■任建新

（新疆巴音郭楞蒙古自治州水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院新疆庫(kù)爾勒841000）

全站儀在水利工程測(cè)量中的研究

■任建新

（新疆巴音郭楞蒙古自治州水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院新疆庫(kù)爾勒841000）

我國(guó)是一個(gè)缺水的國(guó)家且水資源分布十分不均勻，人均水資源占有率處于世界較低水平。因此，水利工程的發(fā)展對(duì)于一個(gè)國(guó)家合理的開(kāi)發(fā)和利用水資源是極其重要的，是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要課題。針對(duì)上述問(wèn)題，本文簡(jiǎn)要論述了全站儀在水利工程中的應(yīng)用、誤差分析、精度控制以及使用時(shí)需要注意的問(wèn)題，望讀者能夠?qū)θ緝x和水利工程應(yīng)用中有一個(gè)基本的了解，同時(shí)能夠從身邊的點(diǎn)滴做起，減少水資源浪費(fèi)。

全站儀誤差分析精度控制

在水利工程的建設(shè)中，全站儀作為一種高效、普及率較高的測(cè)繪儀器得到了廣泛的使用，使水利工程建設(shè)中如虎添翼，大大提高了工程測(cè)量的準(zhǔn)確性。為進(jìn)一步改善水資源現(xiàn)狀，擴(kuò)大全站儀的運(yùn)用范圍，對(duì)全站儀的誤差分析和精度控制進(jìn)行研究成為當(dāng)前亟待解決的課題。

1　全站儀

1.1含義

全站儀，也就是全站型電子測(cè)距儀。其作為一種科技含量較高的測(cè)量?jī)x器，具有集高差、水平角以及垂直角測(cè)量等功能于一體的系統(tǒng)。全站儀由于安置一次儀器就能夠測(cè)量該測(cè)站的全部數(shù)據(jù)，可高效完成工作，成為水利工程測(cè)量中必不可缺少的工具。一般用于工程測(cè)量、變形監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，比如大型建筑、隧道施工等。

1.2分類(lèi)

全站儀的類(lèi)型主要有三種：動(dòng)態(tài)測(cè)角、光柵盤(pán)測(cè)角以及編碼盤(pán)測(cè)角系統(tǒng)。

（1）按測(cè)量功能分為四種：第一，經(jīng)典型全站儀。其也叫常規(guī)全站儀，典型代表為徠卡公司TC系列。第二，智能型全站儀。典型代表為徠卡TCA型。第三，無(wú)合作目標(biāo)性全站儀。典型代表為徠卡TCR系列。第四，機(jī)動(dòng)型全站儀。典型代表為徠卡TCM系列。（2）按外觀結(jié)構(gòu)分為兩種：第一，積木型。全站儀在早期一般都為積木型結(jié)構(gòu)，既可以作為一個(gè)整體使用，又可以分離開(kāi)來(lái)使用。第二，整體型。（3）按測(cè)距儀測(cè)距分為三種：第一，短距離測(cè)距全站儀。第二，中距離測(cè)距全站儀。第三，長(zhǎng)距離測(cè)距全站儀。

2　水利工程中全站儀的運(yùn)用

在水利工程建設(shè)各階段，測(cè)量時(shí)會(huì)使用各種各樣的測(cè)量?jī)x器，早期一般都以水準(zhǔn)測(cè)量和經(jīng)緯儀測(cè)量這兩種測(cè)量工具為主。但由于其精準(zhǔn)度不高，實(shí)用性不強(qiáng)，操作起來(lái)也不十分方便，使得某些水利工程建設(shè)進(jìn)度緩慢，問(wèn)題頻繁。而全站儀的出現(xiàn)，使測(cè)量工作邁進(jìn)了一個(gè)全新的時(shí)代。尤其是其具備的便捷、全面以及準(zhǔn)確的特性，為水利工程的建設(shè)提供了準(zhǔn)確的資料與幫助，是水利工程測(cè)量中不可缺少的一部分，在水利工程中有運(yùn)用廣泛。

3　全站儀誤差分析

3.1測(cè)距誤差

全站儀測(cè)距誤差來(lái)源主要有兩部分：一部分是與距離D成比例的誤差，即光速值的誤差、大氣折射率誤差、和測(cè)距頻率誤差；另一部分是與距離無(wú)關(guān)的誤差，即測(cè)相誤差、加常數(shù)誤差、對(duì)中誤差。但無(wú)論與何種因素有關(guān)，其都會(huì)影響到全站儀測(cè)量時(shí)的精度。

3.2度盤(pán)誤差

度盤(pán)誤差與其觀測(cè)目標(biāo)的角度有關(guān)系，其中最直接是垂直角。垂直角變小的時(shí)候，誤差相對(duì)過(guò)大，對(duì)所對(duì)應(yīng)的度盤(pán)誤差影響強(qiáng)烈；垂直角變大的時(shí)候，誤差則相對(duì)較小。對(duì)于這種誤差，可在觀察角度時(shí)，調(diào)整垂直軸和光電掃描度盤(pán)的方位，這樣能夠解決半測(cè)回角過(guò)程中產(chǎn)生的誤差，減小度盤(pán)誤差。

