■曹建

（四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局九一五水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì) 四川眉山 620000）

論水利工程測(cè)量中全站儀的誤差分析與精度控制

■曹建

（四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局九一五水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì) 四川眉山 620000）

水利工程測(cè)量中廣泛地應(yīng)用到全站儀，為了使水利工程測(cè)量的準(zhǔn)確性得到有力的保障，水利工程測(cè)量工作能夠更加便捷，我們必須做好全站儀的誤差分析和進(jìn)度控制工作。通過(guò)先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)來(lái)降低測(cè)量誤差、進(jìn)而改進(jìn)其處理方法，使水利工程測(cè)量的準(zhǔn)確性得到保障。本文主要講述了水利工程測(cè)量中全站儀的應(yīng)用，以及使用過(guò)程中全站儀的誤差分析和精度控制。

水利工程全站儀精度控制

1 簡(jiǎn)述水利工程測(cè)量中全站儀

全站儀主要講的是由光電測(cè)距儀、電子經(jīng)緯儀以及電子記錄器共同組成，能夠自動(dòng)測(cè)距、自動(dòng)測(cè)角，自動(dòng)記錄和自動(dòng)計(jì)算的多功能高效率的一種地面測(cè)量?jī)x器。全站儀主要用于空間數(shù)據(jù)的采集更新與實(shí)現(xiàn)測(cè)繪的數(shù)字化，其主要的優(yōu)勢(shì)是數(shù)據(jù)信息處理的迅速與精準(zhǔn)。全站儀在水利工程測(cè)量中應(yīng)用的范圍非常廣泛。水利工程測(cè)量工作使用的測(cè)量?jī)x器有很多，例如經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀等等。就精確度和實(shí)用性而言，全站儀都比傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀更勝一籌。全站儀具有良好的便攜性、準(zhǔn)確性和全面性等特點(diǎn)，在水利工程測(cè)量中發(fā)揮著重要的作用。在水利工程測(cè)量的基礎(chǔ)資料中，通過(guò)全站儀我們可以得到很多準(zhǔn)確的數(shù)值。在水利工程的前期設(shè)計(jì)規(guī)劃階段和后期的施工階段、養(yǎng)護(hù)階段和應(yīng)用管理階段一直到測(cè)量工作中，我們都要使用到全站儀。高等級(jí)的大中型水利工程項(xiàng)目的測(cè)量工作則更加需要使用全站儀。

2 全站儀在使用過(guò)程中的誤差分析

2.1 分析全站儀的軸系誤差

全站儀在使用的過(guò)程中，產(chǎn)生軸線(xiàn)誤差的主要原因是：全站儀的鏡頭沒(méi)有得到良好的安裝和調(diào)整，望遠(yuǎn)鏡的十字絲中心偏離了正確位置，造成儀器水平方向的軸線(xiàn)和視準(zhǔn)軸沒(méi)有相交。儀器視準(zhǔn)軸的位置還會(huì)受到環(huán)境溫度變化的影響，容易造成誤差。由于有錯(cuò)誤的定位存在于豎軸的橫向誤差補(bǔ)償、橫軸的誤差補(bǔ)償、視準(zhǔn)軸的誤差補(bǔ)償中，因此造成軸系誤差。

2.2 分析全站儀度盤(pán)誤差

全站儀在使用的過(guò)程中，造成全站儀度盤(pán)誤差的主要原因是：垂直角，度盤(pán)誤差會(huì)受到垂直角的影響，垂直角越大度盤(pán)誤差就越大。在觀測(cè)的過(guò)程中，如果觀測(cè)方向在盤(pán)的左邊，則視準(zhǔn)軸就會(huì)位于標(biāo)準(zhǔn)視準(zhǔn)軸的右側(cè)或左側(cè)，則出現(xiàn)度盤(pán)誤差的測(cè)量值就會(huì)比實(shí)際測(cè)量值小或者大。如果將望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)為半圈，觀測(cè)方向位于盤(pán)的右邊，則視準(zhǔn)軸就會(huì)位于標(biāo)準(zhǔn)視準(zhǔn)軸的左側(cè)或右側(cè)，導(dǎo)致視準(zhǔn)軸的落位與兩邊的測(cè)量結(jié)果正好相反。

這兩種情況會(huì)造成全站儀的度盤(pán)誤差具有完全相反的符號(hào)和一樣的數(shù)值，因此，可以取度盤(pán)右邊和左邊的測(cè)量數(shù)據(jù)的平均值。要保障掃描盤(pán)在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)與照準(zhǔn)部有一致的方向，以減少水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)造成的度盤(pán)誤差。如果是垂直方面，則可以調(diào)整光電掃描度盤(pán)和垂直軸的方向，使半測(cè)回角中的誤差減少或消失，從而使全站儀的度盤(pán)誤差減少。常見(jiàn)的全站儀測(cè)距誤差主要有：加常數(shù)誤差、乘常數(shù)誤差和周期誤差。

2.3 分析全站儀測(cè)距誤差

利用兩點(diǎn)之間的高差來(lái)測(cè)量目標(biāo)之間的測(cè)距，這是全站儀測(cè)距的基本原理。在進(jìn)行測(cè)距的過(guò)程中，受到人的視覺(jué)精度限制，難以將完美的瞄準(zhǔn)功能實(shí)現(xiàn)出來(lái)。因此會(huì)造成測(cè)距誤差，也就是人的判斷與測(cè)得的結(jié)果存在較大的差距和不一致的精度。由于當(dāng)前對(duì)全站儀的使用以相位式為主，因此測(cè)距誤差與測(cè)量的距離之間存在一定的比例關(guān)系。測(cè)量誤差既有大氣折射率造成的誤差，也有光速造成的誤差，都會(huì)對(duì)全站儀的測(cè)量精度造成很大的影響。

