全站仪精度

全站仪精度（共7篇）

全站仪精度 篇1

全站仪是一种集光电、计算机、微电子通讯、精密机械加工等高精尖技术于一体的先进测量仪器。免棱镜全站仪是其中典型的代表。

免棱镜全站仪测距方法有两种:脉冲法和相位法。免棱镜全站仪的种类繁多, 但测距结构基本相似, 这里以徕卡TCR系列仪器为例, 介绍免棱镜全站仪的测距结构。

TCR系列的测距仪中有两个发射管, 一个是用于测量反射棱镜或反射板的红外激光发射管, 它发射的波长为780nm, 用单棱镜可测3km, 精度达到± (2mm+2×10-6D) ;另一个是用于免棱镜测量的红色激光发射管, 它发射的波长为670nm, 不用棱镜可测80m, 精度达到± (3mm+2×10-6D) 。这两种测量模式的转换可通过仪器键盘上的操作控制内部光路来实现。而且, 两种测距方式的不同的常数改正会自动修正到测量结果上。

免棱镜测距 (Reflectorless) , 又称作无接触 (Noncontact) 测距, 指的是全站仪发射的光束经自然表面反射后, 直接测距。测距误差可分为两部分:一部分是与距离D成正比的误差, 即光速值误差, 大气折射率误差和测距频率误差;另外一部分是与距离无关的误差, 即测相误差、加常数误差和对中误差。周期误差有其特殊性, 它与距离有关但不成比例, 仪器设计和调试时可严格控制其数值, 实用中如发现较大而且稳定, 可以对测距成果进行改正, 这里暂不顾及。故一般测距精度表达式为:

式中A为固定误差;B为比例误差系数;D为被测距离。

为了真正获得目前市场上免棱镜全站仪在免棱镜模式下的测距性能。本文利用托普康GPT 3002全站仪进行了免棱镜条件下的多种情况测距性能测试, 了解和评价各仪器的性能指标。下面对于实验结果进行简单介绍和总结。

首先, 对于不同材质对测距精度的影响来说。几种介质的内部精度相差不大。说明激光束在上述几种介质表面反射时是稳定的。在以上几种反射介质中, 泥土和红砖的粗糙程度比瓷砖、白纸和白铁片的明显大很多, 试验结果表明:只要反射物体足够稳定, 物体表面的粗糙程度对测量数据的离散程度的影响并不明显。另外, 灰色瓷砖和红砖的内部精度相对差些, 从颜色上来分, 灰色和红色的灰度较大, 即颜色较深。为了验证颜色的区别对测量精度的影响。采用相同材质的不同颜色的介质对上述假设进行验证。

其次, 对于不同色彩对测距精度的影响来说, 淡绿、黄、深红三种颜色的内符合精度相比较其他几种颜色稍微差些。白色、蓝色、粉红三种颜色的内符合精度稍高些。黑色几乎没有什么信号返回。但从“与棱镜测值差值”这绝对精度指标来看, 似乎 (除了黑色) 又没有大的区别。大概可以得出:颜色越浅反射信号越强。但还有其他的因素影响测距的精度, 考虑表试验中出现的灰色瓷砖和红砖的内部精度相对差些的现象, 正好验证了“颜色越浅反射信号越强”的结论。

第三, 绝对精度实验。为了得到不同材料物体在免棱镜测距下的测距绝对精度, 选取常见的几种物体进行试验。实验数据数据可以发现玻璃介质反射面的差值10mm比其他材料反射面的差值大了很多, 差值超出了误差的范围。发生这种情况的原因可能是激光束穿透了玻璃从玻璃后面的物体进行反射了。

第四, 反射面透明度对测距精度的影响。为了验证上述假设的正确与否, 选取玻璃和半透明的塑料玻璃材质, 验证透明物体的激光束穿透性质。对于不完全透明的物体所测得的距离比实际距离小, 这是因为激光束没有完全穿透, 激光束分别从不完全透明物体和白铁片两个反射面反射。所得到的距离是它们分别与仪器之间距离的一个加权平均值。值得注意的是完全透明物体反射所得到的距离比实际距离还要长, 这是因为激光束穿透了完全透明物体后, 反射回来时, 光束在不同介质之间发生折射和光速发生了变化的双重结果, 这两种结果都使得光传播时间的增加, 从而造成测量所得距离比实际距离长的结果。

