論水利工程測量中全站儀的誤差分析與精度控制

賽力克·依曼拜

【摘要】人們的生產(chǎn)生活離不開水利工程，水利工程建設(shè)會受到水利工程測量工作準(zhǔn)確性的影響。全站儀是水利工程測量中應(yīng)用比較廣泛的一種測量儀器。全站儀的精確度對測量結(jié)果的準(zhǔn)確性有著直接的影響。文章對水利工程測量中全站儀的誤差分析和精度控制進(jìn)行了簡要的分析。

【關(guān)鍵詞】水利工程；全站儀；精度控制

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，畢節(jié)市測量工作更加便利，必須做好全站儀的誤差分析和進(jìn)度控制工作，通過先進(jìn)的測量技術(shù)來降低測量誤差、改進(jìn)處理方法，使水利工程測量的準(zhǔn)確性得到保障。本文結(jié)合實際工作經(jīng)驗分析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。

1.水利工程測量中全站儀的應(yīng)用

全站儀的水利工程測量中應(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。就精確度和實用性而言，全站儀都比傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀把水準(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，在水利工程測量中發(fā)揮著重要的作用，在水利工程測量基礎(chǔ)資料中，通過全站儀可以得到很多準(zhǔn)確的數(shù)值[1]。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(hù)階段和應(yīng)用管理階段到測量工作中都要使用到全站儀。需要提供高等級的平面不空網(wǎng)的大中型水利工程項目測量更需要應(yīng)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

產(chǎn)生軸線誤差的原因在于：全站儀鏡頭沒有進(jìn)行良好的安裝和調(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[2]。儀器視準(zhǔn)軸的位置還會受到環(huán)境溫度變化的影響，造成誤差。由于有錯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，造成軸系誤差。

2.2分析全站儀度盤誤差

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、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(jìn)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，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及注意事項

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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行實際測量時往往需要對觀測角度進(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。例如某扇形段弧形具有較高的精度要求，其長為25米左右，高差為10米左右，對本體對弧精度的要求達(dá)到了±0.1毫米。這就需要將鞍座定位測量誤差控制在±0.3毫米以內(nèi)。

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(jìn)行計算，以地球曲率為基礎(chǔ)將精度計算出來[3]。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剛才用相位式光電技術(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。要使使全站儀的測距誤差減小可以多次測量后取平均值。

3.4使用全站儀的注意事項

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(jìn)行測距儀器的安放，將全站儀的測距誤差降到最低。

4.結(jié)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(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。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉元濤. 淺談房屋建筑地基基礎(chǔ)施工技術(shù)及應(yīng)用[J]. 城市建設(shè)理論研究：電子版，2013（18）：23-24.

[2] 楊舟海. 現(xiàn)代房屋建筑地基基礎(chǔ)工程施工技術(shù)[J]. 價值工程，2012（22）：108-109.

[3] 宋兆陽. 房屋建筑地基基礎(chǔ)施工技術(shù)及應(yīng)用[J]. 技術(shù)與市場，2012（12）：51.