水平角观测误差及其消除方法
主要指观测时大气的温度、太阳照射方位及地形,地物等因素。它对测角精度的影响,主要表现在观测目标成像的质量,观测视线的弯曲,觇标或脚架的扭转等方面。
(一)目标成像质量
观测目标是测角的照准标的,它的成像好坏,直接影响着照准精度。如果成像清晰、稳定,照准精度就高;反之,成像模糊、跳动,照准精度就低。
日出后,由于阳光照射,使地面受热,近地面处的空气受热膨胀不断上升,而远离地面的冷空气下降,形成近地面处空气的上下对流。视线通过时方向、路径不断变化,从而引起目标影像上下跳动。
由于地面起伏及土质、植被的不同,各处受热程度也不同,因此,空气不仅有上下对流,还会有水平方向的对流,当视线通过时,目标影像就会左右摆动。
另外,随差空气对流,地面灰尘、水汽也随之上升,使空气中的灰尘、水汽越来越多;光线通过时其亮度的损失也愈大,目标成像就愈不清晰。
目标成像跳动或摆动的原因是空气的对流;目标成像是否清晰,主要取决于空气灰尘和水汽的多少。为了保证目标成像的质量,采取措施:
(1)保证足够的视线高度。
(2)选择有利的观测时间。有利的观测时间为阴天或睛天10时至14时。
(二)水平折光
原因:光线通过密度不均匀的空气介质时,经连续折射形成一条曲线,并变弯向密度大的一侧。当相邻两地的地形和地面覆盖物不同时,在阳光照耀下,会出现两地靠近地面处空气密度差异而产生水平对流。
减弱水平折光的措施
(1)保证视线超离障碍物一定距离。视线应尽量避免从斜坡、大的河流、较大的城镇及工矿区的边沿通过。
(2)造标时,应使视线至觇标各部分保持一定的距离,如一、二等应小于20cm,三、四等应不小10cm。
(3)一等水平角观测,一份成果的全部测回应在三个以上时间段完成(上、下午、夜间各为一个时间段)。每一个角度在各测回应尽呆能在不同条件下观测,至少应分配在两个不同的时间段,同一角度不得连续观测。
(4)选择有利的观测时间,在日出前后、日落前后,虽然目标成像是理想的,但这时水平折光影响也最大。
(三)觇标内架或仪器脚架扭转的影响
扭转原因,木标或脚架与钢标各不相同。
木标或脚架扭转:外界温度的变化,使木标或脚架的各部件发生不均匀胀缩;一定风力影响使木标产生弹性变形。
钢标:温度的变化,使钢标各部件受热不均匀而引超扭转。
减弱措施:
在日出、日落前后及温度、湿度有显著变化的时间内不宜观测。
观测时,上下半测回照准目标的顺序相反,同时,尽可能地缩短一测回观测时间。
将仪器脚架存放在阴凉、干燥的地方,避免受潮或雨林。观测时不要让日光直接照射脚架。
(四)照准目标的相位差
水平角观测中,照准目标是觇标的圆筒,应照准圆筒的中心,圆筒上会出现明亮和阴暗两部分。如果背景是阴影的,往往照准其较明亮的部分。这样照准的实际位置不是圆筒的中心轴线。从而形成相位差。
相位差随差日光照射方向变化,也随目标颜色、大小、形状、视线方位及背景变化。
措施:
一个点上最好在上和下午名观测半测回;要求观测者仔细辨别圆筒轮廓;圆筒涂成黑白;使用反射光线较小的圆筒。
1.视准轴误差
望远镜物镜中心与目镜十字丝的连线叫视准轴。
视准轴应垂直与水平轴。如不垂直则产生小角叫视准轴误差C。
消除方法:盘左盘右观测取中数可消除视准轴误差。
2.水平轴误差
望远镜水平轴应垂直于垂直轴,如果不垂直,则倾斜的小角度i叫水平轴倾斜误差。
消除方法:盘左盘右观测取中数可消除水平轴误差。
3.垂直轴倾斜误差
垂直轴应与测站铅垂线方向一致。
减弱措施:
观测时精密整平仪器;
测回间适当增加整平仪器的次数,以使垂直轴倾斜呈偶然性,其影响在测回平均值中得到减弱;
高精度水平角观测加读照准部水准器格值,进而计算垂直轴倾斜改正。
4.度盘和测微器分划误差
使各测回在分布均匀的度盘和测微器位置上观测从而在各测回观测值的均值中减弱度盘和测微器分划误差的影响。
1.照准部转动时弹性带动误差
照准部转动时,垂直轴与轴套间的摩擦力使仪器的基座部分产生弹性扭转,与基座相连的水平度盘也被带动发生微小的方位变化。
消除方法:在半测回中,照准部旋转方向保持不变。
2.脚螺旋的空隙带动误差
螺旋与螺孔之间存在微小空隙,当转动照准部时就带动基座使脚螺旋靠近一侧,直到空隙消失。
这种误差对第一个目标影响最大,若保持照准部旋转方向不变,对以后各方向的观测结果影响逐渐减小。
减弱措施:开始照准目标之前,先将照准部按预定旋转方向转动1~2周,半测回中,照准旋转方向始终不变。
3.水平微动螺旋的隙动差
当水平微动螺旋弹簧的弹力减弱或受油腻影响,旋退水平微动螺旋照准目标时,螺旋杆端就出现微小的空隙,在读数过程中,弹簧才逐渐伸张,而消除空隙,使视准轴离开目标,带来误差。
减弱方法:照准每一个目标,均“旋进”方向转动水平微动螺旋。
1.观测前要认真调好焦距,消除视差。在一测回不得变动焦距,以免引起视准轴变化。
2.各测回超始方向读数要均匀分配在度盘和测微器的不同位置上,以消除和减弱度盘分划长、短周期误差和测微器分划误差的影响。
3.在上、下半测回之间纵转望远镜,使一测回的观测在盘左和盘右进行。以消除视准轴、水平轴倾斜误差的影响。
4.上、下半测回照准目标的次序要相反,并保持照准每一个目标的操作时间大致相等,以消除脚架扭转误差。
5.上、下半测回开始前,照准部应按将要旋转方向先转1~2周。在半测回观测过程中,照准部不得反转,若视准轴旋出目标,应多旋一周后,再重新照准,以减弱仪器操作中的弹性带动和空隙带动误差。
6.测微螺旋和微动螺旋应以旋进方向结束操作,以消除隙动差。
7.为减弱垂直轴倾斜误差的影响,观测中应注意保持水准气泡居中。必要时测回间应重新整平仪器。
8.垂直微动螺旋使用不正确时,观测水平角过程中不得使用,以免由此带入照准误差。
整理:陈柳林
审核:高冲、黄家伟
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