第五, 激光束对网孔的穿透试验。在实际工程应用种, 可能会碰到所测的物体前面有网状物体或是需要测量在一些狭窄缝隙中的目标。由于免测距是采用激光束的漫反射来测距的, 所以激光束的光斑大小也是影响测距精度的重要因素。当孔径直径为30mm时, 实际测量得到的距离和使用棱镜测量得到的距离相差22mm, 所以, 可以得出在50米范围内, 激光束的光斑大小大于仪器标称的15mm×30mm, 当孔径直径为50mm时, 差值为4mm, 此时可以认为激光束完全通过圆孔。在50米的距离上仪器标称的无棱镜测量条件下, 光斑大小为:15mm×30mm的椭圆。为了验证仪器的标称和实际测量时候的差距。选用直径分别为5mm, 10mm, 15mm, 20mm, 30mm, 50mm的圆孔, 进行激光束光斑大小的验证试验。

全站仪精度 篇2

全站仪在施工放样中精度的探讨

随着社会经济和科学技术不断发展,测绘技术水平也相应地得到了迅速提高.测绘作业手段也有了一个质的飞越,测绘仪器设备由过去的光学经纬仪,逐渐地过渡到半站仪,接着又推出了全站仪,以致到现在发展到了静(动)态GPS.随着仪器设备不断地创新,测绘野外作业的劳动强度逐渐减轻,工作效率不断得到提高.对全站仪在施工中放样精度进行了探讨.

作 者：韩乃福 作者单位：武警水电第六支队,湖北,宜昌,443133刊 名：人民长江 PKU英文刊名：YANGTZE RIVER年，卷(期)：39(7)分类号：P204关键词：全站仪 放样 估计精度

全站仪界址点测量精度估算分析 篇3

关键词：全站仪,极坐标法,精度,估算分析

引言

界址点测量是地籍测量工作中的一项重要内容, 目前普遍采用全站仪极坐标法测量, 并是城镇地籍测量主要采用的方法。实践表明, 全站仪极坐标法界址点测量精度能够达到城镇地籍界址点精度要求 (明显界址点精度为±5cm, 隐蔽界址点精度为±7.5cm) ;现针对其具体应用精度进行估算分析, 以期为实际工作提供参考作用。

1 全站仪极坐标法

主要分为直接极坐标法和间接极坐标法。

1.1直接极坐标法是指测站点与所测界址点视线之间不存在遮挡和障碍, 全站仪半测回观测就可以得到距离和角度观测值的测量方法, 如图1所示。

1.2间接极坐标法是指测站点与所测界址点之间的视线受到遮挡或者存在障碍不能直接在界址点上架设棱镜观测, 必须采用设立辅助点的观测方法, 如图2、图3、图4所示。

2 极坐标法的精度估算分析

2.1 直接极坐标法的精度估算分析

图1中, 界址点P的测量误差主要包含起算点A的点位误差 (m0) 、仪器对中误差 (m1) 、观测误差 (m2) 和棱镜对中误差 (m3) , 即有:

由于界址点精度是相对于邻近控制点的点位中误差, 则测站点A的点位误差m0=0;全站仪均采用光学对点器对中, 其误差m1一般小于3mm;棱镜杆一般带有圆水准器, 其对中误差m3一般不超过5mm;观测误差m2主要包含测距误差引起的纵向误差 (ms) 和测角误差引起的横向误差 (mU) , 其中, a、b分别为全站仪测距固定误差和乘常数误差、ρ=206265"、mβ为测角中误差, 则式 (1) 可变为下式:

实际工作中, 界址点与图根点之间的距离一般不超过250m。取S=250m、m1=3mm、m3=5mm, 采用5秒级全站仪极坐标法测量界址点, 其测距标称精度为± (5mm+5×10-6S) , 半测回测角中误差测距中误差为代入式 (2) 计算, 则界址点点位中误差mP=±11.6mm<5cm。

保证点位中误差mP<±5cm;取ms=5mm, 由式3计算, 可知直接极坐标法测量的距离应不大于1435m。

2.2间接极坐标法的精度估算分析

根据实际情况, 这种方法又有两点辅助法和偏心法两种。

2.2.1 两点辅助间接极坐标法

如图2所示, 测站点A与界址点P不通视, 但与辅助点P1、P2通视, 且P1、P2、P三点在一条直线上。则用极坐标法观测辅助点P1、P2两点, 并用钢尺丈量PP2 (S') 的距离, 就可获得P点的坐标。则P点的点位中误差可按下式估算:

P2点的中误差按式 (2) 估算, mP2=±11.6mm;钢尺丈量一般可达到1/2000的精度, S'一般不超过30m, 则mU是P1P2方位角 (mα) 误差引起的横向误差, 它是观测P1、P2两点水平角 (β1、β2) 误差的联合影响, 则将这些数据代入式 (4) 计算, 可得mP=±19mm<5cm。此结果比式2计算结果大0.6倍, 说明两点辅助间接极坐标法比直接极坐标法测量精度低0.6倍;要保证点位中误差mP<±5cm, 由式4和式3计算, 可知mP2<±4.8cm时, 两点辅助间接极坐标法测量的距离应不大于977m。

