)帶補(bǔ)償器的儀器，在照準(zhǔn)目標(biāo)后即可直接讀取豎盤讀數(shù)。根據(jù)需要可測(cè)多個(gè)測(cè)回。三、豎直角的計(jì)算豎直角的計(jì)算方法，因豎盤刻劃的方式不同而異。但現(xiàn)在已逐漸統(tǒng)一為全圓分度，順時(shí)針增加注字，且在視線水平時(shí)的豎盤讀數(shù)為90°?，F(xiàn)以這種刻劃方式的豎盤為例，說明豎直角的計(jì)算方法、如遇其他方式的刻劃，可以根據(jù)同樣的方法推導(dǎo)其計(jì)算公式。圖 323如圖323所示，當(dāng)在盤左位置且視線水平時(shí)，豎盤的讀數(shù)為90°(圖中(a)，如照準(zhǔn)高處一點(diǎn)A(圖中(b)，則視線向上傾斜，得讀數(shù)L。按前述的規(guī)定，豎直角應(yīng)為“”值，所以盤左時(shí)的豎直角應(yīng)為：(32)當(dāng)在盤右位置且視線水平時(shí)，豎盤讀數(shù)為270

37、76;(圖中(c)，在照準(zhǔn)高處的同一點(diǎn)A時(shí)(圖中(d)，得讀數(shù)R。則豎直角應(yīng)為：(33)取盤左、盤右的平均值，即為一個(gè)測(cè)回的豎直角值，即(34)如果測(cè)多個(gè)測(cè)回，則取各個(gè)測(cè)回的平均值作為最后成果。觀測(cè)結(jié)果應(yīng)及時(shí)記入手簿，手簿的格式如表34所示：表34 豎直角觀測(cè)手簿日期儀器型號(hào)觀測(cè).天氣儀器編號(hào)記錄.測(cè)站測(cè)點(diǎn)盤位豎盤度數(shù)豎直角平均角值備注°°°OA左 80 05 20+9 54 40+9 54 30右279 54 20+9 54 20四、豎盤指標(biāo)差圖 324如果指標(biāo)不位于過豎盤刻劃中心的鉛垂線上，則如圖324所示，視線水平時(shí)的讀數(shù)不是90°或270

38、6;，而相差x，這樣用一個(gè)盤位測(cè)得的豎直角值，即含有誤差x，這個(gè)誤差稱為豎盤指標(biāo)差。為求得正確角值，需加入指標(biāo)差改正。即：(35)(36)解上兩式可得：(37)(38)從(37)式可以看出，取盤左、盤右結(jié)果的平均值時(shí)，指標(biāo)差x的影響已自然消除。將(32)、(33)式代人(38)式，可得：(39)即利用盤左、盤右照準(zhǔn)同一目標(biāo)的讀數(shù)，可按上式直接求算指標(biāo)差x。如果x為正值，說明視線水平時(shí)的讀數(shù)大于90°或270°，如果為負(fù)值，則情況相反。以上各公式是按順時(shí)針方向注字的豎盤推導(dǎo)的，同理也可推導(dǎo)出逆時(shí)針方向注字豎盤的計(jì)算公式。在豎直角測(cè)量中，常常用指標(biāo)差來檢驗(yàn)觀測(cè)的質(zhì)量，即在觀測(cè)的

39、不同測(cè)回中或不同的目標(biāo)時(shí)，指標(biāo)差的較差應(yīng)不超過規(guī)定的限值。例如用DJ6級(jí)經(jīng)緯儀作一般工作時(shí)，指標(biāo)差的較差要求不超過25。此外，在單獨(dú)用盤左或盤右觀測(cè)豎直角時(shí)，按(35)或(36)式加入指標(biāo)差x，仍可得出正確的角值。§35 經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)和校正按照計(jì)量法的要求，經(jīng)緯儀與其他測(cè)繪儀器一樣，必須定期送法定檢測(cè)機(jī)關(guān)進(jìn)行檢測(cè)，以評(píng)定儀器的性能和狀態(tài)。但在使用過程中，儀器狀態(tài)會(huì)發(fā)生變化，因而儀器的使用者應(yīng)經(jīng)常利用室外方法進(jìn)行檢驗(yàn)和校正，以使儀器經(jīng)常處于理想狀態(tài)。一、經(jīng)緯儀應(yīng)滿足的主要條件從測(cè)角原理已知：為了能正確地測(cè)出水平角和豎直角，儀器要能夠精確地安置在測(cè)站點(diǎn)上；儀器豎軸能安置在鉛垂位置；視線繞

