全站儀在大比例尺地形圖測繪中的精度分析

摘 要：隨著全站儀在大比例尺地形圖測繪中的廣泛應(yīng)用，對其精度要求越來越高。該文依據(jù)全站儀測量的基本原理，從測角和測距的角度分析影響平面坐標(biāo)和高程精度的因素，并提出一些減少誤差的建議。

關(guān)鍵詞：全站儀 測角 測距 精度分析

中圖分類號：P217 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-098X（2014）05（b）-0206-02

大比例尺地形圖一般指1∶500——1∶5000的比例尺地形圖，豐富的信息為城市規(guī)劃設(shè)計(jì)、工程建設(shè)提供基礎(chǔ)。而隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，測量儀器不斷更新，地形圖已由傳統(tǒng)的白紙測圖轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字測圖。

全站儀作為集光電機(jī)于一體的高精度測量儀器，具有量角、測距、測高程的優(yōu)點(diǎn)，在地形圖測繪中得到廣泛應(yīng)用。但由于外業(yè)觀測環(huán)境較為復(fù)雜，影響全站儀測量精度的因素較多。因此，對影響全站儀測量精度的因素進(jìn)行分析，把握規(guī)律，具有重要意義。

1 全站儀簡介

全站儀是全站型電子測速儀的簡稱，集電子經(jīng)緯儀、光電測距儀、微處理器于一體。通過在測站點(diǎn)架設(shè)儀器，設(shè)置后視點(diǎn)，當(dāng)儀器瞄準(zhǔn)其他目標(biāo)后，通過微處理器的控制，便能自動完成距離、角度、坐標(biāo)的顯示和存儲。

2 全站儀測點(diǎn)精度分析

全站儀進(jìn)行大比例尺地形圖測繪主要包括控制測量和碎步測量兩大內(nèi)容，均通過測角、量邊完成工作。因此，點(diǎn)位精度同時(shí)受測角誤差和測距誤差的影響。

如圖1所示，在A點(diǎn)架設(shè)全站儀，后視B點(diǎn)，在測量S點(diǎn)時(shí)，由于受到測角誤差的影響，將使S點(diǎn)的位置偏移，受測距誤差的影響，使S點(diǎn)的位置偏移沿垂直方向偏移，從而使S偏移至。

2.1 全站儀測角誤差分析

全站儀水平角觀測中的誤差主要來源于儀器誤差、觀測誤差、外界環(huán)境影響等。

2.1.1 儀器誤差

儀器誤差主要包括儀器制造方面的度盤刻劃不均勻的誤差、度盤偏心誤差、豎軸傾斜誤差等系統(tǒng)誤差。這些誤差，有些可以通過適當(dāng)?shù)姆椒ㄓ枰韵驕p弱；有的本身就很小，對測角的影響不大，其大小主要由生產(chǎn)廠家的標(biāo)稱精度決定。因此，在此不再贅述，僅將其用表示。

2.1.2 觀測誤差

觀測誤差主要包括儀器對中誤差、目標(biāo)偏心誤差、照準(zhǔn)誤差和讀數(shù)誤差。

（1）目標(biāo)偏心誤差

如圖2所示，位于碎部點(diǎn)A的標(biāo)桿傾斜，傾斜角為，若全站儀未瞄準(zhǔn)其底部，則對水平角造成的誤差，這個(gè)差值被稱為目標(biāo)偏心誤差，用表示。根據(jù)圖上的相對關(guān)系可得：

（1）

由上述公式可知，目標(biāo)偏心誤差與傾斜角成正比，與邊長成反比，距離越短，影響越大。因此，為了減少誤差的影響，測角時(shí)應(yīng)盡量將標(biāo)桿豎直，并瞄準(zhǔn)其底部。

（2）對中誤差

測角過程中，若全站儀未完全對中，則會導(dǎo)致儀器中心與測站點(diǎn)不在同一鉛垂線上，從而在測角過程中產(chǎn)生對中誤差，用表示。

根據(jù)上式可知，全站儀測量碎部點(diǎn)高程的精度與儀器高誤差，豎直角觀測誤差，測距誤差，標(biāo)桿高誤差相關(guān)。儀器高、標(biāo)桿高均通過卷尺測量，為保證精度，應(yīng)多次測量，取其均值。豎直角觀測誤差影響中的指標(biāo)差，可通過盤左盤右觀測予以消除，其他影響與水平角類似，因此不再贅述。

3 全站儀測點(diǎn)保證精度的措施

根據(jù)以上誤差分析結(jié)論及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在利用全站儀進(jìn)行大比例尺地形圖測圖過程中，為保證測圖精度滿足相關(guān)規(guī)范要求，外業(yè)操作時(shí)應(yīng)采取一系列措施：

測站定向時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行對中工作，并盡量瞄準(zhǔn)后視點(diǎn)底部；不能瞄準(zhǔn)其底部時(shí)，應(yīng)盡量將目標(biāo)立正。

切記要“長邊約束短邊”，即選擇本測站范圍內(nèi)最遠(yuǎn)的控制點(diǎn)作為后視點(diǎn)，減少誤差的傳遞，保證碎部點(diǎn)的精度。

視線方向應(yīng)注意排除反光鏡、房屋等反光物體；視線離地面和其他障礙物的距離應(yīng)大于0.5 m。

實(shí)測過程中，為保證碎部點(diǎn)高程精度，需瞄準(zhǔn)棱鏡中心后再進(jìn)行測距。

為提高測點(diǎn)的精度，可采用三聯(lián)腳架法。

為保證測角精度，達(dá)到規(guī)范要求，可增加角度測回?cái)?shù)。

測距前，應(yīng)檢查儀器的參數(shù)設(shè)置是否正確，以消除加常數(shù) 乘常數(shù)產(chǎn)生的誤差。

4 結(jié)語

大比例尺地形圖為城市規(guī)劃、工程建設(shè)提供重要信息，數(shù)據(jù)質(zhì)量顯得尤為重要。而數(shù)字測圖替代白紙測圖已成為測繪界大的潮流。通過分析可知，測角誤差和測距誤差嚴(yán)重影響著全站的測圖精度，成為大比例尺地形圖測繪的質(zhì)量控制點(diǎn)。

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