魯勇奇　孫小鵬

摘 要：本文主要介紹了垂直度盤(pán)指標(biāo)差在垂直角實(shí)際觀測(cè)中對(duì)其觀測(cè)值的影響。

關(guān)鍵詞：垂直角 指標(biāo)差 度盤(pán)

1 引言

在實(shí)際的測(cè)量中，由于儀器搬運(yùn)或安裝過(guò)程的震動(dòng)等原因，當(dāng)視線水平、水準(zhǔn)器氣泡居中時(shí)，垂直度盤(pán)讀數(shù)不是應(yīng)該正確的起始讀數(shù)，它與正確起始讀數(shù)之間存在著指標(biāo)差。我們常用指標(biāo)差的大小來(lái)檢查觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量。并且，在垂直角測(cè)量中，對(duì)于指標(biāo)差的大小和指標(biāo)互查都有明確的規(guī)范[1]要求，那么指標(biāo)差的大小變化對(duì)其觀測(cè)值精度的影響究竟有多大，下面本文將對(duì)垂直角指標(biāo)差對(duì)其觀測(cè)值的影響進(jìn)行分析探討。

2 垂直角及垂直度盤(pán)指標(biāo)差

2.1 垂直角測(cè)量原理

（1）垂直角的概念

在用以鉛垂面內(nèi)，觀測(cè)視線與水平線之間的夾角，稱為垂直角，用α表示。其角值范圍為0°到±90°。如圖2-1所示，視線在水平線的上方，垂直角為仰角，符號(hào)為正（α）；視線在水平線的下方，垂直角為俯角，符號(hào)位負(fù)（-α）[2]。

圖2-1 垂直角測(cè)量原理

（2）垂直角的觀測(cè)原理

用水平角一樣，垂直角的角值也在度盤(pán)上兩個(gè)方向的讀數(shù)之差。望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)目標(biāo)的視線與水平線分別在豎直度盤(pán)上有對(duì)應(yīng)讀數(shù)，兩讀數(shù)之差即為垂直角角值。所不同的是垂直角的兩個(gè)方向中的一個(gè)方向是水平方向。無(wú)論對(duì)哪一種儀器來(lái)說(shuō)，視線水平時(shí)的豎盤(pán)讀數(shù)都應(yīng)為90°的倍數(shù)。所以測(cè)量垂直角時(shí)，只要瞄準(zhǔn)目標(biāo)讀數(shù)豎盤(pán)讀數(shù)，即可計(jì)算出垂直角[2]。

2.2 垂直度盤(pán)指標(biāo)差

（1）垂直度盤(pán)指標(biāo)差的概念[3]

垂直度盤(pán)指標(biāo)差是指垂直度盤(pán)讀數(shù)指標(biāo)的實(shí)際位置與正確位置之差。當(dāng)指標(biāo)水準(zhǔn)氣泡劇中時(shí)，指標(biāo)線偏離正確位置的角度值稱為“指標(biāo)差”。由于指標(biāo)與指標(biāo)水準(zhǔn)器、度盤(pán)與視準(zhǔn)軸等相關(guān)位置的安裝和調(diào)整不完善而引起。

（2）垂直度盤(pán)指標(biāo)差的計(jì)算[3]

垂直角計(jì)算公式都認(rèn)為視線水平時(shí)，其讀數(shù)是90°的整倍數(shù)。當(dāng)實(shí)際情況這個(gè)條件是不滿足的。這是由于指標(biāo)從正確的位置偏移了的緣故，使視線水平時(shí)的讀數(shù)大了或者小了一個(gè)數(shù)值引起的，所以這個(gè)偏移值為指標(biāo)差，通常用i表示。當(dāng)指標(biāo)偏移方向與垂直度盤(pán)注記方向一致時(shí)，則使讀數(shù)中增大了一個(gè)i值，令i為正；反之，指標(biāo)偏移方向與垂直度盤(pán)注記方向相反時(shí)，則使讀數(shù)中減少了一個(gè)i值，令i為負(fù)。