2.2.2 偏心间接极坐标法

这种方法又分有两种情况:第一种情况是纵向偏心法即测站点A与界址点P通视, 但不能架设棱镜观测距离如图3所示;第二种情况是横向偏心法即A与P不通视, 与辅助点P'通视, 如图4所示。

第一种情况下, P点的点位精度可按下式估算:

取偏距S'=1m, mS'=0.5mm, P'点的中误差按式 (2) 估算, mP'=±11.6mm;顾及到S'的误差, 则代入式 (5) 计算, 可得mP=±11.6mm<5cm。当偏距S'较小 (小于1m) 的情况下, 此结果与式 (2) 计算结果相同, 说明纵向偏心间接极坐标法与直接极坐标法测量精度相当;要保证点位中误差mP<±5cm, 纵向偏心间接极坐标法测量的距离应不大于1435m。

第二种情况下, 须使AP=AP', 但实际上, P'是目估标定的, 即AP≠AP', AP'的估计误差m估一般有1~3cm, 取

P点的点位中误差可按下式估算:

取AP方位角 (mα) 误差是β角和ε偏角误差的联合影响, 则将这些数据代入式 (6) 计算, 可得mP=±31.8mm<5cm。此结果比式2计算结果大1.6倍, 说明横向偏心间接极坐标法比直接极坐标法测量精度低1.6倍;在偏距S'小于3m情况下, 偏角误差对mP几乎没有影响, 但标定误差m估对mP的影响较大;要保证点位中误差mP<±5cm, 取由式 (6) 计算, 可知横向偏心间接极坐标法测量的距离应不大于1118m。

结束语

全站仪精度 篇4

关键词：全站仪,测量精度,误差,三架法,导线,陀螺方位角

1 井下全站仪导线测量的特点

井下导线测量受环境的影响, 与地面测量有很多的不同之处。主要特点是:

1) 施工环境差 (如黑暗潮湿, 通视条件不好, 行人、矿车来往频繁干扰大) 点位一般布设于坑道顶部, 需进行点下对中, 边长长短不一。提高测量精度很关键。

2) 坑道往往独头掘进, 通视条件不好, 随着坑道掘进, 点位误差积累越来越大。

3) 施工面狭窄, 坑道测量一般只能前后通视, 控制测量形式单一, 大多采用导线测量形式。

4) 井下巷道测量精度要求高, 在井下平面控制测量及井下巷道贯通测量中, 导线测量精度的高低将对确定新老巷道及采空区之间的关系、巷道的贯通等产生直接的影响, 在矿山的安全生产及抢险救灾工作中也起着重要的作用。

5) 井下导线测量方法一般先布设低级导线指示坑道掘进, 后布设高级导线进行校核。

2 全站仪的特点

它是集测角量边为一体, 由微处理器控制自动进行测距、测角, 自动归算水平距离、高差和坐标等, 还能进行施工放样, 自动记录数据, 使用极为方便, 它几乎可以完成各种常规测量仪器所做的工作。全站仪的工作原理与传统的经纬仪类似, 但它又具备以下特点:

1) 只需一次照准反射棱镜, 就能测得水平角、角竖直角和斜距, 算出测点的平面坐标和高程, 并记录下测量和计算的数据。

2) 通过全站仪的主机或电子手薄的通讯接口, 可实现全站仪与计算机或其他外围设备间的数据通讯, 从而使测量数据的获取、管理和计算机绘图形成一个完整的自动化测量系统。

3) 利用全站仪能够处理计算数据功能的特点, 配合相应的应用计算软件可实现导线测量、碎部测量和施工放样等计算任务。

4) 全站仪内部有双轴补偿系统, 可以自动测量仪器竖轴和水平轴的倾斜误差, 并对角度观测值加以改正。

3 全站仪井下测量误差分析

3.1 全站仪的仪器误差

主要由于仪器各几何关系不正确和检校不完善所引起的。这主要包括:1) 视准轴误差。这是由于视准轴不垂直于仪器横轴时产生的误差。造成盘左盘右两个位置上大小相等, 符号相反。2) 横轴误差。这是由于横轴不垂直于仪器竖轴的误差。造成盘左盘右两个位置上大小相等, 符号相反。3) 竖轴误差。这是由于仪器竖轴不铅垂所产生的误差。造成竖角越大, 误差越大, 而且还和观测方向与垂直轴倾斜方向所夹的角度有关。

3.2 全站仪在井下对中误差

这主要是井下点位与全站仪测站中心不在同一铅垂线上所产生的仪器对中误差。其对观测方向值的影响如图1所示, 设测站点为B点, 实际对中的点即仪器中心点为, 应测水平角ABC, 实测水平角。两者之差即为对中误差对水平角的影响。

