全站型電子速測(cè)儀JJG100-2003 和 JJG703-2003

1、全站型電子速測(cè)儀 JJG100-2003 和 JJG703-2003,1 全站儀的檢定規(guī)程和準(zhǔn)確度等級(jí) 2 全站儀的測(cè)角功能檢定方法 3 全站儀的測(cè)距功能檢定項(xiàng)目 4 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 17123-4 光電測(cè)距儀 5 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 17123-5:2012 全站儀 6 長(zhǎng)度基線場(chǎng)校準(zhǔn),1 全站儀的檢定規(guī)程和準(zhǔn)確度等級(jí) 地方:全站儀JJG 1002003 , 光電測(cè)距儀JJG7032003 軍隊(duì):全站型電子速測(cè)儀檢定規(guī)程GJB5073-2004 國(guó)際:Electro-optical distance meters ISO 17123-4:2012 中國(guó)全站儀分級(jí)規(guī)定,新版規(guī)程 JJG 100,國(guó)

2、際標(biāo)準(zhǔn) INTERNATIONAL STANDARD ISO 17123-5:2012 Field procedures for testing geodetic and surveying instruments Part 5 大地測(cè)量?jī)x器的野外測(cè)試程序之五 Total station 全站儀,2 全站儀的測(cè)角功能檢定方法 光學(xué)經(jīng)緯儀檢定項(xiàng)目 全站儀的測(cè)角功能檢定項(xiàng)目 （1）外觀及部件檢查 外觀檢查 （2）水準(zhǔn)器軸與豎軸垂直度 基礎(chǔ)性調(diào)整和校準(zhǔn) （3）照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)正確性 照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)正確性 （4）望遠(yuǎn)鏡豎絲鉛垂度 望遠(yuǎn)鏡豎絲對(duì)橫軸的垂直度 （5）測(cè)微器行差 縱轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡時(shí)水平讀數(shù)改正數(shù)正確性 （6

3、）測(cè)微器隙動(dòng)差 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)傳輸功能檢查 （7）視軸與橫軸垂直度 視準(zhǔn)軸誤差c檢定 （8）橫軸與豎軸垂直度 橫軸誤差i （9）豎盤值標(biāo)差 豎盤指標(biāo)差檢定 （10）調(diào)焦運(yùn)行誤差 望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦運(yùn)行誤差檢定 （11）照準(zhǔn)部偏心差 望遠(yuǎn)鏡分辨力 （12）對(duì)中器視軸與豎軸垂直度 光學(xué)對(duì)點(diǎn)器誤差 （13）豎盤指標(biāo)補(bǔ)償誤差 補(bǔ)償范圍及補(bǔ)償誤差 （14）一測(cè)回水平方向標(biāo)準(zhǔn)偏差 一測(cè)回水平方向標(biāo)準(zhǔn)偏差 （15）一測(cè)回垂直角標(biāo)準(zhǔn)偏差 一測(cè)回垂直角標(biāo)準(zhǔn)偏差,3.1 發(fā)射、接收、照準(zhǔn)三軸關(guān)系正確性 要求：望遠(yuǎn)鏡十字絲瞄準(zhǔn)棱鏡中心時(shí)，能接收到最強(qiáng)信號(hào)。 JJG703-2003規(guī)程檢測(cè)方法： 棱鏡安置在距離全站儀300m

4、1000m處，全站儀瞄準(zhǔn)棱鏡的上下左右不同位置，直到接收信號(hào)最大，查看十字絲是否位于棱鏡中心,計(jì)算方法： H1=|H1-H| , H2=|H2-H| , Z1=|Z1-Z| , Z2=|Z2-Z| 限差要求：|H1-H2|H1-H2|/5 , |Z1-Z2| |Z1-Z2|/5,JJG100-20XX的方法： 先照準(zhǔn)棱鏡中心，讀取水平盤H和垂直盤Z，左偏微動(dòng)，直到信號(hào)臨界消失，讀取H1,右偏微動(dòng)，直到信號(hào)臨界消失，讀取H2,上下臨界位置讀取Z1,Z2,3 全站儀測(cè)距功能檢定 JJG7032003,3.2 調(diào)制光相位均勻性 定義：因?yàn)榘l(fā)光管相位不均勻?qū)е虏煌諟?zhǔn)部位的測(cè)距差異,檢定方法： 在距離

