建筑工程测量：竖直角的测量

《建筑工程测量》
竖直角的测量
竖直角用于测定高差或将倾斜距离测算为水平距离时进行测定。

一、竖直角的概念
同一竖直面内,一点至观测目标的方向线与水平线之间的夹角,用α表示,如图1所示,方向线在水平线以上,竖直角为正,称为仰角;方向线在水平线以下,竖直角为负,称为俯角;竖直角的范围是-90°≤α≤+90°。

图1 竖直角
二、竖直度盘的构造特点
根据竖直角测量方法,仪器安装在水平轴一端的竖直度盘要求与水平轴相垂直,且二者的中心重合。

度盘刻划按0°~360°进行注记,其形式有顺时针与逆时针方向两种;指针为可动式。

图2所示为竖直度盘部分的构造示意图,其构造特点如下:
(1)竖直度盘、望远镜、水平轴三者连成一体,望远镜上、下旋转时竖直度盘随着转动，但指针不动。

(2)仪器精平，当视线水平时,无论顺时针还是逆时针注记，盘左指
针所指的竖直度盘读数应为90°，盘右为270°。

图2 全站仪竖盘结构
1—指针水准管;2—读数指针;3—指针水准管微动螺旋;
4—竖直度盘;5—望远镜;6—水平轴;7—支架
三、竖直角计算公式的确定
计算竖直角之前,首先要判断计算公式。

竖直角是水平读数与目标读数之差,但哪个是减数,哪个是被减数,应按竖盘注记的形式来确定。

为此,在观测之前,将望远镜大致放平,此时与竖盘读数最接近的90°的整倍数即为水平读数。

然后将望远镜上仰:若读数增大,则竖直角等于目标读数减去水平读数;若读数减小,则竖直角等于水平读数减去目标读数;对于图3刻划的竖盘（顺时针注记）,计算公式如下:
盘左:α=90°-L=αL
盘右:α=R-270°=αR
(αL+αR)
一测回竖直角为:α=1
2
图3 竖直角的观测
(a)盘左; (b)盘右
四、竖直角的观测步骤
竖直角的观测应用横丝瞄准目标的特定位置,例如标杆的顶部或标尺上的某一位置。

竖直角的观测步骤如下:
(1)在测站点上安置好全站仪,盘左瞄准目标,读取竖直度盘读数L(78°18'12 ″),记入表1中。

(2)盘右瞄准目标同一位置,读取竖直度盘读数R(281°41'54″),记入表1中。

表1 竖直角的记录
测站目标竖盘位置
竖盘读数
(°' ″)
半测回竖直角
(°' ″)
一测回竖直角
(°' ″)
指针差
(″)
O P
左78 18 1211 41 48
11 41 5103
右281 41 5411 41 54
M
左114 03 30-24 03 30
-24 03 1812右245 56 54-24 03 06
五、竖盘指标差
指针处于正确位置上,视线水平时，盘左始读数应为90°,盘右读数应为270 °。

实际工作中,指针不经常恰好指在90°或270°,而与正确位置相差一个小角度x,x称为竖盘指标差,如图4所示。

图4 竖盘指针差
(a)盘左;(b)盘右
盘左视线水平时,读数应为(90°+ x),正确的竖直角为
α=(90°+x)-L
盘右视线水平时,读数应为(270°+x),正确的竖直角为
α=R-(270°+x)
两式相加除以2,得
(L+R)
α=1
2
两式相减得
(L+R-360°)
x=1
2
指标差可以用来检查观测质量。

同一测站上观测不同目标时,对于全站仪,其指针差变动范围为 10″。