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其对观测方向值的影响规律是:1) 与其线量对中误差e成正比。2) 与距离成反比, 边长越短, 对水平角的影响越大。

3.3 井下测量时, 全站仪对镜站的瞄准误差

这主要是使用全站仪瞄准的镜站的目标位置偏离了实际位置所造成。其对观测方向值的影响如图2所示。

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其对观测方向值的影响规律是:1) 与瞄准高度、目标倾斜角成正比;2) 与边长成反比。

3.4 测距误差

主要是从全站仪中心至反射镜反射点之间的测距引起的误差。测距误差包括固定误差 (对中误差、仪器常数和测相误差) 、比例误差 (测尺频率误差、光速误差、大气折射误差) 和周期误差。

3.5 外界环境条件

如井下湿度、温度、矿尘量、照明度等的变化因素, 也会给测角量距带来误差。但由于井下条件较为稳定, 不像地面那样受季节、天气的变化影响, 在短暂的测角时间内可以认为是基本稳定的, 故不考虑。

4 矿山井下全站仪导线测量提高精度的方法

1) 一测回中采用盘左盘右进行观测。由上述分析可知全站仪视准轴误差、横轴误差对观测方向值的影响为盘左盘右两个位置上大小相等, 符号相反。用盘左盘右观测同一目标时取其平均值可消除和削弱这两项误差带来的影响。观测过程中应严格保持照准部水准器气泡居中, 可消除和削弱竖轴误差, 同时亦可消除竖盘指标差的影响, , 从而提高井下全站仪导线的精度。

2) 井下采用三架法进行导线测量。在井下平面控制测量中, 一般都要进行7″级导线测量。由上述分析知全站仪在井下对中误差, 对观测方向值的影响, 与其线量对中误差e成正比。采用全站仪三架法来进行测量导线测量, 可减小井下对中误差。从而提高了井下全站仪导线测量的精度。而且可节省前视点进行对中整平的时间, 加快测量速度。

3) 适当加大垂球重量, 目标尽量瞄垂球线的根部。由上述分析知, 全站仪在井下测量由于照准误差严重影响井下测量精度, 这主要由于井下测量气流大, 镜站在点下对中, 垂球摆动幅度大。因此测量时可采用适当加大垂球重量, 减小晃动, 瞄准时尽量瞄垂球线的根部, 来提高井下全站仪导线测量的精度。

4) 边长测量时, 全站仪应注意设置为棱镜激光模式, 在气象数据中输入井下气压和温度值, 要经常检查常数改正是否与使用的反光镜匹配。还应十分注意镜面不得有水珠或灰尘玷污。井下坑道中有瓦斯时, 应采用防爆型全站仪。无论是平巷边长测量还是斜巷三角高程测量, 都进行往返测量, 来提高井下全站仪导线测量的精度。

5) 为限制测角误差的传递, 当井下全站仪导线前进一定距离后或短边巷道测量, 使用陀螺全站仪加测短边陀螺方位角, 提高井下全站仪导线测量精度。

6) 井下导线测量先布设低级导线指示坑道掘进, 后布设高级导线对低等级导线进行检查校正。尽量沿坑道中线布设, 边长尽量接近相等, 导线布为双交叉或闭合形式, 这样提高了点位横向精度, 从而提高了井下全站仪导线测量的精度。

7) 进行矿山井下全站仪高精度导线测量时, 导线边长加入化算到坑道高程面和投影到高斯投影面的改正。这样, 减小归化与投影所产生的长度变形, 从而提高了井下全站仪导线测量的精度。

5 结束语

测量工作的质量严重影响着矿山的安全与生产, 而矿山井下全站仪导线测量精度的高低, 真正体现了矿山测量工作的质量。研究矿山井下全站仪导线测量误差, 提高测量精度, 确保矿山测量成果质量准确可靠, 是矿山测量人永恒的追求和目标。

参考文献

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[2]张国良.陀螺经纬仪定向[M].徐州:中国矿业大学出版社, 1981.

[3]周立吾, 张国立, 林家聪.生产矿井测量[M].徐州:中国矿业大学出版社, 1989.

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[5]杜保义, 袁霞.测绘新技术在矿山测量中的应用[J].黄金, 2009, 21 (7) :33-35.

