竖直角测量的方法和过程

1. 竖直角测量的计算

一、竖直角的计算

竖直角是测站点到目标点的倾斜视线和水平视线之间的夹角，因此，与水平角计算原理一样，竖直角也应是两个方向线的竖盘读数之差。

一个校正好的竖盘，当水准管气泡居中，望远镜视线水平时，读数窗的指标线标定的读数是一整数，称为起始读数。

如右图，盘左为90o，盘右为270o。因此在测量竖直角时，只需直接观测目标，读取竖盘读数。根据公式计算竖直角即可。

由于光学经纬仪的竖盘注记形式较多，因此对每台经纬仪都要确认一下求竖直角的公式，以保证测量竖直角符号的正确性。确认某台仪器求竖直角的公式步骤如下：

将望远镜慢慢抬高，这时观察竖盘读数，如果读数比起始读数增加了，则公式应为：

α=读数-起始读数

如果读数比起始读数小，则公式应为：

α=起始读数-读数

这样就能保证竖直角的符号正确。求出来的正值即为仰角值，求出来的负值即为俯角值。

综上所述，可得确定竖直角计算公式的方法、步骤如下：

（1）仪器在盘左位置，使望远镜大致水平，确定视线水平时的读数L0。

（2）将望远镜慢慢上仰，观察读数变化情况，若读数减小，则α左=L0-L，反之α左=L-L0。

（3）同法确定盘右读数和竖直角的关系。

（4）取盘左、盘右的平均值即可得出竖直角计算公式。

二、竖盘指标差

上述竖直角计算公式，是在假定读数指标线位置正确的情况下得出的。实际工作中，当望远镜视线水平且竖盘指标水准管气泡居中时，竖盘读数往往不是应有的常数，而是比该常数大或小了一个角值，如图所示，该角值称为指标差，通常用χ表示。也就是说，竖盘指标偏离正确位置而产生的读数误差称为指标差。

指标差对竖直角影响从图中可以看出：

盘左时：α左=90°-(L-χ)

盘右时：α右=(R-χ) -270°

两式相加取平均值得：α=(R-L-180°)/2

两式相减得：χ=(R+L-360°)/2，即为竖盘指标差的计算公式。

通过上述分析可得到以下结论：

（1）盘左、盘右观测取平均值可消除指标差影响；

（2）当只用盘左或盘右观测时，应在计算竖直角时加入指标差改正。即可求得χ后，再计算竖直角。计算时χ应带有正负号。

（3）指标差χ的值有“+”有“-”，当指标线沿度盘注记方向偏移时，造成读数偏大，则χ为“+”，反之χ为“-”。

三、竖直角观测

竖直角观测一测回操作步骤如下：

（1）在测站上安置经纬仪，进行对中、整平、量取仪器高（测站点标志顶端至仪器横轴的垂直距离）。

（2）盘左位置用横丝中丝的中央部分精确切准目标的特定位置（如标杆顶部），旋转竖盘指标水准管微动螺旋，使竖盘指标水准管气泡严格居中，读取竖盘读数并记入手簿。

（3）纵转望远镜，盘右照准目标同一部分，是竖盘指标水准管气泡居中，读取竖盘读数并记入手簿。

竖直角记录、计算格式如表所示。

同一台仪器，其指标差值在一测站观测过程中应是固定值，但由于受外界条件和观测误差的影响，使得各方向的指标差值往往不相等，为了保证观测精度，需要规定指标差变化的限差，对DJ6型经纬仪一般规定：

同一测回中，各方向指标差互差不超过24"；

同一方向各测回竖直角互差不超过24"；

若指标差互差和竖直角互差符合要求，则取各测回同一方向竖值角的平均值作为各方向竖直角的最后结果。

四、竖盘指标自动归零补偿器

在竖直角观测中，每次读数之前都必须转动竖盘指标水准管微动螺旋使气泡居中才能读取竖盘读数，否则，读数值就不正确。这样操作不仅影响观测速度，而且有时甚至因遗忘这一步骤而造成错误。为了克服这一缺点，近年来生产的经纬仪的大多采用竖盘指标自动归零装置代替竖盘指标水准管。当仪器在一定范围内稍有倾斜时，由于自动补偿器的作用，可使读数指标线自动居于正确位置。在进行竖直角观测时，瞄准目标即可读取竖盘读数，从而提高了竖直角观测的速度和精度。经纬仪竖盘指标自动归零装置常见结构有吊丝式和簧片式两种。

