土木工程測(cè)量-第三章 角度測(cè)量47講訴

第三章角度測(cè)量土木工程測(cè)量教學(xué)課件在確定地面點(diǎn)的位置時(shí)，常常要進(jìn)行角度測(cè)量。角度測(cè)量最常用的儀器是經(jīng)緯儀。角度測(cè)量的基本原理光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造及測(cè)角方法經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)校正經(jīng)緯儀測(cè)角誤差分析和經(jīng)緯儀測(cè)角注意事項(xiàng)3.角度測(cè)量§3.1角度測(cè)量原理水平角是指地面上一點(diǎn)到兩個(gè)目標(biāo)點(diǎn)的方向線垂直投影到水平面上的夾角，或者是過兩條方向線的豎直面所夾的兩面角。如圖3-1所示。3.1.1水平角測(cè)量原理在過O點(diǎn)的鉛垂線上，水平地安置一個(gè)有刻度的圓盤(稱為水平度盤)，度盤中心在O'點(diǎn)，過O'A

、O'Ｂ豎直面與水平度盤相交，在水平度盤上讀數(shù)為a、b。則β為所測(cè)得的水平角。一般水平度盤是順時(shí)針刻劃，則：β

＝a－b§3.1角度測(cè)量原理豎直角是指在同一豎直面內(nèi)，某一方向線與水平線的夾角。測(cè)量上又稱為傾斜角或豎角，用α表示。豎角有仰角和俯角之分。夾角在水平線之上為“正”，稱為仰角；在水平線之下為“負(fù)”，稱為“俯角”。3.1.2豎直角測(cè)量原理若在豎直面內(nèi)，豎直方向與某一方向線的夾角，稱為“天頂距”用Z表示。天頂距與豎直角的關(guān)系為：α=90°-Z

豎直度盤視線水平時(shí)，豎盤讀數(shù)為固定值90°或270°。在豎直角測(cè)量時(shí)，只需讀目標(biāo)點(diǎn)一個(gè)方向值，便可算得豎直角。§3.1角度測(cè)量原理根據(jù)以上分析，經(jīng)緯儀須有一刻度盤和在刻度盤上讀數(shù)的指標(biāo)。觀測(cè)水平角時(shí)，刻度盤中心應(yīng)安放在過測(cè)站點(diǎn)的鉛垂線上，并能使之水平。為了瞄準(zhǔn)不同方向，經(jīng)緯儀的望遠(yuǎn)鏡應(yīng)能沿水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)，也能高低俯仰。當(dāng)望遠(yuǎn)鏡高低俯仰時(shí)，其視準(zhǔn)軸應(yīng)劃出一豎直面，這樣才能使得在同一豎直面內(nèi)高低不同的目標(biāo)有相同的水平度盤讀數(shù)。1、經(jīng)緯儀的分類l

按讀數(shù)分：光學(xué)經(jīng)緯儀和電子經(jīng)緯儀。l

按精度分：DJ1、DJ2、DJ6等幾種型號(hào)，“D”和“J”分別為“大地測(cè)量”和“經(jīng)緯儀”兩詞漢語拼音的首字母，“2”、“6”表示該儀器所能達(dá)到的精度指標(biāo)。如DJ6表示一測(cè)回方向值的誤差為±6?！?.2DJ6型光學(xué)經(jīng)緯儀項(xiàng)目經(jīng)緯儀等級(jí)DJ2DJ6水平方向測(cè)量一測(cè)回方向中誤差不大于（）±2±6物鏡有效孔徑不小于（mm）4035望遠(yuǎn)鏡放大倍率不小于（倍）3025水準(zhǔn)管分劃值不大于水平度盤20/2mm30/2mm豎直度盤20/2mm30/2mm主要用途三、四等三角測(cè)量及精密工程測(cè)量一般工程測(cè)量、圖根及地形測(cè)量；礦井導(dǎo)線測(cè)量經(jīng)緯儀系列的技術(shù)參數(shù)§3.2DJ6型光學(xué)經(jīng)緯儀2、DJ6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造各種型號(hào)的DJ6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造大致相同。3.2.1光學(xué)經(jīng)緯儀的基本構(gòu)件

