摘 要：全站儀將光電測距儀、數(shù)據(jù)記錄以及電子經(jīng)緯儀融為一體，具有非常精確的測角和測距功能，其實(shí)用價(jià)值遠(yuǎn)大于經(jīng)緯儀坐標(biāo)法，常見于地下隧道施工、地上大型建筑等變形監(jiān)測和精密工程測量中。該文基于筆者多年的工作經(jīng)驗(yàn)，詳細(xì)介紹了全站儀的特點(diǎn)和應(yīng)用，同時(shí)闡述了使用全站儀測量時(shí)誤差產(chǎn)生的來源，分析探討了誤差原因和檢測方法。
關(guān)鍵詞：全站儀 放樣測量 加常數(shù) 乘常數(shù)
中圖分類號：TU71 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）12（c）-0-01
全站儀又稱全站型電子測速儀，是把光電測距儀、電子經(jīng)緯儀、微電腦處理器融為一體，是集合了垂直角、距離、水平角、距離放樣、高差、面積量算等功能的測繪控制系統(tǒng)。它能夠自動(dòng)顯示測量結(jié)果，能和外圍設(shè)備交換信息。作為高技術(shù)測量儀器，全站儀擁有電子記錄、自動(dòng)化快速三維坐標(biāo)測量和定位功能、內(nèi)外業(yè)一體化、外業(yè)數(shù)據(jù)自動(dòng)化采集等多種自動(dòng)化流程，在測繪界備受歡迎。全站儀實(shí)現(xiàn)了測繪工作的自動(dòng)化，減少了人工投入，提高了計(jì)算準(zhǔn)確性，有效提高了測繪工作效率。
1 全站儀特點(diǎn)及測量應(yīng)用
由于全站儀可以配合電子計(jì)算機(jī)使用，因此測繪工作的實(shí)效性得到很大提高，下面對全站儀的主要特點(diǎn)做具體描述：第一，測距速度極快；第二，簡單的內(nèi)業(yè)計(jì)算；第三，高差對作業(yè)面的限制減少，全站儀的高差通常在150 m以內(nèi)，這個(gè)高差可以達(dá)到各種大中型工程的要求；第四，使用坐標(biāo)放樣時(shí)，放樣邊長和角差會顯示在儀器屏幕上，簡化了操作規(guī)程；第五，不需要鋼尺測量；第六，粗略放樣半徑大，可以到2000 m以上。雖然全站儀操作和使用比較方便，但是其工作條件受人為因素和地形限制較大。全站儀在測量方面，主要應(yīng)用于放樣測量、偏心測量、懸高測量和面積計(jì)算。
�。�1）放樣測量
放樣測量主要用于按照要求點(diǎn)，在實(shí)地上進(jìn)行測定。放樣測量主要包括懸高放樣測量、坐標(biāo)放樣測量以及距離放樣測量。放樣測量使用盤左位置進(jìn)行，顯示差值=實(shí)測值―放樣值。在放樣測量中，經(jīng)過對照準(zhǔn)點(diǎn)的水平角、坐標(biāo)或者距離的測量，儀器顯示的是預(yù)先輸入的實(shí)測值和放樣值之差。
�。�2）偏心測量
測定測站至通視但是無法測站至不通視點(diǎn)間的角度和距離或者通視無法設(shè)置棱鏡的點(diǎn)時(shí)通常使用偏心測量[1]。偏心測量包括單距偏心測量、雙距偏心測量和角度偏心測量。在測量過程中，把偏心點(diǎn)設(shè)置在目標(biāo)點(diǎn)附近，通過測站到偏心點(diǎn)間的角度和距離的測量，來確定測站到目標(biāo)點(diǎn)之間的角度和距離。
�。�3）懸高測量
懸高測量用于對不能設(shè)置棱鏡的目標(biāo)高度的測量[2]。
（4）面積計(jì)算
面積計(jì)算通過輸入或調(diào)用儀器內(nèi)存中三個(gè)或多個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，計(jì)算出由這些點(diǎn)的連線封閉而成的圖形的面積，所用坐標(biāo)數(shù)據(jù)可以是測量所得，也可以手工輸入，且這兩種方法可交替進(jìn)行。
2 全站儀測距誤差來源分析
