水利工程测量中全站仪的误差分析与精度控制

张少艳

摘要：水利工程测量的精度和准确率是决定水利工程施工质量的重要条件。全站仪技术在水利工程管理中各个领域的测量工作中得到广泛运用，并且可以有效地减少测量过程中的问题。为更好地测量水利项目，就需要不断的提高全站仪的准确性，确保测量结果的准确性。因此，本文对水利工程测量中全站仪的误差分析与精度控制进行严格的分析，期望为同行业提供参考。

关键词：水利工程;全站仪;工程测量;误差分析;精度控制

引言

现阶段，在水利工程建设项目中使用全站仪设备，可以更好地保障相关测量的准确性。全站仪的应用可以更好地对测量误差进行分析，帮助测量工作进行精度的把控，从根本上减少相关工作人员的任务量。所以说，本文通过对全站仪在应用中的误差分析与精度控制的研究，可以在水利工程测量中提供重要的参考价值。

一、水利工程测量中全站仪的应用

在进行水利工程的施工建设之前，需要应用到各种测量设备。传统的测量设备主要应用水准测量或者经纬测量等设备，与当前测量方式相比在精度上存在着不足之处。全站仪是现阶段水利工程测量中最常用的方式，其具有更加全面、便捷以及准确性，从而使其在水利工程测量中占据重要的地位。全站仪设备不仅适用于为水利工程前期的规划提供数据，而且也适用于供水系统建设的最后阶段的计量、运行管理和售后服务。因此，在对水利工程进行测量时，特别是针对大中型水利工程的测量，必须使用先进的平面测量系统，协助全站仪的应用为测量工作提供高度准确的数据，以便于后期的水利工程建设[1]。

二、全站仪在使用中的误差分析

（一）全站仪轴系误差分析

经过多次对比，全站仪虽然在光学原理方面缺乏一些优势，但是在实际应用中却发现全站仪的精度和轴系上会出现许多其他经纬仪不具备的误差，這些精度和轴系上的误差对整个研究项目的影响很大。造成这类误差的主要原因是：第一，全站式仪器设备组装和调节。设备中望远镜的位置范围与镜头中心正确位置相差很大，这也就意味着准直轴和仪器水平线的方向不能相交;第二，仪器准直轴位置因环境温度影响测速电缆出现误差而发生变化;第三，轴误差和校准问题。准直轴和水平轴误差补偿、垂直轴误差补偿和横向误差补偿的校准和定位容易出现错误，很容易影响总水平误差。一方面，准直轴横向存在误差，即准直轴与水平轴之间的非正交所引起的误差。这主要影响水平观察的精度，但不影响垂直观察。另一方面，准直轴的纵向误差，即相对于垂直盘零点位置的偏移量。这会影响垂直方向的视图，与水平方向无关。因此，工作人员在进行测工作时，需要特别注意此误差对陡坡测量的影响。

（二）全站仪度盘误差分析

由于全站式仪度盘所发生的偏移误差主要是因为它与观察对象的位置和角度相关，其中最显著的表现方式之一是竖向偏移。竖向偏角越大，对应刻度的误差影响也就越大，反之则是误差越小。对于全站仪度盘的误差来说，可以通过选择取得速度盘左边与速度盘右边的观察误差来计算得出数据的观察误差平均值，且当扫描盘和照准的部分都是在转动时，能够通过减少或降低扫描盘和照准部分在同一个角度下运转，从而减少扫描盘在水平或者相等角度下运转所产生的观察误差。

在全站仪的测距误差中，周期误差和加、乘常数误差是最常见的两种误差。

第一，周期性误差。周期误差是由于测距仪中的光电信号与标尺周期之间的串扰而反复发生的系统误差，各种滤波器、光学和电子传输和接收系统用于构建设备的内部电路。虽然采取隔离等多种措施来防止光、电串扰，但仍然难以防止微弱的光串扰。因此，为确保测量准确，应鼓励设备制造商在设计和制造过程中最大限度地提高设备抑制干扰的能力，并应定期检查设备以尽量减少错误。越多越好。校准仪器并使用周期性误差修正公式来修正观测值。第二，加乘常数误差。加性常数误差主要是由光学零点和器件测量部分的变化引起的，常数乘性误差是由于器件与实际基数的偏差引起的。这两种错误都是观察的形式对偏差的补充，添加到附加常数误差的方差是固定方差。这个误差由两部分组成：差的常数分量和棱镜的常数差;而常数乘法误差不是一个固定的偏差，这个误差与距离成正比[2]。

