董玉启张泽辉（天津二十冶建设有限公司）
摘要：角度测量作为测量工作的基本内容之一，有其独特的优势。但在实际测量的过程中，由于种种因素的影响，不可避免的会产生测角误差。虽然无法彻底的消除其影响，但是可以采取一些有效的措施，将测角误差削弱至可以忽略的程度，从而测量精度和质量。
关键词：角度测量误差消减
0引言
角度测量是测量的基本工作之一。在测量工作中，有时候为了确定地面上点的位置，这就需要测量测量竖直角和水平角。在同一个竖直平面内，水平线与视线之间的夹角即为竖直角，通常用字母a表示。水平角指的是地面上两条相交的直线在水平面上的投影之间的夹角，一般用字母β表示。这些角度值在理论上可以达到非常精确，但是在实际测量的过程中，由于各种因素的影响，不可避免的会产生误差，从而导致测量结果不理想。因此，采取一些有效的措施将测量误差的影响降低到最小的程度是十分必要的。
1角度测量的常用仪器和方法
角度测量最主要的仪器是经纬仪，它既可以测量竖直角和水平角，也可进行高程测量和距离测量。按测角精度的不同，经纬仪可以分成DJ6、DJ2、DJ1和DJ07等系列。
在进行竖直角的测量时，需要在经纬仪的横轴一端放置一个竖直刻度盘，利用望远镜瞄准目标读取竖盘读数，便可计算得出竖直角。进行水平角的测量时，可以采用方向观测法或是测回法。方向观测法适用于当对某一个测站点上需要测量的方向数大于2的情况。测回法则适用于测量两个不同方向之间的水平角。
2角度测量的误差分析
2.1测量误差的分类测量误差按照性质可分为系统误差、粗差、偶然误差三类。①系统误差。系统误差是指在相同的观测条件下，对某一具体量进行一系列的观测，观测过程中产生的误差在符号和数值上均相同，或呈现一定规律的变化趋势。②粗差。观测中由于观测者的疏忽大意或是仪器使用不当而引起的差错叫粗差。粗差的存在将使得观测结果与真实值偏离很大。常见的差错如：瞄错目标、读数错误、记录错误、计算错误等。虽然错误是不可避免的，但一旦发现，必须及时的更正或重新测量。③偶然误差。偶然误差是指在相同的观测条件下，对某一量进行一系列的观测，产生的误差在符号上和数值上均不相同，而且从表面上看也没有任何的规律性。个别偶然误差虽然没有规律，但对比分析大量的偶然误差便可发现统计规律。
2.2角度测量误差的来源角度测量的误差来源主要有观测误差、仪器误差和外界条件的影响。
2.2.1观测误差。观测误差的产生原因概括起来主要有以下几点：①仪器对中误差。在角度测量过程中，如果经纬仪的对中存在一定的误差，将会使得测站点与仪器中心不在同一条铅垂线上，从而造成误差。②目标偏心误差。目标偏心误差的产生是由于地面上的标志中心与照准点上所竖直的测钎、标杆等不在同一铅垂线上造成的。③整平误差。该误差的产生原因是由于数轴不垂直。并且其对观测角的影响是随着目标点高差的增加而增大的。④照准误差。照准误差是指人眼通过望远镜瞄准目标时产生的瞄准误差。其影响因素较多，如：人眼的分辨能力、对光时的视差、望远镜的放大倍数、标志的形状和大小、观测目标的形式、十字丝的粗细、标志影像的颜色及亮度、透明度和大气温度等。仪器照准精度的衡量指标主要是望远镜的放大倍数和人眼的最小分辨视角。由于人眼的分辨视角一般为60”，故照准误差约为2.1”左右。⑤仪器及人为因素造成的。由于观测者的感官鉴别能力存在一定的局限性，再加上观测者的工作态度和习惯、技术熟练程度等都会对观测结果造成不同程度的影响。同时，与所采用的读数设备的精度也有很大关系。如：DJ6型经纬仪只能估读到6”，加上其他一些因素的影响，读数误差可能达到12”，对测量结果影响很大。
