第四节 水平角测量

一、经纬仪的安置

为了测量水平角，首先要将经纬仪安置于测站上。安置工作包括对中和整平，现分述如下。

（一）对中

对中的目的是使度盘中心与测站点在同一铅垂线上。其方法是首先将三脚架安置在测站上，使架头大致水平高度合适；然后将经纬仪安置到三脚架上，拧紧中心螺旋，挂上垂球。此时垂球若偏离测站点较大，可平移三脚架使垂球对准测站点。如果垂球偏离测站较小，可略松中心螺旋，将仪器在三脚架头的圆孔中移动，令垂球尖端精确对准测站点，再拧紧中心螺旋。对中误差一般应小于3mm。在对中时应注意，架头应大致水平，架腿应牢固插入土中，否则将使整平发生困难以及仪器不稳定，这样的对中将失去意义。

当经纬仪有光学对中器时，可先用垂球大致对中，整平仪器后，取下垂球，略松中心螺旋，双手扶住基座使其在架头移动，同时在光学对中器的目镜中观察，直至看到测站点的中心标志落在对中器的圆圈中央。由于对中与整平互相影响，故应再整平仪器，再观察，直至对中整平同时满足要求为止，最后应将中心螺旋拧紧。

（二）整平

整平的目的是使水平度盘处于水平位置，亦即仪器的竖轴处于铅垂位置，其方法如下。首先松开照准部的制动螺旋，使照准部水准管与一对脚螺旋的连线平行［图3-13（a）］，两手同时向内或向外旋转该对脚螺旋，令水准管气泡居中（气泡移动的方向与左手大拇指的转动方向一致）。然后将照准部旋转90°，使水准管与前一位置相垂直，旋转第三个脚螺旋［图3-13（b）］，使气泡居中。这样反复几次，直至水准管在任何位置气泡均居中为止。气泡偏离中心一般不应大于半格。

二、水平角测量方法

测量水平角的方法有多种，工程上常用的有测回法和全圆测回法。现以DJ₆光学经纬仪为例介绍测量方法。

（一）测回法

如图3-14所示，表示水平度盘和观测目标的水平投影。用测回法测量水平角AOB的操作步骤如下：

（1）将经纬仪安置在测站点O上，进行对中整平。

（2）令望远镜在盘左位置（竖盘在望远镜的左侧，亦称正镜），旋转照准部，瞄准左方目标A。瞄准时应用竖丝的双丝夹住目标，或用单丝平分目标，并尽可能瞄准目标的底部，如图3-15所示。

（3）拨动度盘变换手轮，令水平度盘读数略大于0°（如0°02′06″），记入手簿中（表3-1）。

（4）松开制动螺旋，顺时针旋转照准部，瞄准右方目标B，读取水平度盘读数为68°49′18″，记入手簿相应栏内，则68°49′18″-0°02′06″=68°47′12″即为“上半测回”的角值。

（5）倒转望远镜成盘右位置（竖盘在望远镜的右侧，亦称倒镜），先瞄准右方目标B，读取读数（248°49′30″），再瞄准左方目标A，读取读数（180°02′24″），则248°49′30″-180°02′24″=68°47′06″即为“下半测回”的角值。两个半测回角值之差=12″-6″=6″≤36″，取平均值×(68°47′12″+68°47′06″)=68°47′09″作为一测回的观测值。若两个半测回角值之差超过36″，应找出原因并重测。

在实际作业中，为了提高观测精度，往往要观测若干测回，各测回观测角值之差称为测回差，一般应不大于 24″。若在允许范围内，则取各测回的平均值作为观测角值，如在表3 1中，两测回角值之差为06″，在允许范围内，故取平均值^×(68°47′09″+68°47′03″)=68°47′06″作为观测结果。

此外，为了削弱度盘刻划误差的影响，各测回的起始读数应加以变换，变换值按180°／n计算（n为计划观测的测回数）。例如，计划观测3个测回，则180°/3=60°，即3个测回的起始读数应分别为0°、60°、120°附近。

若用复测经纬仪观测，只有在每一测回开始才用复测机构。方法是：将复测扳手拨上，照准部与水平度盘分离，旋转照准部至度盘读数为预定起始读数时，按下复测扳手，转动照准部瞄准左方目标，由于水平度盘随之一起转动，读数仍为预定起始值没变，再拨上扳手，此时照准部与水平度盘分离，即可按前述方法瞄准右方目标往下观测。在观测过程中应注意不能再使用复测机构。

（二）全圆测回法

测回法适用于在一个测站上只有两个方向的情况，若一个测站上观测的方向多于两个时，则采用全圆测回法较为方便。全圆测回法的观测、记录及计算步骤如下：

（1）如图3-16所示，将经纬仪安置在测站点O上，令度盘读数略大于0°，以盘左位置瞄准起始方向A点后，按顺时针方向依次瞄准B、C点，最后又瞄准A点，称为归零。每次观测读数分别记入表3-2第3栏内，即完成“上半个测回”。在半测回中两次瞄准起始方向A的读数差，称为归零误差，一般不得大于 24″，如超过应重测。

（2）倒转望远镜，以盘右位置瞄准A点，按反时针方向依次瞄准C、B点，最后又瞄准A点，将各点的读数分别记入表3-2第4栏内（此时记录顺序为自下而上），即测完“下半测回”。

上、下两个半测回组成一测回。为了提高精度，通常要测若干测回，每测回的起始读数应加以变换，以削弱水平度盘刻划误差的影响，变换值按180°/n计算（n为计划观测的测回数）。

（3）每测完一测回后应进行下列计算。首先将同一方向盘左、盘右读数的平均值（盘右读数应±180°），记在第5栏内。

其次，计算归零方向值，即以0°00′00″为起始方向的方向值，计算其余各方向的方向值。由于起始方向有两个数值，取其平均值与0°00′00″的差改正其余各方向的方向值。表3-2中第一测回起始方向的平均值为⁽0°01′09″+0°01′15″)=0°01′12″(写在第5栏该测回起始方向A的平均值上方，用括号括起），则第二、三方向B及C的归零方向值分别为62°47′21″（=62°48′33″-0°01′12″）和151°19′12″（=151°20′24″-0°01′12″），记入第6栏。

（4）计算各测回归零方向平均值和水平角值。由于观测含有误差，各测回同一方向的归零方向值一般不相等，其差值不得超过 24″，如符合要求取其平均值即得各测回归零方向平均值（表3-2中第 7栏）。将后一方向的归零方向平均值减去前一方向的归零方向平均值，得水平角值（表3-2第8栏）。

若一个测站上观测的方向不多于3个，观测时可不做归零校核，即照准部依次瞄准各方向后，不再瞄准起始方向，这样的观测方法称为方向观测法。