40、橫軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，能夠形成一個(gè)鉛垂面；當(dāng)視線水平時(shí)，豎盤讀數(shù)應(yīng)為90°或270°。為滿足上述要求，儀器應(yīng)具備下述的理想關(guān)系：1. 照準(zhǔn)部的水準(zhǔn)管軸應(yīng)垂直于豎軸如滿足這一關(guān)系，需利用水準(zhǔn)管整平儀器后，豎軸才可以精確地位于鉛垂位置。2. 圓水準(zhǔn)器軸應(yīng)平行于豎軸如滿足這一關(guān)系，則利用圓水準(zhǔn)器整平儀器后，儀器豎軸才可粗略地位于鉛垂位置。3. 十字絲豎絲應(yīng)垂直于橫軸如滿足這一關(guān)系，則當(dāng)橫軸水平時(shí)，豎絲位于鉛垂位置。這樣，一方面可利用它檢查照準(zhǔn)的目標(biāo)是否傾斜，同時(shí)也可利用豎絲的任一部位照準(zhǔn)目標(biāo)，以便于工作。4. 視線應(yīng)垂直于橫軸如滿足這一關(guān)系，則在視線繞橫軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，可形成一個(gè)垂直于橫軸的平面

41、。5. 橫軸應(yīng)垂直于豎軸如滿足這一關(guān)系，則當(dāng)儀器整平后，橫軸即水平，視線繞橫軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，可形成一個(gè)鉛垂面。6. 光學(xué)對(duì)中器的視線應(yīng)與豎軸的旋轉(zhuǎn)中心線重合如果滿足這一關(guān)系，則利用光學(xué)對(duì)點(diǎn)器對(duì)中后豎軸旋轉(zhuǎn)中心才位于過地面點(diǎn)的鉛垂線上。7. 視線水平時(shí)豎盤讀數(shù)應(yīng)為90°或270°如果這一條件不滿足，則有指標(biāo)差存在，給豎直角的計(jì)算帶來不便。二、經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)和校正方法經(jīng)緯儀檢驗(yàn)的目的，就是檢查上述的各種關(guān)系是否滿足。如果不能滿足，且偏差超過允許的范圍時(shí)。則需進(jìn)行校正。檢驗(yàn)和校正應(yīng)按一定的順序進(jìn)行，確定這些順序的原則是：1. 如果某一項(xiàng)不校正好，會(huì)影響其他項(xiàng)目的檢驗(yàn)時(shí)，則這一項(xiàng)先做。2.

42、 如果不同項(xiàng)目要校正同一部位，則會(huì)互相影響，在這種情況下，應(yīng)將重要項(xiàng)目在后邊檢驗(yàn)，以保證其條件不被破壞。3. 有的項(xiàng)目與其他條件無關(guān)，則先后均可。現(xiàn)分別說明各項(xiàng)檢驗(yàn)與校正的具體方法。(一) 照準(zhǔn)部的水準(zhǔn)管軸垂直豎軸檢驗(yàn)：先將儀器粗略整平后，使水準(zhǔn)管平行于一對(duì)相鄰的腳螺旋，并用這一對(duì)腳螺旋使水準(zhǔn)管氣泡居中，這時(shí)水準(zhǔn)管軸已居于水平位置。如果兩者不相垂直(圖325(a)，則豎軸不在鉛垂位置。然后將照準(zhǔn)部平轉(zhuǎn)180°，由于它是繞豎軸旋轉(zhuǎn)的，豎軸位置不動(dòng)，則水準(zhǔn)管軸偏移水平位置，氣泡也不再居中，如圖325(b)。如果兩者不相垂直的偏差為，則平轉(zhuǎn)后水準(zhǔn)管軸與水平位置的偏移量為2。圖 325校正：

43、校正時(shí)用腳螺旋使氣泡退回原偏移量的一半，則豎軸便處于鉛垂位置，如圖325(c)。再用校正裝置升高或降低水準(zhǔn)管的一端，使氣泡居中，則條件滿足，如圖325(d)。水準(zhǔn)管校正裝置的構(gòu)造如圖326所示。如果要使水準(zhǔn)管的右端降低，則先順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)下邊的螺旋，再順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)上邊的螺旋；反之，則先逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)上邊的螺旋，再逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)下邊的螺旋。校正好后，應(yīng)以相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)上下兩個(gè)螺旋，將水準(zhǔn)管固緊。圖 326(二) 圓水準(zhǔn)器軸平行豎軸檢驗(yàn)：利用已校好的照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管將儀器整平，這時(shí)豎軸已居鉛垂位置。如果圓水準(zhǔn)器的理想關(guān)系滿足，則氣泡應(yīng)該居中。否則需要校正。校正：在圓水準(zhǔn)器盒的底部有三個(gè)校正螺絲，如圖327所示。根據(jù)