2.2.2仪器误差。包括因仪器加工不完善造成的误差和仪器校正后存在的残余误差，如：①横轴误差。横轴误差的产生原因是由于支撑横轴的支架本身存在一定的误差，从而导致数轴与横轴不垂直。②视准轴误差。该误差是由于视准轴与横轴不垂直造成的。③数轴倾斜误差。该误差是由于数轴与水准管轴不垂直造成的，同时水准管气泡不居中也会引起数轴倾斜误差。当产生数轴误差后，会使得数轴与竖直方向不再重合，而是存在一定的夹角，这会导致横轴发生倾斜，极易造成测角误差。④度盘偏心误差。度盘偏心误差是由于度盘加工精度不高或是安装不到位，使得水平度盘的中心与照准部的旋转中心不重合而造成的。⑤水平度盘刻划不均匀引起的误差。该误差一般较小，产生的原因主要是仪器加工不完善。
2.2.3外界条件的影响。因为角度观测通常是在一定的外界环境条件下进行的，例如：风力、日晒、土质情况和湿度等会对气泡居中及仪器的稳定性造成影响，大气折光和热辐射会影响目标瞄准，地面反射热的影响会使得物象跳动、不稳定，大雾、光线的强弱等会降低照准精度等。归结来看，这些因素的变化最终会影响测角精度，从而导致测角误差的产生。
3误差的控制及消减方法
由于实验方法难以确保很完善，加上实验仪器灵敏度和分辨能力的局限性，以及周围环境不稳定等因素的影响，在观测过程中不可避免的会产生误差。但是可以采取一些措施，尽可能地加以改正、抵消或削弱误差的影响，使得测量值更接近真实值，从而提高测量精度和质量。
3.1观测误差的控制及消减方法对于仪器对中误差，由于该误差不能通过观测的方法加以消除，因而在进行水平角的观测过程中，特别是当目标点距离测站点较近的时候，一定要严格的对中。为了降低目标偏心误差的影响，在进行水平角的观测时，应始终保持标杆处于竖直，并尽量的瞄准标杆底部。整平误差不能采用计算和观测的方法加以消除。在进行观测时，尤其是每次读数之前，应特别注意仪器的整平，确保指标水准管气泡的居中。减弱读数误差的方法是在观测过程中要做到细心、认真，尽可能精确的照准目标。
3.2仪器误差的控制及消减方法对于横轴误差、视准轴误差和度盘偏心误差，可采用盘左、盘右取平均值的方法加以消除。对于数轴倾斜误差，由于该误差随着望远镜瞄准方向的变化而变化，因而不能采用盘左或盘右取平均值的方法加以消除。为了消除该误差的影响，在进行测量之前，应严格检验仪器是否正常。在观测的过程中也要注意始终保持照准部水准管气泡居中，并仔细的整平仪器。对于因水平度盘刻划不均匀造成的误差，可利用复测扳手或是度盘变换手轮，在各测回间变换水平刻度盘的位置，从而减小该误差的影响，提高测角精度。
3.3外界条件影响造成的误差的控制及消减方法外界条件对角度观测的影响相对比较复杂，因此，要消减其影响，只能尽量的避开对测量不利的因素，尽可能的选择有利的天气和观测时间段，使其对测量结果的影响程度降低到最小。
4结束语
角度测量作为测量工作的基本内容之一，有其独特的优势，在实际应用中也将发挥着越来越重要的作用。但是在实际测量的过程中，由于各种因素的影响，不可避免的会产生测角误差。虽然无法彻底的消除误差的影响，但是可以采取一些有效的措施，尽可能的消减误差，使测量值与真实值更接近，从而提高测量的精度和质量。
参考文献：
[1]陆付民，李利.工程测量[M].中国电力出版社.2009.
[2]浦昭邦，陶卫，张琢.角度测量的光学方法[J].光学技术.2002(2).
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