全站儀在工程中的應(yīng)用及其精度分析

1、畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 設(shè)計題目 全站儀在工程中的應(yīng)用及其精度分析 學(xué)生姓名 專業(yè)班級 聯(lián)系電話 電子信箱/QQ 指導(dǎo)教師 教研室 聯(lián)系電話 電子信箱/QQ 設(shè)計內(nèi)容 和目標(biāo) 本文主要對全站儀相關(guān)的基本概況做了簡單的介紹；重點分析了全站儀的測量功能及其原理，并結(jié)合工程實際分析全站儀在工程施工、工程檢測等相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用。同時分析了全站儀在使用過程中的誤差來源，并通過相關(guān)的測量實驗，分析了全站儀測角與測距的精度以及溫度、氣壓對測距的影響。 全站儀是隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展而誕生的，它的出現(xiàn)極大地改變了傳統(tǒng)的測量方式，促進(jìn)了測量技術(shù)的發(fā)展，它可以減少勞動強度、提高工作效率、避免了人為的測量錯誤和誤差的傳遞

2、、提高測量精度?；谌緝x各方面的優(yōu)點，它被認(rèn)為是實現(xiàn)高精度、高效率的最佳選擇。所以全站儀已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于工程建設(shè)項目中，而且應(yīng)用比例也越來越大，為了更好地利用全站儀的特點，使其在測繪工作中發(fā)揮出更大的作用，因此有必要對全站儀有一個比較全面的了解。 設(shè)計要求 進(jìn)度安排 2011.11.242012.2.10文獻(xiàn)檢索、數(shù)據(jù)整理、資料搜集、確定論文題目。 2012.2.262012.3.5研究資料文獻(xiàn)，整理思路，撰寫開題報告。 2012.3.282012.5.10撰寫論文初稿。 2012.5.202012.6 根據(jù)導(dǎo)師意見，進(jìn)行修改。 教研室審核 室主任簽名： 年 月 日 說明：此表一式兩份，指

3、導(dǎo)教師和學(xué)生各留存一份 附件3 學(xué)院 系 畢業(yè)論文開題報告 論文題目 全站儀在工程中的應(yīng)用及其精度分析 學(xué)生姓名 專業(yè)班級 聯(lián)系電話 電子信箱/QQ 指導(dǎo)教師 教研室 聯(lián)系電話 電子信箱/QQ 選題背景、意義 目前，隨著水利水電事業(yè)、農(nóng)業(yè)灌溉防洪、大型建筑、地下隧道等工程項目日益增多，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求越來越高，加上全部采用機械化施工，因此測量工作再采用傳統(tǒng)的測量儀器及測量方法難以滿足在精度、時間、速度上的要求。 隨著現(xiàn)代高新技術(shù)的發(fā)展與運用，測繪技術(shù)也在不斷地發(fā)展，它正在從傳統(tǒng)的測繪技術(shù)手段向現(xiàn)代數(shù)字測繪過渡。而全站儀的誕生，它從根本上改變了傳統(tǒng)測量技術(shù)體系，極大地促進(jìn)了測量技術(shù)的發(fā)展 。它可以減

4、少勞動強度、提高工作效率、避免了人為的測量錯誤和誤差的傳遞、提高測量精度。因此全站儀被廣泛地應(yīng)用于工程測量、工業(yè)測量、建筑測量和地形測量等諸多領(lǐng)域中，而且應(yīng)用比例也會越來越大。所以我們有必要了解全站儀的基本功能以及在實際的工程項目中的應(yīng)用，同時還應(yīng)該分析全站儀在使用過程中的誤差產(chǎn)生及大小，以此來判斷全站儀所能達(dá)到的測量精度。 研 究 內(nèi) 容 和方法 目前全站儀被越來越廣泛地應(yīng)用，為了更好地利用全站儀的特點，使其在測繪工作中發(fā)揮出更大的作用。本文主要對全站儀相關(guān)的基本概況做了簡單的介紹；重點分析了全站儀的測量功能及其原理，并結(jié)合工程實際分析全站儀在工程施工、工程檢測等相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用。同時分析了全

5、站儀在使用過程中的誤差來源，并通過相關(guān)的測量實驗，分析了全站儀測角與測距的精度以及溫度、氣壓對測距的影響。通過自身對全站儀的操作，在實際的運用來了解全站儀。 計 劃 進(jìn) 度 2011.11.242012.2.8經(jīng)過搜集閱讀文獻(xiàn)資料，確定論文題目。 2012.2.262012.3.10在收集大量全站儀文獻(xiàn)資料后，并對資料進(jìn)行系統(tǒng)分析，歸納整理擬定提綱，研究資料文獻(xiàn)，整理思路，撰寫開題報告。 2012.3.202012.5.10整理已獲取的資料，完成論文初稿。 2012.5.202012.6 根據(jù)導(dǎo)師意見，進(jìn)行修改。 指導(dǎo)老師 意見 指導(dǎo)教師簽名: 年 月 日 教研室 意見 室主任簽名： 年 月

6、日 說明：此表一式兩份，指導(dǎo)教師和學(xué)生各留存一份 附件4 畢業(yè)設(shè)計（論文）進(jìn)度檢查表 系 專業(yè)班級 學(xué)生姓名 題 目 全站儀在工程中的應(yīng)用及其精度分析 時 間 階段工作內(nèi)容 導(dǎo)師簽名 檢查日期 2011.11.242012.2.10 資料搜集、確定論文題目 2012.2.26 2012.3.5 撰寫開題報告 2012.3.20 2012.5.10 完成論文初稿 2012.5.20 2012.6 根據(jù)導(dǎo)師意見，進(jìn)行修改 注：1、各階段工作內(nèi)容包括：查閱文獻(xiàn)、調(diào)研、文獻(xiàn)綜述、開題報告、設(shè)計方案、過程計算、上機、繪圖、實驗、撰寫畢業(yè)設(shè)計（論文）等。 2、指導(dǎo)教師在檢查階段工作進(jìn)度完成情況后簽名，本表

7、由指導(dǎo)教師保存 附表1 學(xué)院_ _系 學(xué)生頂崗實習(xí)單位考核表 學(xué)生姓名 專業(yè)班級 實習(xí)單位 實習(xí)時間 校內(nèi)指導(dǎo)教師 兼職指導(dǎo)教師 實習(xí)崗位名稱 學(xué)生頂崗實習(xí)工作內(nèi)容摘要 實習(xí)單位鑒定 成績評定 優(yōu)秀 良好 合格 不合格 單位負(fù)責(zé)人簽名： 年 月 日（單位蓋章） 附注：學(xué)生頂崗實習(xí)結(jié)束后將本表交給校內(nèi)指導(dǎo)教師。 附表2 學(xué)院 系 學(xué)生頂崗實習(xí)綜合成績評定表 姓名 專業(yè)班級 實習(xí)單位評價 實習(xí)單位名稱 成績評定 優(yōu)秀 良好 合格 不合格 優(yōu)秀 良好 合格 不合格 優(yōu)秀 良好 合格 不合格 優(yōu)秀 良好 合格 不合格 優(yōu)秀 良好 合格 不合格 指導(dǎo)教師評價 成績 評定 優(yōu) 秀 良 好 合 格 不合格