全站仪精度 篇5

为能够满足城市测量的需求,以及在短时间内完成作业任务,使用RTK+全站仪可以满足这些需求,并且能够保持更好的精度。城市中高等级控制点距离远、不通视,普通等级点城市中破坏大、测量过程中通视不方便(车、人容易阻挡视线)。完全利用全站仪耗时间、耗人力,无法快速测量。利用RTK+全站仪的方法可以很好的解决这些问题。在测区范围内利用RTK布设控制点、在RTK不容易到达或局限性较大的地方可在附近布设控制点在利用全站仪进行测量,这样可以快速完成各种测量任务切精度也可保证。

2 工程测量中应用全站仪降低测量误差的方法

2.1 仪器校验。

全站仪在实际测量前必须严格校验盘读数指标差,特别是竖盘读数指标差的校验。有规范要求仪器使用时第一、二、三天每天校验,以后一周一次。使用中发现,我们使用的仪器必须每天校验,只要发现竖角盘左,盘右读数指标差偏差过大,就要校验仪器。校正方法常用的有两种。一种是长气泡:首先将气泡平行于两脚螺旋,假设为0度方向,再调平。再旋转90度使气泡垂直于第三个脚螺旋再调平。然后回到0度位置看是否居中,如不居中照之前方法重来,再90度方向看是否居中,如不平如前一样。要是这两方向都平就旋转至180度方向。看气泡是否居中,是则不用校,不是则要校,其方法如下:首先看差多少,确定差的一半距离,再通过调校正螺丝使其改正一半,上面做完之后回到0度位置。看是否居中,如不居中照以上方法重来。另一种是圆气泡:这是在长气泡完好的基础上做的,首先将长气泡调平,这里是指各方向都已平了。然后看圆气泡是否居中,如不是则通过调气泡下面三颗螺丝将其调平。总之在保证各螺丝既紧又能使其居中,一般哪边高就调哪边的螺丝。

2.2 仪器安置。

仪器的平稳安置不容忽视,测量前测量仪器放置平稳,测量时才能够正确测量读数。测量前还应避免视线上障碍物对测量读数的影响。如果视线前方有障碍物,势必影响到测距结果的正确性,测量时如遇到视线前方有障碍物,一定要先清除障碍物,再进行测量。

2.3 气候影响。

天气对测量精确度有一定影响。雨后天晴不宜观测,雨后天晴的天气,空气扰动大,不宜进行测量操作。我们在一个雨后天晴的上午进行返觇观测,仪器在太阳下,逆光观测,天空雾蒙蒙的,望远镜里找不到目标。直到临近中午,阳光照到棱镜上后,才能进行观测,但目标在望远镜里仍抖动不停,严重影响测量精度。

2.4 增加三脚架的数量。

为加快测量速度,控制测量尽量采用三角架摆棱镜,这样只搬棱镜,不搬脚架,减少摆镜时间和摆站的误差。如有四个三角架配合使用,三个使用,一个走前视,这样速度会更快。

2.5 光学对中器使用时的注意事项。

全站仪和棱镜连接器都有光学对中器,很好使用。但使用中一定要按照:调平-对中-再调平-再对中的顺序使用。因为光学对中器在基座不平时,视线是斜的,这时对中,调平后就不对中了,有时要动脚架,影响测量工作进度。全站仪配有垂球,摆脚架时将其挂上,在三角座基本水平时,让垂球基本对中,固定脚架后,架仪器调平后用光学对中器精确对中,这样操作起来很快。

2.6 利用读数降低测量误差。

视距直觇和反觇读数,这样不仅可消除拆光影响,又可检验测量精度。实践中发现利用直返觇读数比较可以发现错误和误差来源:如视线障碍、对地距离过小、读数错误、记录错误、对测站中心不准等问题,可有效减少人为误差因素。利用竖盘读数指标差提高测量成果精度。反复对中后读数指标差仍不满足要求,就校竖角指标差,不管工作前校没校,一般都有效。通过正反镜指标差的验证,查找误差原因,使得测量成果的人为失误因素降为零,提高测量成果准确率。

2.7 仪高、棱镜高测量不易精确。

实际操作时,发现游标卡尺只能量到三角基座调平螺旋的上座。因上座到下座之间有调平螺旋,调整后数字是变化的,每一站不同。所以量仪高(镜高)时,从测桩中心量到角架座盘(斜10cm),再到棱镜三角联接器上座(斜5cm),直线按曲线量,不准确。现场我们采用钢卷直接量到棱镜(仪器中心)反而误差小一些。角架座盘到棱镜中心的倾角比到棱镜基座的倾角要小一些。

