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全站仪使用误差分析及改进方法景红军等
【技术应用】
全站仪使用误差分析及改进方法
景红军,杨颖萍
.陕西省渭南市洛惠渠管理局,陕西大荔;.陕西省渭南市石堡川灌溉管理局,陕西澄城
摘要通过对全站仪测量原理研究,结合具体仪器操作流程、测量方法、仪器本身误差因素,总
结出一套减小测量误差,提高测量精度的办法。
关键词全站仪;误差分析;改进方法
中图分类号: 文章标识码: 文章编号:—
在大坝枢纽、输水隧洞、水闸等水利工程中,全站目标点,,的坐标数值精度。
用过皇程要中的误冀差进冀行分析并孽提出。:改进意见全站仪在使操坏作流程。工中。的刚误差分析川与改进~
操作仪器时,由于操作员技术水平的高低,有些不
全站仪测量原理
良的操作习惯有可能影响测量精度,下面从操作仪器
全站仪是全站型电子速测仪的简称,它集电子经纬过程中结合测量原理公式分析原因并提出改进意见。
仪、光电测距仪和微电脑处理器于一体,可以一次测量. 全站仪及棱镜的对中整平
测出水平角、竖直角以及距离。测量结果以数字形式直就是为了提高,,和,,在水
接显示在仪器屏幕上。全站仪测量有以下种模式。平面上的精度,使仪器或棱镜能够真实代表测站点
角度测量,包括水平角及竖直角,属于传统经纬仪和目标点的数值。每次仔细检查三角架螺丝、仪器
的测量范围; 基座螺丝是否拧紧,松动或安装不到位都直接影响测
距离测量,量测两点问空间距离,属于传统测距仪量精度。点位标志物一般为园铁钉或涂红的点,由于
的测量范围; 目标太大或涂点不规则,很难保证仪器对中点与棱镜
坐标测量,可以直接测量显示出空间点的三维坐对中点是同一位置,为了减小误差预留点时尽量采用
标,是集电子经纬仪、光电测距仪和微电脑处理器于一小园铁钉、标点时画十字线,并且保证每次对中时全站
体的全站仪的主要应用。仪对中器中心与预留点位中心完美重合、棱镜对中杆
全站仪使用时,已知点为测站点,待测点为目标点, 下部铁尖与预留点位中心完美重合。整平时长水准管
测站点架设仪器,目标点安设棱镜。测量原理公式为: 气泡不一定在每个位置都十分居中,为了减小误差尽
××。. 量保证在垂直的两个方向上进行整平,用两个螺旋调
××。一个方向,用另一个螺旋调另一个方向,从而减小整平
×。—时间及提高精度。随时注意棱镜对中杆是否变形不在
式中测站点的坐标为,,; 一条直线上,棱镜是否安装到槽底,园水准泡是否在各
目标点的坐标为,,; 个方向上都调平到中心,从而保证目标点与棱镜中心
一测站点处全站仪镜筒中心到目标点处棱镜在一条竖直线上。
中心的空间距离; . 数据输入
仅点到点的方位角以轴为起始零角, 需要依次输入测站点坐标,,、后视点
顺时针为正; 坐标,,、仪器高、目标高:。通过确认
点到点的竖直角以竖直轴为起始后视点方向,通过,,、,,的数值仪
边; 器自动会设定后视方向的水平度盘读数为其方位角,
一测站点到全站仪镜筒中心的竖直距离为仪也就是确立了方位角【的起始方向。仪器高及目
器高; 标高:数值输入仪器时先要用钢尺进行量测,存在
:一标点到棱镜中心的竖直距离为目标高。量测误差是必然的。仪器高用钢尺丈量时很难保
从以上原理公式可知,如果控制并提高,, 证在一条竖直线上、钢尺有细微的弯曲都能引起误差,
、、、、:等公式因子的数值精度就能提高量测时尽量两人拉尺子,尽量量测标志点铁钉顶不要
内蒙古水利年第期总第期
量测木桩顶。棱镜目标高一般直接标写在对中杆身择一点,观测、、的长度;
上,为了减小误差,要求棱镜必须安装到底,按设定值重复观测次,得到观测的仪器常数;仪器
固定杆身时,螺旋必须拧紧防止中途移位、标线必须对常数—
正对齐,再要注意保护铁尖,防止铁尖磨损或因为外力如果观测值不为零,就需要将测得仪器常数
破坏不在对中杆轴中心。与棱镜常数综合,改正综合数值以棱镜常数形式设置
. 瞄准目标进仪器。
如果望远镜十字中心没有与棱镜十字中心重合, 如果多次观测仪器常数,发现测得仪器常数