（三）全站仪测距误差分析

全站仪测量距离的原理是利用两点之间的高程差来测量到目标的距离，在测量距离时，由于人类视觉精度的限制，不可能达到理想的目标函数。因此，测量结果通常与人为判断相差甚远，精度仍不稳定，这种类型的错误称为测距错误。这个错误是由于目前大多数全站仪使用的是相位式光电测距，其中距离测量误差与测量距离成正比。有时这是因为光速，有时是因为折射率，这些都对测距产生一定程度上的影响，极易干扰全站仪的精度。

三、全站仪误差的精度控制

在测量任务中，数值精度是衡量测量成功与否的关键。在实际测量工作中，误差是不可避免的，因此控制误差的准确度是保证测量结果的重要方式。具体来说，可以从以下几个方面入手：

（一）全站仪的轴系误差精度控制

全站仪轴系的误差对水利工程测量中的实时数据影响很大，从而严重影响整体的测量结果。工作人员想要更好的确保测量数值的准确性，就需要不断的对其进行精度控制，以便于减少轴误差，可以使用各种观察方法来减小这种误差。同时，需要考虑使用全站仪改变测角精度，看看改变角度是否影响测角精度。由于设备出厂时具有固定的标称精度，如果在现场测量期间视角发生变化，可能会出现水平和垂直误差，有时在测量过程中分析风扇电弧误差[3]。

（二）全站仪的度盘误差精度控制

三角测量法可用于精确控制全站仪的刻度误差，以高度三角测量精度控制组合技术为例，先测量高度，然后计算三角测量高度误差，再根据地球曲率计算其精度。由于采用这种在中央安装的全站仪中计算工程实例的方法，它不受景观的限制。只要能放置全站仪，就可以进行勘测，大大提高水下野外工作的效率。

（三）全站仪的测距误差精度控制

光电测量相位技术可用于控制全站仪的测量精度，这种精度控制可以根据人眼的分辨率和可观察性以及观察环境和公式、计算等的局限性，提高测距误差的精度，然后取平均值作为平均值。范围测量误差。重复测量减少了全站仪的距离误差，从而提高了距离误差控制的精度[4]。

四、全站仪使用注意事项

由于全站仪的误差和精度还存在很多缺点，为提高测量精度，应注意以下几点：首先，全站仪的误差与全站仪的位置进行比较，位置对于高精度也很重要。因此，在实际测量时，尽量将全站仪定位在靠近两个测量点中心轴的位置。其次，全站仪标定的精度取决于角度要求，因此观测目标的垂直角度必须准确。最后，测量时，选择合适的位置，调整电火花以减少全站仪测距误差[5]。

结论

综上所述，在评估水管理项目时，测速仪的误差在所难免，但是可以采取一些有效的措施来尽量减少误差并把其中一部分误差减到最低。实现这一目标需要相关的技术人员在测量过程中不断创新和改进测量手段，只有通过测量技术不断创新和改进，才能够保证水利工程测量的精度和准确率，并且可以为水利工程的后续开展提供有用的信息帮助。

参考文献

[1]水利工程测量技术的分析[J].高慧.科技创新与应用.2020（04）.

[2]浅谈水利工程测量中的常见问题[J].宋立明.科学技术创新.2020（16）.

[3]数字测量技术优势及在水利工程测量中的应用[J].冯辉.河南水利与南水北调.2020（05）.

[4]水利工程测量质量的影响因素和有效措施[J].冯辉.河南水利与南水北调.2020（06）.

[5]数字化测绘技术在水利工程测量中的应用研究[J].李绍飞.居业. 2020（09）.