44、氣泡偏移的方向，將其旋進(jìn)或旋出，直至氣泡居中則條件滿足。校正好后，應(yīng)將三個(gè)螺絲旋緊，使其緊固。(a) (b)圖 327 圖 328(三) 十字絲豎絲垂直橫軸檢驗(yàn)：以十字絲豎絲的一端照準(zhǔn)一個(gè)小而清晰的目標(biāo)點(diǎn)，再用望遠(yuǎn)鏡的微動(dòng)螺旋使目標(biāo)點(diǎn)移動(dòng)到豎絲的另一端，如圖328所示。如果目標(biāo)點(diǎn)到另一端時(shí)仍位于豎絲上，則理想關(guān)系滿足。否則，需要校正。校正：校正的部位為十字絲分劃板，它位于望遠(yuǎn)鏡的目鏡端。將護(hù)罩打開后，可看到四個(gè)固定分劃扳的螺旋，如圖329所示。稍微擰松這四個(gè)螺旋，則可將分劃板轉(zhuǎn)動(dòng)。待轉(zhuǎn)動(dòng)至滿足理想關(guān)系后，再旋緊固定螺旋，并將護(hù)罩上好。圖 329(四) 視線垂直于橫軸檢驗(yàn)：選一長約100m的平坦

45、地面，將儀器架設(shè)于中間O處，并將其整平。如圖330所示，先以盤左位置照準(zhǔn)設(shè)于離儀器約50m的一點(diǎn)A。再固定照準(zhǔn)部，將望遠(yuǎn)鏡倒轉(zhuǎn)180°，改為盤右，并在離儀器約50m于視線上標(biāo)出一點(diǎn)B1。如果儀器理想關(guān)系滿足，則A、O、B1三點(diǎn)必在同一直線上。當(dāng)用同樣方法以盤右照準(zhǔn)A點(diǎn)，再倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡后，視線應(yīng)落于B1點(diǎn)上。如果第二次的視線未落于B1點(diǎn)，而是落于另一點(diǎn)B2，即說明理想關(guān)系不滿足，需要進(jìn)行校正。圖 330校正：由圖330可以看出，如果視線與橫軸不相垂直，而有一偏差角c，則B1OB2=4c。將B1B2距離分為四等份，取靠近B2點(diǎn)的等分點(diǎn)B，則可近似地認(rèn)為BOB2=c。在照準(zhǔn)部不動(dòng)的條件下，將

46、視線從OB2，校正到OB，則理想關(guān)系可得到滿足。由于視線是由物鏡光心和十字絲交點(diǎn)構(gòu)成的，所以校正的部位仍為十字絲分劃板。在圖329中，校正分劃板左右兩個(gè)校正螺旋，則可使視線左右擺動(dòng)。旋轉(zhuǎn)校正螺旋時(shí)，可先松一個(gè)，再緊另一個(gè)。待校正至正確位置后，應(yīng)將兩個(gè)螺旋旋緊，以防松動(dòng)。(五) 橫軸垂直于豎軸檢驗(yàn)：在豎軸位于鉛垂的條件下，如果橫軸不與豎軸垂直，則橫軸傾斜。如果視線已垂直橫軸，則繞橫軸旋轉(zhuǎn)時(shí)構(gòu)成的是一個(gè)傾斜平面。根據(jù)這一特點(diǎn)，在作這項(xiàng)檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)將儀器架設(shè)在一個(gè)高的建筑物附近。當(dāng)儀器整平以后，在望遠(yuǎn)鏡傾斜約30°左右的高處，以盤左照準(zhǔn)一清晰的目標(biāo)點(diǎn)A，然后將望遠(yuǎn)鏡放平，在視線上標(biāo)出墻上的一

47、點(diǎn)B，如圖331(a)所示。再將望遠(yuǎn)鏡改為盤右，仍然照準(zhǔn)A點(diǎn)，并放平視線，在墻上標(biāo)出一點(diǎn)C，如圖331(b)。如果儀器理想關(guān)系滿足，則B、C兩點(diǎn)重合。否則，說明這一理想關(guān)系不滿足，需要校正。(a) (b) (c) (d)圖 331校正：由于盤左盤右傾斜的方向相反而大小相等，所以取B、C的中點(diǎn)M，則A、M在同一鉛垂面內(nèi)。然后照準(zhǔn)M點(diǎn)，將望遠(yuǎn)鏡抬高，則視線必然偏離A點(diǎn)，而落在處，如圖331(c)所示。在保持儀器不動(dòng)的條件下，校正橫軸的一端，使視線落在A上，如圖331(d)，則完成校正工作。在校正橫軸時(shí)，需將支架的護(hù)罩打開。其內(nèi)部的校正裝置如圖332所示，它是一個(gè)偏心軸承，當(dāng)松開三個(gè)軸承固定螺旋后，