测出距离即斜距有误差,左右偏就会造成水平角超过,就要对仪器常数专项重新进行设置。
测量误差,上下偏回造成竖直角测量误差。在实践设置完后再次观测仪器常数,重复以上步骤,
中应当从以下几方面注意:根据各人视力调清晰望远直至观测的仪器常数值为零。
镜十字丝,瞄准时从镜筒正后方看,防止视差产生;棱. 根据观测目标的不同选择不同测量精度
镜头可上下左右转动,保证棱镜头及其十字分划板平如果是进行控制网坐标点测设,精度要求就比较
面与观测者视线垂直;十字丝竖丝对中时如果目标点可高,应当控制在范围内,并且应当采用三角对中
直接看到,应优先保证对正分割目标点,再上下转动望杆或有三角架的棱镜基座,防止测量偶然误差增大。
远镜对准棱镜中心,转动后不与棱镜中心完全重合应以如果进行混凝土模板施放边线,精度应当高点,控制在
前者为准。十字丝竖丝应单丝平分对中杆或对中杆平范围内,并且应当采用三角对中杆。如果是进行
分双丝。望远镜十字丝平丝应与棱镜十字分划板水平土方测量或放线,精度要求较低,可控制在范围
线重合,如果距离较远棱镜目标太小时应特别小心,必内,并且只需采用独杆对中杆,也有利于跑棱镜人员携
要时可使用多棱镜增大可视面积,提高测量精度,这是带及立镜方便。
目标点距离较远时造成测量高程误差的重要原因。. 注意多次校核
. 测距为防止产生误差,应随时注意校核数值。确定后
测距误差大直接影响斜距的精
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2个控制点距离500多米，用全站仪打点在多大范围内误差不会太
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徕卡tc402性全站仪后方交会误差有多少
09-11-16 &匿名提问
全站仪的工作原理&br&全站仪是一种集光、机、电为一体的新型测角仪器，与光学经纬仪比较电子经纬仪将光学度盘换为光电扫描度盘，将人工光学测微读数代之以自动记录和显示读数，使测角操作简单化，且可避免读数误差的产生。电子经纬仪的自动记录、储存、计算功能，以及数据通讯功能，进一步提高了测量作业的自动化程度。&br&&br&全站仪与光学经纬仪区别在于度盘读数及显示系统，电子经纬仪的水平度盘和竖直度盘及其读数装置是分别采用两个相同的光栅度盘(或编码盘)和读数传感器进行角度测量的。 根据测角精度可分为0。5″，1″，2″，3″，5″，10″等几个等级，&br&&br&&br&全站仪的分类&br&全站仪采用了光电扫描测角系统，其类型主要有：编码盘测角系统、光栅盘测角系统及动态(光栅盘)测角系统等三种。&br&&br&全站仪按其外观结构可分为两类：&br&&br&(1)积木型(Modular，又称组合型)&br&&br&早期的全站仪，大都是积木型结构，即电子速测仪、电子经纬仪、电子记录器各是一个整体，可以分离使用，也可以通过电缆或接口把它们组合起来，形成完整的全站仪。&br&&br&(2)整体性(Integral)&br&&br&随着电子测距仪进一步的轻巧化，现代的全站仪大都把测距，测角和记录单元在光学、机械等方面设计成一个不可分割的整体,其中测距仪的发射轴、接收轴和望远镜的视准轴为同轴结构。这对保证较大垂直角条件下的距离测量精度非常有利。&br&&br&全站仪按测量功能分类，可分成四类：&br&&br&(1)经典型全站仪(Classical total station)&br&&br&经典型全站仪也称为常规全站仪，它具备全站仪电子测角、电子测距和数据自动记录等基本功能，有的还可以运行厂家或用户自主开发的机载测量程序。其经典代表为徕卡公司的TC系列全站仪。&br&&br&(2)机动型全站仪(Motorized total station)&br&&br&在经典全站仪的基础上安装轴系步进电机，可自动驱动全站仪照准部和望远镜的旋转。在计算机的在线控制下，机动型系列全站仪可按计算机给定的方向值自动照准目标，并可实现自动正、倒镜测量。徕卡TCM系列全站仪就是典型的机动型全站仪。