在使用全站儀進(jìn)行測量過程中，很多全站儀測距時(shí)使用相位法提高測距精度，相位法測距的基本原理是使用儀器將光強(qiáng)調(diào)制為連續(xù)變化的光波進(jìn)行距離測定，該方法在使用時(shí)擁有許多優(yōu)勢，但是，與優(yōu)勢并存的是該方法會造成系統(tǒng)測距時(shí)存在誤差，這些誤差很大一部分程度上影響了系統(tǒng)測距精度�；谙辔环ㄟM(jìn)行測距的全站儀測距時(shí)存在的誤差主要分為三個(gè)方面，分別是加常數(shù)誤差、乘常數(shù)誤差和周期誤差，造成這些誤差的原因很多，該文基于筆者多年的全站儀使用經(jīng)驗(yàn)，詳細(xì)的對誤差進(jìn)行分析，并且闡述了其檢測方法。
3 全站儀測距誤差分析與檢測
3.1 加常數(shù)誤差
全站儀出廠之前，工程師都對加常數(shù)已經(jīng)嚴(yán)格的進(jìn)行檢測，并且將檢測得到的常數(shù)預(yù)先置入全站儀內(nèi)。但是在全站儀進(jìn)行測量過程中，該常數(shù)并不是恒定的，其會隨著儀器的應(yīng)用發(fā)生改變，因此，如果不對儀器的加常數(shù)進(jìn)行檢測，隨著全站儀光、電系統(tǒng)的變化，其測距精度必將會變得不準(zhǔn)確，誤差增大。因此，為了保證全站儀測距精度，測量人員應(yīng)定期對加常數(shù)進(jìn)行檢測，重新設(shè)置或者修正儀器內(nèi)的加常數(shù)。
目前，檢測加常數(shù)的方法包括疊加法、解析法和比較法等諸多方法。疊加法和解析法基于被檢測全站儀自身的測量結(jié)果，計(jì)算平差值即可求的加常數(shù)。目前，在加常數(shù)檢測過程中，人們經(jīng)常采用六段比較法，該方法的基線場長度設(shè)置為0.72～1.2 km之間，其精度設(shè)置為百萬分之一，基本檢測原理描述如下：將一條基線分成距離各不同的六段，在檢測全站儀時(shí)，我們可以從零號點(diǎn)擺站觀測到六號點(diǎn)，接著從一號點(diǎn)擺站觀測到六號點(diǎn)，依次類推，最后在五號點(diǎn)擺站觀測到六號點(diǎn)，于是，基于該方式可以獲得21個(gè)距離段，通過將儀器的觀測值與基線值比較，即可求得全站儀的加常數(shù)。
3.2 乘常數(shù)誤差
全站儀的乘常數(shù)是一個(gè)比例改正因子，其改正的是與距離成比例的系統(tǒng)誤差，該常數(shù)產(chǎn)生的原因是頻率的偏移和折射率的偏移。主要包括頻率改正和氣象改正，頻率改正是指改正晶體老化等因素誘發(fā)的全站儀晶體振蕩器實(shí)際擁有的頻率和標(biāo)稱頻率之間產(chǎn)生的距離差值，由于在全站儀測量時(shí)，由于氣象條件發(fā)生變化，導(dǎo)致頻率發(fā)生改變，因此造成測尺長度改變。氣象改正是指改正測距時(shí)的折射率和儀器參考折射率之間發(fā)生的距離差值。目前，乘常數(shù)的檢測方法也主要是采用六段比
較法。
3.3 周期誤差
對于全站儀來講，其精測尺長根據(jù)正弦函數(shù)周期變化，因此導(dǎo)致使用全站儀測量時(shí)產(chǎn)生周期誤差。該誤差的大小基于測尺長度周期性出現(xiàn)，主要原因是基于相位技術(shù)的全站儀使用測距信號與參考信號之間的相位差進(jìn)行測量工作，但是內(nèi)部光電等同頻信號的擾亂，導(dǎo)致測量結(jié)果出現(xiàn)周期誤差，降低周期誤差的方法是減弱干擾信號的強(qiáng)度或者增強(qiáng)測距信號。周期誤差的檢測方法采取基于周期誤差振幅和初相角的平臺法。
4 結(jié)語
隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，全站儀受到了諸多學(xué)者和測量工作者的關(guān)注，成為了研究的重點(diǎn)，因此，隨著時(shí)間的推進(jìn)，其儀器結(jié)構(gòu)、測量精度和誤差檢測方法必將得到快速提高，其應(yīng)用范圍也將越來越廣泛。
參考文獻(xiàn)
[1] 鄭進(jìn)鳳，郭宗河.全站儀偏心測量及其精度分析[J].測繪通報(bào)，2005（1）.
[2] 韓在興，張立剛.全站儀在懸高測量中的應(yīng)用[J].黑龍江水利科技，2010（4）.