照準(zhǔn)部、度盤、基座等。1．照準(zhǔn)部1)望遠(yuǎn)鏡2)水準(zhǔn)器3)基本軸系1)望遠(yuǎn)鏡望遠(yuǎn)鏡的結(jié)構(gòu)：物鏡、凹透鏡、十字絲板和目鏡操作部件：望遠(yuǎn)對(duì)光螺旋、目鏡調(diào)焦螺旋望遠(yuǎn)鏡的成象過程：(1)物鏡前的物象A經(jīng)物鏡成為縮小的倒立實(shí)象，并經(jīng)凹透鏡的調(diào)焦作用落在十字絲板的焦面上。(2)目鏡將倒實(shí)象和十字絲象一起放大成虛象B。實(shí)現(xiàn)成象過程的對(duì)光操作(1)轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡調(diào)焦輪，眼睛看清楚十字絲象；(2)轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)對(duì)光螺旋，眼睛看清楚物象A。(3)消除視差。視差，即移動(dòng)眼睛可發(fā)現(xiàn)十字絲象與虛象B的相對(duì)變動(dòng)現(xiàn)象。視差的存在表明物象A可能沒有落在十字絲板焦面上。操作人員正確重復(fù)(1)(2)對(duì)光動(dòng)作可消除視差。2)水準(zhǔn)器作用：測(cè)量?jī)x器整平指示裝置種類：管水準(zhǔn)器和圓水準(zhǔn)器管水準(zhǔn)器：結(jié)構(gòu)，管水準(zhǔn)軸，分劃值。管水準(zhǔn)器的整平靈敏度較高。圓水準(zhǔn)器

結(jié)構(gòu)，圓水準(zhǔn)軸，分劃值。圓水準(zhǔn)器的整平靈敏度較低。3)基本軸系CC，望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸;HH，橫軸;VV，豎軸;LL，管水準(zhǔn)軸。必須滿足:

CC⊥HH；HH⊥VV；LL⊥VV。此外,十字絲板的豎絲平行于豎軸VV。2．度盤及其讀數(shù)機(jī)構(gòu)1)度盤的結(jié)構(gòu)形式。水平度盤、豎直度盤，度盤全周刻度0～360°，按順時(shí)針順序注記。水平度盤套在豎軸中可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)。豎直度盤固定在橫軸的一端與望遠(yuǎn)鏡一起轉(zhuǎn)動(dòng)。2)度盤讀數(shù)光學(xué)系統(tǒng)。把水平度盤和豎直度盤的刻劃影像傳送到一個(gè)讀數(shù)窗中。注意A、B光路。3)水平度盤配置機(jī)構(gòu)。度盤變換鈕是一個(gè)帶有齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，通過齒輪的連接帶動(dòng)度盤轉(zhuǎn)動(dòng)，度盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角度值可在讀數(shù)窗中看到。復(fù)測(cè)鈕操作與控制作用3．基座軸套、腳螺旋、連接板、固定旋鈕等。經(jīng)緯儀照準(zhǔn)部的支承裝置。經(jīng)緯儀照準(zhǔn)部裝在基座軸套以后必須扭緊固定旋鈕，一般應(yīng)用不得松開。經(jīng)緯儀度盤

水平度盤和豎直度盤。

它們分別裝在儀器縱、橫旋轉(zhuǎn)軸上。水平度盤:為玻璃制成的圓環(huán)，在其圓周上刻有精密的分劃由0°～360°順時(shí)針注記，簡(jiǎn)稱度盤。豎直度盤:一般有0°～360°注記,有順、逆時(shí)針之分，簡(jiǎn)稱豎盤。

讀數(shù)顯微鏡

放大水平度盤、豎直度盤及測(cè)微器的分劃影像，能清晰地讀取讀數(shù)。測(cè)微器

w分微尺測(cè)微器

w單平板玻璃測(cè)微器

3.2.2讀數(shù)設(shè)備及方法1．分微尺測(cè)微器及讀數(shù)方法

l

DJ6型光學(xué)經(jīng)緯儀的度盤分劃值為1°l

讀數(shù)窗上的分微尺：

將度盤1間隔分成60個(gè)小格，成像后度盤的最小間隔1正好與分微尺60格的全長(zhǎng)相等。分微尺的最小讀數(shù)為1，可估度到0.1格值=0.1=6。w

上面：水平度盤及其分微尺的影像，故水平度盤讀數(shù)：（H）應(yīng)為7304.4w下面：豎直度盤及其分微尺的影像。豎直度盤讀數(shù)：（V）為8706.3

7304.4

8706.32．單平板玻璃測(cè)微器及讀數(shù)方法

l多見于DJ6型光學(xué)經(jīng)緯儀。

l讀數(shù)顯微鏡中圖象見

w下窗水平度盤，每半度一個(gè)刻劃w

中間豎直度盤每半度一個(gè)刻劃。w

上窗口測(cè)微尺，有30個(gè)大格表示30分，每一個(gè)大格劃為三小格，每小格為20秒。l讀數(shù)：轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微輪，使度盤分劃平分雙指標(biāo)線，雙指標(biāo)線所夾度盤分劃為度盤讀數(shù)；不足30的分、秒數(shù)從測(cè)微器窗口中讀出（估讀到0.1格值=2）。圖中水平度盤讀數(shù)為：14930＋2230=1495230