&br&&br&(3)无合作目标性全站仪(Reflectorless total station)&br&&br&无合作目标型全站仪是指在无反射棱镜的条件下，可对一般的目标直接测距的全站仪。因此，对不便安置反射棱镜的目标进行测量，无合作目标型全站仪具有明显优势。如徕卡TCR系列全站仪，无合作目标距离测程可达200m，可广泛用于地籍测量，房产测量和施工测量等。&br&&br&(4)智能型全站仪(Robotic total station)&br&&br&在机动化全站仪的基础上，仪器安装自动目标识别与照准的新功能，因此在自动化的进程中，全站仪进一步克服了需要人工照准目标的重大缺陷，实现了全站仪的智能化。在相关软件的控制下，智能型全站仪在无人干预的条件下可自动完成多个目标的识别、照准与测量，因此，智能型全站仪又称为“测量机器人”典型的代表有徕卡的TCA型全站仪等。&br&&br&全站仪按测距仪测距分类，还可以分为三类：&br&&br&(1)短距离测距全站仪&br&&br&测程小于3KM，一般精度为±(5mm+5ppm)，主要用于普通测量和城市测量。&br&&br&(2)中测程全站仪&br&&br&测程为3-15km,一般精度为±(5mm+2ppm)-，±(2mm+2ppm)通常用于一般等级的控制测量。&br&&br&(3)长测程全站仪&br&&br&测程大于15km，一般精度为±(5mm+1ppm)，通常用于国家三角网及特级导线的测量。&br&&br&&br&全站仪的结构&br&全站仪几乎可以用在所有的测量领域。电子全站仪由电源部分、测角系统、测距系统、数据处理部分、通讯接口、及显示屏、键盘等组成。&br&&br&同电子经纬仪、光学经纬仪相比，全站仪增加了许多特殊部件，因此而使得全站仪具有比其它测角、测距仪器更多的功能，使用也更方便。这些特殊部件构成了全站仪在结构方面独树一帜的特点。&br&&br&1.同轴望远镜&br&&br&全站仪的望远镜实现了视准轴、测距光波的发射、接收光轴同轴化。同轴化的基本原理是：在望远物镜与调焦透镜间设置分光棱镜系统，通过该系统实现望远镜的多功能，即既可瞄准目标，使之成像于十字丝分划板，进行角度测量。同时其测距部分的外光路系统又能使测距部分的光敏二极管发射的调制红外光在经物镜射向反光棱镜后，经同一路径反射回来，再经分光棱镜作用使回光被光电二极管接收;为测距需要在仪器内部另设一内光路系统，通过分光棱镜系统中的光导纤维将由光敏二极管发射的调制红外光传也送给光电二极管接收 ，进行而由内、外光路调制光的相位差间接计算光的传播时间，计算实测距离。&br&&br&同轴性使得望远镜一次瞄准即可实现同时测定水平角、垂直角和斜距等全部基本测量要素的测定功能。加之全站仪强大、便捷的数据处理功能，使全站仪使用极其方便。&br&&br&2.双轴自动补偿&br&&br&在仪器的检验校正中已介绍了双轴自动补偿原理，作业时若全站仪纵轴倾斜，会引起角度观测的误差，盘左、盘右观测值取中不能使之抵消。而全站仪特有的双轴(或单轴)倾斜自动补偿系统，可对纵轴的倾斜进行监测，并在度盘读数中对因纵轴倾斜造成的测角误差自动加以改正(某些全站仪纵轴最大倾斜可允许至±6′)。，也可通过将由竖轴倾斜引起的角度误差，由微处理器自动按竖轴倾斜改正计算式计算，并加入度盘读数中加以改正，使度盘显示读数为正确值，即所谓纵轴倾斜自动补偿。&br&&br&双轴自动补偿的所采用的构造(现有水平,包括Topcon,Trimble):使用一水泡(该水泡不是从外部可以看到的，与检验校正中所描述的不是一个水泡)来标定绝对水平面，该水泡是中间填充液体，两端是气体。在水泡的上部两侧各放置一发光二极管，而在水泡的下部两侧各放置一光电管，用一接收发光二极管透过水泡发出的光。而后，通过运算电路比较两二极管获得的光的强度。当在初始位置，即绝对水平时，将运算值置零。当作业中全站仪器倾斜时，运算电路实时计算出光强的差值，从而换算成倾斜的位移，将此信息传达给控制系统，以决定自动补偿的值。