2.8 用CAD几何作图法计算各控制点坐标。

平面控制测量中控制点坐标计算是最繁锁的,用CAD几何作图法先作各边长度和转角,再查询端点坐标。

3 实际测量过程中为了减少误差应注意的问题

3.1 测图单元的划分,尽量以自然分界为界,如河流、道路等等,以便于地形图的施测,也减少了接边的问题。

3.2 能够测量到的点尽量实测,尽量避免用皮尺(钢尺)量取。

因为用全站仪所测量的速度远非皮尺量取所能比的,而且精度也会高一些。

3.3 同一类地物(貌)应先测,以避免内业造成一些不必要的麻烦,当然,根据实际情况,可作灵活的运用。

3.4 使用全站仪测量等高线时,除了测量特性线外,还应尽量多

测一些加密的点,以满足计算机建模的需要,也能更加详尽地反映出地貌。

4 结论

在测量操作过程中误差是无法避免的,如何使测量的结果误差降低到最小,提高测量成果准确率,还要我们工程测量人员在日常工作中不断积累总结,通过实践得出最有效且可行的解决办法。在今后,仪器的开发和使用将主要表现在软件技术中。未来全站仪的发展可能将有以下突破:(1)仪器采集数据的能力将加强。(2)仪器的自我诊断和改正能力将进一步完善,观测数据的精度将进一步提高。(3)仪器的实时处理数据的能力将提高,内置应用程序将增多。(4)系统集成将受到开发者和使用者的关注。(5)仪器间的数据直接交换和共享将成为现实,内业工作将更多的在观测的同时予以完成。

摘要：电子全站仪是光电测距仪、电子经纬仪和微处理器的集成,它能在测站上同时测量、计算显示及记录各种测量数据,在工程测量中得到广泛应用。本文结合全站仪在工程测量中的应用,谈谈降低测量误差的几种方法。

全站仪精度 篇6

随着科技水平的不断提高, 越来越多的先进仪器、设备投入到工程建设中来, 借助于这些先进的仪器、设备, 使用单位工作效率得到大幅提高, 特别是一些高精度的精密仪器的出现, 对于监测工作有着非常重要的意义。

铁路大桥, 尤其是一些修建年代较久的大桥, 在运营过程中桥梁、墩台所承受的荷载较大以及其他自然灾害的影响, 因此会不同程度的产生一些病害和变形。齐齐哈尔铁路工程学校为了对哈尔滨铁路局齐齐哈尔工务段管内平齐线K504+370m特大桥进行三项 (横向、竖向、纵向) 位移观测, 在两岸建立三个基准点, 并在每个桥墩上安装固定观测架, 观测架上安装强制归心底座。通过不同季节的观测, 特别是对洪水期间墩台的变形情况提供了可靠的数据。并且总结出一套临近水面和在冬季气温低的情况下的高精度测量方法, 效果较好, 得到使用单位的认可。

一、使用中发现的问题及解决方法

(一) 测距精度

使用的全站仪出厂标定精度为:2mm±2ppm×D, 它反映的是仪器的标称测距精度, 其中:2mm是仪器的固定误差, 它与测量的距离没有关系;2ppm×D代表的是仪器比例误差, 它随着实际测量距的变化而变化。当距离为1公里时, 2mm±2ppm×D所表示最大测距误差不超过±4mm。桥梁墩台的跨度大都在33米左右, 钢梁处最大跨度可达到65米左右, 同样两点几次测量值虽满足要求, 但误差值较大 (最大值可达到±2mm) 。分析原因:1.全站仪标定是在特定环境下进行的 (如恒温、气压值恒定等) , 而现场条件复杂, 特别是跨河测量、温差较大 (有阳光与背阴处) 的地方测量, 气压值、温度值都是变化的, 增大测量的难度。解决方法:尽量选择在阴天或是太阳下山之后测量, 必须在阳光下工作的, 一定要用遮阳伞遮住全站仪和觇标。2.全站仪与气压计拿出室外 (特别是在冬季) 后, 不要马上进行工作, 因为室内、室外温度、气压不一样, 为了提高全站仪测量精度, 必须让其适应室外温度、气压环境, 应将气压计盒打开, 全站仪从箱内取出, 一同放置在背阴处半个小时左右再进行测量也可以减小误差, 最好是有两个气压计, 仪器处一个, 觇标处一个, 每次换点时重新读取数值。

(二) 闭合差不闭合的问题

全站仪在出厂时是经过严格检验的, 各项指标能够满足精度测试的要求, 而与之配套的觇标属于附件, 其精度较低, 而这点往往被大家所忽略, 但这又恰恰正是测量精度低的主要原因。

(1) 觇标精度低:全站仪水平气泡为每格30″, 拓普康觇标相对精度高一些, 水平气泡也为每格30″;而国产觇标的精度相对要低一些, 水平气泡为每格60″;在进行高等级测量时建议使用进口觇标。

(2) 使用觇标正、背面不同心的问题:

