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【摘 要】 角度测量中的误差分析及经纬仪使用中所注意的事项
【关键词】 横轴 竖轴 望远镜分划板 指标差
1 经纬仪测角原理
角度测量包括水平角测量和竖直角测量,其中水平角测量是用于测量地面点的位置,竖直角测量是用于间接测定地面点的高程。
1.1水平角测量原理
相交于一点的两方向线在水平面上的垂直投影所形成的夹角,称为水平角。水平角一般用β表示,角值范围为0°~360°。
用于测量水平角的仪器,必须具备一个能置于水平位置度盘,且水平度盘的中心位于水平角顶点的垂线上。仪器上的望远镜不仅可以在水平面内转动,而且还能在竖直面内转动。经纬仪就是根据上述基本要求设计制造的测角仪器。
1.2垂直角测量原理
在同一铅垂面内,观测视线与水平线之间的夹角,称为垂直角,又称倾角。用α表示。其角值范围为0°~±90°。同水平角一样,垂直角的角值也是度盘上两个方向的读数之差。望远镜瞄准目标的视线与水平线分别在竖直度盘上有对应读数,两读数之差即为垂直角的角值。所不同的是,垂直角的两方向中的一个是水平方向。
2 角度测量的误差分析
在角度测量中,由于多种原因会使测量的结果含有误差。研究这些误差产生的原因、性质和大小,以便设法减少其对成果的影响。同时也有助于预估影响的大小,从而判断成果的可靠性。
仪器虽经过检校,但总会有残余的误差存在。仪器误差的影响,一般都是系统性的,可以在工作中通过一定的方法予以消除或减小。
主要的仪器误差有:水准管轴不垂直于竖轴,视线不垂直横轴、横轴不垂直竖轴、照准部偏心,光学对中器视线不与竖轴旋转中心线重合及竖盘的指标差等。
2.1水准管轴不垂直竖轴
这项误差影响仪器的整平,即竖轴不能严格铅垂,横轴也不水平。但安置好仪器后,它的倾斜方向是固定不变的,不能用盘左盘右消除。如果存在这一误差,可在整平时于一个方向上使气泡居中后,再将照准部平转180°,这时气泡必然偏离中央。然后用脚螺旋使气泡移回偏离值的一半,则竖轴即可铅垂。这项操作要在互相垂直的两个方向上进行,直至照准部旋转至任何位置时,气泡虽不居中,但偏移量不变为止。
2.2视准轴不垂直横轴
在一个方向上的影响与误差角及竖直角的正割的大小成正比;对一个角度而言,则与误差角及两方向竖直角正割之差的大小成正比,如两方向的竖直角相同,则影响为零。用十字丝竖丝进行校正,即将左右两个十字丝校正螺丝一松一紧,使竖丝垂直。在校正时,对上下两个校正螺丝中之一还应略微放松,以免两旁拉力过大,损坏螺丝螺纹和镜片。
2.3望远镜分划板竖丝不铅垂
其校正方法是松开经纬仪十字丝的两相邻螺丝,并转动十字丝环使其满足条件。校正好以后,将松动的螺丝旋紧。由于目前各种规格的仪器望远镜目镜整套的结构各不相同,所以其校正方法亦略有差异。
2.4光学对中器视准轴不与竖轴旋转中心线重合
将仪器置于三角架上,由对点器目镜中观察其位置,用脚螺旋调整圆点使其与分划板对中并予以标记,然后旋转180°,若不在原来的位置上,可调整棱镜的位置,每次调整偏差的一半,反复调整几次即可以解决些误差。
2.5竖盘指标差
这项误差是影响竖直角的观测精度。如果工作时预先测出,在用半测回测角的计算时予以考虑,或者用盘左、盘右观测取其平均值,则可得到抵消。
经纬仪的测量误差源有很多方面,以上考虑的只是仪器本身的因素。如果做为一名地质测量人员还需要考虑观测误差和外界条件的影响。观测误差有仪器对中误差、目标偏心、整平误差等。外界条件的因素十分复杂,如天气的变化、植被的不同、地面土质松紧的差异、地形的起伏、以及周围建筑物的状况等,都会影响测角的精度。有风会使仪器不稳,地面土松软可使仪器下沉,强烈阳光照射会使水准管变形,视线靠近反光物体,则有折光影响。这些在测角时,应注意尽量予以避免。
