分析水利工程測量中全站儀的誤差和精度控制

張洪

【摘? 要】水利工程測量作為其建設的前提逐漸受到了測繪單位的重視。文章對全站儀進行了介紹，并結合具體案例，分析了水利工程測量中全站儀的誤差和精度控制，希望對實際的水利工程測量工作有所啟示和幫助。

【關鍵詞】水利工程;測量;全站儀;誤差;精度控制

引言

全站儀作為一種高技術水平的測量設備在很大程度上可以提高水利工程測量的精度，因此，很多時候都被應用在測距和高程測量工作中，通過分析水利工程測量過程中的全站儀的誤差和精度控制，對于其實際的測量工作有著較為重要的指導意義。

1.全站儀的概述

全站儀全稱是全站型電子速測儀（Electronic Total Station），在實際的應用過程中，是一種集光、機、電為一體的高技術水平的測量儀器，同時，也是集水平角、垂直角、距離（這里主要指的是斜距和平距）、高差測量功能于一體的測繪儀器。將其應用在工程測繪工作中，可以安裝一次就可以完成全部的測量工作，所以被稱作為是全站儀，被廣泛的應用在地上大型建設和地下隧道工程的施工中。

全站儀和光學經緯儀相比較，其將光學度盤換成了光電掃描度盤，利用人工光學測微讀數代替了傳統的自動記錄和顯示讀數，同時，電子經緯儀還具有自動記錄、存儲和計算的功能，也可以提高測量作業的自動化的程度。

2.工程案例分析

某水利工程，其在東西灌區上分別長是50km，在南北灌區的長度約是10km，整個灌區的總面積是3.4萬hm2，凈灌面積是3.1萬hm2。此工程項目的地勢較為平坦，工程整體是朝著西北方向傾斜的，在進行水利工程測繪的時候，相關工作人員經過周密的勘察以后發現，此工程項目具有曲面擬合的特點，在測量工作上選擇了全站儀進行測量。

3.分析水利工程測量中全站儀的誤差

3.1全站儀的軸系誤差分析

全站儀在實際的應用過程中，和經緯儀相比較，在光學原理上沒有那么多的優勢，其在軸系方面還存在著較多的誤差，這些軸系誤差對于全站儀在整個測量工作中的影響較大。相關測量人員在經過分析以后發現，軸系誤差產生的原因有：第一，全站儀鏡頭的安裝和調整方面存在問題，鏡頭中的望遠鏡的十字絲中心和正確的位置相比較有著較大的偏差，容易導致視準軸和儀器水平方向的軸線出現不相交的問題;第二，環境溫度變化的影響，這也使儀器視準軸在位置上存在變化，造成了全站儀軸系出現誤差;第三，軸系誤差檢驗出現問題，也會引起全站儀的軸系誤差。主要包含：視準軸橫向誤差。因為視準軸和橫軸正交導致的誤差，其會對水平觀測值的精確性造成較大的影響，但是對豎直方向的觀測值不會有影響。視準軸縱向誤差。垂直盤零點的位置出現偏移，這個時候影響的是豎直方向的觀測值，但是不會影響水平方面的觀測值。

3.2全站儀的度盤誤差分析

全站儀的度盤誤差和所觀測的目標和角度存在較大的聯系，影響比較直接的就是垂直角。當垂直角變大的時候，其對應度盤誤差的影響就會越大，產生的誤差也就越大。當垂直角越小的時候，所形成的誤差也會越小。在此次的工程觀測工作中，由于測量人員在盤的左側進行觀測，而在實際的觀測過程中，視準軸卻落在了標準視準軸的右側，這就導致了實際的觀測值比度盤誤差的測量值大。面對這種誤差，測量人員可以讀取度盤左邊或者是右邊測量數據的平均數，同時在具體的轉動過程中，測量人員需要對掃描盤和照準盤的照準部進行調整，保證其轉動方向一致，以此來避免在觀測過程中出現水平方向的度盤誤差。而對于垂直方面的度盤誤差，測量人員則需要在觀測一個角度的時候，注意消除半側回角中的誤差，最終降低全站儀整體的度盤誤差。另外，在全站儀的測距誤差中，主要包含著周期誤差、加、乘常數誤差。

