角度测量的误差来源于仪器误差、观测误差以及外界条件的影响三个方面。
3.5.1 仪器误差
仪器误差主要包括两个方面。一是仪器制造和加工不完善引起的误差,如度盘分划不均匀、水平度盘偏心等;二是仪器检校不完善引起的误差,如视准轴不垂直于水平轴、水平轴不垂直于竖轴、照准部水准管轴不垂直于竖轴等。这些误差可以用适当的观测方法来加以消除或减弱。例如采用盘左和盘右两个盘位观测取平均值的方法,可以消除视准轴不垂直于水平轴,水平轴不垂直于竖轴以及水平度盘偏心等误差的影响等;采用变换度盘位置观测取平均值的方法可减弱水平度盘刻画不均匀误差的影响等。仪器竖轴倾斜引起的误差,无法用观测方法来消除,因此,在视线倾斜过大的地区观测水平角,要特别注意仪器的整平。
3.5.2 观测误差
1.对中误差
如图3.15所示,O为测站点,O′为仪器中心,仪器对中误差对水平角的影响,与测站点的偏心距e、边长D,以及观测方向与偏心方向的夹角θ有关。观测的角值β′与正确的角值β之间的关系为:
β=β′+(δl+δ2)
因δl和δ2很小,故
故仪器对中误差对水平角的影响为:
当β′=180°,θ=90°时,δ最大。设D1=D2=100m,e=3mm,代入上式得:δ=12.4″。
由(3-11)式可见,仪器对中误差对水平角的影响与偏心距成正比,与测站点到目标的距离D成反比,e愈大,距离愈短,误差δ也愈大。因此,当角边较短,观测角β接近于180°时,应特别注意仪器的对中。
图3.15 对中误差对水平角观测的影响
2.整平误差
整平误差引起的竖轴倾斜误差,在同一测站竖轴倾斜的方向不变,它对水平角观测的影响与观测目标的倾角有关,倾角越大,影响也越大。竖轴倾斜误差不能通过盘左、盘右的观测方法加以消除。因此,必须注意仪器照准部水准管轴与竖轴垂直的检校,在观测中注意整平,尤其在山丘区观测水平角更应注意这一点。一般规定,在观测过程中,水准管气泡偏离中央不应超过一格。(www.xing528.com)
图3.16 目标偏心误差
3.目标偏心误差
如图3.16所示,O为测站点,A、B为目标点。若立在A点的标杆是倾斜的,在水平角观测中,因瞄准标杆的顶部,则投影位置由A偏离至A′,产生偏心距e,引起的角度误差为:
由式(3-12)可知,Δβ与偏心距e成正比,与距离S成反比。偏心距的方向直接影响Δβ的大小,当θ=90°时,Δβ最大。
4.照准误差
望远镜照准误差一般用下式计算:
式中:V——望远镜的放大率。
照准误差除取决于望远镜的放大率以外,还与人眼的分辨能力,目标的形状、大小、颜色、亮度和清晰度等有关。因此,在水平角观测时,除适当选择经纬仪外,还应尽量选择适宜的标志、有利的气候条件和观测时间,以削弱照准误差的影响。
5.读数误差
读数误差与读数设备、照明情况和观测者的经验有关,其中主要取决于读数设备。一般认为,对DJ6经纬仪最大估读误差不超过±6″,对DJ2经纬仪一般不超过±1″。但如果照明情况不佳,显微镜的目镜未调好焦距或观测者技术不够熟练,估读误差可能大大超过上述数值。
3.5.3 外界条件的影响
外界环境的影响比较复杂,一般难以由人力来控制。大风可使仪器和标杆不稳定;雾气会使目标成像模糊;松软的土质会影响仪器的稳定;烈日暴晒可使三脚架发生扭转,影响仪器的整平;温度变化会引起视准轴位置变化;大气折光变化致使视线产生偏折等。这些都会给角度测量带来误差。因此,应选择有利的观测条件,尽量避免不利因素对角度测量的影响。
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