8、綜合 成績 優(yōu) 秀 良 好 合 格 不合格 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 注：綜合成績由指導(dǎo)教師根據(jù)實習(xí)單位評定（70%）、指導(dǎo)教師評定（30%）兩項綜合評定。 目 錄 中文摘 要1 ABSTRACT2 1、全站儀的介紹3 1.1 全站儀的應(yīng)用現(xiàn)狀3 1.2 全站儀的發(fā)展前景3 1.2.1全站儀的小型化、系列化發(fā)展趨勢3 1.2.2全站儀的自動化發(fā)展趨勢3 1.2.3全站儀的本地化發(fā)展趨勢4 1.2.4全站儀的功能集成化發(fā)展趨勢4 2、全站儀的應(yīng)用5 2.1 全站儀概述5 2.1.1 全站儀的基本概念5 2.1.2 全站儀的基本原理6 2.1.3全站儀的基本功能8 2.2全站儀在實際工程中的應(yīng)用

9、9 2.2.1 全站儀在工程施工中的應(yīng)用10 2.2.2 全站儀在工程檢測中的應(yīng)用12 3、全站儀的精度分析14 3.1全站儀的誤差分析14 3.1.1全站儀測角系統(tǒng)的誤差分析14 3.1.2全站儀測距系統(tǒng)的誤差分析17 3.2全站儀測量實驗及其精度分析19 3.2.1水平角觀測精度分析19 3.2.2豎直角觀測精度分析22 3.2.3距離觀測精度分析24 參考文獻(xiàn)26 致 謝27 附 錄28 中文摘 要 全站儀作為一種具有小型、便捷、高精度、多功能和數(shù)字化等特點的綜合性測繪儀器，它極大地改變了傳統(tǒng)的測量方法，使外業(yè)工作簡便易行，使繁雜的內(nèi)業(yè)計算通過儀器的測量程序處理直接得到成果。因此，全站儀

10、被廣泛應(yīng)用于測量技術(shù)領(lǐng)域，而且應(yīng)用比例也越來越大。為了更好地利用全站儀的特點，使其在測繪工作中發(fā)揮出更大的作用，因此有必要對全站儀有一個比較全面的了解。 本文主要對全站儀的基本情況進(jìn)行了介紹，重點分析了全站儀的測量功能及其原理，并結(jié)合實際分析了全站儀在工程施工、工程檢測等相關(guān)領(lǐng)域中的應(yīng)用。同時通過測量實驗，分析了全站儀測角與測距的精度以及溫度、氣壓對測距的影響。 關(guān)鍵詞：全站儀，應(yīng)用，精度分析 ABSTRACT Total Station, as a small, convenient, high-precision, multi-functional characteristics and

11、digital mapping of the integrated equipment, it has greatly changed the traditional measurement method, so easy to work outside the industry, so that complicated calculation in the industry through the measurement equipment directly from the results of procedures. Therefore, the total station has be

12、en widely used in the field of measuring technology, and increasing the proportion of applications. In order to make better use of Total Station features of its work in mapping out a greater role to play, it is essential to have a total station a more comprehensive understanding. In this paper, the

13、basic situation of the total station is described, focusing on analysis of the Total Station and its principle of functional measurement, combined with the actual analysis of the total station in the construction, engineering, testing, landscape construction and other related applications in the fie

14、ld. At the same time by measuring the experiments, analyzed the total station angle measurement accuracy and range as well as temperature, air pressure on the impact of location. And on this basis, a total station mapping plane precision error analysis, total station accuracy of trigonometric leveli

15、ng with three or four standard measurements, such as a comparative analysis of tolerance, total station measuring the accuracy of the analysis area, total station-to-edge measurement to achieve the accuracy of location analysis. KEY WORDS: Total Station, application, precision analysis 1、全站儀的介紹 1.1

16、全站儀的應(yīng)用現(xiàn)狀 基于全站儀的功能與特性，全站儀將是實現(xiàn)高效率、高精度的最佳選擇，這都促使其被廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域。全站儀在工程建設(shè)中的應(yīng)用，如道路中線測設(shè)與縱斷面測量、橋梁施工控制測量及橋梁墩、臺中心位置的測設(shè)、道路立交匝道的測設(shè)、隧道施工測量等。在地質(zhì)水文方面，全站儀可以用作地面沉降、滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害的變形監(jiān)測、水文條件的監(jiān)測等。在管線測量方面，全站儀可以應(yīng)用于管線勘察設(shè)計、管線驗收測量、管線普查測量中。除此之外，全站儀在工業(yè)測量、交通、鉆探、地籍、房地產(chǎn)、航空航海、礦業(yè)、設(shè)備安裝調(diào)試、考古等方面也廣泛地被應(yīng)用。 1.2 全站儀的發(fā)展前景 全站儀是當(dāng)今地面測量工作走向自動化、數(shù)字化的核

17、心測量儀器?？v觀全站儀的發(fā)展過程，可歸納為工具階段、數(shù)據(jù)自動處理階段、智能化階段、開放性階段，其將來的發(fā)展趨勢將體現(xiàn)在以下幾個方面1： 1.2.1全站儀的小型化、系列化發(fā)展趨勢 自從全站儀誕生以來，全站儀的小型化工作就從未間斷過。從最初的20多千克，到現(xiàn)在的幾千克，全站儀的小型化工作已經(jīng)取得重大成果。但作為外業(yè)測量設(shè)備，全站儀在保證精度的前提下，進(jìn)一步實現(xiàn)小型、輕型化，對減輕外業(yè)測量的勞動強度仍具有十分重要的意義。 由于全站儀的功能不斷增加，每一品牌全站儀的“家族”也不斷加大。新功能、新系列全站儀的不斷推出，可以滿足各個部門測量人員的“追新”需求，同時推動測繪技術(shù)的向前發(fā)展。 1.2.2全站儀

18、的自動化發(fā)展趨勢 在電磁波測距的基礎(chǔ)上，全站儀的發(fā)展首先在度盤角度讀數(shù)上實現(xiàn)了自動化。隨著微電子和微處理技術(shù)的不斷發(fā)展，全站儀的自動化程度不斷提高，目前軸系誤差等內(nèi)容的補償與改正實現(xiàn)了自動化，并出現(xiàn)了目標(biāo)自動識別與照準(zhǔn)的全站儀。將來全站儀在自動安平、自動對中、自動量取儀器高等方面會有新的突破。 1.2.3全站儀的本地化發(fā)展趨勢 世界民族繁多，各民族各國家不僅有獨特的語言，也具有獨特的思維和行為方式。為了讓一個世界性品牌的全站儀更具有民族化、地區(qū)化，許多具有遠(yuǎn)見的全站儀生產(chǎn)廠家在不斷加強其產(chǎn)品的本地化工作，以進(jìn)一步提高在世界范圍內(nèi)的應(yīng)用水平。全站儀的本地化不僅體現(xiàn)在語言上，同時要讓全站儀的操作使

