李 麗

(山西交通技師學(xué)院，山西太谷 030800)

0 引言

測量工作貫穿于公路工程建設(shè)的整個階段，測量學(xué)是公路工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，在教學(xué)工作和實踐活動中，我總結(jié)了一些經(jīng)驗認識，下面我主要談?wù)勅绾问褂肈J6光學(xué)經(jīng)緯儀測量水平角。

經(jīng)緯儀是測量角度的儀器。按其精度分，有 DJ6，DJ2兩種。表示一測回方向觀測中誤差分別為6″，2″。DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀是一種組合了一系列光學(xué)和機械零件的角度測量儀器，內(nèi)部有玻璃度盤和許多光學(xué)棱鏡與透鏡，組成光學(xué)系統(tǒng)。其中D，J分別是“大地測量”“經(jīng)緯儀”的漢語拼音第一個字母，6表示該等級經(jīng)緯儀的精度指標，即水平方向一測回方向中的誤差不超過±6″。該儀器的主要功能就是測定或放樣水平角和豎直角。另外，由于在該儀器上安置有測距裝置——視距絲，所以DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀還可以用于距離測量。DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀由照準部、水平度盤、基座組成。

1 DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀的操作

水平角是指從一點出發(fā)的兩空間直線在水平面上投影的夾角即二面角其范圍:順時針0°～360°。在用DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀進行水平角度測量之前，必須把儀器安置在測站上。儀器的安置包括對中和整平兩項工作。

1)對中的目的是使儀器的中心與測站點位于同一鉛垂線上。

a.在安置儀器以前，首先將三角架打開，抽出架腿，并旋緊架腿的固定螺旋。然后將三個架腿安置在以測站為中心的等邊三角形的角頂上。這時架頭平面即約略水平，且中心與地面點約略在同一鉛垂線上，將三腳架踩實使之穩(wěn)固。裝上儀器，旋上連接螺旋。b.旋轉(zhuǎn)光學(xué)對中器的目鏡，看清對中器分劃圈，拉或推動目鏡使地面測站點標記影像清晰。c.移動三腳架使光學(xué)對中器分劃圈對準測站點。d.利用三腳架的伸縮螺旋調(diào)整架腿的長度，使圓水準氣泡居中。在使用光學(xué)對中器時，儀器應(yīng)先利用腳螺旋使圓水準器氣泡居中，再用光學(xué)對中器觀察地面測站標志是否偏離分劃圈中心。如果偏離中心，稍微松開三腳架連接螺旋，在架頭上移動儀器，在保證圓水準氣泡居中的條件下，使其與地面點對準。如果不用垂球粗略對中，則一面觀察光學(xué)對中器一面移動腳架，使光學(xué)對中器與地面點對準。這時儀器架頭可能傾斜很大，則根據(jù)圓水準氣泡偏移方向，伸縮相關(guān)架腿，使氣泡居中。伸縮架腿時，應(yīng)先稍微旋松伸縮螺旋，待氣泡居中后，立即旋緊。e.再檢驗圓水準氣泡是否居中以及光學(xué)對中器分劃圈是否對準測站標志，如有任何一項偏離，則需重新整平圓水準氣泡和對準測站標志，直至同時符合要求為止。

2)整平。

經(jīng)緯儀整平的目的是使儀器的豎軸鉛直，水平度盤處于水平位置。在上一個步驟中只進行了粗略整平，還需精確整平。還需用到位于照準部上的管水準器。

在精確整平時，松開水平制動螺旋，轉(zhuǎn)動照準部，使水準管大致平行于任意兩個腳螺旋的連線，兩手同時向內(nèi)或向外旋轉(zhuǎn)這兩個腳螺旋使氣泡居中。氣泡的移動方向與左手拇指移動的方向一致。再將照準部旋轉(zhuǎn)90°，水準管處于原位置的垂直位置，用另一個腳螺旋使氣泡居中。如此反復(fù)操作，直至照準部轉(zhuǎn)到任何位置氣泡都居中為止。在整平后還需再次檢查光學(xué)對中器是否偏移。如果偏移，則重復(fù)上述操作方法，直至水準氣泡居中，對中器對中為止。