48、軸承可作微小轉(zhuǎn)動(dòng)，以迫使橫軸端點(diǎn)上下移動(dòng)。待校正好后，要將固定螺旋旋緊，并上好護(hù)罩。圖 332由于這項(xiàng)校正需打開支架護(hù)罩，一般不宜在野外進(jìn)行。(六) 光學(xué)對(duì)中器的視線與豎軸旋轉(zhuǎn)中心線重合檢驗(yàn)：如果這一理想關(guān)系滿足，光學(xué)對(duì)中器的望遠(yuǎn)鏡繞儀器豎軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，視線在地面上照準(zhǔn)的位置不變。否則，視線在地面上照準(zhǔn)的軌跡為一個(gè)圓圈。由于光學(xué)對(duì)中器的構(gòu)造有在照準(zhǔn)部上和基座上兩種，所以檢驗(yàn)的方法也不同。對(duì)于安裝在照準(zhǔn)部上的光學(xué)對(duì)中器，將儀器架好后，在地面上鋪以白紙，在紙上標(biāo)出視線的位置，然后將照準(zhǔn)部平轉(zhuǎn)180°，如果視線仍在原來的位置，則理想關(guān)系滿足。否則，需要校正。對(duì)于安裝在基座上的光學(xué)對(duì)中器，由于它

49、不能隨照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)，不能采用上述的方法。可將儀器平置于穩(wěn)固的桌子上，使基座伸出桌面。在離儀器左右的墻面上鋪以白紙，在紙上標(biāo)出視線的位置，然后在儀器不動(dòng)的條件下將基座旋轉(zhuǎn)180°，如果視線偏離原來的位置，則需校正。校正：造成光學(xué)對(duì)中器誤差的原因有二：一是在直角棱鏡上視線的折射點(diǎn)不在豎軸的旋轉(zhuǎn)中心線上；一是望遠(yuǎn)鏡的視線不與豎軸的旋轉(zhuǎn)中心線垂直，或者直角棱鏡的斜面與豎軸的旋轉(zhuǎn)中心線不成45°。由于前一種原因影響極小，所以都校正后者。不同廠家生產(chǎn)的儀器，可校正的部位也不同。有的是校正對(duì)中器的望遠(yuǎn)鏡分劃板，如北光的DJ2E；有的則是校正直角棱鏡，如上三光的DJK-6即是。由于檢驗(yàn)時(shí)所得

50、前后兩點(diǎn)之差是由二倍誤差造成的，因而在標(biāo)出兩點(diǎn)的中間位置后，校正有關(guān)的螺旋，使視線落在中間點(diǎn)上即可。對(duì)中器分劃板的校正與望遠(yuǎn)鏡分劃板的校正方法相同。直角棱鏡的校正裝置位于兩支架的中間，圖333為上三光DJK-6校正裝置的示意圖。調(diào)節(jié)螺旋1，則視線前后移動(dòng)，調(diào)節(jié)螺旋2、3，則視線左右移動(dòng)。 圖 333(七) 豎盤指標(biāo)差檢驗(yàn)：檢驗(yàn)豎盤指標(biāo)差的方法，是用盤左、盤右照準(zhǔn)同一目標(biāo)，并讀得其讀數(shù)L和R后，按公式(39)計(jì)算其指標(biāo)差值。校正：保持盤右照準(zhǔn)原來的目標(biāo)不變，這時(shí)的正確讀數(shù)應(yīng)為Rx。用指標(biāo)水準(zhǔn)管微動(dòng)螺旋將豎盤讀數(shù)安置在Rx的位置上，這時(shí)水準(zhǔn)管氣泡必不再居中，調(diào)節(jié)指標(biāo)水準(zhǔn)管校正螺旋，使氣泡居中即可。

