第二模塊 豎直角測量

第二單元角度測量

第二模塊豎直角測量角度測量誤差來源有儀器誤差、觀測誤差、外界環(huán)境造成的誤差。1.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：由視準(zhǔn)軸不垂直于橫軸引起的，對水平方向觀測值的影響為：由于盤左、盤右觀測時(shí)(c)″符號相反，故水平角觀測時(shí)，可采用盤左、盤右取平均值的方法加以消除。2角度測量的誤差分析(2)橫軸誤差：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(shí)對水平角影響為(i)″其值為：盤左、盤右符號相反，所以也可以采用正倒鏡觀測取平均值的方法消除。

(3)豎軸傾斜誤差：豎軸應(yīng)處于鉛垂位置，但是由于水準(zhǔn)管整平不夠精確，造成豎軸傾斜，從而引起橫軸不水平，給角度測量帶來誤差，其誤差大小隨瞄準(zhǔn)不同方向、橫軸處于不同位置而變化，根據(jù)推導(dǎo)得知豎軸傾斜角v，對水平度盤讀數(shù)的影響(v)，其關(guān)系如下：式中β為豎軸傾斜最大時(shí)的視準(zhǔn)軸方向與瞄準(zhǔn)目標(biāo)方向的夾角，α為目標(biāo)的豎角。正倒鏡瞄準(zhǔn)同一目標(biāo)，豎軸傾斜角v與β角都是相同的，即(v)符號不變。因此，正倒鏡的平均值不能消除豎軸傾斜對水平方向的影響。測量前應(yīng)嚴(yán)格檢校儀器，觀測時(shí)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。可以用盤左、盤右讀數(shù)取平均值的方法予以減少。(5)度盤刻劃不均勻誤差：由于儀器加工不完善引起的。可用不同度盤位置觀測，削弱此誤差的影響。(6)豎盤指標(biāo)差：可用盤左、盤右取平均值的方法消除。2.觀測誤差(1)對中誤差：在觀測時(shí)，若經(jīng)緯儀對中有誤差，將使儀器中心與測站點(diǎn)不在用一鉛垂線上，造成測角誤差。

如下圖，O點(diǎn)為測站點(diǎn)，A、B為目標(biāo)點(diǎn)，Oˊ為儀器中心在地面上的投影。OOˊ為偏心距，用e表示。則對中引起的測角誤差為從上式可見，對中誤差的影響ε與偏心距成正比，與邊長成反比。當(dāng)βˊ=180°，θ=90°時(shí)，ε角值最大。當(dāng)e=3mm,D1=D2=60m時(shí)，對中誤差為這種誤差不能通過觀測方法消除，所以在測水平角時(shí)要仔細(xì)對中，在短邊測量時(shí)更要嚴(yán)格對中。

(2)目標(biāo)偏心差：由于標(biāo)桿傾斜引起的。如標(biāo)桿傾斜，又沒有瞄準(zhǔn)底部，則產(chǎn)生目標(biāo)偏心誤差，見下圖，O為測站，A為地面目標(biāo)，AAˊ為標(biāo)桿，桿長d，桿傾角α。目標(biāo)偏心差為目標(biāo)偏斜對觀測方向影響為：從上式可見，目標(biāo)偏心誤差對水平方向影響與e成正比，與邊長成反比。為了減少這項(xiàng)誤差，測角時(shí)標(biāo)桿應(yīng)豎直，并盡可能瞄準(zhǔn)底部。

(3)照準(zhǔn)誤差：測角時(shí)由人眼通過望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)目標(biāo)產(chǎn)生的誤差稱為照準(zhǔn)誤差。影響照準(zhǔn)誤差的因素很多，如望遠(yuǎn)鏡放大倍數(shù)、人眼分辨率、十字絲的粗細(xì)、標(biāo)志形狀和大小、目標(biāo)影像亮度、顏色等，通常以人眼最小分辨視角（60″）和望遠(yuǎn)鏡放大率v來衡量儀器的照準(zhǔn)精度，為：對于DJ6型經(jīng)緯儀，v=28，