3 水利工程測(cè)量中全站儀的精度控制

在水利工程測(cè)量中，要保證測(cè)量數(shù)值的準(zhǔn)確性，就必須對(duì)全站儀的誤差精度進(jìn)行有力的控制。在測(cè)量的過(guò)程中難免會(huì)產(chǎn)生誤差，因此必須采取有效的措施來(lái)對(duì)誤差精度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，以保證測(cè)量數(shù)值的準(zhǔn)確性。

3.1 控制全站儀的軸系誤差精度

由于水利工程測(cè)量中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)會(huì)受到全站儀軸系誤差的直接影響，造成整個(gè)測(cè)量結(jié)果的不準(zhǔn)確，因此首先必須嚴(yán)格控制軸系誤差的精度。為了減少軸系誤差，可以采用不同的觀測(cè)方式，例如：用半測(cè)回角度代替全測(cè)回角度，并對(duì)全站儀的側(cè)角精度變化進(jìn)行考慮。要注意側(cè)角精度是否會(huì)受到角度改變的影響。全站儀在出廠(chǎng)時(shí)具有一定的標(biāo)準(zhǔn)精度，在進(jìn)行實(shí)際測(cè)量時(shí)往往需要對(duì)觀測(cè)角度進(jìn)行改變，造成垂直軸方向和水平軸方向的誤差，或者造成扇形段弧形的軸系誤差。

3.2 控制全站儀的度盤(pán)誤差

可以使用三角高程測(cè)量法來(lái)控制全站儀度盤(pán)誤差的精度。首先要與水利工程實(shí)際情況相結(jié)合，測(cè)量其高程，然后對(duì)三角高程對(duì)誤差進(jìn)行計(jì)算，以地球曲率為基礎(chǔ)將精度計(jì)算出來(lái)。在工程實(shí)例的計(jì)算過(guò)程中可以設(shè)置中間全站儀，使其擺脫地形限制，使測(cè)量工作更加便利，使水利工程測(cè)量的外業(yè)作業(yè)效率得以提高。

3.3 控制全站儀的測(cè)距誤差

要控制全站儀的測(cè)距誤差，可以在距離測(cè)量中用相位式光電技術(shù)。該技術(shù)專(zhuān)門(mén)針對(duì)觀測(cè)環(huán)境和人眼的觀測(cè)能力、分辨率所造成的限制，使測(cè)距誤差的精度控制提高。要想使全站儀的測(cè)距誤差減小，我們可以多次測(cè)量后取平均值。

4 使用全站儀應(yīng)該注意的事項(xiàng)

使用全站儀時(shí)要注意使全站儀盡量靠近兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)的中軸線(xiàn)，這是由于全站儀的安放位置會(huì)影響到高程測(cè)量的精度以及全站儀的軸系誤差。由于全站儀的角度會(huì)對(duì)全站儀的度盤(pán)誤差產(chǎn)生直接的影響，因此要對(duì)觀測(cè)目標(biāo)的垂直角大小的精確性予以保障。要將合適的測(cè)距位置選擇出來(lái)，進(jìn)行測(cè)距儀器的安放，將全站儀的測(cè)距誤差降到最低。

使用全站儀進(jìn)行測(cè)量工作的時(shí)候，要盡量做到細(xì)部點(diǎn)測(cè)量的完整，可以進(jìn)行實(shí)測(cè)的點(diǎn)要盡量做到不使用尺子來(lái)進(jìn)行測(cè)量，這樣的話(huà)能夠避免因?yàn)槌咦拥葴y(cè)量所得出的數(shù)值不夠精準(zhǔn)，造成估算誤差。同時(shí)，也能夠降低其工作效率。在同一個(gè)測(cè)量圖中，相近的地質(zhì)面貌與建筑物應(yīng)該在一個(gè)批次中進(jìn)行測(cè)量，這樣的話(huà)可以有效的建設(shè)由于內(nèi)業(yè)處理所造成的偏差。但是，在實(shí)際的工作中我們應(yīng)該視情況而定，進(jìn)行靈活處理。全站儀在進(jìn)行測(cè)量的工作中，例如：在測(cè)量等高線(xiàn)的時(shí)候，我們應(yīng)該增加測(cè)點(diǎn)的密度，那么測(cè)量的結(jié)果就會(huì)更加的精準(zhǔn)。測(cè)量的結(jié)果與實(shí)際的地形地貌比較相符，與計(jì)算機(jī)建模要求也比較相符。

5 結(jié)束語(yǔ)

在水利工程測(cè)量中全站儀發(fā)揮著重要的作用，作為一項(xiàng)測(cè)量?jī)x器，全站儀難免會(huì)產(chǎn)生誤差，但為了提高水利工程測(cè)量的精確性和準(zhǔn)確性，必須采取有力的措施對(duì)全站儀的誤差進(jìn)行控制，將其控制在最小的范圍內(nèi)。這就需要不斷的改進(jìn)測(cè)量方法，提高測(cè)量技術(shù)，將準(zhǔn)確的數(shù)值資料提供給水利工程的工程建設(shè)，使水利工程的建設(shè)能夠符合高效益、高安全和高質(zhì)量的原則，延長(zhǎng)水利工程建筑的使用壽命，避免不精確的測(cè)量造成的嚴(yán)重后果。

[1]劉元濤，朱小利 淺析全站儀數(shù)字化測(cè)圖中的誤差分析 [J].信息技術(shù)教育，2014，11（12）：102-111.

TB22[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2015）-11-235-2