19、用更加接近當(dāng)?shù)赜脩舻淖鳂I(yè)規(guī)范。 1.2.4全站儀的功能集成化發(fā)展趨勢 全站儀的開放性發(fā)展的目的是要實現(xiàn)全站儀與非全站儀測量設(shè)備之間的數(shù)據(jù)共享，形成不間斷的“數(shù)據(jù)流”。如“超站儀”的概念，即在全站儀的基礎(chǔ)上，上面添加GPS接收機實現(xiàn)空間定位，下掛自動定向的螺旋儀，實現(xiàn)真北定向。 2、全站儀的應(yīng)用 2.1 全站儀概述 2.1.1 全站儀的基本概念 全站儀，即全站型電子速測儀(Electronic Total Station)。是一種集光、機、電為一體的高技術(shù)測量儀器，是集水平角、垂直角、距離(斜距、平距)、高差測量功能于一體的測繪儀器系統(tǒng)2。 2.1.1.1 全站儀的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 從總體上看，全站儀由

20、兩大部分組成 ： (1)采集數(shù)據(jù)而設(shè)置的專用設(shè)備：主要有電子測角系統(tǒng)、電子測距系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，還有自動補償設(shè)備等。 (2)程控制機：主要用于有續(xù)地實現(xiàn)上述每一專用設(shè)備的功能。過程控制機包括與數(shù)據(jù)相連結(jié)的外圍設(shè)備及進(jìn)行計算，產(chǎn)生指令的微處理機。 2.1.1.2全站儀的分類 全站儀按其外觀結(jié)構(gòu)可分為兩類： (1)積木型（又稱組合型）。早期的全站儀，大都是積木型結(jié)構(gòu)，即電子速測儀、電子經(jīng)緯儀、電子記錄器各是一個整體，可以分離使用，也可以通過電纜或接口把它們組合起來，形成完整的全站儀。 (2)整體型。隨著電子測距儀進(jìn)一步的輕巧化，現(xiàn)代的全站儀大都把測距，測角和記錄單元在光學(xué)、機械等方面設(shè)計成一個不

21、可分割的整體,其中測距儀的發(fā)射軸、接收軸和望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸為同軸結(jié)構(gòu)。這對保證較大垂直角條件下的距離測量精度非常有利。 全站儀按測量功能分類，可分成四類： (1)經(jīng)典型全站儀。經(jīng)典型全站儀也稱為常規(guī)全站儀，它具備全站儀電子測角、電子測距和數(shù)據(jù)自動記錄等基本功能，有的還可以運行廠家或用戶自主開發(fā)的機載測量程序。 (2)機動型全站儀。在經(jīng)典全站儀的基礎(chǔ)上安裝軸系步進(jìn)電機，可自動驅(qū)動全站儀照準(zhǔn)部和望遠(yuǎn)鏡的旋轉(zhuǎn)。在計算機的在線控制下，機動型系列全站儀可按計算機給定的方向值自動照準(zhǔn)目標(biāo)，并可實現(xiàn)自動正、倒鏡測量。 (3)無合作目標(biāo)型全站儀。無合作目標(biāo)型全站儀是指在無反射棱鏡的條件下，可對一般的目標(biāo)直接測距

22、的全站儀。因此，對不便安置反射棱鏡的目標(biāo)進(jìn)行測量，無合作目標(biāo)型全站儀具有明顯優(yōu)勢。 (4)智能型全站儀。在機動化全站儀的基礎(chǔ)上，儀器安裝自動目標(biāo)識別與照準(zhǔn)的新功能，因此在自動化的進(jìn)程中，全站儀進(jìn)一步克服了需要人工照準(zhǔn)目標(biāo)的重大缺陷，實現(xiàn)了全站儀的智能化。在相關(guān)軟件的控制下，智能型全站儀在無人干預(yù)的條件下可自動完成多個目標(biāo)的識別、照準(zhǔn)與測量，因此，智能型全站儀又稱為“測量機器人”。 全站儀按測距儀測距分類，還可以分為三類： (1)短距離測距全站儀。測程小于3km，一般精度為（5mm+5ppm），主要用于普通測量和城市測量。 (2)中測程全站儀。測程為3-15km,一般精度為（5mm+2ppm），

23、（2mm+2ppm)通常用于一般等級的控制測量。 (3)長測程全站儀。測程大于15km，一般精度為（5mm+1ppm），通常用于國家三角網(wǎng)及特級導(dǎo)線的測量。 2.1.2 全站儀的基本原理 2.1.2.1 電子測距原理 圖2-1 電磁波測距原理示意圖 電子測距的原理就是利用電磁波的直線傳播特性來測出兩點之間的直線距離。測距儀的安裝其儀器豎軸線的中心點為A，被測地點安裝及射器的位置為B，要測AB兩 點之間的距離D，開啟測距儀發(fā)射一系列電磁波，電磁波分別在A、B 兩點之間傳播，到達(dá)B點后，被反射器原方向反射回來。 反射回的電磁波又被測距儀接收，如果電磁波測距儀能測出電磁波從發(fā)射到接收這一段時間間隔，

24、也即是電磁在被測距離 D上往返傳播所用的時間 t 2d， 那么A、B之間的距離就可以利用路程、速度、時間的關(guān)系計算出來。 用于測距的電磁波一般多為微波、激光和紅外線。目前全站儀中廣泛使用的是紅外線。根據(jù)不同的測時方法，電子測距的基本方法可以分為脈沖法測距、相位法測距、干涉法測距： (1)脈沖法測距。脈沖法測距就是直接測定間斷電磁脈沖信號在被測距離上往返傳播所需的時間t2d，利用公式計算距離D。 其測時方法為：當(dāng)測距儀向反射器發(fā)射一個脈沖信號的同時，還給觸發(fā)器發(fā)出一個觸發(fā)脈沖，經(jīng)過觸發(fā)器去打開電子門，電子門一打開，記時用的時標(biāo)脈沖就通過電子門進(jìn)入計數(shù)器。當(dāng)發(fā)向反射器的脈沖信號被反射器反射回測距儀

25、，經(jīng)過測距儀接收后也送入觸發(fā)器，通過觸發(fā)器去關(guān)閉電子門，電子門被閉合后，時標(biāo)脈沖就不能通過電子門。那么計數(shù)器上記錄下的時標(biāo)脈沖個數(shù)m，將對應(yīng)于測距脈沖信號在被測D上往返傳播所需的時間t2d。時間越長，通過脈沖信號越多，反之就越少，根據(jù)時標(biāo)脈沖的個數(shù)就可以計算出時間t2d從而獲得距離。 (2)相位法測距。鑒于簡單脈沖法原理的弱點人們發(fā)明了相位法測距，又叫間接法測距。它不需直接測定電磁波往返傳播的時間，而是直接測定由儀器發(fā)出的連續(xù)正弦電磁被信號在被測距離上往返傳播而產(chǎn)生的相位交化(即相位差)，根據(jù)相位差求得傳播時間，從而求得距離D。 (3)干涉法測距。干涉法測距是利用波的干涉原理通過發(fā)射波和接收波