當(dāng)盤(pán)左視線水平且指標(biāo)水準(zhǔn)器氣泡劇中時(shí)，指標(biāo)所指不是90°，而是90°加i，同樣，盤(pán)左位置視線指向目標(biāo)時(shí)讀數(shù)中也大了一個(gè)i，即正確讀數(shù)L′應(yīng)為實(shí)際讀數(shù)L減去i，盤(pán)左計(jì)算的垂直角α左應(yīng)為

同樣盤(pán)右計(jì)算的垂直角應(yīng)為

這也就說(shuō)明盤(pán)左盤(pán)右兩次讀數(shù)而求算垂直角，其角值不受指標(biāo)差的影響。如將兩式相減，則得

3 進(jìn)行測(cè)量

3.1 垂直度盤(pán)指標(biāo)差的測(cè)定[4]

垂直度盤(pán)指標(biāo)差是一個(gè)零點(diǎn)誤差，即垂直編碼度盤(pán)的零線與儀器垂直軸不重合所引起的誤差。儀器出廠前一般將其指標(biāo)差設(shè)置為零，垂直軸由該指標(biāo)差進(jìn)行改正。本文選用TPS1800、TC1201兩種型號(hào)全站儀作測(cè)定。

測(cè)定指標(biāo)差時(shí)，用望遠(yuǎn)鏡找準(zhǔn)約100米處的一個(gè)目標(biāo)，該點(diǎn)離水平面的傾角不大于±9°。

開(kāi)始測(cè)定時(shí)，首先用盤(pán)左照準(zhǔn)目標(biāo)，記錄盤(pán)左垂直角度數(shù)L，然后將照準(zhǔn)部轉(zhuǎn)動(dòng)180°用盤(pán)左照準(zhǔn)目標(biāo)，記錄盤(pán)右垂直角度數(shù)R。

3.2 垂直角觀測(cè)

為了分析垂直度盤(pán)指標(biāo)差對(duì)垂直角觀測(cè)值的影響，利用3.1的垂直度盤(pán)指標(biāo)差測(cè)定方法，將垂直度盤(pán)指標(biāo)差調(diào)整到不同大小處，選用TC1800和TC1201兩種不同型號(hào)的儀器進(jìn)行觀測(cè)。為了更好的驗(yàn)證數(shù)據(jù)的完善性和準(zhǔn)確性，在100m、1000m、2000m、3000m處分別選擇4個(gè)目標(biāo)，并在天氣狀況良好的早晨9點(diǎn)到11點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，其觀測(cè)值如表所示。

從表3-1、表3-2中的觀測(cè)值可以看出，垂直度盤(pán)指標(biāo)差發(fā)生變化時(shí)，其角度值穩(wěn)定在10″以內(nèi)， 并沒(méi)有發(fā)生大的變化，符合規(guī)范[1]要求。

4 結(jié)論

在進(jìn)行垂直角觀測(cè)時(shí)，較短時(shí)間內(nèi)，指標(biāo)差變化很小，可視為“常數(shù)”；其對(duì)垂直角觀測(cè)值的影響，將在盤(pán)左、盤(pán)右兩個(gè)位置觀測(cè)的結(jié)果平均值中消去。指標(biāo)差的大小不能直接檢查出垂直角觀測(cè)質(zhì)量，對(duì)于短時(shí)間內(nèi)同時(shí)觀測(cè)的各目標(biāo)，其指標(biāo)差的互差不能超出一定范圍，如有超出，則觀測(cè)結(jié)果中有不可忽略的誤差，需進(jìn)行重測(cè)。指標(biāo)差本身大小并不影響結(jié)果的精度，但其值過(guò)大將使計(jì)算不便，應(yīng)加以校正。所以，建議每一次測(cè)量前應(yīng)對(duì)指標(biāo)差進(jìn)行校正。

參考文獻(xiàn)

[1] 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社第四編輯室.《測(cè)繪標(biāo)準(zhǔn)匯編》.2008.

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[3] 陸國(guó)勝.河南測(cè)繪工人技術(shù)等級(jí)崗位考核委員會(huì).《測(cè)量基礎(chǔ)》編寫(xiě)組.《測(cè)量學(xué)》.1994.

[4] 徠卡測(cè)量系統(tǒng)有限公司.《TPS1000全站儀操作手冊(cè)》（2.31版本）.1994.