角度測(cè)量誤差分析及控制

黃 慧

(濮陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南濮陽 457000)

0 引言

在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，不可避免的要產(chǎn)生誤差，為了提高測(cè)量精度，就要設(shè)法減小誤差，控制誤差。這就要求測(cè)量人員必須了解誤差的來源、誤差產(chǎn)生的原因，采取相應(yīng)的措施來消除或者減小誤差，從而提高測(cè)量的精度。在角度測(cè)量中影響觀測(cè)精度的因素很多，主要有儀器本身的誤差、觀測(cè)誤差和外界環(huán)境條件的影響等。

1 儀器誤差

1)儀器自身誤差主要來源有兩方面:這些誤差一般都比較小，并且大多數(shù)都可以通過采取相應(yīng)的措施減弱或消除它們的影響。儀器自身制造加工不完善所引起的誤差，如水平度盤偏心差可以通過盤左、盤右觀測(cè)取平均值的觀測(cè)方法來消除;度盤刻劃不均勻帶來的誤差，可以通過觀測(cè)多個(gè)測(cè)回，并在各測(cè)回觀測(cè)時(shí)變換度盤其位置讀數(shù)，使讀數(shù)均勻的分布在度盤各個(gè)位置，從而減小度盤刻劃不均勻誤差。

2)儀器檢驗(yàn)校正不完善所引起的誤差，如望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸與儀器橫軸(也稱視準(zhǔn)差)不垂直、儀器橫軸與豎軸(常稱為支架差)不垂直，可以通過盤左、盤右觀測(cè)取平均值的觀測(cè)方法來消除此誤差;豎軸傾斜誤差不能用盤左、盤右觀測(cè)取平均值的方法來消除，因此在觀測(cè)前應(yīng)對(duì)儀器嚴(yán)格檢驗(yàn)、校正照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管，在觀測(cè)時(shí)要嚴(yán)格整平，盡可能減小此誤差。

2 觀測(cè)誤差

2.1 儀器對(duì)中誤差

在水平角觀測(cè)時(shí)，若經(jīng)緯儀對(duì)中有不準(zhǔn)確，將使儀器中心與角的頂點(diǎn)中心不在同一鉛垂線上，造成測(cè)量誤差。在安置經(jīng)緯儀時(shí)，應(yīng)注意對(duì)中，即儀器中心通過垂球?qū)?zhǔn)測(cè)站點(diǎn)的標(biāo)志中心。通過計(jì)算可知，測(cè)角誤差與偏心距離成正比，與所測(cè)點(diǎn)的邊長成反比，所以要盡量減小偏心距，對(duì)短邊進(jìn)行測(cè)量時(shí)更應(yīng)注意對(duì)中。

2.2 目標(biāo)偏心誤差

在角度測(cè)量時(shí)，通常是在目標(biāo)點(diǎn)上立標(biāo)桿，作為照準(zhǔn)標(biāo)志。當(dāng)標(biāo)桿傾斜且又瞄準(zhǔn)標(biāo)桿頂部時(shí)，會(huì)使照準(zhǔn)點(diǎn)偏離目標(biāo)從而產(chǎn)生目標(biāo)偏心誤差，目標(biāo)偏心誤差對(duì)水平角觀測(cè)的影響和儀器對(duì)中誤差的影響類似，邊長越短瞄準(zhǔn)位置越高，誤差也就越大。因此，在水平角觀測(cè)時(shí)應(yīng)將標(biāo)桿豎直，并要求盡可能瞄準(zhǔn)標(biāo)桿的底部，以減少誤差。

2.3 儀器整平誤差

由于整平誤差不能用某種觀測(cè)方法消除其影響，照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管的氣泡不居中，水平度盤此時(shí)處在傾斜位置，儀器豎軸不鉛垂，這時(shí)望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸掃描的是一個(gè)斜面，又投影在傾斜面上，對(duì)于仰角、俯角較大的目標(biāo)水平角測(cè)量影響比較大。而對(duì)與儀器同高度的目標(biāo)，相對(duì)來說影響稍小些，因此在角度觀測(cè)過程中，要特別注意儀器的整平，在同一測(cè)回觀測(cè)時(shí)，若氣泡偏移超過2格，應(yīng)對(duì)儀器重新進(jìn)行整平，并重新進(jìn)行觀測(cè)該測(cè)回。

2.4 照準(zhǔn)誤差

在測(cè)量角度時(shí)人的眼睛通過望遠(yuǎn)鏡照準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)而產(chǎn)生的誤差稱為照準(zhǔn)誤差。此誤差與望遠(yuǎn)鏡的放大率，眼睛的分辨能力，目標(biāo)的大小、形狀、亮度、顏色和清晰度等因素有關(guān)。一般認(rèn)為，人的眼睛的分辨率約為60″，如果望遠(yuǎn)鏡的放大率為V，則人的眼睛的分辨能力就可以提高V倍，則照準(zhǔn)誤差為±60″/V。比如DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀的放大率一般為28倍，則照準(zhǔn)誤差大約為±2.1″。所以在角度觀測(cè)時(shí)應(yīng)認(rèn)真做好調(diào)焦和照準(zhǔn)工作。