2. 竖直角的计算步骤

实验指导旨在让学生熟悉经纬仪竖直度盘部分的构造，并掌握竖直角的观测、记录及计算方法。具体步骤包括：首先，调整仪器水平，确保其满足几何条件；接着，瞄准目标，读取竖直度盘读数；随后，根据观测到的两个读数计算竖直角。需要注意的是，同一测站不同目标的指标差互差应在±25″以内，以确保观测精度。

观测过程中，需注意经纬仪的水平调整，确保其处于水平状态。水平调整可以通过调整脚螺旋实现。此外，瞄准目标时，要保证视线与目标垂直，以减少误差。读取竖直度盘读数时，要仔细记录下上、下半测回的读数，以便后续计算。计算竖直角时，根据公式：竖直角=上读数-下读数（或下读数-上读数），得出结果。

实验中，经纬仪的几何条件是确保观测精度的重要因素。其中包括：竖轴与横轴垂直，竖轴与水平度盘垂直，水平度盘中心与竖轴中心重合，横轴与水平度盘面垂直等。满足这些条件，可以提高观测的准确性。同时，观测时应尽量避免外界因素干扰，如风力、光线等。

在整个实验过程中，精确度是关键。因此，学生需要熟练掌握经纬仪的使用方法，严格按照操作步骤进行。此外，记录数据时要仔细，避免出现错误。通过反复练习，可以提高观测技能，为后续的测量工作打下坚实的基础。

3. 什么是竖直角什么是指标差怎么观测和计算出竖直角和指标差

一、竖直角：竖直角指在同一竖直面内一点到目标的方向线与水平线之间的夹角。

二、指标差：指标差是指测量学经纬仪读数系统误差，指垂直度盘读数指标的实际位置与正确位置之差。

三、竖直角的观测和计算：竖直角是通过仪器的竖直度盘（简称竖盘）来测定的。竖直度盘垂直固定在望远镜横轴的一端，其中心在横轴的中心上。当望远镜为了寻找目标，在竖直面内上下转动时，竖盘与望远镜一起转动。

1、将仪器安置在测站上，对中、整平，并量取仪器高。先以盘左位置瞄准目标，固定望远镜，然后转动望远镜微动螺旋，使十字丝的中丝（横丝）切目标于某位置（如为标尺，则读出中丝在尺上的读数；若照准的是觇标上的某个位置，则应量取该位置至地面点的高度），这就是目标高，亦叫觇标高。

2、转动指标水准管的微动螺旋，使水准管气泡居中，然后读取竖盘读数，并将读数记录在手簿中。

3、倒转望远镜，以盘右位置，瞄准目标的同一部位，与盘左时一样，读数并记录。这样就完成了一个测顺的观测。

四、指标差的观测和计算：当竖盘指标管水准器与竖盘读数指标关系不正确时，则望远镜视准轴水平时的竖盘读数相对于正确值90度（盘左）或270度（盘右）就有一个小的角度差x，称为竖盘指标差。

1、将仪器安置在稳定的检定装置四维工作台上，精密,整平后开机。

2、用望远镜分别在正镜和倒镜位置瞄准垂直角为正负10度左右的平行光管分划板，固定望远镜和照准部的制动螺旋，读取正镜读数；松开照准部和望远镜制动螺旋，调转望远镜和旋转照准部180度；

仍对准原目标，同前法再读取倒镜读数；若正镜读数+倒镜读数=360度，即表示竖盘无指标差；若不等于360度，则证明存在竖盘指标差。

3、指标差计算方法是（左盘读数＋右盘读数-360°）/2。

4、如果指标差小于15秒，则无需调整；如果大于15秒，则需进行调整。

(3)竖直角测量的方法和过程扩展阅读：

竖直角和指标差之间的关系：

当望远镜视线水平且竖盘指标水准管气泡居中时，竖盘指标线也应竖直（或水平），正好读出90°与270°或0°与180°。

但由于仪器构造上的原因及使用过程中的碰动，往往不能满足此条件，使指标发生偏移，并不指向90°的整倍数，而比90°的整倍数稍大或略小一个角值，比差值称为竖盘指标差表示。

这样，在测量竖直角时，读数中就含有竖盘指标差，因而必须采用适当的方法，消除指标差的影响。竖盘指标差对于同一台仪器在同一段时间内应是一个固定值，观测中采用盘左、盘右的方法虽然消除了指标差的影响；

但是由于观测误差的存在，使指标差发生变化，所以在计算时仍须算出该数值，以检查观测成果的精度。如果指标差的变化超过规范规定，就要重测。根据测量规范规定，J6级光学经纬仪竖盘指标差变化值应小于±25〞。