26、的干涉實現(xiàn)距離測量。分兩種測量原理：通過記錄被測目標(biāo)移動時光波移動的周期數(shù)來推算距離。測量原理也是將發(fā)射波和接收波疊加形成駐波(干涉)，通過調(diào)整調(diào)制頻率搜索駐波的波節(jié)點的變化來推算被測距離。 2.1.2.2電子測角原理 (1)編碼度盤測角的基本原理和方法。利用編碼度盤進(jìn)行測角是電子經(jīng)緯儀中采用最早，也較為普遍的電子測角方法。它是以二進(jìn)制為基礎(chǔ)，將光學(xué)度盤分為若干區(qū)域，每一區(qū)域可以用某一二進(jìn)制碼來表示。這樣，當(dāng)照準(zhǔn)方向確定后，方向的投影落在度盤的某一區(qū)域上，即該方向與某一二進(jìn)制碼相對應(yīng)。通過發(fā)光二極管和接收二極管，將度盤上的二進(jìn)制碼信息傳換成電信號，再通過模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到一可讀角值。由于每一個都單

27、值對應(yīng)一個編碼輸出，不會由于停電或其它原因而改變這種對應(yīng)關(guān)系。另外，利用編碼度盤不需要基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，也沒有基準(zhǔn)讀數(shù)方向值的影響，就可以得出絕對方向值。因此有時人們把這種方法稱為絕對式測角法。 (2)光柵度盤測角的基本原理和方法 。在電子經(jīng)緯儀中，另一種廣泛使用的測角方法是用光柵度盤測角。光柵是指均勻有間隔很小柵線的光學(xué)玻璃。若柵線刻在度盤上就構(gòu)成了光柵度盤，光柵度盤的柵線可以是直線，也可以是曲線。在電子經(jīng)緯儀閃光柵度盤上刻的都是輻射狀的直線，輻射中心通常與度盤的圓心重合，故也叫中心輻射光柵度盤。另外， 如按光柵的使用特性，可分為相位光柵和振幅光柵；按光柵度盤讀數(shù)的光學(xué)原理， 可分為透射光柵和反射光

28、柵。 在電子經(jīng)緯儀中要實現(xiàn)測角，通常是由兩個光柵度盤構(gòu)成，其中一個稱為主光柵，另一個稱為指示光柵。利用光柵度盤測角就是要測定從起始方向兩光柵度盤相對移動的光柵數(shù)，故這種測角方法也叫增量式測角方法。 (3)動態(tài)度盤測角的基本原理和方法。動態(tài)度盤測角系統(tǒng)主要由光柵度盤及其驅(qū)動系統(tǒng)，與儀器底座連接在一起的固定光柵探測器和與照準(zhǔn)部連接在一起的活動光柵探測器，以及數(shù)字測微系統(tǒng)等組成。當(dāng)執(zhí)行測量指令時，度盤在驅(qū)動系統(tǒng)馬達(dá)的帶動下，以一定的速度旋轉(zhuǎn)。當(dāng)度盤透光條文通過光電探測器時，輸出高電平；不透光條文通過光電探測器時，則輸出低電平。隨著度盤的連續(xù)旋轉(zhuǎn)，兩個探測器分別都輸出方波信號。 動態(tài)度盤測角的最大特點

29、就是度盤全周分劃都參與掃描測角，有效地消除了度盤分劃誤差的影響。另外通過對徑設(shè)置兩個探測器，可進(jìn)一步消除度盤偏心差的影響。 2.1.3全站儀的基本功能 全站儀的基礎(chǔ)測量功能主要是測量水平角、豎直角以及距離，但它還配備有微處理系統(tǒng)，并且有一定的內(nèi)存運行空間和可移動存儲設(shè)備(如PCMCIA卡)，具有典型的PC微機結(jié)構(gòu)。因此全站儀像計算機一樣，可以運行較為復(fù)雜的應(yīng)用測量程序，對獲取的角度和距離等數(shù)據(jù)作進(jìn)一步處理，這就形成了相應(yīng)的專項測量功能。 全站儀的專項測量功能大大減輕了野外測量的勞動強度，極大地提高了測量工作效益，正成為全站儀不可或缺的重要組成部分。目前，常見的專項測量功能主要有以下幾種3： 2

30、.1.3.1坐標(biāo)測定 坐標(biāo)測定，是通過在已知點上架設(shè)儀器，根據(jù)測站點和定向點的坐標(biāo)或定向方位角，對任一目標(biāo)點進(jìn)行觀測，獲得目標(biāo)點的坐標(biāo)值。 2.1.3.2坐標(biāo)放樣 坐標(biāo)放樣，是已知儀器點坐標(biāo)和后視點坐標(biāo)或已知儀器點坐標(biāo)和后視方位角，即可進(jìn)行坐標(biāo)放樣，需要時也可進(jìn)行坐標(biāo)變換。 2.1.3.3偏心測量 偏心測量,就是反射棱鏡不是放置在待測點的鉛垂線上而是安置在與待測點相關(guān)的某處間接地測定出待測點的位置。目前全站儀偏心測量的應(yīng)用主要有下列4 種常用方式4：角度偏心測量；單距偏心測量；圓柱偏心測量；雙距偏心測量 2.1.3.4對邊測量 對邊測量也稱為間接測距。當(dāng)兩點之間不能直接測距時，可將全站儀安置在

31、能夠觀測到兩點的任意位置，利用全站儀能同時觀測儀器與鏡站間的斜距、豎直角、水平角，間接計算兩鏡站點問的水平距離。該方法設(shè)站靈活，操作簡單，能快速的測量出兩個不可通視點之間的水平距離。 2.1.3.5三角高程測量 三角高程測量，是將全站儀安置在已知高程的測點上,在待測點上安置棱鏡,量取儀器高和棱鏡高,采用單項或?qū)ο蛴^測法測定兩點間的距離和豎直角,按三角原理計算高差。它在實際的應(yīng)用中主要有三種方式：全站儀單向三角高程測量、全站儀對向三角高程測量、全站儀中點法高程測量 2.1.3.6懸高測量 所謂懸高測量，就是測定空中某點距離某個水平面( 通常為下面的地面)的高度。首先把反射棱鏡設(shè)立在欲測目標(biāo)點的天

32、底點(即過目標(biāo)點的鉛垂線與地面的交點),輸入反射棱鏡高，然后照準(zhǔn)反射棱鏡進(jìn)行距離測量,再轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡照準(zhǔn)目標(biāo)點,便能實時顯示出目標(biāo)點至地面的高度。 2.1.3.7自由設(shè)站 自由設(shè)站即在未知點上安置儀器來確定其坐標(biāo)，這時要求至少有兩個已知點作為后視點，觀測水平角、豎直角、距離、儀器高和目標(biāo)高全部要素，通過計算求得該測站點的坐標(biāo)。 2.1.3.8面積計算 面積計算5即測定某一多邊形地塊的面積，常常用于地籍調(diào)查、城市規(guī)劃、土方量測算以及資產(chǎn)評估等領(lǐng)域，是一項經(jīng)常性的工作。首先將全站儀安置于適當(dāng)位置，并將地塊界址點依序按順時針方向排列編號為 1、2、3n等，然后將反射棱鏡依次置于1 、2、3n點。當(dāng)觀測