(3)讀數(shù)誤差讀數(shù)誤差與觀測者技術(shù)熟練程度、讀數(shù)窗的清晰度和讀數(shù)系統(tǒng)構(gòu)造本身有關(guān)。對于采用分微尺讀數(shù)系統(tǒng)而言，分微尺最小格值為t，則讀數(shù)誤差m0為

m0=±0.1t

對于Dj6經(jīng)緯儀，t=1′則讀數(shù)誤差

m0=±0.1′=±6″3.外界條件的影響外界環(huán)境對測角精度有直接影響，如大風(fēng)、日曬、土質(zhì)情況對儀器穩(wěn)定性的影響及對氣泡居中的影響，大氣熱輻射、大氣折光對瞄準(zhǔn)目標(biāo)影響等。所以應(yīng)選擇微風(fēng)多云、空氣清晰度好，大氣流不嚴(yán)重的條件下進(jìn)行。主要內(nèi)容豎直角測量方法及注意事項(xiàng)一豎直角度測量原理二1－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－測微輪；11－水平度盤；12－基座；13－望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦筒；14－目鏡；15－讀數(shù)顯微鏡目鏡；16－照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管；17－復(fù)測扳手；18－腳螺旋；19－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。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)對中器；21－水平盤照明反光鏡；22－軸座固定螺旋。水平面α豎直角測量原理演示一豎直角測量原理豎直角定義：是在同一豎直面內(nèi)傾斜視線與水平視線的夾角。水平線仰角＋α鉛垂線α

：0°～90°二豎直角定義：是在同一豎直面內(nèi)傾斜視線與水平視線的夾角。水平線俯角－α鉛垂線二一豎直角測量原理豎直角定義：是在同一豎直面內(nèi)傾斜視線與水平視線的夾角。水平線仰角＋α俯角－α天頂距鉛垂線α

：0°～90°天頂距定義：從測站鉛垂線的天頂至觀測目標(biāo)視線所組成的夾角。二一豎直角測量原理盤左：視線水平時(shí)，指標(biāo)所指的讀數(shù)為90°水平線仰角＋α俯角－α天頂距鉛垂線α

：0°～90°二一豎直角測量原理

豎直度盤固定在望遠(yuǎn)鏡橫軸一端，隨望遠(yuǎn)鏡在豎直面內(nèi)一起俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)。讀數(shù)指標(biāo)與豎盤、望遠(yuǎn)鏡不相連

，而與水準(zhǔn)管相連，可微動(dòng)。2豎直度盤、讀數(shù)指標(biāo)和望遠(yuǎn)鏡的關(guān)系180027090180027090180027090ONOFF018027090DJ6-1TDJ6讀數(shù)指標(biāo)180027090盤左：豎直度盤在觀測者的左側(cè)，如圖所示盤右：視線水平時(shí)，指標(biāo)所指的讀數(shù)為270°水平線仰角＋α俯角－α天頂距鉛垂線α

：0°～90°二一豎直角測量原理65123406512340VH127128光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)法

(1)分微尺測微器（TDJ6型）

257256水平度盤豎直度盤40414274753測微手輪旋轉(zhuǎn)測微手輪使下窗口的上下度盤分劃影象（水平度盤對徑分劃影象）對齊后讀：74°34′8″雙光鍥北光DJ2型秒數(shù)值分?jǐn)?shù)值3代表30′

(一)盤左觀測豎直角的觀測步驟：1.在測站上安置儀器，對中，整平。2.以盤左瞄準(zhǔn)目標(biāo)，使十字絲橫絲切于目標(biāo)頂端，轉(zhuǎn)動(dòng)豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管微動(dòng)螺旋，使豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中，進(jìn)行讀數(shù),設(shè)盤左讀數(shù)L——上半測回。3.計(jì)算豎直角α左

二豎直角測量方法及觀測步驟

(二)盤右觀測豎直角的觀測步驟：1.在測站上安置儀器，對中，整平。2.以盤右瞄準(zhǔn)目標(biāo)，使十字絲橫絲切于目標(biāo)頂端，轉(zhuǎn)動(dòng)豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管微動(dòng)螺旋，使豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中，進(jìn)行讀數(shù),設(shè)盤右讀數(shù)R——下半測回。3.計(jì)算豎直角α右

二豎直角測量方法及觀測步驟

三豎直角的計(jì)算

當(dāng)望遠(yuǎn)鏡視線水平時(shí)，如果豎盤指標(biāo)歸零開關(guān)巳打開，則指標(biāo)線所指的讀數(shù)理論上應(yīng)為9O°或27O°，但實(shí)際上并非嚴(yán)格理論值，與理論值之差稱為豎盤指標(biāo)差x。指標(biāo)差x有正負(fù)之分。指標(biāo)線順著度數(shù)增加方向超過90°（或27O°）x為正，反之，x為負(fù)。四豎盤指標(biāo)差x270901800物鏡目鏡x為正物鏡270901800x目鏡X為負(fù)從上列公式可知：計(jì)算及x，關(guān)鍵在于求算L及R。，方法是：（1）盤左當(dāng)望鏡向上時(shí)，豎盤讀數(shù)減少的情況，近似豎角