5、全站儀50米的地方設(shè)置棱鏡，全站儀照準(zhǔn)棱鏡中心及周圍2范圍內(nèi)13個(gè)位置，分別測(cè)距2次求平均，四周位置測(cè)距值與中心位置測(cè)距值比較，最大差值應(yīng)當(dāng) a/2 , a測(cè)距固定標(biāo)準(zhǔn)差,調(diào)制光相位均勻性檢定程序界面,3.3 幅相誤差（JJG100-20XX規(guī)程取消此項(xiàng)目） 定義：因?yàn)榻邮招盘?hào)強(qiáng)度不同引起的測(cè)距誤差。 全站儀接收到的測(cè)距信號(hào)強(qiáng)度受下列因素影響： （1）棱鏡距離； （2）棱鏡數(shù)量； （3）大氣通視程度； （4）背景光干擾。 全站儀內(nèi)部加裝自動(dòng)減光控制電路，保持測(cè)距信號(hào)與參考信號(hào)在相同的幅度水平。 檢定方法：在距離全站儀30-50米的地方設(shè)置棱鏡，全站儀物鏡前加裝灰度濾光器（減光板），照準(zhǔn)棱鏡中心

6、，調(diào)整濾光器，在6個(gè)不同信號(hào)強(qiáng)度下，分別測(cè)距3次取平均，6個(gè)平均距離的最大差值 a/2,3.4 測(cè)距分辨力（JJG100-新規(guī)程可能取消此項(xiàng)目） 通用計(jì)量術(shù)語及定義JJF1001-2011之7.14、和7.15 分辨力：引起相應(yīng)示值產(chǎn)生可察覺變化的被測(cè)量的最小變化。 顯示裝置能有效辨別的最小示值差。（末位數(shù)字值） 通用計(jì)量術(shù)語及定義JJF1001-2011之7.16 鑒別閾：引起相應(yīng)示值不可檢測(cè)變化的被測(cè)量的最大變化。 測(cè)距分辨力JJG703-2003的檢定方法： 在30米距離上，使棱鏡每次移動(dòng)1.1mm，測(cè)距多次取平均，移動(dòng)10次 得到11個(gè)平均距離D0,D1,D2,D3D10，都?xì)w算到首位

7、置， 得到11個(gè)歸算距離di=Di-(i-1)1.1mm ,i=1,2,3,.11 按貝塞爾公式計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差m分,m分的本質(zhì)是分辨力引起的測(cè)距不確定度,測(cè)距分辨力檢定示例,Vi=Di-Dp,當(dāng)分辨力高于鑒別力時(shí)，上述方法可行； 若分辨力低于鑒別力，則上述方法結(jié)果幾乎為0，難以解釋。 JJG100-20XX要求： ，-最小單位值 3.6 精測(cè)頻率的檢定 檢定裝置：光電轉(zhuǎn)換器，頻率計(jì)，準(zhǔn)確度510-8 f=f-f0 相對(duì)誤差限差原來為 ，新規(guī)程為 f實(shí)測(cè)頻率 ， f0標(biāo)稱頻率,測(cè)距重復(fù)性（內(nèi)符合標(biāo)準(zhǔn)偏差） 在距離全站儀50米的處設(shè)置棱鏡，全站儀精確照準(zhǔn)棱鏡中心， 連續(xù)測(cè)距2030次，按照貝塞爾公式

8、計(jì)算內(nèi)符合標(biāo)準(zhǔn)偏差m內(nèi)。 規(guī)程要求： m內(nèi) a/4,3.5 測(cè)距重復(fù)性,3.7 周期誤差的檢定 周期誤差：由于儀器內(nèi)部信號(hào)竄擾引起測(cè)量距離呈周期性變化的誤差。 規(guī)程要求： 振幅A 0.6a 檢定裝置：室內(nèi)長(zhǎng)度基線(30m-50m鋼卷尺，檢定平臺(tái)). 精測(cè)尺長(zhǎng)/2 ,以/40或者/80為間隔，連續(xù)移動(dòng)棱鏡，測(cè)量n個(gè)距離D1、D2、Dn,誤差方程：Vi=K-Xsin(i)-Ycos(i)+fi 其中：fi= B0+Li+i+ Li(t-t0) - Di X=Acos(0) ,Y=Asin(0) , i =720Di/ , =c/f f 精測(cè)頻率 ， 標(biāo)準(zhǔn)鋼尺溫度系數(shù) c 空氣光速=29979245