圖3-7水平度盤讀數(shù)為：14930＋2230=1495230

一、基本操作包括經(jīng)緯儀的安置、目標(biāo)設(shè)置、瞄準(zhǔn)及讀數(shù)。（一）.安置經(jīng)緯儀

1．儀器安置 伸開三角架于測(cè)站點(diǎn)上方，將儀器置于三角架頭中央位置，左手握住儀器的橫軸支座，右手將三角架中心連接螺旋旋入儀器基座中心螺孔中并固緊。

安置中注意三點(diǎn)：l

三角架架頭盡可能水平、儀器中心盡可能地處于測(cè)站點(diǎn)正上方；l

將三角架腿的固定螺旋適度擰緊，以防架腿滑落；l

較大坡度處置鏡時(shí)宜將三角架兩條腿置于下坡方向。

3.2.3經(jīng)緯儀的使用2．對(duì)中：使儀器中心位于測(cè)站點(diǎn)的鉛垂線上。

l垂球法 （對(duì)中誤差一般可小于3mm）

垂球尖對(duì)準(zhǔn)測(cè)站點(diǎn)標(biāo)志中心。l光學(xué)對(duì)中器法（對(duì)中誤差一般不大于1mm）光學(xué)對(duì)中器圓心與測(cè)站點(diǎn)標(biāo)志中心重合。

方法1：利用架腿，強(qiáng)制對(duì)中：先放下三腳架的一條架腿；雙手分別握住另兩條架腿稍離地面前后左右擺動(dòng)（注意架頭要平），眼睛同時(shí)觀察對(duì)中器的目鏡，直至分劃圈中心對(duì)準(zhǔn)測(cè)站點(diǎn)標(biāo)志為止，放下兩架腿踩緊三個(gè)架腿。

方法2：利用腳螺旋強(qiáng)制對(duì)中：

此法適合于松軟地面或儀器安置比較困難的測(cè)站。先目估三腳架中心大致對(duì)準(zhǔn)測(cè)站點(diǎn)，踩緊三條架腿；調(diào)節(jié)經(jīng)緯儀的三個(gè)腳螺旋使對(duì)中器分劃圈中心對(duì)準(zhǔn)測(cè)站點(diǎn)標(biāo)志。注：光學(xué)對(duì)中器的使用:

旋轉(zhuǎn)鏡筒，目鏡調(diào)焦，看清對(duì)中器分劃線；拉伸鏡筒，物鏡調(diào)焦，看清地面測(cè)站點(diǎn)標(biāo)志；

要使對(duì)中器分劃和測(cè)站標(biāo)志周圍同時(shí)清晰。

（1）粗平儀器：

分別升降兩架腿使圓水準(zhǔn)氣泡居中。（2）精平儀器：先平行，后垂直的方法。l松開照準(zhǔn)部水平制動(dòng)螺旋，使水準(zhǔn)管與兩腳螺旋的連線平行，以相反的方向旋轉(zhuǎn)兩腳螺旋使管水準(zhǔn)器氣泡居中。（（a）先平行）l將照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)90，轉(zhuǎn)動(dòng)第三個(gè)腳螺旋，使氣泡居中。（（b）后垂直）

※

整平時(shí)氣泡移動(dòng)方向和左手大拇指轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致。順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)腳螺旋時(shí)，該腳螺旋升高，氣泡往高處走。

3、整平：使水平度盤水平、豎軸豎直。圖3加4、精確對(duì)中，再次整平

1）精確對(duì)中：檢查對(duì)中器，若分劃圈中心偏離測(cè)站點(diǎn)標(biāo)志，則稍松中心連接螺旋，再前后左右平行移動(dòng)基座，使之精確對(duì)中。2）再次精確整平

重復(fù)精確整平步驟，直至儀器既對(duì)中且管水準(zhǔn)氣泡在任何方向也居中為止。

對(duì)中、整平要相互兼顧，多次反復(fù)，方能完成。

注：測(cè)水平角時(shí)，要將復(fù)測(cè)扳手撥上或度盤變位手輪退出并做好防護(hù)，防止在測(cè)角過程中轉(zhuǎn)動(dòng)度盤變位手輪，造成測(cè)角錯(cuò)誤。（二）目標(biāo)設(shè)置及瞄準(zhǔn)

1．設(shè)置目標(biāo)

