垂直度盘指标差对垂直角观测精度影响的探讨

鲁勇奇　孙小鹏

摘 要：本文主要介绍了垂直度盘指标差在垂直角实际观测中对其观测值的影响。

关键词：垂直角 指标差 度盘

1 引言

在实际的测量中，由于仪器搬运或安装过程的震动等原因，当视线水平、水准器气泡居中时，垂直度盘读数不是应该正确的起始读数，它与正确起始读数之间存在着指标差。我们常用指标差的大小来检查观测数据质量。并且，在垂直角测量中，对于指标差的大小和指标互查都有明确的规范[1]要求，那么指标差的大小变化对其观测值精度的影响究竟有多大，下面本文将对垂直角指标差对其观测值的影响进行分析探讨。

2 垂直角及垂直度盘指标差

2.1 垂直角测量原理

（1）垂直角的概念

在用以鉛垂面内，观测视线与水平线之间的夹角，称为垂直角，用α表示。其角值范围为0°到±90°。如图2-1所示，视线在水平线的上方，垂直角为仰角，符号为正（α）；视线在水平线的下方，垂直角为俯角，符号位负（-α）[2]。

图2-1 垂直角测量原理

（2）垂直角的观测原理

用水平角一样，垂直角的角值也在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角值。所不同的是垂直角的两个方向中的一个方向是水平方向。无论对哪一种仪器来说，视线水平时的竖盘读数都应为90°的倍数。所以测量垂直角时，只要瞄准目标读数竖盘读数，即可计算出垂直角[2]。

2.2 垂直度盘指标差

（1）垂直度盘指标差的概念[3]

垂直度盘指标差是指垂直度盘读数指标的实际位置与正确位置之差。当指标水准气泡剧中时，指标线偏离正确位置的角度值称为“指标差”。由于指标与指标水准器、度盘与视准轴等相关位置的安装和调整不完善而引起。

（2）垂直度盘指标差的计算[3]

垂直角计算公式都认为视线水平时，其读数是90°的整倍数。当实际情况这个条件是不满足的。这是由于指标从正确的位置偏移了的缘故，使视线水平时的读数大了或者小了一个数值引起的，所以这个偏移值为指标差，通常用i表示。当指标偏移方向与垂直度盘注记方向一致时，则使读数中增大了一个i值，令i为正；反之，指标偏移方向与垂直度盘注记方向相反时，则使读数中减少了一个i值，令i为负。

当盘左视线水平且指标水准器气泡剧中时，指标所指不是90°，而是90°加i，同样，盘左位置视线指向目标时读数中也大了一个i，即正确读数L′应为实际读数L减去i，盘左计算的垂直角α左应为

同样盘右计算的垂直角应为

这也就说明盘左盘右两次读数而求算垂直角，其角值不受指标差的影响。如将两式相减，则得

3 进行测量

3.1 垂直度盘指标差的测定[4]

垂直度盘指标差是一个零点误差，即垂直编码度盘的零线与仪器垂直轴不重合所引起的误差。仪器出厂前一般将其指标差设置为零，垂直轴由该指标差进行改正。本文选用TPS1800、TC1201两种型号全站仪作测定。

测定指标差时，用望远镜找准约100米处的一个目标，该点离水平面的倾角不大于±9°。

开始测定时，首先用盘左照准目标，记录盘左垂直角度数L，然后将照准部转动180°用盘左照准目标，记录盘右垂直角度数R。

3.2 垂直角观测

为了分析垂直度盘指标差对垂直角观测值的影响，利用3.1的垂直度盘指标差测定方法，将垂直度盘指标差调整到不同大小处，选用TC1800和TC1201两种不同型号的仪器进行观测。为了更好的验证数据的完善性和准确性，在100m、1000m、2000m、3000m处分别选择4个目标，并在天气状况良好的早晨9点到11点进行观测，其观测值如表所示。

从表3-1、表3-2中的观测值可以看出，垂直度盘指标差发生变化时，其角度值稳定在10″以内， 并没有发生大的变化，符合规范[1]要求。

4 结论

在进行垂直角观测时，较短时间内，指标差变化很小，可视为“常数”；其对垂直角观测值的影响，将在盘左、盘右两个位置观测的结果平均值中消去。指标差的大小不能直接检查出垂直角观测质量，对于短时间内同时观测的各目标，其指标差的互差不能超出一定范围，如有超出，则观测结果中有不可忽略的误差，需进行重测。指标差本身大小并不影响结果的精度，但其值过大将使计算不便，应加以校正。所以，建议每一次测量前应对指标差进行校正。

参考文献

[1] 中国标准出版社第四编辑室.《测绘标准汇编》.2008.

[2] 陆国胜.武汉测绘科技大学《测量学》编写组.《测量学》.1994.

[3] 陆国胜.河南测绘工人技术等级岗位考核委员会.《测量基础》编写组.《测量学》.1994.

[4] 徕卡测量系统有限公司.《TPS1000全站仪操作手册》（2.31版本）.1994.