33、完 n個點后，儀器自動顯示由此n個點組成的一個面積。 2.2全站儀在實際工程中的應(yīng)用 全站儀的普及和使用，給工程測量帶來了深刻的變革?；谌緝x的功能與特性，全站儀將是實現(xiàn)高效率、高精度的最佳選擇，這都促使其被廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域。 2.2.1 全站儀在工程施工中的應(yīng)用 2.2.1.1全站儀在導(dǎo)線測量中的應(yīng)用 圖2-2 閉合導(dǎo)線 如圖2-2，為某村測圖時采用的圖根閉合導(dǎo)線6,7，共設(shè)了30多個點。A、B為已知點，其坐標(biāo)和高程分別為(XA,YA),HA，(XB,YB),HB。Si為待測導(dǎo)線點。在導(dǎo)線點坐標(biāo)測量前，先依控制網(wǎng)等級及大致邊長在全站儀上設(shè)置平距、方位角、高差的誤差限以供測站檢核。在已知

34、坐標(biāo)點A對中、整平后進(jìn)入坐標(biāo)測量程序進(jìn)行測站數(shù)據(jù)的輸入，后視點B的設(shè)置有兩種方式：輸入已知方位角（若為獨立坐標(biāo)系統(tǒng)，初始方位可設(shè)置磁北方向）；輸入已知點B的坐標(biāo)。設(shè)置距離測量各參數(shù)如氣溫、氣壓及測量模式。輸入測站點儀器高ih、反射鏡目標(biāo)高th。在所有設(shè)置完成后，全站儀精確照準(zhǔn)后視點B點，進(jìn)行后視點測量檢核，至此建站完成。在坐標(biāo)測量程序提示下，全站儀精確照準(zhǔn)S1點，儀器對S1點進(jìn)行觀測，顯示該點坐標(biāo)值。然后將儀器搬至S1點，調(diào)用S1點的初測坐標(biāo)作為測站數(shù)據(jù)，調(diào)用后視點A點坐標(biāo)進(jìn)行方位角設(shè)置，輸入距離測量各參數(shù)儀器高ih及目標(biāo)高th。按上述方法設(shè)置完成后，即可對下一導(dǎo)線點S2點進(jìn)行坐標(biāo)測量。就這樣

35、依次采用已知點設(shè)站方式依次搬站至S2，S3，Sn-3點分別以S1，S2，Sn-4點為已知后視點測得S3，S4，Sn-2的坐標(biāo)值。 2.2.1.2對邊測量在測制橫斷面中的應(yīng)用 繪制橫斷面圖所需的量為兩個8：水平距離和高差，也就是在橫斷面方向上， 中樁點到最近變坡點之間、相鄰變坡點之間的水平距離和高差，或者，中樁點到各個變坡點的水平距離和高差。而全站儀對邊測量剛好可以很方便地獲得這兩個量。首先在任意合適位置擺設(shè)全站儀，選擇對邊測量連續(xù)式，輸入中樁上棱鏡高并照準(zhǔn)棱鏡進(jìn)行測量。然后，再按離中樁由近到遠(yuǎn)的順序測量橫斷面左部分的各個變坡點，則可獲得橫斷面左部分的中樁點到最近變坡點之間、相鄰變坡點之間的水平

36、距離和高差。同樣操作，可以獲得橫斷面右部分的中樁點到最近變坡點之間、相鄰變坡點之間的水平距離和高差。最后，根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)，選擇合適的比例尺后就可以繪制橫斷面圖，繪圖既可以在現(xiàn)場邊測邊繪，也可以在室內(nèi)繪制，既可以手工繪制，也可以計算機繪制。如果剛才設(shè)站的位置合適，還可以測制其它位置的橫斷面圖。當(dāng)然，也可以選擇對邊測量放射式測制橫斷面圖，操作方法大同小異。 2.2.1.3全站儀在建筑工程放樣中的應(yīng)用9 (1)全站儀放樣已知方向的長度：由于全站儀一般都具有斜距換算平距功能。因此，使用全站儀放樣長度的方法很簡單。具體步驟可如下：如圖2-3 所示安 圖2-3 全站儀放樣已知方向的長度示意圖 置全站儀于A

37、點，照準(zhǔn)放樣方向 B，將溫度濕度、氣壓及各種參數(shù)輸入全站儀中。在目標(biāo)方向線A上移動反光鏡，當(dāng)全站儀平距顯示為待放樣距離S時，固定反光鏡，整平后，松開制動螺旋，在三角架上平移反光鏡到目標(biāo)方向、并使顯示器為待放樣值 S為止，固定反光鏡。將反光鏡中心投影到地面上定一點P，此點即為持定點.其AP距離為近似的放樣值S。若要求放樣長度精度較高時，在上述放樣后，用歸化法進(jìn)行改正。在P點精確安置反光鏡,用全站儀測量該距離,其值為S,差值為S=S-S。在AB方向線上，按S的符號，向前(后) 量取S，定點P,則P點為最終點位，AP=S。 (2)全站儀放樣已知角度：在一些建筑工程建設(shè)過程中，經(jīng)常需根據(jù)已知方向放樣出

38、一個 直角或任意角度，其具體步驟可如下：如圖2-4所示安置全站儀于A點，將溫度、濕度、氣壓及各種參數(shù)輸入全站儀中。在 B點(已知方向點) 安置 圖2-4 全站儀放樣已知角度示意圖 反光鏡。照準(zhǔn)反光鏡B， 并使儀器顯示角值為00000。順時針轉(zhuǎn)動照準(zhǔn)部瞄準(zhǔn)另一反光鏡，移動這面反光鏡，直到全站儀顯示器顯示角值為放樣的角值()，固定反光鏡，將反光鏡中心投影到地面上定一點P，則AP方向即為要放樣的方向。 (3)全站儀放樣高程點：假設(shè)建筑工程場地附近有一已知高程點A，其高程為 HA，放樣的高程點高程為Hp，則放樣步驟如下：如圖2-5所示安置全站儀于A點，量儀器高，將溫度、 濕度、氣壓及各種參數(shù)輸入全站儀

39、中。在放樣的 圖2-5 全站儀放樣高程點示意圖 地方安置反光鏡，測出反光鏡的鏡上中心高程Hi，并計算 h=Hi-Hp。從反光鏡的鏡上中心向上(下)量取h定出一點P，則此點即為要放樣的高程點。 2.2.2 全站儀在工程檢測中的應(yīng)用 2.2.2.1懸高測量在高度檢測中的應(yīng)用10 圖2-6 立柱鋼筋預(yù)埋件高度示意圖 某煉油廠架設(shè)油罐的承重立柱，立柱之間用鋼筋以焊接方式聯(lián)接，起到穩(wěn)定立柱的作用。本實例的情況是在已經(jīng)裝配好的立柱上，有部分鋼筋預(yù)埋件的高度不正確，造成鋼筋不能按要求位置焊接，是裝配立柱過程中產(chǎn)生的問題，還是立柱預(yù)制時預(yù)埋件位置有錯誤。經(jīng)了解，立柱的高度是正確的，并且利用附近的可靠高程點和已