測(cè)角時(shí)，一般應(yīng)在目標(biāo)點(diǎn)上設(shè)置照準(zhǔn)標(biāo)志。

l

距離較近時(shí)，目標(biāo)標(biāo)志可為目標(biāo)點(diǎn)（如釘子）、垂球線，也可豎立測(cè)釬；l

距離較遠(yuǎn)時(shí)，目標(biāo)標(biāo)志可為垂直豎立標(biāo)桿或覘標(biāo)。（1）松開照準(zhǔn)部和望遠(yuǎn)鏡制動(dòng)螺旋（或扳手）；（2）調(diào)節(jié)目鏡——將望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)遠(yuǎn)處天空，轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡，使十字絲刻劃清晰；（3）粗略瞄準(zhǔn)目標(biāo):轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部，用望遠(yuǎn)鏡粗瞄器瞄準(zhǔn)目標(biāo)，固定照準(zhǔn)部和望遠(yuǎn)鏡；（4）望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦(對(duì)光)：轉(zhuǎn)動(dòng)物鏡調(diào)焦筒使目標(biāo)成像最清晰.(要注意消除視差）（5）精確瞄準(zhǔn)：用照準(zhǔn)部和望遠(yuǎn)鏡微動(dòng)螺旋精確瞄準(zhǔn)目標(biāo)。

觀測(cè)水平角時(shí)用豎絲：當(dāng)目標(biāo)較大時(shí)用單絲平分目標(biāo)；當(dāng)目標(biāo)較小時(shí)用目標(biāo)平分雙絲。

觀測(cè)豎直角時(shí)用中絲（橫絲）切目標(biāo)的覘標(biāo)頂部。

3.讀數(shù)先符合后讀數(shù)。

2．瞄準(zhǔn)目標(biāo)§3.4水平角和豎直角測(cè)量方法3.4.1水平角測(cè)量水平角測(cè)量有測(cè)回法和方向觀測(cè)法兩種正鏡：是指觀測(cè)者正對(duì)望遠(yuǎn)鏡目鏡時(shí)，豎直度盤位于望遠(yuǎn)鏡的左側(cè)叫正鏡，也稱作盤左位置；倒鏡：是指觀測(cè)者正對(duì)望遠(yuǎn)鏡目鏡時(shí)，豎直度盤位于望遠(yuǎn)鏡的右側(cè)叫倒鏡，也稱作盤右位置。

一測(cè)回中觀測(cè)——正、倒鏡兩個(gè)盤位觀測(cè)。

理論上，正、倒鏡瞄準(zhǔn)同一目標(biāo)時(shí)水平度盤讀數(shù)相差180，正、倒鏡觀測(cè)可削弱儀器誤差影響,還可檢核測(cè)角精度。§3.4水平角和豎直角測(cè)量方法3.4.1水平角測(cè)量⑴測(cè)回法——常用于測(cè)量?jī)蓚€(gè)方向之間的單角。圖3-14。①盤左(正鏡)、βL=LB-LA、上半測(cè)回(A→B)(3-3)②盤右(倒鏡)、βR=RB-RA、下半測(cè)回(B→A)③上、下半測(cè)回合稱一測(cè)回，計(jì)算一測(cè)回平均角值?！?.4水平角和豎直角測(cè)量方法3.4.1水平角測(cè)量測(cè)回法用盤左、盤右觀測(cè)，可以消除儀器某些系統(tǒng)誤差對(duì)測(cè)角的影響，校核觀測(cè)結(jié)果和提高觀測(cè)成果精度。同一測(cè)回中，上、下半測(cè)回角值之差和各測(cè)回間角值之差均不應(yīng)超過相應(yīng)細(xì)則、規(guī)范所規(guī)定之容許值(±40″)。否則應(yīng)重測(cè)，如各較差合乎要求，則分別取平均值。當(dāng)測(cè)角精度要求較高時(shí)，往往要觀測(cè)幾個(gè)測(cè)回，為也減少度盤分劃誤差的影響，各測(cè)回間應(yīng)根據(jù)測(cè)回?cái)?shù)n，按180°/n變換水平度盤位置。表3–1測(cè)回法觀測(cè)記錄表測(cè)站目標(biāo)豎盤位置水平度盤讀數(shù)半測(cè)回角值一測(cè)回角值平均角值備注°′″°′″°′″°′″OA左02048125141212514151419（多測(cè)回）