自动补偿的方式初由微处理器计算后修正输出外，还有一种方式即通过步进马达驱动微型丝杆，把此轴方向上的偏移进行补正，从而使轴时刻保证绝对水平。&br&&br&3.键盘&br&&br&键盘是全站仪在测量时输入操作指令或数据的硬件，全站型仪器的键盘和显示屏均为双面式，便于正、倒镜作业时操作。&br&&br&4.存储器&br&&br&全站仪存储器的作用是将实时采集的测量数据存储起来，再根据需要传送到其它设备如计算机等中，供进一步的处理或利用，全站仪的存储器有内存储器和存储卡两种。&br&&br&全站仪内存储器相当于计算机的内存(RAM)，存储卡是一种外存储媒体，又称PC卡，作用相当于计算机的磁盘。&br&&br&5.通讯接口&br&&br&全站仪可以通过BS—232C通讯接口和通讯电缆将内存中存储的数据输入计算机，或将计算机中的数据和信息经通讯电缆传输给全站仪，实现双向信息传输。&br&&br&
请登录后再发表评论!控制网复测时用全站仪测的量控制点的距离和设计院交控制点反算出来的距离相差6cm。是什么原因？_百度知道
控制网复测时用全站仪测的量控制点的距离和设计院交控制点反算出来的距离相差6cm。是什么原因？
请问如何经行归化能，仪器上不能改，那如何进行手工改正或计算呢
我有更好的答案
设计院给的坐标应该是在该工程的工程投影面上的坐标，其反算的距离和全站仪直接测量的距离有差别。全站仪测量的斜距需要进行改平，投影面改正，计算的方法在控制测量学或工程测量学中都有相关介绍
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全站仪高程控制测量精度与误差分析
　　【摘 要】水准测量操作简单，数据量相对较小，容易计算与处理，而且精度高。但是，由于位置差异，在一些特殊的地理位置采用全站仪进行高程控制测量更能提高效率。例如在一些山区、丘陵地带，应用几何水准测量效率就很会很低，在应用全站仪进行高程测量的时候，采用什么方法来进行数据处理也是非常重要的。为了提高计算精度与工作效率，更有利于设计最佳方案进行测量工作，那么我们将采用几种方法进行精度与误差分析比较。精度与误差也是我们最需要关注的。经过实践操作证明，使用全站仪进行山地水准测量能够达到三、四等要求。因此，采用全站仪进行高程控制测量能够达到精度要求，大大提高了工作效率。 中国论文网 /8/view-6836229.htm　　【关键词】全站仪；高程；精度分析；误差分析 　　1.引言 　　随着测绘专业的不断发展，全站仪的应用越来越广泛，并以其操作简捷，电脑计算，大大提高工作效率，而被广大测绘人员所青睐。目前，人们对全站仪的研究也是越来越深入，希望能够将它应用到更多的工作中，而在山地高程控制测量中，使用水准仪的传统方式进行测量虽然精度高，但是工作量大，耗时长，效率太低；而采用三角高程控制测量虽不受地形限制，但是它受地球曲率、棱镜高和仪器高的因素的影响，精度与水准测量相比过低，误差相对较大。那么，使用全站仪绝对是一个很好的发展方向，这就可以摆脱传统的水准测量方式，减少了数据量，降低了工作难度，不受地区地形限制，影响测量精度因素较少。我们通过实践与研究，对全站仪高程测量精度与误差进行了分析。 　　2.全站仪高程测量原理与精度分析 　　（1）基本原理 　　全站仪高程测量的基本原理是把全站仪当作水准仪来使用，使棱镜高相同，达到抵消仪器高和棱镜高的目的，从而不必量取棱镜高和仪器高，这样既能在地形复杂地区进行快速的高程传递，又能确保足够的高程测量精度。如果在较短的距离内不考虑两差对高差测量的影响，那么观测计算得到的A， B两点高差只受垂直角测量和距离测量精度的影响。如果两点间高差较大或距离较远，仅安置一次仪器不能测出其高差时，就可以在两点间安置多次仪器，加设多个转点，然后再分段设站观测。