3)瞄準。

先松開水平制動螺旋和望遠鏡制動螺旋，調(diào)節(jié)目鏡對光螺旋使十字絲清晰。通過望遠鏡上的瞄準器瞄準目標，使目標成像在望遠鏡視場中僅于中央部位。旋緊水平制動螺旋和望遠鏡制動螺旋。轉(zhuǎn)動物鏡對光螺旋，使目標成像清晰。最后用望遠鏡微動螺旋和水平微動螺旋精確瞄準目標。瞄準目標時，應(yīng)盡量瞄準目標底部，使縱絲的中間部分平分或夾準目標。

4)測量。

當儀器的準備工作充分做好后，就可以開始水平角的測量了。這里我們用測回法測量水平角。測回法適用于觀測只有兩個方向的單角，這種方法要用盤左和盤右兩個位置進行觀測。觀測時目鏡朝向觀測者，如果豎盤位于望遠鏡的左側(cè)，稱為盤左;如果位于右側(cè)，稱為盤右。我們通常先以盤左位置進行觀測，稱為上半測回;再以盤右位置觀測，稱為下半測回，兩個半測回稱為一測回。

a.例如:欲測OA，OB兩方向之間的水平角∠AOB時，在角頂O安置儀器，在A，B處設(shè)立觀測標志。經(jīng)過對中、整平以后，即可按下述步驟觀測。松開望遠鏡的制動螺旋，利用望遠鏡上的粗瞄器，以盤左粗略照準左方目標A。關(guān)緊照準部及望遠鏡的制動螺旋，再用微動螺旋精確照準目標，同時需要注意消除視差及盡可能照準目標的下部。讀取該方向上的讀數(shù)a1，記入手薄。b.松開照準部及望遠鏡的制動螺旋，順時針方向轉(zhuǎn)動照準部，粗略照準右方目標B。再關(guān)緊制動螺旋，用微動螺旋精確照準，并讀取該方向上的水平度盤讀數(shù)b1，則盤左所得角值為:∠1=b1－a1。以上是上半測回。c.將望遠鏡縱轉(zhuǎn)180°，改為盤右。重新照準右方目標B，并讀取水平度盤讀數(shù)b2記入手簿。再松開水平制動螺旋，轉(zhuǎn)動照準部，瞄準左邊的目標A，讀取讀數(shù)a2，記入手薄，則盤右所得角值即為:∠2=b2－a2。以上是下半測回。

DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀盤左盤右兩個半測回角值之差不超過40″時，取其平均值為一測回角值，即∠AOB=1/2(∠1+∠2)。由于水平度盤注記是順時針方向的，因此在計算角值時，無論是盤左還是盤右，均應(yīng)為盤右的讀數(shù)減去盤左的讀數(shù)，如果不夠減，則應(yīng)加上360°再減。值得注意的是DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀盤左盤右兩個半測回角值之差不超過40″，如果超限，則必須重測。如果重測的兩半測回角值之差仍然超限，但兩次的平均角值十分接近，則說明這是由于儀器誤差造成的。取盤左盤右角值的平均值時，儀器誤差可以得到抵消，所以各測回所得的平均角值是正確的。當觀測精度要求較高時，往往需要觀測幾個測回，為了削減度盤刻度不勻的誤差，每個測回都要改變度盤的位置，即在照準起始方向時，改變度盤的安置讀數(shù)。各測回應(yīng)根據(jù)測回數(shù)n，按每測回+180°/n來變換水平度盤位置。

2 角度觀測的誤差

1)儀器誤差。儀器誤差的主要來源有兩個方面:其一，儀器制造、加工不完善所引起的誤差。其二，儀器校驗不完善的殘余誤差。

2)觀測誤差。觀測者在觀測操作過程中會產(chǎn)生觀測誤差，包括對中誤差、整平誤差、標桿傾斜誤差、照準誤差和讀數(shù)誤差等。

a.對中誤差:在測站點上安置經(jīng)緯儀，必須進行對中。儀器安置完畢后，儀器的中心未位于測站點鉛垂線上的誤差，即對中誤差。對中誤差對水平角觀測的影響與待測水平角邊長成反比。所以，當要測水平角的邊長較短時，尤其應(yīng)注意仔細對中。