9、8/1.00027=299711536 m/s 根據(jù)最小二乘原理，可以組成法方程,算出X、Y、K之后 計(jì)算A、0、V及單位權(quán)標(biāo)準(zhǔn)偏差m0、mA、m0,周期誤差檢定結(jié)果圖形顯示,檢定裝置：野外基線場(chǎng)，6段,1000m，相對(duì)誤差110-6 氣象改正的公式 : C1=278.96 , C2=0.3872 , P大氣壓hPa , t 溫度 , d距離m 3.8.1 解析法檢定加常數(shù),在100米長(zhǎng)度內(nèi)測(cè)量n個(gè)分段距離： d1,d2,d3,dn和總長(zhǎng)D 因?yàn)椋篋+K=(d1+K)+(d2+K)+.+(dn+K)=d1+d2+dn+nK 所以：K=(D-d1-d2-d3-dn)/(n-1) 加常數(shù)K的標(biāo)準(zhǔn)差

10、sk與單個(gè)距離測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)差sd的關(guān)系： n = 2 3 4 5 6 sK/sd= 1.73 1.00 0.74 0.61 0.53,3.8 加、乘常數(shù)的檢定,3.8.2 基線比較法聯(lián)合檢定加常數(shù)、乘常數(shù) 在基線場(chǎng)組合測(cè)量n個(gè)距離，施加氣象改正、周期誤差改正后： D1,D2,D3,Dn 列出誤差方程：Vi =li-K-RDi ， li=標(biāo)-測(cè)=Bi-Di 等權(quán)平差（線性回歸）可得,如果乘常數(shù)不顯著，則認(rèn)為 R=0，只計(jì)算加常數(shù)及其標(biāo)準(zhǔn)差,根據(jù)GJB5073-2004 檢定規(guī)程的要求:單位權(quán)標(biāo)準(zhǔn)偏差 m0 md/2 md=a標(biāo)+b標(biāo)Dp , Dp為基線平均值,乘常數(shù)顯著性判別,根據(jù)JJG703-20

11、03及JJG100-20XX 檢定規(guī)程的要求: mKa/2 , mRb/2,Q11 , Q22都是所測(cè)基線邊數(shù)n和基線結(jié)構(gòu)的函數(shù)，與儀器本身無關(guān)。 只有單位權(quán)標(biāo)準(zhǔn)差m0直接反映儀器的測(cè)距外符合精度。 用同樣的數(shù)據(jù)，按照“解析法”也可以計(jì)算單位權(quán)標(biāo)準(zhǔn)差s0， 它可以反映所測(cè)基線長(zhǎng)度是否有粗差及儀器的測(cè)距內(nèi)符合精度,限差設(shè)置分析,線性回歸計(jì)算的軟件界面,線性回歸結(jié)果的圖形顯示:K=-2.3mm , R=-4.8mm/km,線性回歸結(jié)果的圖形顯示:K=-5.5 , R=0,3.8.3 影響比較法檢定加常數(shù)、乘常數(shù)的主要誤差因素 a)儀器和棱鏡的對(duì)中誤差 光學(xué)對(duì)中0.5mm ，強(qiáng)制對(duì)中0.1mm b)