图1中各符号所含意义如下：SCA为后视斜距；SCB为前视斜距；DCA为后视平距；DCB为前视平距；iA为后视点棱镜的高度；iB为前视点棱镜的高度； VC为全站仪的高度；hAC为后点A至测站点C的高差；hCB为测站点C至前点B的高差；h1为后视棱镜中心至全站仪横轴的高差；h2为全站仪横轴至前视棱镜中心的高差；hAB为后视点A至前视点B的地面高差；A1为全站仪观测后视棱镜中心点的竖直角（俯角或仰角）；A2为全站仪对前视棱镜中心点的竖直角（俯角或仰角）。原理图如下： 　　（2）精度分析方法 　　本研究选取测角精度为 2″的TC R402徕卡全站仪为例，对全站仪高程测量方式的进度进行分析。其测距精度为 = （2+2 10-6D）mm，= 4mm。按全站仪1km的测距进行计算，大气折光系数的误差为 0.02～0.05 mm[15-17]，取mk= 0.04mm，仪器高与棱镜高的量取误差为 3mm，同时取两倍的中误差为极限误差，与三、四等水准测量的限差进行比较分析。 　　采用中点法测量的高差主要与测量斜距S1和S2、竖直角A1和A2、棱镜高v1和v2，及大气折光系数K1和K2有关，与仪器高无关，从而克服了仪器高量取精度的影响，有利于提高测量精度。当A、B两点采用同一对中杆且不变换高度。当V1=V2时： 　　h1=SCAsinA1，h2=SCBsinA2； 　　DCA=SCAcosA1，DCB=SCBcosA2； 　　hAC=iA+h1-VC，hCB=VC+h2-iB； 　　hAB=hAC+hCB=（h1+h2）+（iA-iB） 　　（3）影响精度的主要原因及改进方法 　　a、受地形不同与已知高程点距离的影响：可以根据高程测量路线地形的变化，选择最佳的测量位置，当待测工程点距已知高程点较远时，可以将高程测量路线分为多段（尽量设为偶数站）。 　　b、受大气折光、大风等外界环境的影响：尽量选择天气晴朗，风力较小，湿度与温度都适宜的天气进行测量，尽量不要在阴天或者恶劣的天气情况下进行。 　　C、受仪器本身的影响：在进行测量工作之前，一定要检查好仪器的各部件是否损坏，并及时进行修复，根据测量需要设置好仪器参数等问题，保证仪器有足够的电量。 　　d、受测量人员和其它原因的影响：一定要保证测量是全站仪与棱镜的对中整平要求，计算时一定要保留到毫米位。 　　3.全站仪高程测量的误差分析 　　（1）采用水准测量时，在读取水准尺的时候需要估读会产生读数误差，而使用全站仪测量时，则不需要进行读数，并不会产生读数误差，获得的数据更加精确。 　　（2）采用水准测量时容易产生i角误差，特别是在山地高程测量时，而采用全站仪时则不需要考虑这方面因素。 　　（3）采用在水准测量时，测站数越多，误差越大；采用三角高程测量时，测站数越少，误差越大。而在复杂山地高程测量时，测站数并不好控制，采用全站仪测量时，测站数对误差影响不大，并不需要对测站数的多少进行控制，因此，在全站仪高程控制测量时更有优势。 　　4.总结 　　经过分析与比较，利用全站仪对地形较复杂的地区进行高程控制测量的精度是可以满足要求的，但同时也要注意一些误差对测量的影。综上而言，利用全站仪进行山区的高程控制测量可以大大提高工作效率，保证测量精度。为我们的测量工作提供了一个新的优良方法。 　　参考文献： 　　[1]武汉测绘科技大学测量平差教研室.测量平差基础[M].3版.测绘出版社，2000，3.靳海亮，赵长胜，韩奎蜂. 　　[2]全站仪三角高程替代四等水准测量精度分析[J].辽宁工程技术大学学报，）.]陈峰. 　　[3]三角高程测量替代水准测量初探[J]铁道勘测与设计，2006，（6）；4-46. 　　[4]刘惠明.全站仪中间法高程测量及其精度探讨=J].华南农业大学学报，vol.25，No.40et.2004. 　　[5]陈健锋.采用全站仪进行三等高程控制测量的探讨.甘肃水利水电技术，vol.40，No.ZJun.，2004. 　　[6]周斌武.应用全站仪进行三角高程测量的新方法[J].甘肃农业，2005. 　　[7]全站仪三角高程替代四等水准测量精度分析_靳海亮. 　　项目： 　　辽宁科技学院2014“大学生创新创业计划”项目编号：。
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