测量时往往只注意仪器的精度, 而忽略了觇标的精度, 远距离测量时不容易发现问题, 通常在觇标顶部加上花杆, 瞄准顶部花杆, 中丝平分;近距离测量时问题较突出, 测量时往往只瞄准觇标顶端的尖, 即使这样, 水平角闭合差很有可能达不到要求, 究其原因:是因为觇标是由几部分活动构件组成的, 对点器只反映基座的对中情况, 以上各部分不一定与基座同心。全站仪与觇标全都安置在强制归心底座上, 相距33米左右时, 仪器不动, 瞄准觇标顶部的尖处, 然后松开觇标上部螺丝, 慢慢转动觇标头部, 通过全站仪观测镜可以发现所瞄准的点位已偏离十字线的中线, 觇标旋转180°时, 偏离值最大, 不同生产厂家的觇标偏离值也不同, 这也是造成水平角不闭合的主要原因。最初对平齐线K504+370m特大桥墩台位移观测, 其水平角闭合差最大可达到4′多, 超出规范要求, 重复多次, 仍然是同样的结果, 查找原因, 发现觇标的这一问题, 采取相应的办法: (1) 每一测回时让觇标旋转一个角度, 每次觇标顶尖都不可能在同一点位, 各测回值之间相对有较大的偏差, 但一定要注意每一测站测角中误差不得大于规范规定要求, 这样得出的结果较真实。 (2) 觇标对正平整后, 各螺丝不要拧得太紧, 拧住就行, 避免因为螺丝的缘故产生误差。

(三) 计算问题

大地测量点位的确定通常是采用坐标计算的方法, 而且这一方法是公认确定地面点位最行之有效的方法。但是在桥梁墩台位移变形观测中采用坐标法计算有一定局限性。通过试验分析, 如果用坐标法来确定各墩台点位, 在满足测量精度要求的前提下, 通过对各次测量各墩台坐标值比较, 如果桥梁很长, 桥墩较多, 误差累加后, 桥墩的坐标值最大可差出十几厘米, 甚至更大。铁路桥墩台上部是梁, 梁上部是轨道, 墩台差出十几厘米会影响到铁路行车的安全。例如:某梁跨基线长度为33米, 方位角276°01′34″, 下一点坐标值为 (x1+3.464, y1-32.818) , 若再次测量基线长度为33.002米, 方位角不变, 这一点坐标值为 (x1+3.465, y1-32.820) , 误差可达到±2mm;如果基线长度不变, 方位角为276°01′31″, 这一点坐标值为 (x1+3.464, y1-32.818) ;可以看出, 方位角 (水平角) 变化很小时, 对坐标影响不明显, 而距离的微小误差就能明显影响到坐标点位的误差。前面已经说过, 水面上的气压值是变化的, 很复杂, 测距精度只能达到标定偏差的最大值;而且水平角不可能丝毫不差, 这些都足以说明桥梁墩台采用坐标法定点位的不足。如果采用偏角法, 则比较能发映出墩台变化的真实情况, 做法是先作出基线和水平角, 然后将各次测得的导线值与其比较, 测距值用各墩台之间的相对值, 反映纵向位移情况, 偏角差与测距值的乘积即:x=tg (Δα) ×λ, 作为各点的横向位移值, 其中:Δα—两次测量水平角的差值, λ—测距值。这样就将平面点位分解为横向和纵向偏差, 横向位移逐点累加, 纵向位移不累加。最后可分别将各点横向位移值、纵向位移值绘制成图。并将首次观测值作为基准值, 以后的测试数据都要与基准值进行比较, 来判断墩台是否发生位移。换句话说, 每次测量, 就是要验证基准值, 测量其重复性。

二、结束语

用强制归心底座配合高精度全站仪进行桥梁墩台位移观测, 除对全站仪的性能了解外, 还要对觇标的情况要有所了解, 对测量的时间也要有具体的要求, 这样才能够取得较满意的效果。

参考文献

【1】武汉测绘科技大学《测量学》编写组编著.测量学.测绘出版社, 2004年.

全站仪精度 篇7

全站仪是水利工程测量工作中非常常用的一种测量工具, 其具有操作方便、准确率高的特点, 能够有效地降低测量难度, 在水利工程测量工作中发挥良好作用。

1 水利工程测量当中的全站仪使用

水利工程建设的过程中, 涉及到大量的测量工作, 这就需要应用到各种各样的测量工具。在过去的测量工作中, 常用的测量仪器为:经纬仪、水准仪等测量工具, 这些仪器的测量精度普遍不高。全站仪与其他测量仪器相比, 精度更高、实用性更强, 并且其具有准确性、全面性、便携性的特点, 全站仪能够为水利工程的设计、建设提供准确的数据、资料, 从而其在水利工程测量中具有广泛的应用。

