豎直角測量的方法和過程

1. 豎直角測量的計算

一、豎直角的計算

豎直角是測站點到目標點的傾斜視線和水平視線之間的夾角，因此，與水平角計算原理一樣，豎直角也應是兩個方向線的豎盤讀數之差。

一個校正好的豎盤，當水準管氣泡居中，望遠鏡視線水平時，讀數窗的指標線標定的讀數是一整數，稱為起始讀數。

如右圖，盤左為90o，盤右為270o。因此在測量豎直角時，只需直接觀測目標，讀取豎盤讀數。根據公式計算豎直角即可。

由於光學經緯儀的豎盤注記形式較多，因此對每台經緯儀都要確認一下求豎直角的公式，以保證測量豎直角符號的正確性。確認某台儀器求豎直角的公式步驟如下：

將望遠鏡慢慢抬高，這時觀察豎盤讀數，如果讀數比起始讀數增加了，則公式應為：

α=讀數-起始讀數

如果讀數比起始讀數小，則公式應為：

α=起始讀數-讀數

這樣就能保證豎直角的符號正確。求出來的正值即為仰角值，求出來的負值即為俯角值。

綜上所述，可得確定豎直角計算公式的方法、步驟如下：

（1）儀器在盤左位置，使望遠鏡大致水平，確定視線水平時的讀數L0。

（2）將望遠鏡慢慢上仰，觀察讀數變化情況，若讀數減小，則α左=L0-L，反之α左=L-L0。

（3）同法確定盤右讀數和豎直角的關系。

（4）取盤左、盤右的平均值即可得出豎直角計算公式。

二、豎盤指標差

上述豎直角計算公式，是在假定讀數指標線位置正確的情況下得出的。實際工作中，當望遠鏡視線水平且豎盤指標水準管氣泡居中時，豎盤讀數往往不是應有的常數，而是比該常數大或小了一個角值，如圖所示，該角值稱為指標差，通常用χ表示。也就是說，豎盤指標偏離正確位置而產生的讀數誤差稱為指標差。

指標差對豎直角影響從圖中可以看出：

盤左時：α左=90°-(L-χ)

盤右時：α右=(R-χ) -270°

兩式相加取平均值得：α=(R-L-180°)/2

兩式相減得：χ=(R+L-360°)/2，即為豎盤指標差的計算公式。

通過上述分析可得到以下結論：

（1）盤左、盤右觀測取平均值可消除指標差影響；

（2）當只用盤左或盤右觀測時，應在計算豎直角時加入指標差改正。即可求得χ後，再計算豎直角。計算時χ應帶有正負號。

（3）指標差χ的值有「+」有「-」，當指標線沿度盤注記方向偏移時，造成讀數偏大，則χ為「+」，反之χ為「-」。

三、豎直角觀測

豎直角觀測一測回操作步驟如下：

（1）在測站上安置經緯儀，進行對中、整平、量取儀器高（測站點標志頂端至儀器橫軸的垂直距離）。

（2）盤左位置用橫絲中絲的中央部分精確切准目標的特定位置（如標桿頂部），旋轉豎盤指標水準管微動螺旋，使豎盤指標水準管氣泡嚴格居中，讀取豎盤讀數並記入手簿。

（3）縱轉望遠鏡，盤右照準目標同一部分，是豎盤指標水準管氣泡居中，讀取豎盤讀數並記入手簿。

豎直角記錄、計算格式如表所示。

同一台儀器，其指標差值在一測站觀測過程中應是固定值，但由於受外界條件和觀測誤差的影響，使得各方向的指標差值往往不相等，為了保證觀測精度，需要規定指標差變化的限差，對DJ6型經緯儀一般規定：

同一測回中，各方向指標差互差不超過24"；

同一方向各測回豎直角互差不超過24"；

若指標差互差和豎直角互差符合要求，則取各測回同一方向豎值角的平均值作為各方向豎直角的最後結果。

四、豎盤指標自動歸零補償器

在豎直角觀測中，每次讀數之前都必須轉動豎盤指標水準管微動螺旋使氣泡居中才能讀取豎盤讀數，否則，讀數值就不正確。這樣操作不僅影響觀測速度，而且有時甚至因遺忘這一步驟而造成錯誤。為了克服這一缺點，近年來生產的經緯儀的大多採用豎盤指標自動歸零裝置代替豎盤指標水準管。當儀器在一定范圍內稍有傾斜時，由於自動補償器的作用，可使讀數指標線自動居於正確位置。在進行豎直角觀測時，瞄準目標即可讀取豎盤讀數，從而提高了豎直角觀測的速度和精度。經緯儀豎盤指標自動歸零裝置常見結構有吊絲式和簧片式兩種。

