角度测量


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[拼音]:jiaodu celiang

[英文]:measurement of angle

测定水平角或竖直角的工作。常用于天文测量、大地测量、地形测量和工程测量。水平角是一点到两个目标的方向线垂直投影在水平面上所成的夹角。竖直角是一点到目标的方向线和一特定方向之间在同一竖直面内的夹角。通常以水平方向或天顶方向(铅垂线的反方向)作为特定方向。水平方向和目标方向间的夹角称为高度角。目标方向上倾的为仰角,角值自0°到+90°;下倾的为俯角,角值自0°到-90°。天顶方向和目标方向间的夹角称为天顶距,角值自0°到180°。

度量制

角度的度量常用 60分制,即一周为360°,1°为60′,1′为60″。此外,还有百分制和弧度制。百分制采用直角的百分之一为百分度;百分度的百分之一为百分分;百分分的百分之一为百分秒。分别记作 g、c、cc。百分度现通称为冈(gon)。冈的千分之一称为毫冈(mgon)。弧度制采用圆周角的 2π分之一为1弧度。1弧度约等于57°17′45″或63g66c20cc或63.6620冈。此外,军事上常用密位作为量角的单位。为了使1密位所对的弧长约略等于半径的千分之一,因此取圆周角的六千分之一为1密位。也有一些国家将整圆定为 6400密位的。1密位写作0-01,3498.6密位写作34-98.6。

测角方法

角度测量主要使用经纬仪。测角时,一般将经纬仪安置在三脚架上,用垂球、对中杆或光学对中器,使仪器竖轴中心线和通过所测角度顶点标志中心的铅垂线重合,利用照准部上面的水准器整平仪器后,用望远镜视准轴精确地照准目标,然后通过读数装置读出水平度盘或竖直度盘上的相应读数。通常观测两个方向之间的水平夹角采取测回法或复测法,对3个以上的方向采取方向观测法或全组合测角法。

测回法

用盘左(竖直度盘位于望远镜左侧)、盘右(竖直度盘位于望远镜右侧)两个位置进行观测。用盘左观测时,分别照准左、右目标得到两个读数,两数之差为上半侧回角值。为了消除部分仪器误差,倒转望远镜再用盘右位置观测,得到下半测回角值。取上、下两个半测回所测角值的平均值作为一测回的角值。按精度需要可观测若干测回,再取其平均值为最终角值。

复测法

对所测角度多次重复观测,使角值在度盘上连续累加后,取其平均值的一种测角方法。即先以盘左位置观测,从左目标顺时针方向照准右目标时只旋转照准部,从右目标逆时针方向照准左目标时,利用复测机钮使照准部和水平度盘一起旋转。依此反覆观测几次,在度盘上累加该角度的n倍,只需在第一次照准左目标和末一次照准右目标时,分别读取水平度盘读数,将末次读数和首次读数之差除以n,即得盘左位置的角值。用盘右位置观测时,采用和盘左时相对称的程式。最后取盘左、盘右所测两角值的平均数为最终角值。复测法适用于低精度的复测经纬仪,以减少读数误差而提高测角精度。

方向观测法

当测站有3个以上方向时,在上、下各半测回中依次对各方向进行观测,以求得各方向值的一种测角方法。假设测站O(图1)上有A、B、C、D诸目标方向待观测,如选目标A为起始方向,上半测回在盘左位置顺时针依次观测A、B、C、D后,再回到起始方向A;下半测回在盘右位置逆时针依次观测A、D、C、B、A。上、下两个半测回合为一测回,这种方法称为全圆测回法。按精度需要测若干测回后,可得各方向观测值的平均值。所需角值由相应方向值相减而得。如果待测方向少于4个,观测时一般可不必闭合至起始方向。

全组合测角法

在测站O周围应测的方向A、B、C和D中(图2),每次取两个方向组成单角,将所有可能组成的单角分别采用测回法进行观测。各测站的测回数与方向数的乘积应近似地等于一常数。方向少的测站应增加各角的测回数,使各测站平差后的方向值的权相等。由于每次只观测两个方向间的单角,可以克服各目标成像不能同时清晰稳定的困难,缩短一测回的观测时间,减少外界条件的影响,易于获得高精度的测角成果。全组合测角法适用于高精度的三角测量。

竖直角观测

以望远镜十字丝的水平丝分别按盘左和盘右照准目标后,读取竖盘读数为一测回。如测站上有几个观测目标,先以盘左依次观测各目标后,再以盘右依相反顺序进行观测。竖直角也有以十字丝的上、中、下3根水平丝分别进行观测的。在正常状态下,当竖盘指标水准气泡居中时,用作读取竖直度盘读数的指标应处于正确位置。所以在读数前,必须使竖盘指标水准气泡严格居中。如果采用竖盘指标自动归零装置来代替指标水准器,则指标可自动稳定在正确位置,瞄准目标后即可直接进行读数。当望远镜视准轴水平、竖盘水准器气泡居中时,竖盘指标读数常与规定的常数不一致,它们之间的差值称为竖盘指标差。取盘左、盘右两位置观测值的平均数,可消除其影响。但为了在观测时便于计算,常规定竖盘指标差的限值。为了保证观测质量,对于在同一测回中各观测方向的指标差的变化范围加以限制。

仪器

测定角度的仪器,除经纬仪外,尚有罗盘仪、六分仪等。

罗盘仪

利用磁针确定方位的仪器。用以测定地面上直线的磁方位角或磁象限角。根据测站上两直线的磁方位角,可以推算出其间所夹的水平角。磁方位角是从地面上某点磁子午线北端起顺时针量至目标方向的水平角,角值自0°~360°;磁象限角则是由磁子午线的北端或南端起量至目标方向的锐角,角值自0°~90°。因此,某直线的磁象限角尚须注明北东、北西、南东或南西字样,以表示该直线的方位。装有望远镜的罗盘仪(图3)附有竖直度盘,可以测定高度角。使用这种仪器,根据视距测量方法还能测定两点间的水平距离和高差。罗盘仪构造简单,使用方便,但精度较低。常用于测定独立测区的近似起始方向,以及路线勘测和地质、森林普查中的测量工作。观测时,将罗盘仪置于待测方向的一端,利用水准器使仪器水平;放下磁针,瞄准目标,待磁针静止后,便可在度盘上读出该方向的磁方位角或磁象限角。

六分仪

可以测量高度角和水平角的手持轻便仪器。用于天文、航空、航海和河海测量的定位。

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