b.整平誤差:儀器安置未嚴格水平而產(chǎn)生的誤差。整平誤差導(dǎo)致水平度盤不能嚴格水平，豎盤及視準面不能嚴格豎直。它對測角的影響與目標的高度有關(guān)，若目標與儀器同高，其影響很小;若目標與儀器高度不同，其影響將隨高差的增大而增大。

c.標桿傾斜誤差(即目標偏心誤差):在觀測中，實際瞄準的目標位置偏離地面標志點而產(chǎn)生的誤差。為了減小該項誤差對水平角觀測影響，應(yīng)盡量照準標桿的根部，標桿應(yīng)盡量豎直，邊長較短時，宜采用垂球?qū)c，照準時以垂球線替代標桿。

d.照準誤差:影響照準精度的因素很多，如人眼的分辨率、望遠鏡的放大率、十字絲的粗細、目標的形狀及大小、目標影響的亮度、清晰度以及穩(wěn)定性和大氣條件等。所以盡管觀測者已經(jīng)盡力照準目標，但仍不可避免的存在程度不同的照準誤差。此項誤差無法消除，只能選擇適宜的照準目標，在其形狀、大小、顏色和亮度的選擇上多下功夫，改進照準方法，仔細完成照準操作。這樣，可減少此項誤差的影響。

e.讀數(shù)誤差:是對測微裝置估讀的誤差，它主要取決于儀器的讀數(shù)設(shè)備，它與照明情況和觀測者的技術(shù)熟練程度有一定關(guān)系，一般誤差值為測微器最小格的1/10。DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀讀數(shù)誤差不超過±0.1'，即不超過±6″。為使讀數(shù)誤差控制在上述范圍內(nèi)，觀測時必須仔細操作，準確估讀。

3)外界條件的影響。外界條件的影響很多，也比較復(fù)雜。如松軟的土壤和大風影響儀器的穩(wěn)定;日曬和溫度變化影響水準管氣泡的運動;大氣層受地面熱輻射的影響會引起目標影像的跳動等等，這些都會給觀測水平角帶來誤差。要想完全避免這些因素的影響是不可能的，為了削弱此類誤差的影響，應(yīng)選擇有利的觀測時間和設(shè)法避開不利的因素。例如，選擇雨后多云的微風天氣下觀測最為適宜，在晴天觀測時，要撐傘阻光，防止暴曬儀器。

3 注意事項

測量工作是一項膽大心細的工作，測量數(shù)據(jù)的準確需要我們耐心的做好每一個步驟，認真的做好每一個細節(jié)。

1)觀測前應(yīng)檢校儀器。

2)安置儀器要穩(wěn)定，應(yīng)仔細對中和整平。一測回內(nèi)不得再對中整平。

3)選擇有利的觀測時間和避開不利的外界條件。應(yīng)時刻保護好安放好的儀器設(shè)備。DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀是非常貴重的儀器，儀器不僅自己在使用過程中不讓它受一點損害，也要確保不讓外界的任何人或物損壞儀器。再有，要保證不讓外界影響儀器的安放位置，如不讓好奇的人觀測或觸摸儀器。

4)目標應(yīng)豎直，盡可能瞄準目標低部，嚴格遵守各項操作規(guī)定和限差要求。

5)觀測時盡量用十字絲中間部分。水平角用豎絲，豎直角用橫絲。

6)讀數(shù)應(yīng)果斷、準確。特別應(yīng)注意估讀數(shù)。當場計算，如有錯誤或超限，應(yīng)立即重測。要認真準確的記錄好度盤讀數(shù)，及時的把原始數(shù)據(jù)記入表中。原始數(shù)據(jù)的準確性決定著測量工作的成敗。

7)組員之間要團結(jié)，要以大局為重，把測量工作做到井然有序。

［1］梁啟勇.公路工程測量［M］.北京:人民交通出版社，2010.

［2］李仕東.工程測量［M］.北京:人民交通出版社，2008.

［3］王景峰.工程測量［M］.北京:人民交通出版社，2012.