2. 豎直角的計算步驟

實驗指導旨在讓學生熟悉經緯儀豎直度盤部分的構造，並掌握豎直角的觀測、記錄及計算方法。具體步驟包括：首先，調整儀器水平，確保其滿足幾何條件；接著，瞄準目標，讀取豎直度盤讀數；隨後，根據觀測到的兩個讀數計算豎直角。需要注意的是，同一測站不同目標的指標差互差應在±25″以內，以確保觀測精度。

觀測過程中，需注意經緯儀的水平調整，確保其處於水平狀態。水平調整可以通過調整腳螺旋實現。此外，瞄準目標時，要保證視線與目標垂直，以減少誤差。讀取豎直度盤讀數時，要仔細記錄下上、下半測回的讀數，以便後續計算。計算豎直角時，根據公式：豎直角=上讀數-下讀數（或下讀數-上讀數），得出結果。

實驗中，經緯儀的幾何條件是確保觀測精度的重要因素。其中包括：豎軸與橫軸垂直，豎軸與水平度盤垂直，水平度盤中心與豎軸中心重合，橫軸與水平度盤面垂直等。滿足這些條件，可以提高觀測的准確性。同時，觀測時應盡量避免外界因素干擾，如風力、光線等。

在整個實驗過程中，精確度是關鍵。因此，學生需要熟練掌握經緯儀的使用方法，嚴格按照操作步驟進行。此外，記錄數據時要仔細，避免出現錯誤。通過反復練習，可以提高觀測技能，為後續的測量工作打下堅實的基礎。

3. 什麼是豎直角什麼是指標差怎麼觀測和計算出豎直角和指標差

一、豎直角：豎直角指在同一豎直面內一點到目標的方向線與水平線之間的夾角。

二、指標差：指標差是指測量學經緯儀讀數系統誤差，指垂直度盤讀數指標的實際位置與正確位置之差。

三、豎直角的觀測和計算：豎直角是通過儀器的豎直度盤（簡稱豎盤）來測定的。豎直度盤垂直固定在望遠鏡橫軸的一端，其中心在橫軸的中心上。當望遠鏡為了尋找目標，在豎直面內上下轉動時，豎盤與望遠鏡一起轉動。

1、將儀器安置在測站上，對中、整平，並量取儀器高。先以盤左位置瞄準目標，固定望遠鏡，然後轉動望遠鏡微動螺旋，使十字絲的中絲（橫絲）切目標於某位置（如為標尺，則讀出中絲在尺上的讀數；若照準的是覘標上的某個位置，則應量取該位置至地面點的高度），這就是目標高，亦叫覘標高。

2、轉動指標水準管的微動螺旋，使水準管氣泡居中，然後讀取豎盤讀數，並將讀數記錄在手簿中。

3、倒轉望遠鏡，以盤右位置，瞄準目標的同一部位，與盤左時一樣，讀數並記錄。這樣就完成了一個測順的觀測。

四、指標差的觀測和計算：當豎盤指標管水準器與豎盤讀數指標關系不正確時，則望遠鏡視准軸水平時的豎盤讀數相對於正確值90度（盤左）或270度（盤右）就有一個小的角度差x，稱為豎盤指標差。

1、將儀器安置在穩定的檢定裝置四維工作台上，精密,整平後開機。

2、用望遠鏡分別在正鏡和倒鏡位置瞄準垂直角為正負10度左右的平行光管分劃板，固定望遠鏡和照準部的制動螺旋，讀取正鏡讀數；松開照準部和望遠鏡制動螺旋，調轉望遠鏡和旋轉照準部180度；

仍對准原目標，同前法再讀取倒鏡讀數；若正鏡讀數+倒鏡讀數=360度，即表示豎盤無指標差；若不等於360度，則證明存在豎盤指標差。

3、指標差計算方法是（左盤讀數＋右盤讀數-360°）/2。

4、如果指標差小於15秒，則無需調整；如果大於15秒，則需進行調整。

(3)豎直角測量的方法和過程擴展閱讀：

豎直角和指標差之間的關系：

當望遠鏡視線水平且豎盤指標水準管氣泡居中時，豎盤指標線也應豎直（或水平），正好讀出90°與270°或0°與180°。

但由於儀器構造上的原因及使用過程中的碰動，往往不能滿足此條件，使指標發生偏移，並不指向90°的整倍數，而比90°的整倍數稍大或略小一個角值，比差值稱為豎盤指標差表示。

這樣，在測量豎直角時，讀數中就含有豎盤指標差，因而必須採用適當的方法，消除指標差的影響。豎盤指標差對於同一台儀器在同一段時間內應是一個固定值，觀測中採用盤左、盤右的方法雖然消除了指標差的影響；

但是由於觀測誤差的存在，使指標差發生變化，所以在計算時仍須算出該數值，以檢查觀測成果的精度。如果指標差的變化超過規范規定，就要重測。根據測量規范規定，J6級光學經緯儀豎盤指標差變化值應小於±25〞。