B1253500A右18021241251418B3053542OAB§3.4水平角和豎直角測(cè)量方法3.4.1水平角測(cè)量⑵方向觀測(cè)法——當(dāng)一個(gè)測(cè)站上需要測(cè)量的方向數(shù)多于兩個(gè)時(shí)，應(yīng)采用方向觀測(cè)法。當(dāng)方向數(shù)多于三個(gè)時(shí)，每半個(gè)測(cè)回都從一個(gè)選定的起始方向(稱為零方向)開始觀測(cè)，在依次觀測(cè)所需的各個(gè)目標(biāo)之后，再觀測(cè)起始方向，稱為歸零。此法也稱為全圓方向法或全圓測(cè)回法。上半測(cè)回、下半測(cè)回、幾個(gè)測(cè)回。如要提高觀測(cè)精度，須觀測(cè)多個(gè)測(cè)回。各測(cè)回仍按180°/n的角度間隔變換水平度盤的起始位置。半測(cè)回歸零差，對(duì)于DJ6經(jīng)緯儀，歸零差不應(yīng)超過±18″，否則應(yīng)重新觀測(cè)?！?.4水平角和豎直角測(cè)量方法3.4.1水平角測(cè)量⑵方向觀測(cè)法方向觀測(cè)法成果計(jì)算①計(jì)算兩倍照準(zhǔn)差(2c)值 2c=盤左讀數(shù)-(盤右讀數(shù)±180°)(3-4)對(duì)于DJ2經(jīng)緯儀，當(dāng)豎直角小于3°時(shí)，2c不應(yīng)超過±18″，DJ6沒有限差要求。②計(jì)算各方向的平均讀數(shù) 平均讀數(shù)=1/2{盤左讀數(shù)+(盤右讀數(shù)±180°)}(3-5)計(jì)算的結(jié)果稱為方向值。起始方向有兩個(gè)平均值，應(yīng)將此兩數(shù)再次平均，作為起始方向的方向值，并括以括號(hào)。平均讀數(shù)=1/2{盤左讀數(shù)+(盤右讀數(shù)±180°)}(3-5)2c=盤左讀數(shù)-(盤右讀數(shù)±180°)(3-4)§3.4水平角和豎直角測(cè)量方法3.4.1水平角測(cè)量⑵方向觀測(cè)法③計(jì)算歸零后的方向值將各方向的平均讀數(shù)減去起始方向的平均讀數(shù)(括號(hào)內(nèi))，即得各方向的歸零方向值。同一方向值各測(cè)回互差不超過±24″。起始方向的歸零值為零。④計(jì)算各測(cè)回歸零后方向值的平均值取各測(cè)回同一方向歸零后的方向值的平均值作該方向的最后結(jié)果。在取平均值之前，應(yīng)計(jì)算同一方向歸零后的方向值各測(cè)回之間的差數(shù)有無超限，如果超限，則應(yīng)重測(cè)。⑤計(jì)算各目標(biāo)間水平角值將相鄰兩方向值減即可求得。

3.4.1水平角測(cè)量各方向平均讀數(shù)-括號(hào)內(nèi)數(shù)2c=盤左讀數(shù)-(盤右讀數(shù)±180°)平均讀數(shù)=1/2{盤左讀數(shù)+(盤右讀數(shù)±180°)}§3.4水平角和豎直角測(cè)量方法3.4.2豎直角測(cè)量⑴豎盤結(jié)構(gòu)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(dòng)螺旋。豎盤固定在橫軸的一端，隨望遠(yuǎn)鏡一起在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。測(cè)微尺的零分劃線是豎盤讀數(shù)的指標(biāo)，可以把它看成是與豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管連成一體的。指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中，指標(biāo)即處于正確位置，此時(shí)，如望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸水平，豎盤讀數(shù)則應(yīng)為90°的整數(shù)倍(即0°、90°180°、270°中的一個(gè))，這個(gè)讀數(shù)稱始讀數(shù)。當(dāng)望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)動(dòng)瞄準(zhǔn)不同高度目標(biāo)時(shí)，豎盤隨之轉(zhuǎn)動(dòng)而指標(biāo)不動(dòng)，因而可讀得望遠(yuǎn)鏡不同位置的豎盤讀數(shù)，以計(jì)算豎直角?！?.4水平角和豎直角測(cè)量方法3.4.2豎直角測(cè)量⑴豎盤結(jié)構(gòu)豎盤是由光學(xué)玻璃制成，刻劃的注記有順時(shí)針方向與逆時(shí)針方向兩種。見圖3-17。不同刻劃的經(jīng)緯儀其豎直角公式不同。當(dāng)望遠(yuǎn)鏡抬高，豎盤讀數(shù)增加時(shí)，豎直角為： α=讀數(shù)-起始讀數(shù)=L-90°(3-6)反之，α=起始讀數(shù)-讀數(shù)=90°-L (3-7)§3.4水平角和豎直角測(cè)量方法3.4.2豎直角測(cè)量①儀器安置在測(cè)站點(diǎn)上，對(duì)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，見圖3-18。調(diào)節(jié)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，讀數(shù)為L(zhǎng)。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。⑵豎直角觀測(cè)與計(jì)算§3.4水平角和豎直角測(cè)量方法3.4.2豎直角測(cè)量③計(jì)算豎直角時(shí)，首先判斷豎直角計(jì)算公式，如圖3-19所示：盤左位置αL=90°-L (3-8)盤右位置αR=R-270° (3-9)一測(cè)回角值為： α=1/2(αL+αR)=1/2(R-L-180°)(3-10)⑵豎直角觀測(cè)與計(jì)算將各觀測(cè)數(shù)據(jù)填入豎直角觀測(cè)手簿(表3-3)，利用上列各式逐項(xiàng)計(jì)算，得出一測(cè)回豎直角。低處目標(biāo)的觀測(cè)、計(jì)算方法與此相同。§3.4水平角和豎直角測(cè)量方法3.4.2豎直角測(cè)量豎直角觀測(cè)手簿表3-3x=1/2(R+L-360)豎盤指標(biāo)差

l

豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管居中（或自動(dòng)歸零裝置打開）且望遠(yuǎn)鏡視線水平時(shí)，豎盤讀數(shù)應(yīng)為某一固定讀數(shù)(如90或270).見圖3-17l