2 全站仪在使用当中的误差分析

2.1 全站仪的轴系误差分析

将全站仪与经纬仪相比, 经纬仪在光学原理上有很多全站仪所没有的优势。对全站仪实施轴系方面的检验, 发现其在轴系方面存在较多的误差, 由于这些轴系误差的存在, 对于实际的工程测量具有较大的影响。对轴系误差产生的主要原因进行简单分析, 主要表现为: (1) 环境温度的变化, 会导致全站仪的视准轴位置出现变化, 从而导致轴系误差的产生; (2) 测量过程中, 如果全站仪的镜头安装与调整中存在相关的问题, 就会直接导致镜头中的望远镜的十字丝中心与正确位置存在较大的偏离, 导致由于视准轴与仪器水平方向的轴线不相交而引发轴系误差; (3) 如果轴系误差检验工作中存在相应的问题, 会使得视准轴的误差补偿及横竖轴的误差检验方面存在错误定位, 导致出现水平方向上的轴系误差。

2.2 全站仪度盘误差分析

在观测过程中如果将望远镜转半圈再实施观测, 在盘的右边观测时, 其视准轴就会落在标准轴的左侧或者右侧, 两边的观测结果会导致视准轴的落位正好相反, 并且在这两种情况下, 全站仪的度盘误差能够保持一致, 而二者的符号正好相反, 对于这种情况下的度盘误差, 可以取两边数据的平均值。在转动过程中, 应该将照准部方向与扫描盘方向保持一致, 这样能够有效地减少转动过程中导致的度盘误差, 并且在同一个角度的度盘误差观测过程中, 能够对垂直轴连同光电扫描度盘实施方位调整, 对于半侧回角中的误差具有非常重要的作用, 有利于测量过程中度盘误差值的减少。

2.3 全站仪测距误差分析

应用两点之间的高差, 实施目标的测距测量是全站仪测距中应用的测量原理。在测距过程中, 由于存在人自身视觉的精度限制, 难以达到良好的瞄准功能, 所以容易导致测量结果与人的判断具有较大的差距, 并且还有可能出现精度不一致的情况。这种误差称之为测距误差, 导致这种误差存在的主要原因是由于全站仪测距过程中大多采用的是相位式光电测距, 测距误差与所测距离之间成正比的关系, 这种误差的产生, 与大气折射率、光速等有关, 所以将其称之为相对测量误差, 这些误差的存在会对其测量精度产生严重影响。

3 全站仪误差精度控制

任何一项测量工作中, 保证数据的准确性与测量精度是非常重要的, 但是在实际的测量工作中, 由于受到各种因素的影响, 产生一定的测量误差是难以完全避免的, 这就需要积极采取措施做好其误差的精度控制。

3.1 全站仪轴系误差精度控制

在应用全站仪开展水利工程测量的过程中, 对于其实时数据影响最大的就是其轴系误差, 做好其误差精度控制是非常必要的。在轴系误差精度控制过程中, 为了有效减少这种误差, 可以应用不一样的观测方式, 适当地改变全站仪的观测角度, 将整个观测角度的全测回改成半测回, 并综合考虑全站仪的测角精度问题, 看角度变化时是否会对测角精度存在较大的影响, 这主要是由于仪器出厂的过程中, 存在一定的标称精度。在野外测量过程中, 观测角度变化过程中, 很容易产生垂直轴与水平轴方向的误差, 有时候测量过程中还会产生扇形段弧形的轴系误差分析。

3.2 全站仪度盘误差精度控制

三角高程测量法是全站仪度盘误差精度控制中最为常用的一种控制方法, 在对三角高程测量法进行分析时, 可以结合相关的工程实例, 首先对其高程实施测量, 之后再进行三角高程误差的计算, 并结合其地球曲率对其精度进行计算。在实际应用中采用这种中间设置全站仪工程实例的计算方法, 可以使得整个测量工作不受地形的限制, 只要放置好全站仪, 就可以开展测量工作, 这对于水利工程测量过程中作业效率的提升具有非常重要的作用。

3.3 全站仪测距误差精度控制

在全站仪的测距误差精度控制过程中, 一种有效的措施就是应用相位式光电技术实施距离的测量。这种精度控制方法中, 可以针对人眼的分辨度、所处的观测环境条件限制、观测能力的限制实施精度控制, 并且应用计算公式进行计算, 之后再应用多次取平均值的方法实施测量, 能够有效地减小全站仪的测距误差, 对于测距误差精度控制效率的提升具有积极的作用。

4 结束语

全站仪是水利工程测量中非常重要的工具, 但是在实际的测量工作中, 由于受到各种因素的影响, 出现各种测量误差是难以避免的。本文就主要对其常见的误差进行了简单分析, 并提出了相应的误差控制精度控制措施, 对于其测量精度的提升具有积极的作用。

参考文献

[1]潘永明.论水利工程测量中全站仪的误差分析与精度控制[J].广东科技, 2014 (2) .

[2]刘勇, 韦汉华.水利工程测量中全站仪的误差分析与精度控制[J].企业技术开发, 2013 (7) .