′為

α′=水平視線讀數(shù)90°-傾斜視線讀數(shù)L

L=90°-L（2）盤右當(dāng)望鏡向上時(shí)，豎盤讀數(shù)增加的情況，近似豎角

′為α′=傾斜視線讀數(shù)R–水平視線讀數(shù)270°對于TDJ6型，盤右，當(dāng)望鏡向上時(shí)，豎盤讀數(shù)增加的情況

R=R-270°測站目標(biāo)豎盤位置豎直度盤讀數(shù)半測回豎直角豎盤指標(biāo)差x

豎直角

OA盤左L

A盤右ROB盤左LB盤右R763628五、測回法測豎直角記錄表測站目標(biāo)豎盤位置豎直度盤讀數(shù)半測回豎直角豎盤指標(biāo)差x

豎直角

OA盤左L

A盤右ROB盤左LB盤右R763628132332五、測回法測豎直角記錄表盤左:豎直角=90－豎直度盤讀數(shù)L即90－76

36

28″，得13

23

32″測站目標(biāo)豎盤位置豎直度盤讀數(shù)半測回豎直角豎盤指標(biāo)差x

豎直角

OA盤左L

A盤右ROB盤左LB盤右R763628132332五、測回法測豎直角記錄表2832324測站目標(biāo)豎盤位置豎直度盤讀數(shù)半測回豎直角豎盤指標(biāo)差x

豎直角

OA盤左L

A盤右ROB盤左LB盤右R763628132332五、測回法測豎直角記錄表盤右:豎直角=豎直度盤讀數(shù)R－270

即

283

23

48″－270

，得13

23

48″2832348132348測站目標(biāo)豎盤位置豎直度盤讀數(shù)半測回豎直角豎盤指標(biāo)差x

豎直角

OA盤左L

A盤右ROB盤左LB盤右R763628132332五、測回法測豎直角記錄表豎盤指標(biāo)差x:

x=(L+R-360°)/2x=(76

36

28″+283

23

48″-360°)/2=+08″<25″

該組數(shù)據(jù)合格。2832348132348+8測站目標(biāo)豎盤位置豎直度盤讀數(shù)半測回豎直角豎盤指標(biāo)差x

豎直角

OA盤左L

A盤右ROB盤左LB盤右R763628132332五、測回法測豎直角記錄表豎直角=(13

23

32″+13

23

48″)/22832348132348000008132340測站目標(biāo)豎盤位置豎直度盤讀數(shù)半測回豎直角豎盤指標(biāo)差x

豎直角

OA盤左L

A盤右ROB盤左LB盤右R763628132332五、測回法測豎直角記錄表2832348132348000008132340920136-0201360000152675854-020106-020121（一）儀器誤差

儀器雖經(jīng)過檢驗(yàn)及校正，但總會有殘余的誤差存在。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。

1、

水準(zhǔn)管軸不垂直豎軸六角度測量的誤差分析

2、視線不垂直橫軸

3、橫軸不垂直豎軸

4、照準(zhǔn)部偏心所謂照準(zhǔn)部偏心，即照準(zhǔn)部的旋轉(zhuǎn)中心與水平盤的刻劃中心不相重合。5、光學(xué)對中器視線不與豎軸旋轉(zhuǎn)中心線重合

六角度測量的誤差分析

6、豎盤指標(biāo)差這項(xiàng)誤差是影響豎直角的觀測精度。如果工作時(shí)預(yù)先測出，在用半測回測角的計(jì)算時(shí)予以考慮.

或者用盤左、盤右觀測取其平均值，則可得到抵消。

六角度測量的誤差分析（二）觀測誤差1、測站偏心在測角精度要求一定時(shí)，邊越短，則對中精度要求越高。

六角度測量的誤差分析（二）觀測誤差2、目標(biāo)偏心與測站偏心類似，偏心距越大，邊長越短，則目標(biāo)偏心對測角的影響越大。

所以在短邊測角時(shí)，盡可能用垂球作為觀測標(biāo)志。六角度測量的誤差分析

O點(diǎn)為測站點(diǎn)，A、B為目標(biāo)點(diǎn)，Oˊ為儀器中心在地面上的投影。OOˊ為偏心距，用e表示。則對中引起的測角誤差為：六角度測量的誤差分析

