经纬仪竖直角检定方法的研究

　　衡量经纬仪的测角准确度,不仅需要检定水平方向标准差,而且需要检定竖直角测角标准差。目前,检定经纬仪竖直角测角标准差的方法为采用德国工业标准DIN18723 - 3、国际标准ISO8322 - 4、国际标准ISO12857-2和我国国家计量检定规程JJG100-1994或JJG414-1994所提供的检定方法。前三种方法为野外法,后两种方法为室内法。国外仪器生产厂家一般依据DIN18723或ISO12857进行检定。由于经纬仪竖盘结构的特殊性,竖直角的检定设备和检定方法过去一直是一个难题。同时,由于现有我国国家检定规程所规定方法的缺陷,导致了目前国内部分生产厂家生产的2″级电子经纬仪既无竖盘补偿器,又无竖盘符合水准器的奇特现象。本文针对经纬仪竖直度盘的结构特点和国内外有关标准对竖直角的定义,提出了经纬仪竖直角测角标准差的检定方案。

　　一、竖直角的定义

　　在德国工业标准DIN18718中,对竖直角的定义为:VomHorizont gemesser Winkel in der Vertikalebene zur Bes-timmung des Hoehenunterschiedes zwischen Standpunkt undZielpunkt (为确定测站和目标点在竖直面内的高差,测定的从水平面起算的高度角)。在《测绘词典》中,对竖直角定义为:“竖直角”亦称“高度角”,指一点至观测目标的方向线与水平面间的夹角。从这两个相似的定义可以看出,竖直角不仅包含了测站至目标的方向线,而且包含了水平面这一自然基准。因此,对竖直角测角标准差的检定,不仅需要检定竖直方向标准差,而且还需检定仪器所提供的水平面这一自然基准的标准差,最后进行合成,得到竖直角测角标准差。

　　二、现有检测方法概述

　　现将国内、外目前所使用的检定方法列于表1,有兴趣的读者可以参考原文。

　　三、现有检定方法的缺陷

　　从前述可知:DIN18723-3和ISO8322-4方法类似,只有测量系列多少的差别。可以将DIN18723-3所提供的测量过程描述为:在4个不同的时间段里,对4个目标中的每一个目标分别进行3次竖直角重复测量。在整个测量过程中,使用经纬仪的度盘位置只有4个,获得结果的标准差只是外界气象条件的变化,重新置平仪器引起的补偿误差(或符合水准器的符合误差)和照准误差的反映,与竖盘分划误差等与仪器有关的误差无关。很显然,如果不重新置平仪器并在相同的气候条件下进行上述测量过程,获得的标准差仅仅是照准误差。

　　JJG100-1994和JJG414-1994所提供的方法,可以将其测量过程描述为对4个竖直面内的标准角度重复进行4次测量。在整个测量过程中,只使用了竖直角度盘的5个位置,获得的结果只是度盘在这5个位置处的分划误差和照准误差,与竖直角定义中水平面这一自然基准无关。