【关键词】 横轴 竖轴 望远镜分划板 指标差
1 经纬仪测角原理
角度测量包括水平角测量和竖直角测量,其中水平角测量是用于测量地面点的位置,竖直角测量是用于间接测定地面点的高程。
1.1水平角测量原理
相交于一点的两方向线在水平面上的垂直投影所形成的夹角,称为水平角。水平角一般用β表示,角值范围为0°~360°。
用于测量水平角的仪器,必须具备一个能置于水平位置度盘,且水平度盘的中心位于水平角顶点的垂线上。仪器上的望远镜不仅可以在水平面内转动,而且还能在竖直面内转动。经纬仪就是根据上述基本要求设计制造的测角仪器。
1.2垂直角测量原理
在同一铅垂面内,观测视线与水平线之间的夹角,称为垂直角,又称倾角。用α表示。其角值范围为0°~±90°。同水平角一样,垂直角的角值也是度盘上两个方向的读数之差。望远镜瞄准目标的视线与水平线分别在竖直度盘上有对应读数,两读数之差即为垂直角的角值。所不同的是,垂直角的两方向中的一个是水平方向。
2 角度测量的误差分析
在角度测量中,由于多种原因会使测量的结果含有误差。研究这些误差产生的原因、性质和大小,以便设法减少其对成果的影响。同时也有助于预估影响的大小,从而判断成果的可靠性。
仪器虽经过检校,但总会有残余的误差存在。仪器误差的影响,一般都是系统性的,可以在工作中通过一定的方法予以消除或减小。
主要的仪器误差有:水准管轴不垂直于竖轴,视线不垂直横轴、横轴不垂直竖轴、照准部偏心,光学对中器视线不与竖轴旋转中心线重合及竖盘的指标差等。
2.1水准管轴不垂直竖轴
这项误差影响仪器的整平,即竖轴不能严格铅垂,横轴也不水平。但安置好仪器后,它的倾斜方向是固定不变的,不能用盘左盘右消除。如果存在这一误差,可在整平时于一个方向上使气泡居中后,再将照准部平转180°,这时气泡必然偏离中央。然后用脚螺旋使气泡移回偏离值的一半,则竖轴即可铅垂。这项操作要在互相垂直的两个方向上进行,直至照准部旋转至任何位置时,气泡虽不居中,但偏移量不变为止。
2.2视准轴不垂直横轴
在一个方向上的影响与误差角及竖直角的正割的大小成正比;对一个角度而言,则与误差角及两方向竖直角正割之差的大小成正比,如两方向的竖直角相同,则影响为零。用十字丝竖丝进行校正,即将左右两个十字丝校正螺丝一松一紧,使竖丝垂直。在校正时,对上下两个校正螺丝中之一还应略微放松,以免两旁拉力过大,损坏螺丝螺纹和镜片。
2.3望远镜分划板竖丝不铅垂
其校正方法是松开经纬仪十字丝的两相邻螺丝,并转动十字丝环使其满足条件。校正好以后,将松动的螺丝旋紧。由于目前各种规格的仪器望远镜目镜整套的结构各不相同,所以其校正方法亦略有差异。
2.4光学对中器视准轴不与竖轴旋转中心线重合
将仪器置于三角架上,由对点器目镜中观察其位置,用脚螺旋调整圆点使其与分划板对中并予以标记,然后旋转180°,若不在原来的位置上,可调整棱镜的位置,每次调整偏差的一半,反复调整几次即可以解决些误差。
2.5竖盘指标差
这项误差是影响竖直角的观测精度。如果工作时预先测出,在用半测回测角的计算时予以考虑,或者用盘左、盘右观测取其平均值,则可得到抵消。
经纬仪的测量误差源有很多方面,以上考虑的只是仪器本身的因素。如果做为一名地质测量人员还需要考虑观测误差和外界条件的影响。观测误差有仪器对中误差、目标偏心、整平误差等。外界条件的因素十分复杂,如天气的变化、植被的不同、地面土质松紧的差异、地形的起伏、以及周围建筑物的状况等,都会影响测角的精度。有风会使仪器不稳,地面土松软可使仪器下沉,强烈阳光照射会使水准管变形,视线靠近反光物体,则有折光影响。这些在测角时,应注意尽量予以避免。