51、上述的每一項(xiàng)校正，一般都需反復(fù)進(jìn)行幾次，直至其誤差在容許的范圍以內(nèi)。§36 角度測(cè)量的誤差分析在角度測(cè)量中，由于多種原因會(huì)使測(cè)量的結(jié)果含有誤差。研究這些誤差產(chǎn)生的原因、性質(zhì)和大小，以便設(shè)法減少其對(duì)成果的影響。同時(shí)也有助于預(yù)估影響的大小，從而判斷成果的可靠性。影響測(cè)角誤差的因素有三類：即儀器誤差、觀測(cè)誤差、外界條件的影響。一、儀器誤差儀器雖經(jīng)過檢驗(yàn)及校正，但總會(huì)有殘余的誤差存在。儀器誤差的影響，一般都是系統(tǒng)性的，可以在工作中通過一定的方法予以消除或減小。主要的儀器誤差有：水準(zhǔn)管軸不垂直于豎軸，視線不垂直橫軸、橫軸下垂直豎軸、照準(zhǔn)部偏心，光學(xué)對(duì)中器視線不與豎軸旋轉(zhuǎn)中心線重合及豎盤的指標(biāo)差

52、等。(一) 水準(zhǔn)管軸不垂直豎軸這項(xiàng)誤差影響儀器的整平，即豎軸不能嚴(yán)格鉛垂，橫軸也不水平。但安置好儀器后，它的傾斜方向是固定不變的，不能用盤左盤右消除。如果存在這一誤差，可在整平時(shí)于一個(gè)方向上使氣泡居中后，再將照準(zhǔn)部平轉(zhuǎn)180°，這時(shí)氣泡必然偏離中央。然后用腳螺旋使氣泡移回偏離值的一半，則豎軸即可鉛垂。這項(xiàng)操作要在互相垂直的兩個(gè)方向上進(jìn)行，直至照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)至任何位置時(shí)，氣泡雖不居中，但偏移量不變?yōu)橹埂?二) 視線不垂直橫軸圖 334如圖334所示：如果視線與橫軸垂直時(shí)的照準(zhǔn)方向?yàn)锳O，當(dāng)兩者不垂直而存在一個(gè)誤差角c時(shí)，則照準(zhǔn)點(diǎn)為O1。如要照準(zhǔn)O，則照準(zhǔn)部需旋轉(zhuǎn)角。這個(gè)角就是由于這項(xiàng)誤差在

53、一個(gè)方向上對(duì)水平度盤讀數(shù)的影響。由于是c在水平面上的投影，從圖334可知：(310)而所以(311)由于一個(gè)角度是由兩個(gè)方向構(gòu)成的，則它對(duì)角度的影響為：(312)式中2、1為兩個(gè)方向的豎直角。由上式可知，在一個(gè)方向上的影響與誤差角c及豎直角的正割的大小成正比；對(duì)一個(gè)角度而言，則與誤差角c及兩方向豎直角正割之差的大小成正比，如兩方向的豎直角相同，則影響為零。因?yàn)樵谟帽P左、盤右觀測(cè)同一點(diǎn)時(shí)，其影響的大小相同而符號(hào)相反，所以在取盤左盤右的平均值時(shí)，可自然抵消。(三) 橫軸不垂直豎軸圖 335因?yàn)闄M軸不垂直豎軸，則儀器整平后豎軸居于鉛垂位置，橫軸必發(fā)生傾斜。視線繞橫軸旋轉(zhuǎn)所形成的不是鉛垂面，而是一個(gè)傾

54、斜平面，如圖335所示。過目標(biāo)點(diǎn)O作一垂直于視線方向的鉛垂面，點(diǎn)位于過O的鉛垂線上。如果存在這項(xiàng)誤差，則儀器照準(zhǔn)O點(diǎn)，將視線放平后，照準(zhǔn)的不是點(diǎn)而是O1點(diǎn)。如果照準(zhǔn)，則需將照準(zhǔn)部轉(zhuǎn)動(dòng)角。這就是在一個(gè)方向上，由于橫軸下垂直豎軸，而對(duì)水平度盤讀數(shù)的影響，傾斜直線與鉛垂線之間的夾角與橫軸的傾角相同，從圖335可知：(313)因故(314)式中橫軸的傾角視線的豎直角它對(duì)角度的影響為：(315)由上式可見，它在一個(gè)方向上對(duì)水平度盤讀數(shù)的影響，與橫軸的傾角及目標(biāo)點(diǎn)豎直角的正切成正比；它對(duì)角度的影響，則與橫軸的傾角及兩個(gè)目標(biāo)點(diǎn)的豎直角正切之差成正比。當(dāng)兩方向的豎直角相等時(shí)，其影響為零。由于對(duì)同一目標(biāo)觀測(cè)時(shí)，盤左盤右的影響大小相同而符號(hào)相反，所以取平均值可以得到抵消。(四) 照準(zhǔn)部偏心所謂照準(zhǔn)部偏心，即照準(zhǔn)部的