12、幅相誤差 1mm c)周期誤差 0.5mm d)分辨力 0.3mm e)氣象元素測(cè)定誤差 0.5ppm f)氣象代表性誤差 1ppm g)精測(cè)頻偏 1ppm,1)非等權(quán)線性回歸法計(jì)算測(cè)距加、乘常數(shù)更合理； 測(cè)距標(biāo)準(zhǔn)偏差： mD=a+bD TC1800全站儀標(biāo)稱標(biāo)準(zhǔn)偏差=1mm+2ppmD,3.8.4 測(cè)距常數(shù)檢定問題討論,2)統(tǒng)一選擇1km的距離測(cè)量誤差作為單位權(quán)標(biāo)準(zhǔn)差； 驗(yàn)后單位權(quán)標(biāo)準(zhǔn)偏差m0作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，同一個(gè)基線場(chǎng)上，好儀器的m0的確比差儀器的m0小 。但存在著如下缺點(diǎn)： （a）含義模糊，不便解釋，限差難定 m0對(duì)應(yīng)的基線長(zhǎng)不確切。 （b）不同基線場(chǎng)的結(jié)果難以比較 因?yàn)榛€長(zhǎng)度、分布不同

13、，致使同一臺(tái)儀器在不同基線場(chǎng)檢定加乘常數(shù)所獲得的m0肯定存在顯著差異，無法進(jìn)行比較。 合理評(píng)價(jià)方法： 選擇1000m的基線測(cè)量誤差作為單位權(quán)標(biāo)準(zhǔn)差,驗(yàn)前單位權(quán)標(biāo)準(zhǔn)差 u0=mD=a+b ，按照非等權(quán)線性回歸法計(jì)算加乘常數(shù)，平差后計(jì)算m0,3) 檢定場(chǎng)基線點(diǎn)的合理分布,結(jié)論： (a)長(zhǎng)基線有利于乘常數(shù)檢定 在相同的點(diǎn)分布方式下，增加基線的最大長(zhǎng)度能夠明顯減小乘常數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差；最長(zhǎng)基線從720米增加到1104米，乘常數(shù)檢定標(biāo)準(zhǔn)差減小40% ； (b)基線點(diǎn)兩端密集分布有利于乘常數(shù)檢定 在最大長(zhǎng)度一定情況下，基線點(diǎn)兩端密集分布比一端密集、逐漸稀疏的分布更有利于減小加乘常數(shù)檢定標(biāo)準(zhǔn)差；多臺(tái)儀器一同檢定的

14、實(shí)踐還表明，兩端密集分布還有利于減小勞動(dòng)強(qiáng)度； (c)基線點(diǎn)分布和基線長(zhǎng)度都不大影響加常數(shù)檢定精度,4) 新方法：加乘常數(shù)分離檢定方法,1) 因瓦尺比對(duì)法檢定加常數(shù) K=(L1-d3-d4)/2,2) 解析法檢定加常數(shù) (d1+K+d1R)+(d2+K+d2R)+ +(dn+K+dnR) = D+K+DR 化簡(jiǎn)可得: （n-1）K = D - d +(D-d)R,3) 比較法單獨(dú)檢定乘常數(shù),野外在長(zhǎng)邊基線(1000m左右)上進(jìn)行比較測(cè)量; 每一段基線測(cè)量值di進(jìn)行加常數(shù)修正，Di=di+K 把Di與基線標(biāo)準(zhǔn)值Bi比較，按照最小二乘法計(jì)算R: 誤差方程： Vi=-DiR+(Bi-Di,兩種方法檢

15、定的加常數(shù)最大差異0.8mm，同樣的21條邊數(shù)據(jù)用兩種方法計(jì)算的乘常數(shù)最大差異0.6mm/km； 在分離檢定法中，11條長(zhǎng)邊解算的乘常數(shù)與21條邊計(jì)算的乘常數(shù)也沒有明顯差異,4) 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果,5)分離檢定與聯(lián)合檢定之比較 提高了可靠性 因瓦尺檢定法將全站儀直接與因瓦尺比較，避免了野外基線位移變化的影響，縮減了長(zhǎng)度傳遞環(huán)節(jié)，提高了計(jì)量結(jié)果的可靠性。 保持了準(zhǔn)確性 加常數(shù)檢定無論使用“因瓦尺檢定法”還是“解析法”，都可以在室內(nèi)完成，與傳統(tǒng)的“聯(lián)合檢定法”相比，結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差相當(dāng)。 降低了檢定成本 比較法單獨(dú)檢定乘常數(shù)，采用加常數(shù)檢定結(jié)果，修正野外基線測(cè)量數(shù)據(jù)之后，再計(jì)算乘常數(shù)，只需要2個(gè)測(cè)站，1