40、有資料檢查，B點高度也符合要求。設(shè)計的兩根鋼筋的長度和角度關(guān)系應(yīng)該在圖2-6中的A，D 和 B，C 時位置才正確。 但在立柱上相應(yīng)的A、C位置卻沒有鋼筋預(yù)埋件，而設(shè)在 A和A，C和 C各點的預(yù)埋件卻用不上，這一問題可以利用全站儀的懸高測量功能來進(jìn)行檢核，得到AB、AB、CD和C D的鉛錘距離，以此來判斷鋼筋預(yù)埋件的高度是否正確。 2.2.2.2全站儀在高層建筑物垂直度檢測中的應(yīng)用11 如圖2-7所示，為測量高層建筑物某一墻體上兩個柱體12 和34的垂直度誤差，可建立如圖中所示的XOY坐標(biāo)系，該坐標(biāo)系以該墻體的一個角點為坐標(biāo)原點O（本圖中O點與2號點共點）,平行于墻體的方向為X 軸，過O點且垂直

41、墻面的方向為Y軸。若12和34柱體沒有垂直度誤差，則同一柱體的上部點1或3應(yīng)該與其對應(yīng)的下部點2或4的平面坐標(biāo)一致；若該柱體存在垂直度誤差，則 1 或 3 與其對應(yīng)的下部點 2 或 圖2-7 全站儀垂直度檢測示意圖 4 的平面坐標(biāo)就不一致，此時可根據(jù)其 X、Y 方向坐標(biāo)的差值和建筑物高度 H（H為測量時上下監(jiān)測點三維坐標(biāo)中的高程值之差）,求出該柱體在坐標(biāo)軸X、Y方向的垂直度誤差和綜合的垂直度誤差。這些反映柱體垂直度誤差的計算模型可按以下方法推導(dǎo)。 (2.1) 設(shè)1、2 點在XOY 坐標(biāo)系中的坐標(biāo)分別為1（X1，Y1）和 2（X2，Y2） ，則高點1與低點2的 X、Y 方向坐標(biāo)差值分別為： (2

42、.2) 通過式(2.1)，可進(jìn)一步計算出柱體12在X、Y方向的垂直度誤差分別為： (2.3) 這樣柱體12的綜合垂直度誤差可按下式計算： 據(jù)上面介紹的全站儀垂直度監(jiān)測的原理，欲求出柱體12的垂直度誤差，最重要的是需知道點1和點2在坐標(biāo)系XOY 中的坐標(biāo)，但在實際監(jiān)測工作中，全站儀能夠直接測出的是在自由坐標(biāo)系 XOY中的坐標(biāo)，而想用全站儀直接測出點1和2在 X0Y中的坐標(biāo)是不可能的。因此還需要監(jiān)測點在自由坐標(biāo)系XOY中的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到特定坐標(biāo)系XOY中的坐標(biāo)。 3、全站儀的精度分析 3.1全站儀的誤差分析 3.1.1全站儀測角系統(tǒng)的誤差分析 全站儀角度觀測的主要誤差來源主要有三個方面： 一是觀測人員

43、的誤差，通常稱之為人差，如人照準(zhǔn)習(xí)慣不同引起的目標(biāo)照準(zhǔn)差等；二是外界條件引起的誤差，如大氣折光等； 三是儀器誤差。這里結(jié)合全站儀的特點對儀器誤差的相關(guān)內(nèi)容作簡要分析。 3.1.1.1度盤分劃誤差 在全站儀中，無論是編碼度盤還是光柵廢盤，都要在度盤上按一定的規(guī)律均勻地刻制許多區(qū)間或光柵刻線，編碼區(qū)間或光柵刻線之間的標(biāo)淮值與實際值之差就是度盤分劃誤差。 (1)度盤分劃誤差的性質(zhì)。周期性：因刻度機或被刻制的區(qū)盤安置不正確，使度盤各部分分劃不準(zhǔn)確而產(chǎn)生誤差。該誤差以度盤全周為周期(長周期)或以度盤上一小弧段為周期(短周期)，在度盤全周內(nèi)誤差總和為零。偶然性：度盤在刻制過程中受外界條件(如溫度)的變化等

44、偶然因素的影響，使刻劃線或偏左或偏右，具有隨機特性。 (2)減弱度盤分劃誤差的措施。對于靜態(tài)度盤測角，把各測回均勻分配在度盤多個位置上進(jìn)行觀測，取其中數(shù)能減弱度盤分劃誤差的影響。 對于動態(tài)度盤測角，因其在讀數(shù)過程中度盤全局分劃都參與積分掃描測角，在原理上能有效地消除度盤分劃誤差的影響，故在多測回測角的過程中，均勻分配度盤的工作已無意義。 3.1.1.2照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)正確性誤差 (1)對照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)的要求。全站儀的照準(zhǔn)部是有豎軸及其軸承支撐的，豎軸軸承質(zhì)量的好壞直接影響儀器的照準(zhǔn)部的運轉(zhuǎn)性能，因此照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)正確與否與豎軸密切相關(guān)。 旋轉(zhuǎn)時穩(wěn)定性要高。豎軸在軸套內(nèi)旋轉(zhuǎn)時必須平穩(wěn)而無晃動，軸與軸套中心的幾

45、何軸線致。 旋轉(zhuǎn)時靈活性要好。旋轉(zhuǎn)時必須輕松圓滑、沒有澀滯、扎緊和跳動的現(xiàn)象。 (2)照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)不正確產(chǎn)生的原因。豎軸與軸套間的間隙大小不當(dāng)。間隙過大，轉(zhuǎn)動發(fā)生搖晃；間隙過小，轉(zhuǎn)動就澀滯甚至扎緊。 豎軸與軸套間隙的潤滑油粘度太大，或分布不均勻，可能一邊積聚厚、一邊薄，從而引起照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)時歪斜或平移。 照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)的正確性主要由儀器的制造工藝來保證。目前，全站儀的豎軸系大都采用半運動式圓柱型結(jié)構(gòu)。豎軸由軸套上部45斜面上的滾珠所支撐滾珠對照準(zhǔn)部起支撐和定向的雙重作用。 全站儀在使用過程中應(yīng)按規(guī)程定期檢定照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)的正確性，對超出限差的儀器應(yīng)進(jìn)行維修。 3.1.1.3基座位移誤差 在水平角觀測中，當(dāng)

46、照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)時要求固定在基座上的水平度盤穩(wěn)定不動。作業(yè)時由于基座加工質(zhì)量等因素的影響，基座可能有微小的變動，水平度盤也隨之發(fā)生方位變化，使觀測方向受到誤差影響。 (1)基座位移誤差產(chǎn)生的原因。由于支撐儀器的基座腳螺旋和螺孔之間有空隙存在，當(dāng)照淮部旋轉(zhuǎn)時，輕微的軸對摩擦可能使腳螺旋在螺孔內(nèi)移動，從而使基座連同水平度盤產(chǎn)生微小的方位變動，故此誤差也稱為基座空隙帶動誤差。 (2) 減弱基座位移誤差的措施。基座位移誤差只有在照準(zhǔn)部順轉(zhuǎn)或逆轉(zhuǎn)開始時才會發(fā)生，且這種誤差在變換旋轉(zhuǎn)方向后、開始時最大，以后逐漸減小，當(dāng)腳螺旋已經(jīng)壓向孔壁的一側(cè)時，基座就不在變動。 由此可見，當(dāng)觀測某一組方向時，首先將儀器沿著要旋

