第五节 水平角测量
一、经纬仪的安置
测量水平角时，要将经纬仪安置于测站上，因此，经纬仪的安置有对中和整平两项工作，现分述如下：
（一）对中
对中的目的是使度盘中心与测站点在同一铅垂线上。其方法是首先将三脚架安置在测站上，使架头大致水平，高度适中，然后将经纬仪安放到三脚架上，用中心螺旋连接并拧紧，此后挂上垂球。垂球若偏离测站点较大，可平移三脚架使垂球对准测站点，如果垂球偏离测站较小，可略松中心螺旋。对中误差一般应小于2mm。在对中时应注意：架头应大致水平，以免导致整平发生困难，架腿应牢固插入土中，否则，仪器会处于不稳定状态，在观测过程中，对中和整平都会随时发生变化。
当经纬仪有光学对点器时，可先用垂球大致对中、整平仪器后，取下垂球，略松中心螺旋，双手扶住基座使其在架头移动，同时在光学对点器的目镜中观察，直至看到测站点的点位落在对点器的圆圈中央。由于对中与整平互相影响，故应再整平仪器，再观察，直至对中、整平同时满足要求为止，最后将中心螺旋拧紧。
（二）整平
整平的目的是使水平度盘处于水平位置，仪器的竖轴处于铅垂位置。其方法是首先松开照准部的制动螺旋，使照准部水准管与一对脚螺旋的连线平行如图3-12（a）所示，两手同时向内或向外旋转该对脚螺旋，令水准管气泡居中（气泡移动的方向与左手大拇指的转动方向一致）。然后将照准部旋转90°，使水准管与前一位置相垂直，旋转第三个脚螺旋如图3-12（b）所示，使气泡居中。这样反复几次，直至水准管的气泡在任何位置都能居中为止，气泡若有偏离中心的情况出现，一般不应大于半格。
图3-12 经纬仪整平方法
（a）左右整平；（b）前后整平
二、水平角测量
测量水平角的方法有多种，可根据所使用仪器和要求的精度而定。常用的有测回法和方向观测法。现以DJ6级光学经纬仪为例，叙述其测量的基本方法。
（一）测回法
测回法用于两个方向的单角测量，图3-13是表示水平度盘和观测目标的水平投影。
图3-13 测回法测量水平角
图3-14 经纬仪瞄准目标
用测回法测量水平角AOB的操作步骤如下。
（1）将经纬仪安置在测站点O上，进行对中和整平。
（2）令望远镜在盘左位置（竖盘在望远镜的左侧，也称正镜），旋转照准部，瞄准左方起始目标A。瞄准时应用竖丝的双丝夹住目标，或单丝平分目标，并尽可能瞄准目标的基部，如图3-14所示。
（3）拨动度盘变换手轮，令水平度盘读数略大于0°（如0°02′00″）盖好护盖，之后应察看瞄准的目标有无变动，如有变动，重新瞄准，此时，将实际读数记入表3-1中。本例未出现手轮护盖带动度盘和目标偏移现象。
（4）松开制动螺旋，顺时针旋转照准部，瞄准右方目标B，其水平方向读数为78°19′18″，记入手簿相应栏内，则盘左β＝b－a＝78°17′18″，为“上半测回”的角值。
（5）倒转望远镜成盘右位置（竖盘在望远镜的右侧，也称倒镜，正倒镜瞄准地面同一目标，其水平方向读数相差180°），先瞄准右方目标B，读取读数258°19′30″，按逆时针方向再瞄准左方目标A（抵消度盘带动误差的影响），读取读数180°02′06″，则盘右β＝b－a＝78°17′24″即为“下半测回”的角值。两个半测回角值之差不大于36″，取平均值β1＝78°17′21″作为一个测回的观测值。若两个半测回角值之差超过36″，应找出原因并重测。
为了提高观测精度，往往要对该角观测若干测回，各测回间观测角值之差称为测回差，一般应小于24″。若在允许范围内，则取各测回的平均值作为观测结果，如在表3-1中，两测回角值之差为12″，在允许范围内，最后结果为78°17′15″。
表3-1 水平角观测记录（测回法）
此外，为了削弱度盘刻划误差的影响，各测回的起始读数应加以变换，变换值按180°/n计算（n为计划观测的测回数）。例如，计划观测3个测回，则180°/3＝60°，即3个测回的起始读数分为0°、60°、120°左右。同时，当一个测回完成后，在进行下一测回前，检查对中整平是否满足要求，如果不满足时，需要重新对中整平。但在观测过程中不能随意改变对中整平，否则，应从起始点开始重新观测。
（二）方向观测法
在一个测站上观测的方向多于两个时，则采用方向观测法较为方便准确。本例以图3-15说明方向观测法的观测、记录及计算步骤。
图3-15 全圆测回法测量水平角
1.上半测回观测
将经纬仪安置在测站点O上，令度盘读数略大于0°，以盘左位置瞄准起始方向A点后，按顺时针方向依次瞄准B、C点，最后又瞄准A点，称为归零。每次观测读数分别记入表3-2第3栏内，即完成上半个测回。在半测回中两次瞄准起始方向A的读数差，称为归零误差，一般不得大于18″，如超过应重测。
2.下半测回观测
倒转望远镜，以盘右位置瞄准A点，按反时针方向依次瞄准C、B点，最后又瞄准A点，将各点的读数分别记入表3-2第4栏内（记录顺序自下而上），即测完下半测回。
上、下两个半测回称为一个测回。为了提高精度，通常要测若干测回，为了削弱水平度盘刻划误差的影响，仍按180°/n变换度盘。
3.2C的计算
C为照准误差，2C等于同一目标的盘左读数减去盘右读数±180°之差，计算结果记入第5栏内，其变动范围一般在60″内，若超限，可检查重点方向，直到符合要求为止。
表3-2 水平角观测启示（方向观测法）
4.计算盘左、盘右观测值的平均值
将同一方向盘左、盘右读数取平均值（盘右读数应±180°），记在第6栏内。
5.计算归零方向值
即以0°00′00″为起始方向的方向值，计算其余各个目标的方向值。由于起始方向有两个数值，取其平均值作为起始点的方向值，表3-2中第6栏括号内数值即为A方向的平均值0°02′10″。A方向归零方向值要归零，即减去A方向平均值，B及C的归零方向值等于其盘左、盘右平均值减去A方向的平均值，记入第7栏。
6.计算各测回归零方向平均值和水平角值
由于观测含有误差，各测回同一方向的归零方向值一般不相等，其差值不得超过24″，如符合要求取其平均值即得各测回归零方向平均值。本例共有两个测回，故取两测回同一方向的归零方向值的均值记入表3-2中第8栏。用后一方向的方向平均值减去前一方向的方向平均值得水平角值（表3-2第9栏）。
若一个测站上观测的方向不多于三个，在要求精度一般时，可不做归零校核，即照准部依次瞄准各方向后，不再回归到起始方向，这种观测方法亦称方向观测法