豎盤指標(biāo)差：豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管居中（或自動(dòng)歸零裝置打開）且望遠(yuǎn)鏡視線水平時(shí)，豎盤讀數(shù)與理論讀數(shù)的差值

x，稱為～。l

指標(biāo)差的計(jì)算公式：圖3-17

l豎盤讀數(shù)的正確值:(設(shè)指標(biāo)偏向注字增加的方向)：

L正=（L–x）

R正=

R–x

l

盤左、盤右取均值可消除指標(biāo)差

正確的豎直角：

α=90°–（L–x）=α左+x

（3–7）

或

α=（R–x）–270°=α右–x

（3–8）

l一測(cè)回豎直角

l

在多測(cè)回豎直角測(cè)量中,常用指標(biāo)差來檢驗(yàn)豎直角觀測(cè)的質(zhì)量:在觀測(cè)同一目標(biāo)的不同測(cè)回中(或同測(cè)站的不同目標(biāo)時(shí)),

各指標(biāo)差較差不應(yīng)超過一定限值,如在一般豎直角測(cè)量中,指標(biāo)差較差應(yīng)小于10。

五條主要軸線：l

水準(zhǔn)管軸（LL）：通過水準(zhǔn)管零點(diǎn)的內(nèi)壁縱向弧線的切線；l

豎軸（VV）：經(jīng)緯儀在水平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軸；l

視準(zhǔn)軸（CC）：望遠(yuǎn)鏡十字絲交點(diǎn)與物鏡光心的連線；l

橫軸（HH）：望遠(yuǎn)鏡的旋轉(zhuǎn)軸（又稱水平軸）。l

十字絲豎絲。此外還有豎盤指標(biāo)、對(duì)點(diǎn)器視準(zhǔn)軸、圓水準(zhǔn)軸。圖3-18§3.5經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)與校正表3–6經(jīng)緯儀應(yīng)滿足的主要條件應(yīng)滿足條件目的備注LL⊥VV當(dāng)氣泡居中時(shí)，LL水平，VV鉛垂，水平度盤水平。VV鉛垂是前提CC⊥HH望遠(yuǎn)鏡繞HH縱轉(zhuǎn)時(shí)，CC移動(dòng)軌跡為一平面。否則是一圓錐面HH⊥VVLL水平時(shí)，HH也水平，使CC移動(dòng)軌跡為一鉛垂面。否則為一傾斜面“∣”⊥HH望遠(yuǎn)鏡繞HH縱轉(zhuǎn)時(shí)，“∣”位于上述鉛垂面內(nèi)；可檢查目標(biāo)是否傾斜或用其任意位置照準(zhǔn)目標(biāo)。“∣”指十字絲豎絲光學(xué)對(duì)中器的視線與VV重合使豎軸旋轉(zhuǎn)中心（水平度盤中心）位于過測(cè)站的鉛垂線上。

x=0便于豎直角測(cè)量。

§3.5經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)與校正檢驗(yàn)?zāi)康氖鞘箖x器滿足照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管垂直儀器豎軸的幾何條件。使儀器整平后，保證豎軸鉛直，水平度盤保持水平。⑴檢驗(yàn)方法⑵校正(圖3-21)3.5.1照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管軸垂直于豎軸的檢驗(yàn)與校正若氣泡仍居中（或≦0.5格），則LL⊥VV；否則，說明兩者不垂直，需校正。粗平經(jīng)緯儀:轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部使水準(zhǔn)管平行于任意兩個(gè)腳螺旋，調(diào)節(jié)腳螺旋使水準(zhǔn)管氣泡居中。旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部180，檢查水準(zhǔn)管氣泡是否居中：1.檢驗(yàn)2.校正l

目前狀態(tài)下，調(diào)節(jié)與水準(zhǔn)管平行的兩腳螺旋，使氣泡回移總偏移量之半；l

用校正針撥動(dòng)水準(zhǔn)管一端的校正螺絲，使氣泡居中；l

反復(fù)檢校幾次，直至滿足要求。說明：若LL不垂直于VV，則氣泡居中（LL水平）時(shí)，VV不鉛垂，它與鉛垂線有一夾角α；當(dāng)繞傾斜的VV旋轉(zhuǎn)180后，LL便與水平線形成2