47、轉(zhuǎn)的方向轉(zhuǎn)動1至2周，然后照準(zhǔn)第一方向，在以后照準(zhǔn)各方向時，保持同一方向旋轉(zhuǎn)，就可以避免或減弱這項誤差的影響。 3.1.1.4 望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦時視準(zhǔn)軸變動引起的測角誤差 全站儀望遠(yuǎn)鏡的作用有二：一是將遠(yuǎn)方的目標(biāo)通過成像加以放大(放大視場角)，以便看清目標(biāo)；二是提供精確照準(zhǔn)目標(biāo)的視準(zhǔn)軸，以確定目標(biāo)的視線方向。 為了保證觀測結(jié)果的精度，要求望遠(yuǎn)鏡的機械軸、光軸、視準(zhǔn)軸三者重合。但由于望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦筒的螺紋間存在空隙或由于磨損及有雜物的影響，調(diào)焦筒在作軸向來回移動時也引起調(diào)焦筒沿徑向產(chǎn)生運動，使調(diào)焦鏡的光心偏離視準(zhǔn)軸。引起本來已照準(zhǔn)的目標(biāo)偏離原來的位置，從而產(chǎn)測角誤差。 為了減弱望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦誤差的影響，當(dāng)觀測

48、某一組方向時，目標(biāo)距離應(yīng)比較接近、避免在方向之間重新凋焦。如果在實際作業(yè)中，各被測目標(biāo)到測站的距離長短相差較大，不可避免地需要調(diào)焦來照準(zhǔn)目標(biāo)時，應(yīng)選擇望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦誤差較小的全站儀進(jìn)行觀測，并在測量方案制定中充分考慮這項誤差的影響。 3.1.1.5三軸系統(tǒng)性誤差 (1)豎軸誤差。全站儀豎軸鉛垂是通過照準(zhǔn)部的傾斜傳感器設(shè)置的。豎軸傾斜對水平方向的影響不能通過盤左、盤右取平均值得方法予以消除，而且豎直角越大，對水平方向的影響就越大。 (2)橫軸誤差。橫軸誤差是指橫軸不與豎軸垂直面產(chǎn)生的誤差。由于橫軸誤差的存在，當(dāng)望遠(yuǎn)靜上下轉(zhuǎn)動時，視準(zhǔn)軸劃過的平面就不是鉛垂面，而是一個傾斜面。豎軸不嚴(yán)格鉛垂，也造成橫軸

49、的傾斜，這用于豎軸誤差。橫軸誤差對水平方向的影響隨豎直角的增大而增大，在視線水平時無影響。與視準(zhǔn)軸誤差相同，橫軸誤差的影響在盤左、盤右平均值中可得到消除。 (3)視準(zhǔn)軸誤差。望遠(yuǎn)鏡的十字絲交點與物鏡光心的連線稱為視準(zhǔn)袖。視準(zhǔn)鈾與橫軸不正交就產(chǎn)生視準(zhǔn)差。當(dāng)望遠(yuǎn)鏡上下轉(zhuǎn)動時，視準(zhǔn)軸劃過的面就不能保持平面，而是一圓錐面。它對水平方向的影響隨豎直角的增大面增大。但可在盤左、盤右的平均值中消除。 3.1.1.6 補償器傾斜量測量誤差 在全站儀中，傾斜補償器和電子度盤樣，也是角度測量中主要的光電傳感器之一。全站儀角度測量結(jié)果包含補償器測定的傾斜補償量，因此補償器傾斜測量誤差必然成為角度測量誤差的一部分。

50、補償器相對鉛垂線的零位安置誤差為系統(tǒng)誤差。通過補償器的指標(biāo)差修正可以消除或減弱。除此之外，山于光敏元件的靈敏度，液面晃動等因素影響，致使補償器所測量出的傾斜量存在偶然誤差。為了減弱此項誤差，在儀器旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)新的目標(biāo)后，應(yīng)稍等片刻，待液體補償器液面穩(wěn)定(反映在角度顯示的穩(wěn)定)之后再讀數(shù)。在震動較大，儀器不易穩(wěn)定的場合，全站儀測角時應(yīng)關(guān)閉補償器。 3.1.1.7度盤偏心差 度盤的偏心包括水平度盤和豎直度盤的偏心。由于安裝不可避免的會存在誤差，使得水平度盤、豎直度盤的中心沒有嚴(yán)格位于豎袖、檢軸的軸線上，產(chǎn)生偏心，使度盤讀數(shù)產(chǎn)生誤差。全站儀一般都在度盤相對180的位置上裝有兩個讀數(shù)裝置。在顯示窗上顯示的

51、數(shù)值，即兩位置讀數(shù)的平均值，度盤偏心差的影響已得到消除。 3.1.1.8豎盤指標(biāo)差 由于指標(biāo)從正確的位置偏移了的緣故，使視線水平時的讀數(shù)大了或小了一個數(shù)值引起的，所以稱這個偏移值為豎盤指標(biāo)差。豎盤指標(biāo)差可在盤左、盤右的平均值中予以消除。 3.1.2全站儀測距系統(tǒng)的誤差分析 測距誤差可分為兩類：一類是與距離遠(yuǎn)近無關(guān)的誤差稱為固定誤差；另一類是與距離遠(yuǎn)近成比例的誤差稱為比例誤差15。 3.1.2.1固定誤差 (1)測相誤差。測相誤差就是測定相位差的誤差。測相精度是影響測距精度的主要因素之一，因而提高測相精度對測距會十分有利。但測相誤差的來源很多，有儀器本身的原因，也有外界條件變化的影響。 測相系統(tǒng)

52、本身的誤差：目前紅外測距均采用脈沖數(shù)字式自動測相裝置。它主要受時鐘脈沖頻率穩(wěn)定性、檢相電路的時間分辨率以及平均檢相次數(shù)的影響。要減弱測相系統(tǒng)本身誤差的影響，主要是提高電路和測相裝置的質(zhì)量。 照準(zhǔn)誤差：照準(zhǔn)誤差是由于發(fā)光二極管所發(fā)射的光束相位不均勻性而產(chǎn)生的。理想的情況是，砷化鎵發(fā)光管發(fā)射的光束，在與發(fā)光管等距離的圓弧面上的相位均相同。這樣，利用光束的不同位置測出的距離也就相同。而實際情況是，相位相同的點并不僅于與發(fā)光管等距離的同一圓弧上，就是使得相位相同的點，距離都不一樣。這樣在測距時，用了光束的不同位置，結(jié)果也會不同。這就是相位不均勻所造成的誤差。這項誤差主要取決于發(fā)光管的質(zhì)量。其次可采用一

53、些光學(xué)措施，如混相透鏡等，以減小此項誤差的影響。 幅相誤差：幅相誤差是由于接收信號的強弱變化，而對測量相位差所造成的影響。為了減小幅相誤差的影響，可改善電路系統(tǒng)，加設(shè)自動增益控制電路，以控制電流的輸出幅度。也可設(shè)置控制孔徑光欄或減光板，以調(diào)節(jié)信號強度。全站儀一般均設(shè)有幅度自動控制系統(tǒng)，雖然測量的距離遠(yuǎn)近不同，但接收信號的幅度能保持在一定范圍內(nèi)，這就避免了幅相誤差的產(chǎn)生。 由噪音引起的誤差：由于大氣因氣溫變化而產(chǎn)生的抖動及一些光、電信號的干擾而產(chǎn)生的噪音，降低了儀器對測距信號的分辨能力，給測距帶來誤差。影響測距信號分辨能力的是信噪比，即信號功率與噪聲功率的比值。因此可采取增大信號強度的方法來減少