周期誤差。周期誤差主要是由于測距儀內部的光電信號出現了串擾，同時，這種情況還以測尺長度為周期循環出現，這種系統誤差被稱作是周期誤差。全站儀在實際使用的過程中，在儀器內部電路設計方面涉及了很多濾波、光學和電子發射系統以及接受系統等，雖然相關人員也設置了隔離等措施來降低光電信號的串擾，但是，并不能從根本上避免。因此，測量人員在實際的測量工作中，還需要盡可能使用抗干擾能力較高的儀器設備，并定期的對儀器進行檢查，以此來降低誤差。

加、乘常數誤差。加常數誤差主要是由全站儀測距部的光學零點的變化所造成的，乘常數誤差則是由全站儀的實踐基礎存在偏差所導致的，加、乘常數誤差都會在很大程度上影響全站儀設備的觀測值。其中，加常數誤差是固定的，是由儀器常數誤差和棱鏡常數誤差構成的，而乘常數誤差則不是一個固定的誤差，其是和距離成比例的。

3.3全站儀的測距誤差

全站儀測距工作在實際進行的過程中，主要利用的是兩點之間的高度，以此來進行目標的測距測量。在具體的測距工作中，測量人員的視覺是存在一個精度上的限制的，因此，基本上不可以實現完全的瞄準功能，因此，最終所得到的測量結果自然也就和測量人員最初的判斷相差也較遠，在測量精度上還存在不夠一致的情況，這種誤差并相關專家學者稱之為是測距誤差。另外，這種誤差都一般發生了相位式光電測距的全站儀，也被稱作是相對測量誤差，在很大程度上會影響全站儀的測量精度，必須要引起測量人員的重視。

4.水利工程測量中全站儀的精度控制

4.1水利工程測量中的全站儀的軸系誤差精度控制

上文也提到了全站儀的軸系誤差是影響其測量精度的重要因素，第一，測量人員在對全站儀的軸系誤差進行精度控制的時候，可以采取不一樣的觀測方式進行誤差控制，這就需要測量人員對全站儀的測圖角度進行改變，將全測回改成半側回;第二，測量人員還需要對全站儀的測角精度進行控制，觀察角度對測角精度方面的影響。通常情況下，儀器在出廠以后，都會有標稱精度。測量人員在進行野外測量的時候，需要改變原有的觀測角度，盡量避免出現水平軸和垂直軸方向上出現測量誤差。在此工程的測量過程中，還會出現扇形段弧形的軸系誤差，其扇形段弧形高差有11m，長約24m，對安裝精度上相對較高，需要本體的對弧精度為±0.1mm，在鞍座定位測量誤差要求上是±0.3mm。

4.2水利工程測量中全站儀的度盤誤差精度控制

對于水利工程測量工作中的全站儀的度盤誤差，測量人員在精度控制上可以采取三角高程測量法，結合以上工程案例。首先，測量人員需要對高程進行測量，然后再對三角高程誤差進行計算;其次，測量人員需要按照其地球曲率，計算精度，降低地形對測量工作的限制，因此來提高水利工程的測量效率和測量質量。

4.3水利工程測量中的全站儀的測距誤差精度控制

對于水利工程測量中的全站儀的測距誤差，測量人員在進行此方面的精度控制工作時，可以采取相位式光電技術實現，利用這種精度控制方式，可以突破人體的人眼的分辨度和觀測能力的限制，采取公式進行計算，最終實現對高測距誤差的精度控制。另外，測量人員還可以多次的取平均值進行測量，不斷減少全站儀的測距誤差，最終實現對測距誤差的控制。

5.結束語

綜上所述，全站儀是一種技術水平較高的測量設備，測量人員需要加強對全站儀測量過程中的誤差分析，在此基礎上進行有效的誤差精度控制，最終提高全站儀在水利工程測量工作中的應用水平，為水利工程的后期建設奠定堅實的基礎。

參考文獻

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