3.3軸系誤差

全站儀相較于經(jīng)緯儀，在光學(xué)原理上沒(méi)有經(jīng)緯儀有優(yōu)勢(shì)，其在軸系方面有許多使用經(jīng)緯儀時(shí)從沒(méi)出現(xiàn)過(guò)的誤差，這些誤差嚴(yán)重影響了全站儀的整個(gè)測(cè)量工作。軸系誤差的產(chǎn)生首先是由于其鏡頭的安裝、調(diào)整不對(duì)；其次是由于環(huán)境溫度的變化；最后是由于軸系誤差本身出現(xiàn)了問(wèn)題。

4　全站儀誤差的精度控制

4.1測(cè)距誤差的精度控制

測(cè)距誤差的精度控制，能夠用光電技術(shù)來(lái)測(cè)量，比如相位式。其能夠針對(duì)人的觀測(cè)能力和分邊度以及觀測(cè)環(huán)境，減少誤差，提升測(cè)距誤差精度控制。并通過(guò)多次的取平均值來(lái)測(cè)量，更加減少全測(cè)距誤差。

4.2度盤(pán)誤差的精度控制

度盤(pán)誤差的精度控制，可以采取三角高程測(cè)量法。三角高程測(cè)量在精度控制方面，第一，要測(cè)量高程得到一個(gè)高度；第二，要計(jì)算三角高程誤差，根據(jù)地球曲率，求出精度。這種計(jì)算方法，能夠不受地形控制，放置全站儀就能夠解決測(cè)量工作，極大的提高了測(cè)量過(guò)程中的工作作業(yè)效率。

4.3軸系誤差的精度控制

軸系誤差對(duì)水利工程測(cè)量過(guò)程中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)有很大的影響，會(huì)使測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生偏差，使結(jié)果不準(zhǔn)確，急需對(duì)其進(jìn)行精度控制。

軸系誤差的精度控制，應(yīng)該采取不同的觀測(cè)方式，減小誤差。減少軸系誤差，可以通過(guò)改變測(cè)圖角度的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。要考慮測(cè)角精度產(chǎn)生的變化，決定是否改變測(cè)角精度。

5　使用全站儀應(yīng)注意的問(wèn)題

盡管全站儀具有便捷性、準(zhǔn)確性以及實(shí)用性等特點(diǎn)，在水利工程測(cè)量過(guò)程中應(yīng)用也十分廣泛，應(yīng)用度頗高。但其在水利工程測(cè)量過(guò)程中仍然有很多誤差和精度存在不足，嚴(yán)重影響測(cè)量數(shù)據(jù)、測(cè)量工作的效率。為了測(cè)量精度的提高，有若干問(wèn)題需要注意，如下：

（1）全站儀軸系誤差的原因一般和在高程測(cè)量精度方面、安置位置有關(guān)系，所以，在實(shí)際測(cè)量時(shí)，應(yīng)使全站儀保持在兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)的中軸線周?chē)?。?）對(duì)于度盤(pán)誤差了解發(fā)現(xiàn)，度盤(pán)誤差的測(cè)量工作要求十分嚴(yán)格。其對(duì)于角度很敏感，所被觀測(cè)的目標(biāo)要保持垂直角大小準(zhǔn)確，不能夠有所偏差。（3）測(cè)距工作要求很高，尤其是對(duì)測(cè)距位置。在測(cè)量時(shí)，相應(yīng)的工作人員要合理安置測(cè)距儀器、選擇測(cè)距的位置，減小測(cè)距誤差［1］。

6　結(jié)束語(yǔ)

全站儀作為水利工程測(cè)量工作中的有效測(cè)量手段，給很多工程帶來(lái)許多便利和實(shí)際應(yīng)用。其在水利工程測(cè)量過(guò)程中的廣泛的應(yīng)用，使得水利工程工作更加方便，水利工程測(cè)量更加準(zhǔn)確，不斷被人們認(rèn)可乃至進(jìn)一步推廣。

但是全站儀在水利工程測(cè)量過(guò)程中所暴露的諸多不足、誤差，仍要進(jìn)一步改進(jìn)，在使用、設(shè)計(jì)過(guò)程中不斷推陳出新，更新、擴(kuò)大全站儀功能，去解決由于其不足引起的各種誤差，使誤差能夠降到最低。本文在簡(jiǎn)要分析全站儀以及水利工程的同時(shí)，著重研究了全站儀的測(cè)量誤差和精度控制以及產(chǎn)生原因、解決辦法。主要是期望相關(guān)人員能夠?qū)λこ毯腿緝x有一定的重視。由于我國(guó)水資源分布不均勻、人均水資源不足這一基本國(guó)情，水對(duì)于國(guó)人來(lái)說(shuō)是極其重要的生命源泉。全站儀的問(wèn)世與應(yīng)用，恰恰能夠極大提高水利工程工作效率，其不僅能夠提高我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，還能夠在水利工程建設(shè)過(guò)程中減少資源的浪費(fèi)，是測(cè)量中十分重要的工具，望廣大讀者以及相關(guān)工作人員能夠重視起來(lái)。

［1］劉勇，韋漢華.水利工程測(cè)量中全站儀的誤差分析與精度控制 ［J］.企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)，2013

TV［文獻(xiàn)碼］ B

1000-405X（2016）-8-329-1

任建新（1981～），男，畢業(yè)于新疆大學(xué)，本科，測(cè)繪工程專(zhuān)業(yè)。