六角度測量的誤差分析

可見，對中誤差的影響ε與偏心距成正比，與邊長成反比。

當(dāng)βˊ=180°，θ=90°時(shí)，ε角值最大。當(dāng)e=3mm,D1=D2=60m時(shí)，對中誤差為

六角度測量的誤差分析

可見，對中誤差的影響ε與偏心距成正比，與邊長成反比。

六角度測量的誤差分析

可見，對中誤差的影響ε與偏心距成正比，與邊長成反比。

這種誤差不能通過觀測方法消除。所以在測水平角時(shí)要仔細(xì)對中，在短邊測量時(shí)更要嚴(yán)格對中。

3、

照準(zhǔn)誤差照準(zhǔn)誤差的大小，決定于人眼的分辨能力、望遠(yuǎn)鏡的放大率、目標(biāo)的形狀及大小和操作的仔細(xì)程度。對于粗的目標(biāo)宜用雙絲照準(zhǔn)，細(xì)的目標(biāo)則用單絲照準(zhǔn)。六角度測量的誤差分析

4、讀數(shù)誤差對于分微尺讀法，主要是估讀最小分劃的誤差，對于對徑符合讀法，主要是對徑符合的誤差所帶來的影響，所以在讀數(shù)時(shí)宜特別注意。DJ6級儀器的讀數(shù)誤差最大為±6″;DJ2級儀器的讀數(shù)誤差最大為±2″~3″。

六角度測量的誤差分析5、

豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)器的整平誤差在讀取豎盤讀數(shù)以前，須先將指標(biāo)水準(zhǔn)器整平。DJ6級儀器的指標(biāo)水準(zhǔn)器分劃值一般為30″。DJ2級儀器一般為20″。這項(xiàng)誤差對豎直角的影響是主要因素。操作時(shí)宜分外注意。六角度測量的誤差分析

（三）外界條件的影響外界條件的因素十分復(fù)雜，如：天氣的變化植被的不同地面土質(zhì)松緊的差異地形的起伏周圍建筑物的狀況等，都會影響測角的精度。

六角度測量的誤差分析

（三）外界條件的影響有風(fēng)會使儀器不穩(wěn)；地面土松軟可使儀器下沉；

強(qiáng)烈陽光照射會使水準(zhǔn)管變形；視線靠近反光物體，則有折光影響。這些在測角時(shí)，應(yīng)注意盡量予以避免。六角度測量的誤差分析(1)腳架高度要調(diào)合適，目估架面大致水平，調(diào)腳螺旋高度大致等高，腳架踩實(shí)，中心螺旋擰緊，觀測時(shí)手不要扶腳架，轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部及使用各種螺旋時(shí)，用力要輕。(2)對中時(shí)，先用垂球?qū)χ?，然后再用光學(xué)對中器精確對中。測角精度要求越高，或邊長越短，則要求對中要越準(zhǔn)確。七豎直角觀測注意事項(xiàng)(3)整平時(shí)，先粗平后精平。若觀測目標(biāo)的高度相差較大時(shí)，要特別注意儀器整平。(4)要消除視差，并用十字絲交點(diǎn)照準(zhǔn)目標(biāo)底部或樁上小釘。(5)按觀測順序記錄水平度盤讀數(shù)，邊測邊檢查，限差超限重測。七豎直角觀測注意事項(xiàng)(6)水準(zhǔn)管氣泡應(yīng)在觀測前調(diào)好，一測回過程中不允許再調(diào)。如氣泡偏離中心超過一格時(shí)，應(yīng)再次整平重測該測回。

七豎直角觀測注意事項(xiàng)使用經(jīng)緯儀的注意事項(xiàng)

使用儀器的注意事項(xiàng)

儀器是貴重而精密的儀器，要注意愛惜和保護(hù)。使用時(shí)應(yīng)遵循正確的使用方法，以免儀器遭受意外的損傷。因此，在使用經(jīng)緯儀時(shí)應(yīng)做到：

（l）使用儀器前，應(yīng)仔細(xì)閱讀該儀器的說明書，熟悉儀器各部件結(jié)構(gòu)、各個(gè)螺旋的作用及操作方法。操作及轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋時(shí)應(yīng)有松緊感。

使用儀器的注意事項(xiàng)

（2）取儀器時(shí)，應(yīng)一手握照準(zhǔn)部支架,另一只手握基座。儀器裝箱與取出時(shí)的方法相同，并小心將儀器放入箱內(nèi)，蓋好箱蓋,搭扣上鎖。

（3）架設(shè)儀器時(shí)，應(yīng)輕輕地將儀器放在三腳架上，立即用腳架上的中心螺旋將儀器固連好。平坦近距離移動(dòng)觀測點(diǎn)時(shí)，應(yīng)先將各制動(dòng)螺旋擰緊，再雙手抱腳架并貼肩，使儀器稍豎直，平穩(wěn)前進(jìn)。

使用儀器的注意事項(xiàng)

（