竖直角观测

2024-11-03 14:21:40

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回答1：

一、竖直度盘及读数系统

图3-11为DJ₆型光学经纬仪竖直度盘的构造示意图，各个部件如图上所注，它固定在望远镜横轴的一端，随着望远镜在竖直面内转动而带动竖盘一起转动。竖盘指标是与竖盘水准管连接在一起，不随望远镜转动而转动，只有通过调节竖盘水准管微动螺旋，才能使竖盘指标与竖盘水准管（气泡）一起作微小移动。在正常情况下，当竖盘水准管气泡居中时，竖盘指标就处于正确的位置。所以每次竖盘读数前，均应先调节竖盘水准管气泡居中。

图3-11 竖直度盘的构造

1—竖盘；2—竖盘指标水准管；3—水准管轴；4—水准管校正螺丝；5—望远镜；6—光具组光轴；7—竖盘指标水准管微动螺旋；8—光具组

竖直度盘亦是玻璃圆盘，分划与水平度盘相似，但其注记形式较多，对于DJ₆型光学经纬仪，竖盘刻度通常有0°～360°顺时针和逆时针注记两种形式，如图3-12（a）所示。当视线水平（视准轴水平），竖盘水准管气泡居中时，竖盘盘左位置竖盘的正确读数为90°；同理，当视线水平且竖盘水准管气泡居中时，竖盘盘右位置竖盘的正确读数为270°。

有些DJ₆型光学经纬仪当视线水平且竖盘水准管气泡居中时，盘左位置竖盘的正确读数为0°，盘右位置竖盘的正确读数为180°。因此在使用前应仔细阅读仪器使用说明书。

目前新型的光学经纬仪多采用自动归零装置取代竖盘水准管结构与功能，它能自动调整光路，使竖盘及其指标满足正确关系，仪器整平后照准目标可立即读取竖盘的正确读数。

二、竖直角计算

竖盘注记形式不同，则根据竖盘读数计算竖直角的公式也不同。本节仅以图3-12（a）所示的顺时针注记的竖盘形式为例，加以说明。

由图3-13看出：盘左位置时，望远镜视线向上（仰角）瞄准目标，竖盘水准管气泡居中，其竖盘正确读数为L，根据竖直角测量原理，则盘左位置时竖直角α_左为

α_左=90°-L （3-1）

同理，盘右位置时，竖盘水准管气泡居中，竖盘正确读数为R，则盘右位置时竖直角α_右为

α_右=R-270° （3-2）

将盘左、盘右位置的两个竖直角取平均，即得竖直角α计算公式为

建筑工程测量

（3-1）式、（3-2）式和（3-3）式同样适用于视线向下（俯角）时的情况，此时α为负。

图3-12 竖盘刻度注记（盘左位置）

在实际测量工作中，可以按照以下两条规则确定任何一种竖盘注记形式（盘左或盘右）竖直角计算公式：

1）若抬高望远镜时，竖盘读数增加，则竖直角为

α=瞄准目标竖盘读数-视线水平时竖盘读数

2）若抬高望远镜时，竖盘读数减少，则竖直角为

α=视线水平时竖盘读数-瞄准目标竖盘读数

图3-13 竖盘读数和竖直角计算

三、竖盘指标差

由上述讨论可知，望远镜视线水平且竖盘水准管气泡居中时，竖盘指标的正确读数应是90°的整倍数。但是如果竖盘水准管与竖盘读数指标的关系不正确，当视线水平且竖盘水准管气泡居中时的竖盘读数与应有的竖盘指标正确读数（即90°的整倍数）有一个小的角度差，称为竖盘指标差，即竖盘指标偏离正确位置引起的差值。竖盘指标差x本身有正负号，一般规定当竖盘读数指标偏移方向与竖盘注记方向一致时，x取正号，反之x取负号。图3-14所示的竖盘注记与指标偏移方向一致，竖盘指标差x取正号。

由于图3-14竖盘是顺时针方向注记，按照上述规则并顾及竖盘指标差x，得到

α_左=90°-L+x=α+x （3-4）

α_右=R-270°-x=α-x （3-5）

两者取平均得竖直角α为

建筑工程测量

可见，（3-6）式与（3-3）式计算竖直角α的公式相同。说明采用盘左、盘右位置观测取平均计算得竖直角，其角值不受竖盘指标差的影响。

图3-14 竖盘指标差

若将（3-4）式减去（3-5）式，则得

建筑工程测量

（3-7）式为图3-12（a）竖盘注记形式的竖盘指标差计算公式。

四、竖直角观测的方法

竖直角观测方法有中丝法和三丝法，DJ₆型光学经纬仪常用中丝法观测竖直角，其方法如下：

1）在测站点P安置仪器，进行对中、整平。

2）盘左位置：用望远镜十字丝的中丝切于目标A某一位置（如测钎或花杆顶部，或水准尺某一分划），转动竖盘水准管微动螺旋使竖盘水准管气泡居中，读取竖盘读数L（L=86°47′48″），记入表3-3竖直角观测记录表第4栏。

表3-3 竖直角观测记录子簿（中丝法）

3）盘右位置：方法同第2）步，读取竖盘读数R（R=273°11′54″），记入表3-3第4栏。

4）根据竖盘注记形式，确定竖直角和指标差的计算公式。本例竖盘注记形式如图3-12（a），应按上述（3-1）式、（3-2）式及（3-3）式计算竖盘角，按（3-7）式计算竖盘指标差x。将结果填入表3-3第5，6栏和第7栏。

竖盘指标差x值对同一台仪器在某一段时间内连续观测的变化应该很少，可以视为定值。但由于仪器误差、观测误差及外界条件的影响，使计算出竖盘指标差发生变化。通常规范规定了指标差变化的容许范围，如城市测量规范规定DJ₆型仪器观测竖直角竖盘指标差变化范围的容许值为25″，同方向竖直角各测回互差的限差为25″，若超限，则应重测。

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