2.5 讀數(shù)誤差

此項(xiàng)誤差與讀數(shù)設(shè)備、照明情況及觀測(cè)者的經(jīng)驗(yàn)有關(guān)，其中主要還是讀數(shù)設(shè)備。對(duì)于DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀的最大估讀誤差一般不超過±6″，對(duì)于DJ2光學(xué)經(jīng)緯儀一般不超過±1″，如果照明條件不太好，操作不熟練或者讀數(shù)不仔細(xì)，讀數(shù)誤差可能更大。

3 外界條件影響

在角度觀測(cè)時(shí)外界影響因素很多，大風(fēng)、松土對(duì)儀器的穩(wěn)定有影響;地面輻射熱影響大氣穩(wěn)定會(huì)引起物像的跳動(dòng);空氣透明度會(huì)影響照準(zhǔn)精度;溫度變化會(huì)影響儀器正常狀態(tài)等。這些因素都會(huì)不同程度的影響角度測(cè)量的精度，要完全避開這些影響是不可能的，所以觀測(cè)者只能采取相應(yīng)的措施、選擇有利的觀測(cè)條件和時(shí)間，如打傘遮陽、設(shè)置測(cè)站點(diǎn)時(shí)，盡量避開松土和建筑物，注意盡量避開一些不利的自然因素影響，如烈日、大風(fēng)、有霧等天氣不利于進(jìn)行觀測(cè)。讓這些外界因素的影響降到最小的程度，從而保證角度測(cè)量的精度。

4 角度觀測(cè)的注意事項(xiàng)

為減少誤差，確保觀測(cè)成果的精確性，還要注意以下事項(xiàng):

經(jīng)緯儀是一種較為精密、價(jià)值較為貴重的測(cè)量?jī)x器，為了保持儀器的良好性能，除了正確使用外，還要注意儀器的維護(hù)與保養(yǎng)。

1)攜帶儀器時(shí)，應(yīng)注意檢查儀器箱蓋是否鎖好，提手背帶是否牢固。

2)放置儀器箱時(shí)要平穩(wěn)，不要將箱蓋朝下，以免開箱時(shí)儀器滾出造成損壞。

3)開箱取儀器前，要記住儀器平臥箱內(nèi)的各部位置，以便用完儀器按原位放回。

4)腳架放穩(wěn)后，再取儀器，用雙手握支架或者一手握支架，另一手托住基座取出儀器，握緊儀器輕放在架頭上，一只手仍握住儀器支架，另一只手旋緊腳架中心連接螺旋。隨即將儀器箱蓋上扣好。不要提著望遠(yuǎn)鏡從箱中取出儀器，這樣最易損壞儀器。

5)儀器安置完畢，測(cè)站上不要離人。

6)使用儀器時(shí)用力大小要有輕重感，旋轉(zhuǎn)螺旋用力應(yīng)均勻。制動(dòng)螺旋未松開時(shí)，不得硬性轉(zhuǎn)動(dòng)儀器照準(zhǔn)部;腳螺旋和微動(dòng)螺旋等活動(dòng)范圍有限，使用時(shí)應(yīng)盡可能保持在中間部位，不要旋至極限位置，以免失靈。

7)長距離遷站時(shí)，儀器應(yīng)裝箱搬運(yùn)。短距離遷站時(shí)可一手托儀器，一手抱住架腿，夾持腳架于腋下。

8)儀器不要在陽光下暴曬，若在烈日下觀測(cè)時(shí)要撐傘遮陽。若遇下雨應(yīng)防雨淋受潮。

9)儀器使用完后，應(yīng)用小毛刷刷掉灰塵，如若儀器上落有雨點(diǎn)或汗珠，要用軟布擦拭。鏡頭上的灰塵，應(yīng)用擦鏡紙擦拭，不要用手或臟布擦。

10)儀器用完裝箱時(shí)，應(yīng)先松開各制動(dòng)螺旋，對(duì)位放穩(wěn)妥后，各附件應(yīng)放回原位，然后關(guān)箱，上扣、鎖好。如箱蓋關(guān)不上，應(yīng)查明原因，不可強(qiáng)壓，以免儀器受損。

5 結(jié)語

在角度觀測(cè)中誤差是存在的，我們通過采取相應(yīng)的測(cè)量措施，消除或者減小誤差，從而提高測(cè)量精度。

［1］劉紹堂.建筑工程測(cè)量［M］.鄭州:鄭州大學(xué)出版社，2007.

［2］業(yè)衍璞.建筑測(cè)量［M］.北京:高等教育出版社，2002.