的夾角，它反映為氣泡的總偏移量。當(dāng)用腳螺旋調(diào)回總偏移量之半時(shí)，VV已鉛垂，另一半則是由水準(zhǔn)管軸不水平所致，可調(diào)整水準(zhǔn)管一端的校正螺絲使水準(zhǔn)管水平。§3.5經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)與校正⑴檢驗(yàn)方法——檢驗(yàn)?zāi)康氖鞘关Q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)一個(gè)清晰目標(biāo)點(diǎn)P，然后鎖緊望遠(yuǎn)鏡制動(dòng)螺旋。慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡微動(dòng)螺旋，使望遠(yuǎn)鏡上、下移動(dòng)。如P點(diǎn)沿豎絲移動(dòng)，則滿足條件，否則需校正。3.5.2十字絲豎絲垂直于橫軸的檢驗(yàn)與校正⑵校正——其校正方法如同水準(zhǔn)儀校正?！?.5經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)與校正⑴檢驗(yàn)方法——檢驗(yàn)?zāi)康漠?dāng)橫軸水平時(shí)，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(gè)圓錐面。用該儀器測(cè)量同一鉛垂面內(nèi)不同高度目標(biāo)時(shí)，所測(cè)水平度盤讀數(shù)不一樣，產(chǎn)生測(cè)角誤差。儀器檢驗(yàn)常用四分之一法。圖3-23，在平坦地區(qū)選擇距離60m的A、B兩點(diǎn)…3.5.3視準(zhǔn)軸垂直于橫軸的檢驗(yàn)與校正∠B1OB2=4C，為4倍照準(zhǔn)差。由此算得：(3-11)對(duì)于DJ6型經(jīng)緯儀，當(dāng)c>60″時(shí)必須校正?！?.5經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)與校正⑵校正在盤右位置，保持B尺不動(dòng)，在B尺上定出B3點(diǎn)，使3.5.3視準(zhǔn)軸垂直于橫軸的檢驗(yàn)與校正OB3便與橫軸垂直。用校正針撥十字絲校正螺旋(左、右)，見圖3-24，一松一緊，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。§3.5經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)與校正⑴檢驗(yàn)——此項(xiàng)檢驗(yàn)是保證當(dāng)豎軸鉛直時(shí)，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(gè)傾斜面。3.5.4橫軸垂直于豎軸的檢驗(yàn)與校正在距墻30m處安置經(jīng)緯儀，在盤左位置瞄準(zhǔn)墻上一個(gè)明顯高點(diǎn)P，見圖3-25。要求仰角應(yīng)大于30°。固定照準(zhǔn)部，將望遠(yuǎn)鏡大致水平。在墻上標(biāo)出十字絲中點(diǎn)對(duì)應(yīng)位置P1。再用盤右瞄準(zhǔn)P點(diǎn)，同法在墻上標(biāo)出P2點(diǎn)。若P1與P2重合，表示橫軸垂直于豎軸。不重合，則條件不滿足，對(duì)水平角測(cè)量影響為i角，可用下式計(jì)算：(3-12)對(duì)于DJ6型經(jīng)緯儀，若I>20″則需校正?！?.5經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)與校正⑵校正——用望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)P1P2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P’點(diǎn)。由于i角的影響，P’與P不重合。校正時(shí)應(yīng)打開支架，放松支架內(nèi)的校正螺絲，使橫軸一端升高或降低，直到十字絲交點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)P點(diǎn)。注意，由于經(jīng)緯儀橫軸密封在支架內(nèi)，該項(xiàng)校正應(yīng)由專業(yè)維修人員進(jìn)行。3.5.4橫軸垂直于豎軸的檢驗(yàn)與校正

1．檢驗(yàn)l

用盤左、盤右觀測(cè)同一目標(biāo)，計(jì)算出儀器的指標(biāo)差x。

2．校正（帶豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管經(jīng)緯儀）l

保持盤右位置瞄準(zhǔn)原目標(biāo)，轉(zhuǎn)動(dòng)豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管調(diào)節(jié)螺旋，使豎盤讀數(shù)為R–x，這時(shí)豎直度盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡不居中；l

用校正針撥動(dòng)豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管上、下校正螺絲，使氣泡居中；l

重復(fù)上述操作，直至滿足要求為止?！?.5經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)與校正3.5.5豎盤指標(biāo)差及其檢校

若關(guān)系不滿足，儀器對(duì)中整平后，轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部時(shí)光學(xué)對(duì)點(diǎn)器的對(duì)中標(biāo)志會(huì)偏離測(cè)站點(diǎn)標(biāo)志。1.檢驗(yàn)l

