针对传统倾角补偿过程中存在的线性漂移问题, 采用Ⅰ-Ⅱ观测位置和Ⅱ-Ⅰ观测位置倾角修正的平均值进行倾角补偿; 为减小转台转位误差对天顶摄影仪旋转轴倾斜分量的影响, 推导了转位不对称性误差对倾斜补偿的影响; 分析了测站点天文坐标误差对倾角仪状态参数标定的影响.结果表明: 采用改进后的倾角补偿方式可将经纬度误差从0.337″、0.381″提高到0.265″、0.216″; 转台转位不对称性误差控制在1′以内, 可使转位不对称误差对摄影仪旋转轴倾角补偿的影响控制在0.002″以内; 当测站点的天文坐标误差与仪器自身定位精度相当时, 测站点天文坐标误差对旋转轴的倾角补偿的影响较小, 即对天文经度影响在0.007″内, 对天文纬度影响在0.008″内.本文研究对倾角仪参数标定与天顶摄影仪定位的同时测定具有一定帮助.

针对运用数字天顶仪进行天文定位时旋转轴与垂直轴之间存在的轴系偏差, 提出了高精度天顶仪倾角补偿方法。从数字天顶仪倾角补偿原理出发, 引入了倾角仪双轴尺度系数、双轴交角等参数对倾角仪的输出值进行修正, 然后提出了一种双轴倾角仪参数的标定方法。分析了旋转角度对于参数标定的影响, 运用实验数据对标定方法进行了论证。结果显示: 旋转角度会直接影响CCD图像传感器安装角度的标定值。另外, 倾角仪参数的引入提高了数字天顶仪的定位精度, 当旋转角度的误差值在2°以内时, 标定参数的误差对定位结果的影响非常小。

针对数字天顶仪在定位过程中存在的的轴系偏差, 研究了如何对光轴与旋转轴、旋转轴与垂直轴之间的角度偏差进行补偿的方法。为了高精度地解算出测站点位置垂直轴的天文坐标, 采用对称位置的两幅星图直接解算旋转轴的坐标, 从而避免了光轴与旋转轴之间的补偿。采用双轴倾角仪测量倾角, 并对旋转轴进行倾角补偿得出垂直轴的位置坐标。考虑进行轴系补偿时, 转台误差会对旋转轴坐标和倾角补偿造成影响, 分别研究了转台误差对于旋转轴以及倾角补偿的影响, 并得出了转台误差的范围。实验结果表明: 当测站点纬度的绝对值小于或等于88.3°时, 转台误差必须小于或等于35″; 当测站点纬度的绝对值大于88.3°时, 转台误差值要小于|1 166.8cos δ|″。在对称位置解算测站点位置坐标时, 必须提高转台的精度, 以减小转台误差对于定位精度的影响。

数字天顶仪在进行天文定位的过程中存在轴系偏差.为了高准确度地进行倾角补偿,在考虑倾角仪参量的基础上精确推导了倾角的输出数据,并分析了倾角仪参量的准确度对定位结果的影响.得出当倾角仪双轴尺度系数变化值的平方和小于10-6时,倾角仪标定参量的变化对定位结果的影响可以忽略.对数字天顶仪的倾斜角和测站点位置准确度对倾角仪参量的标定准确度的影响进行了分析,结果表明倾角在大于100″时参量标定的准确度较高,当测站点位置误差小于0.23″时对于标定参量的影响较小.

为了使光电测量设备快速进入测量状态，减小因倾斜带来的测量误差，研究了一种光电测量设备实时调平补偿方案。根据光学成像理论，推导了物高、物距、像高、像距等参数之间的换算关系。然后根据倾斜特性建立了物体或成像系统倾斜时的实时调平补偿数学模型。利用数学模型确定的补偿算法和水平倾角仪测量的角度值，可对测量设备在一定倾角范围内倾斜时进行实时调平补偿。对此补偿算法进行了实验验证。实验结果表明，测量设备在水平倾角α为0.26°，β为1.197°的情况下，经过实时调平补偿后可将系统的测量误差由-0.17615％优化到-0.07787％，使光电测量设备可在倾斜的情况下保证测量精度。