论水利工程测量中全站仪的误差分析与精度控制

姜景鑫

摘要：在水利工程中，全站仪的应用不仅可以有效提高水利工程测量的精度，对于水利工程测量的发展也有着积极的促进作用。文章从全站仪在水利工程中的应用内容出发，首先分析了全站仪出现各种误差的原因，并有针对性地提出了一些控制措施，最后讨论了全站仪的使用注意事项，希望对我国水利工程测量水平的提高有所帮助。

关键词：水利工程；全站仪；误差分析；精度控制

引言

在我国的经济发展历程中，水利工程发挥了巨大的作用，并且随着经济发展的愈加平稳，水利工程的质量也得到了社会各界的广泛重视。全站仪测量的精确性作为影响水利工程质量的重要影响因素，对其测量精度的要求也愈加严格，这就要求相关测量人员切实加强对水利工程中全站仪误差的控制和研究。

1全站仪在水利工程测量中的应用

在水利工程的建设过程中，通常会用到各种测量仪器，其中全站仪无论是精确度还是适用性，都较其他几种仪器有更大的优势，贯穿于水利工程项目的整个建设环节。具体来说，水利工程建设一般都有着较高的测量要求，而全站仪不仅可以满足水利工程的测量精度要求，还能为水利工程测量提供一些基础的测量资料，另外，对于一些需要高等级平面控制网的水利工程项目，全站仪也发挥出了巨大作用。

2误差分析

2.1轴系误差

较经纬仪而言，全站仪在光学原理上并没有较大的优势，并且在轴系方面，也有着一些经纬仪通常不会出现的误差，影响着全站仪在水利工程项目中的应用效果。而这些轴系误差出现的原因主要有三种，具体分析如下：第一，全站仪在安装时，其镜头并未进行有效的调整，导致镜头中，望远镜的十字中心在较大程度上偏离了正确位置，造成视准仪不与水平方向的轴线相交；第二，全站仪仪器内的精密部位受环境温度变化影响较大，导致仪器在使用的过程中，逐渐偏离原有的位置，最终造成了全站仪轴系误差；第三，轴系误差检验出现问题也是导致出现误差的主要原因，在实际检验时，由于视准轴误差补偿和横、竖轴误差补偿方面存在错误的定位，会导致该误差在水平测量方面的影响。

2.2度盘误差

该误差产生的主要原因在于全站仪与观测目标之前存在垂直角，并且随着垂直角度的增大，度盘误差也会不断变大；反之，垂直角度减小，度盘误差也会相对减小。无论是在度盘左边观测还是把望远镜转半圈后在度盘的右侧观测，其观测的视线都会落在标准视准轴的左侧或是右侧，针对于这种度盘误差，则可以在实际测量过程中取度盘左边和右边测量数据的平均值，而且在转动时需要确保扫描盘和照准部保持同方向转动，这样可以有效确保在水平方向上降低转动所带来的观测度盘误差。对于垂直方面的观测，可以通过整体进行全站仪垂直轴与电扫描度盘方位的调整，确保对半测回角误差的有效控制，进而能够有效减小全站仪垂直方面的度盘误差。

2.3测距误差

在应用全站仪进行测距时，由于人视觉精度限制，测量结果通常与人的判断结果存在较大误差，该误差即通常所说的测距误差。该误差主要有周期误差以及加、乘常数误差两种。

一，周期误差。周期误差是由于测距仪内部的光电信号发生串扰，并以测尺长度为周期而重复出现的系统误差。在仪器内部电路设计时使用了多种滤波、光学与电子发射系统和接受系统。在实际测量时，测量人员虽然会有意识地采取一些隔离手段来减少光电信号干扰，但是微弱光光电干扰现象依然是难以避免的。因此，在实际测量中，为切实保障测量的准确性，除了全站仪制造商不断对仪器的抗干扰能力进行优化，还需要测量人员定期进行仪器检定，最大限度减小误差的范围。另外，在实际测量时还需要使用周期误差改正公式来修正观测值。

二，加、乘常数误差。造成加常数误差产生的主要原因在于仪器测距部的光学零点发生了变化；而导致乘常数误差出现的原因主要是仪器的实践基础发生偏差。这两种误差的表现实行具有一定的相似性，即都是给观测值加上一个偏差，其中，加常数误差所加的偏差是一个固定偏差，这个误差由两部分构成，分别是仪器常数误差和棱镜常数误差；而乘常数误差不是一个固定的偏差，这个误差是与距离成比例的偏差。

3精度控制

3.1轴系误差精度控制

对于轴系误差的控制，可以通过改变全准仪测图角度的方法来减小观测误差，具体来说，就是把整个观测角度由全测回改为半测回，同时观察角度变化是否对测角精度造成影响。这是因为，全站仪在改变观测角时，仪器本身所具有的标称误差会在一定程度上导致水平轴与垂直轴方向误差的出现，举例来说，某扇形段弧形高差达到10m，长约25m，其安装精度要求最高，要求本体的对弧精度为±0.1mm，因此，鞍座定位测量误差要求为±0.3mm。

3.2度盘误差精度控制

度盘误差的精度主要是通过三角高程测量法来进行控制的。在实际测量中，首先进行高程测量，得到高程H；然后计算出三角高程的误差S；最后根据地球曲率求出精度W。这种方法的应用可以使全站仪不受地形限制，只需要在做好整平工作就可以进行下一步的测量工作，有效地提高了水利工程测量的作业效率。

3.3测距误差精度控制

测距误差的精度控制方法主要是应用相位式光电技术进行测量，该技术可以针对人眼的观测能力、分辨能力以及观测环境的条件限制，进行自动分析、调节，进而能够对测距误差进行控制。同时，为进一步提高测量精度，相关测量人员可以通过多次测量取平均值的方法来减小全站仪的测距误差。

4全站仪使用注意事项

一，全站仪若经过了长距离运输，那么在使用前首先需要根据说明书进行仪器的检查与校正，然后在进行进一步的应用；

二，在使用全站仪进行三角高程控制测量时尽量架设在两个测量点等距离中间进行，这样可以抵消部分由于轴系误差产生的影响，以保证观测目标精度减小误差；

三，由于全站仪测距受电磁干扰影响较大，因此，全站仪在进行架设时需远离高压线、信号塔以及变电站等一些有电磁波发射的区域，另外在埋标选点时也要注意远离，避免产生较大测距误差；

四，在应用全站仪进行高等控制测量时，应特别注意选择天气条件较为良好，并且通视状况也相对优良的时间进行，同时需注意避开高温或低温天气。另外需要注意的是，测量时需要对干湿温度以及气压等进行测量和记录，便于后期处理数据时进行参考；

五，一般使用全站仪时，尽量避免仪器暴晒引起仪器平整度不好，应给仪器打伞，并帶上遮阳罩，使用过程中要经常查看仪器是否平整，进行微调，如有必要重新进行定向设站，以保证其精度。

结束语

总而言之，在水利工程中应用全站仪时，误差是不可避免的，只能最大限度通过一些措施来减小误差，而该目标的实现首先要求测量人员具有较高的专业技术水平，熟练了解和掌握进行全站仪测量的相关操作规范；其次要求相关测量单位不断更新和优化测量技术，优化测量方法，只有两方面双管齐下，才能切实保障水利工程测量的准确性和可靠性，并进一步为水利工程建设提供数据支持。

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