16、1條長(zhǎng)邊測(cè)量，乘常數(shù)結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)差就可以達(dá)到21條邊測(cè)量“聯(lián)合檢定法”計(jì)算的效果，野外作業(yè)量可以大幅減少（6個(gè)測(cè)站減為2個(gè)測(cè)站，外業(yè)測(cè)量時(shí)間減少50%），也就降低了檢定成本,4 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 17123-4:2012介紹 大地測(cè)量?jī)x器的野外測(cè)試程序 Part 4: Electro-optical distance meters 光電測(cè)距儀,4.1 完全測(cè)試場(chǎng)地布置 在大約600m距離上，布設(shè)7個(gè)穩(wěn)固點(diǎn)位于一條直線上，點(diǎn)間距離要求,4 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 17123-4:2012介紹 大地測(cè)量?jī)x器的野外測(cè)試程序 Part 4: Electro-optical distance meters 光電測(cè)距

17、儀,4.2 完全測(cè)試的數(shù)據(jù)采集 在良好天氣條件下，全組合測(cè)量21段距離,4.3 完全測(cè)試計(jì)算 按照“解析法”計(jì)算7個(gè)參數(shù)和21個(gè)距離殘差rij ,再計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差s0,如果s0滿足如下公式，就不否認(rèn)其達(dá)到了的標(biāo)稱測(cè)距指標(biāo),s0服從X2分布,5 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 17123-5:2012介紹 大地測(cè)量?jī)x器的野外測(cè)試程序 Part 5: Total station 全站儀,5.1 全站儀完全測(cè)試的場(chǎng)地布置 三個(gè)目標(biāo)點(diǎn)T1、T2 、T3構(gòu)成三角形，至少某一邊長(zhǎng)稍微大于工作預(yù)期的距離；三個(gè)測(cè)站S1、S2 、S3大概位于三個(gè)目標(biāo)點(diǎn)附近， 測(cè)站S1到T1距離、測(cè)站S2到T2距離、測(cè)站S3到T3距離都在（510）

18、m,5.2 全站儀完全測(cè)試的數(shù)據(jù)采集 在每個(gè)測(cè)站Si以盤左方式，對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)T1、T2、T3測(cè)量坐標(biāo)，稱為SET1； 再以盤左方式，對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)T1、T2、T3測(cè)量坐標(biāo)，稱為SET2; 又以盤左完成SET3，再以盤右完成SET4,根據(jù)測(cè)量坐標(biāo)計(jì)算三角形邊長(zhǎng),建立新的坐標(biāo)系M1XY,5.2 全站儀完全測(cè)試的數(shù)據(jù)計(jì)算,在坐標(biāo)系M1XY中計(jì)算三角形的重心點(diǎn)坐標(biāo),各個(gè)測(cè)站測(cè)量的重心點(diǎn)坐標(biāo)系求平均,5.2 全站儀完全測(cè)試的數(shù)據(jù)計(jì)算,根據(jù)重心點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行坐標(biāo)平移轉(zhuǎn)換,計(jì)算坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)角,各個(gè)測(cè)站坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn),5.2 全站儀完全測(cè)試的數(shù)據(jù)計(jì)算,計(jì)算坐標(biāo)殘差,計(jì)算坐標(biāo)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)差,5.2 全站儀完全測(cè)試的數(shù)據(jù)計(jì)算,如果sxy滿足如下公式，就不否認(rèn)其達(dá)到了的標(biāo)稱測(cè)距指標(biāo),在實(shí)驗(yàn)場(chǎng)區(qū)內(nèi)遠(yuǎn)近高低不同位置穩(wěn)固安置n個(gè)球形標(biāo)靶（n15），用激光跟蹤儀或其它測(cè)量?jī)x器，精確測(cè)量這些標(biāo)靶球心的三維坐標(biāo)，作為標(biāo)準(zhǔn)值，建立3D位置標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)，如圖,三維坐標(biāo)比較法檢測(cè)全站儀的單次測(cè)量點(diǎn)位標(biāo)準(zhǔn)差,在A、B兩個(gè)測(cè)站設(shè)置全站儀，對(duì)n個(gè)球形目標(biāo)分別測(cè)量一次，獲得 （xAi，yAi