論水利工程測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)勘查開發(fā)局九一五水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊 四川眉山 620000）

論水利工程測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)勘查開發(fā)局九一五水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊 四川眉山 620000）

水利工程測量中廣泛地應(yīng)用到全站儀，為了使水利工程測量的準(zhǔn)確性得到有力的保障，水利工程測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度控制工作。通過先進的測量技術(shù)來降低測量誤差、進而改進其處理方法，使水利工程測量的準(zhǔn)確性得到保障。本文主要講述了水利工程測量中全站儀的應(yīng)用，以及使用過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 簡述水利工程測量中全站儀

全站儀主要講的是由光電測距儀、電子經(jīng)緯儀以及電子記錄器共同組成，能夠自動測距、自動測角，自動記錄和自動計算的多功能高效率的一種地面測量儀器。全站儀主要用于空間數(shù)據(jù)的采集更新與實現(xiàn)測繪的數(shù)字化，其主要的優(yōu)勢是數(shù)據(jù)信息處理的迅速與精準(zhǔn)。全站儀在水利工程測量中應(yīng)用的范圍非常廣泛。水利工程測量工作使用的測量儀器有很多，例如經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀等等。就精確度和實用性而言，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，在水利工程測量中發(fā)揮著重要的作用。在水利工程測量的基礎(chǔ)資料中，通過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)計規(guī)劃階段和后期的施工階段、養(yǎng)護階段和應(yīng)用管理階段一直到測量工作中，我們都要使用到全站儀。高等級的大中型水利工程項目的測量工作則更加需要使用全站儀。

2 全站儀在使用過程中的誤差分析

2.1 分析全站儀的軸系誤差

全站儀在使用的過程中，產(chǎn)生軸線誤差的主要原因是：全站儀的鏡頭沒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和視準(zhǔn)軸沒有相交。儀器視準(zhǔn)軸的位置還會受到環(huán)境溫度變化的影響，容易造成誤差。由于有錯誤的定位存在于豎軸的橫向誤差補償、橫軸的誤差補償、視準(zhǔn)軸的誤差補償中，因此造成軸系誤差。

2.2 分析全站儀度盤誤差

全站儀在使用的過程中，造成全站儀度盤誤差的主要原因是：垂直角，度盤誤差會受到垂直角的影響，垂直角越大度盤誤差就越大。在觀測的過程中，如果觀測方向在盤的左邊，則視準(zhǔn)軸就會位于標(biāo)準(zhǔn)視準(zhǔn)軸的右側(cè)或左側(cè)，則出現(xiàn)度盤誤差的測量值就會比實際測量值小或者大。如果將望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)為半圈，觀測方向位于盤的右邊，則視準(zhǔn)軸就會位于標(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量結(jié)果正好相反。

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

2.3 分析全站儀測距誤差

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

3 水利工程測量中全站儀的精度控制

在水利工程測量中，要保證測量數(shù)值的準(zhǔn)確性，就必須對全站儀的誤差精度進行有力的控制。在測量的過程中難免會產(chǎn)生誤差，因此必須采取有效的措施來對誤差精度進行嚴(yán)格的控制，以保證測量數(shù)值的準(zhǔn)確性。

3.1 控制全站儀的軸系誤差精度

由于水利工程測量中的實時數(shù)據(jù)會受到全站儀軸系誤差的直接影響，造成整個測量結(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方式，例如：用半測回角度代替全測回角度，并對全站儀的側(cè)角精度變化進行考慮。要注意側(cè)角精度是否會受到角度改變的影響。全站儀在出廠時具有一定的標(biāo)準(zhǔn)精度，在進行實際測量時往往需要對觀測角度進行改變，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 控制全站儀的度盤誤差

可以使用三角高程測量法來控制全站儀度盤誤差的精度。首先要與水利工程實際情況相結(jié)合，測量其高程，然后對三角高程對誤差進行計算，以地球曲率為基礎(chǔ)將精度計算出來。在工程實例的計算過程中可以設(shè)置中間全站儀，使其擺脫地形限制，使測量工作更加便利，使水利工程測量的外業(yè)作業(yè)效率得以提高。

3.3 控制全站儀的測距誤差

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

4 使用全站儀應(yīng)該注意的事項

使用全站儀時要注意使全站儀盡量靠近兩個測量點的中軸線，這是由于全站儀的安放位置會影響到高程測量的精度以及全站儀的軸系誤差。由于全站儀的角度會對全站儀的度盤誤差產(chǎn)生直接的影響，因此要對觀測目標(biāo)的垂直角大小的精確性予以保障。要將合適的測距位置選擇出來，進行測距儀器的安放，將全站儀的測距誤差降到最低。

使用全站儀進行測量工作的時候，要盡量做到細(xì)部點測量的完整，可以進行實測的點要盡量做到不使用尺子來進行測量，這樣的話能夠避免因為尺子等測量所得出的數(shù)值不夠精準(zhǔn)，造成估算誤差。同時，也能夠降低其工作效率。在同一個測量圖中，相近的地質(zhì)面貌與建筑物應(yīng)該在一個批次中進行測量，這樣的話可以有效的建設(shè)由于內(nèi)業(yè)處理所造成的偏差。但是，在實際的工作中我們應(yīng)該視情況而定，進行靈活處理。全站儀在進行測量的工作中，例如：在測量等高線的時候，我們應(yīng)該增加測點的密度，那么測量的結(jié)果就會更加的精準(zhǔn)。測量的結(jié)果與實際的地形地貌比較相符，與計算機建模要求也比較相符。

5 結(jié)束語

在水利工程測量中全站儀發(fā)揮著重要的作用，作為一項測量儀器，全站儀難免會產(chǎn)生誤差，但為了提高水利工程測量的精確性和準(zhǔn)確性，必須采取有力的措施對全站儀的誤差進行控制，將其控制在最小的范圍內(nèi)。這就需要不斷的改進測量方法，提高測量技術(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，延長水利工程建筑的使用壽命，避免不精確的測量造成的嚴(yán)重后果。

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

TB22[文獻碼]B

1000-405X（2015）-11-235-2