54、噪音的影響。另外這項誤差是隨機的，儀器多采用增多撿相次數(shù)而取平均值，以減弱其影響。 (2)儀器加常數(shù)誤差。加常數(shù)誤差是由儀器的測距部光學(xué)零點和儀器對點器不一致造成的，其現(xiàn)象是對所有測量值都加入了一個固定偏差。它由兩部分構(gòu)成即儀器常數(shù)誤差和棱鏡常數(shù)誤差。此外，幅相誤差也常常影響加常數(shù)的檢測效果，因為儀器幅相特性不好時若內(nèi)外光路不平衡，則內(nèi)光路的測量結(jié)果不能完全抵消外光路測量的延遲，也能產(chǎn)生加常數(shù)類似的效果。 (3)儀器和棱鏡的對中誤差。用光學(xué)對中器對中，對中誤差一般小于1mm，對中桿相垂球?qū)χ校话憧尚∮?mm。對于精密測距，要求測前對光學(xué)對中器進(jìn)行嚴(yán)格校正，觀測時應(yīng)仔細(xì)對中。不要使用對中桿。

55、(4)周期誤差。周期誤差是以一定距離為周期重復(fù)出現(xiàn)的誤差，它的周期一般是精測光尺長度，即精測波長的二分之一，但也有例外。 周期誤差主要是由于儀器內(nèi)部電信號的串?dāng)_而產(chǎn)生的。尤其是與測相信號同頻率的干涉信號。這種同頻信號可以通過電子開關(guān)、電源線等通道或空間渠道的耦合串到接收部分，形成固定不變的串?dāng)_信號，使接收信號的相位發(fā)生變化。這時相位計測出的相位已不是測距信號的相位，而是測距信號與串?dāng)_信號的合成信號的相位。這就便測距產(chǎn)生誤差。 為了減少儀器的周期誤差，主要是采取加強屏蔽、合理隔離。目前的全站僅都采用了大規(guī)模集成電路，并有良好的屏蔽，因此周期誤差很小。 3.1.2.2比例誤差 (1)真空光速值的測

56、定誤差。目前真空光速值得測定精度已經(jīng)相當(dāng)高，所以此項誤差對測距影響可以忽略不計。 (2)儀器乘常數(shù)誤差。乘常數(shù)誤差是由儀器的時間基準(zhǔn)偏差造成的，現(xiàn)象是給觀測值加入了一個與距離成比例的偏差。而石英晶體振蕩器是測距系統(tǒng)產(chǎn)生時間基準(zhǔn)的主要元件，調(diào)制頻率也是由石英晶體振蕩器產(chǎn)生的。調(diào)制頻率決定光測尺的長度，它的誤差直接影響測距精度。因此石英晶體震蕩器的好壞直接決定了測距的精度。 乘常數(shù)誤差的產(chǎn)生主要有兩方面的原因：一是振蕩器設(shè)置的調(diào)制頻率有誤差，即頻率的準(zhǔn)確度問題；二是在使用過程中，由于晶體老化、溫度變化、電源及電子電路的影響，振蕩器的頻率發(fā)生漂移，即頻率的穩(wěn)定度問題。前者產(chǎn)生的頻率誤差可用高精度的頻

57、串計校準(zhǔn)。后者可選擇高質(zhì)量的石英晶體，采用恒溫裝置或溫補裝置以及穩(wěn)定的電源，以減小乘常數(shù)誤差。 (3)大氣折射率的誤差。大氣折射率主要受氣溫和氣壓的影響比較大。而濕度影響最小，一般情況下可以不考慮。所以大氣折射率誤差的來源主要是測定氣溫和氣壓的誤差，而大氣折射率誤差與測距誤差成正比，這就要求選用好的溫度計和氣壓表，對于精密的測量，在測前應(yīng)對所用氣象儀表進(jìn)行檢驗。另外，所測定的氣溫、氣壓應(yīng)能準(zhǔn)確的代表測線的氣象條件。 3.2全站儀測量實驗及其精度分析 全站儀的基礎(chǔ)測量功能是對水平角、豎直角以及距離進(jìn)行的觀測。本次實驗主要采用索佳SET510全站儀(其主要技術(shù)指標(biāo)16如表3-1)進(jìn)行水平角、豎直角

58、與距離觀測，并進(jìn)行相關(guān)的測角、測距精度分析。 表3-1 技術(shù)指標(biāo) 儀器型號 測角標(biāo)稱精度 測距標(biāo)稱精度 生產(chǎn)廠家 SET510 5 (5+510-6D)mm 日本索佳公司 B A C 在使用全站儀進(jìn)行測量前，都必須對儀器進(jìn)行檢校，以保證測量結(jié)果的正確性。通過對全站儀照準(zhǔn)部水準(zhǔn)器、圓水準(zhǔn)器、視準(zhǔn)差、光學(xué)對中器、距離加常數(shù)等的檢校，該全站儀完全能滿足測量要求。 3.2.1水平角觀測精度分析 實驗?zāi)康模和ㄟ^測量三角形的三個內(nèi)角，分析全 站儀測量水平角的精度。 實驗地點：銅仁市水果市場 實驗時間：2012年1月29日 圖3-1 水平角觀測示意圖 觀測天氣：晴，溫度20C左右 實驗方案 實驗采用全站儀同

59、精度觀測三角形中的每一個內(nèi)角，其中邊AB、BC、AC長度分別為30.240m、35.625m、39.767m，測量時依次在三角形的每個頂點上設(shè)立觀測站，采用測回法測量三角形的每個內(nèi)角。測量每個水平角時都要求觀測20個測回，測回間按規(guī)范規(guī)定配置度盤。最終可以得到20組三角形三個內(nèi)角的觀測數(shù)據(jù)，通過對這些觀測數(shù)據(jù)的分析就可以得到全站儀水平角的觀測精度。 實驗結(jié)果 通過測量實驗，得到以下觀測數(shù)據(jù)(見附表1)。并根據(jù)所觀測數(shù)據(jù)得到如下20組三角形三個內(nèi)角的觀測數(shù)據(jù)： 表3-2 水平角觀測數(shù)據(jù) 編號 1 59 23 14 74 01 10 46 35 33 2 59 23 10 74 01 12 46 35 34 3 59 23 12 74 01 14 46 35 37 4 59 23 13 74 01 10 46 35 33 5 59 23 16 74 01 14 46 35 35 6 59 23 14 74 01 13 46 35 37 7 59 23 12 74 01 15 46 35 37 8 59 23 15 74 01 10 46 35 30 9 59 23 09 74 01 12 46 35 35 10 59 23 16 74 01 13 46 35 35 11 59 23 18 74 01 14 46 35 36 12 59 23 10 74 01 11 46 35 3