安置儀器于平坦之地，嚴(yán)格整平，在三腳架所在地面中央固定一張白紙；l光學(xué)對(duì)點(diǎn)器調(diào)焦，用對(duì)中標(biāo)志在紙上標(biāo)記出一點(diǎn)；l

轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部180，若光學(xué)對(duì)點(diǎn)器的對(duì)中標(biāo)志離開原來位置且偏離超限,則需進(jìn)行校正(專業(yè)人員進(jìn)行)。§3.5經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)與校正3.5.6光學(xué)對(duì)點(diǎn)器的檢校檢校說明：l

上述各項(xiàng)校正，一般都需反復(fù)進(jìn)行幾次，直至在允許范圍之內(nèi)。其中視準(zhǔn)軸的檢校是主要一項(xiàng)；l

校正時(shí)，應(yīng)遵循先松后緊的原則；l

一般地，若前一項(xiàng)未校正會(huì)影響到下一項(xiàng)的檢驗(yàn)時(shí),校正次序不宜顛倒；l

同是校正一個(gè)部位的兩項(xiàng),宜將重要的置于后面;§3.6角度測(cè)量誤差分析及注意事項(xiàng)⑴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。3.6.1角度測(cè)量誤差源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稱為視準(zhǔn)誤差或照準(zhǔn)差。由于盤左、盤右觀測(cè)時(shí)符號(hào)相反，故水平角測(cè)量時(shí)，可采用盤左、盤右取平均的方法加以消除②橫軸誤差(支架差)——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(cè)時(shí)對(duì)水平角影響為i角誤差，并且方向相反，也可采用盤左、盤右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，以及豎軸水準(zhǔn)管不居中引起的誤差。這時(shí)，豎軸偏離豎直方向一個(gè)小角度，從而引起橫軸傾斜及度盤傾斜，造成測(cè)角誤差。此誤差與正、倒鏡觀測(cè)無關(guān)，并且隨望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)不同方向而變化，不能用正、倒鏡取平均的方法消除。因此，測(cè)量前應(yīng)嚴(yán)格檢校儀器，觀測(cè)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?！?.6角度測(cè)量誤差分析及注意事項(xiàng)⑴儀器誤差3.6.1角度測(cè)量誤差源④度盤偏心差——是由于度盤加工及安裝不完善引起的。使照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)中心C1與水平度盤圓心C不重合引起讀數(shù)誤差，見圖3-28。可用盤左、盤右讀數(shù)取平均的方法予以減小。⑤度盤刻劃不均勻誤差——是由于儀器加工不完善引起的。這項(xiàng)誤差很小。高精度測(cè)量時(shí)，為了提高測(cè)角精度，可利用度盤位置變換手輪在各測(cè)回間變換度盤位置，減小這項(xiàng)誤差的影響。⑥豎盤指標(biāo)差——可以用盤左、盤右取平均的方法消除?！?.6角度測(cè)量誤差分析及注意事項(xiàng)⑵觀測(cè)誤差3.6.1角度測(cè)量誤差源①對(duì)中誤差——在測(cè)角時(shí)，若經(jīng)緯儀對(duì)中有誤差，將使儀器中心與測(cè)站點(diǎn)不在同一鉛垂線上，造成測(cè)角誤差。如圖3-29對(duì)中引起測(cè)角誤差為β=β’+(ε1+ε2)(3-18)β=β’+(ε1+ε2)(3-18)

(3-19)(3-20)從上式可見，這項(xiàng)誤差與偏心距成正比，與邊長(zhǎng)成反比，不能通過觀測(cè)方法消除，所以測(cè)水平角時(shí)要仔細(xì)對(duì)中，在短邊測(cè)量時(shí)更要嚴(yán)格對(duì)中?！?.6角度測(cè)量誤差分析及注意事項(xiàng)⑵觀測(cè)誤差3.6.1角度測(cè)量誤差源②目標(biāo)偏心誤差——是由于標(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，見圖3-30。O為測(cè)站，A為地面目標(biāo)點(diǎn)，AA’為標(biāo)桿，桿長(zhǎng)d，桿傾角α。目標(biāo)偏心差為：e=dsinα(3-21)e=dsinα(3-21)目標(biāo)偏斜對(duì)觀測(cè)方向影響為：(3-22)從上式可見，目標(biāo)偏心誤差對(duì)水平方向影響與e成正比，與邊長(zhǎng)成反比。為減少這項(xiàng)誤差，測(cè)角時(shí)標(biāo)桿應(yīng)豎直，并盡可能瞄準(zhǔn)底部?！?.6角度測(cè)量誤差分析及注意事項(xiàng)⑵觀測(cè)誤差3.6.1角度測(cè)量誤差源對(duì)于DJ6型經(jīng)緯儀，v=28,mv=±2.2″。③照準(zhǔn)誤差——測(cè)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)