水準儀交叉誤差

水準測量又稱為“幾何水準測量”,其原理是:用水準儀和水準尺測定地面上兩點間高差 通常由水準原點或任一已知高程點出發,沿選定的水準路線逐站測定各點的高程。因此,水準儀視準軸與水準管軸必須滿足相互平行這一重要條件。但是視準軸與水準管軸相互平行的關係是難以絕對保持的,而且這種相互平行的關係同測量時外業操作的環境有關,在測量過程中會發生變化。

定義

水準儀進行檢驗目的是為了保證儀器性能的穩定性,並分析水準儀各種誤差的特性及對水準測量成果的影響規律,從而在水準測量作業時採取一定的措施,來減弱或消除儀器誤差對測量成果的影響;水準儀各部件之間的關係不正確,如視準軸和水準軸不平行,都將對水準測量成果造成影響。

水準儀的水準管軸與視準軸是空間的兩直線,投影在垂直面上所形成的夾角稱為 i 角誤差,則投影在水平面上的夾角稱為交叉誤差。

性質

一般情況下,由於水準管軸與視準軸是空間兩條交叉的直線,所以 i 角誤差和交叉誤差是同時存在的,雖然 i 角誤差對測量成果的影響比交叉誤差的影響要大一些,但是在精密測量中也不能忽視

水準儀交叉誤差的檢驗

操作步驟

水準儀經過i 角的檢驗與校正,視準軸與水準管軸在垂直面上的投影直線已保持平行關係(嚴格地講,只能說基本平行),但還不能保持在水平面上的投影直線平行,也就是說,還有可能存在交叉誤差。如果存在交叉誤差,當儀器的垂直軸略有傾斜時(特別是與視準軸正交方向的傾斜),即使水準軸水平,而視準軸卻不水平,而產生了i 角,應該指出,由此產生的i 角是由有交叉誤差在垂直軸傾斜時轉化而形成的。具體檢驗步驟如下:

(1)將儀器安置在距水準標尺約 50 m 處,並使其中兩個腳螺旋在望遠鏡照準水準標尺的垂直方向上。

(2)將儀器整平,旋轉微傾螺旋時水準氣泡精密符合。

(3)將照準方向一側的腳螺旋 1升高兩周,為了不改變視準軸的方向,應將另一側的腳螺旋2作等量降低,保持楔形絲仍夾準水準標尺上原來的分劃線。此時儀器垂直軸傾斜。注意觀察並記錄水準氣泡的偏移方向和大小。

(4)旋轉腳螺旋 1、2,使其回到原來位置,使楔形絲在夾準水準標尺上原分劃線的條件下,水準氣泡兩端恢復符合的位置。

(5)將腳螺旋2升高兩周,腳螺旋1作等量降低,使楔形絲夾準水準標尺上的原分劃線,此時儀器相對於步驟 (3)向另一側傾斜。注意並記錄水準氣泡偏移方向和大小。

結論

根據儀器先後向兩側傾斜時,氣泡偏移的方向和大小來分析判斷視準軸與水準管軸的相互關係。可能出現下列不同情況:

(1)水準氣泡的影像仍保持符合,則說明儀器不存在i 角誤差和交叉誤差;

(2)水準氣泡的影像同向偏移,且偏移量相等,則僅有i角誤差,而沒有交叉誤差;

(3)水準氣泡的影像同向偏移,且偏移量不等,則i 角誤差大於交叉誤差;

(4)水準氣泡的影像異向偏移,且偏移量相等,則僅有交叉誤差,而沒有i 角誤差;

(5)水準氣泡的影像異向偏移,且偏移量不等,則交叉誤差大於i角誤差。

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