試析全站儀三軸的誤差檢驗

葉林

摘 要：全站儀對地形有極強的適應性，測量結果有較強的精度，使用方式也相對便捷，在當前我國建筑工程領域里有較廣的應用。全站儀的豎軸、橫軸與視準軸的誤差對測量結果有直接影響，需在利用全站儀測量前，進行三軸誤差檢驗工作，提高測量數據的正確性，保障建筑項目的施工進度，降低測量誤差對施工質量和工期的影響。本文對全站儀的基本功能和誤差檢驗的意義進行了分析，并探討了三軸誤差的檢驗方式。

關鍵詞：全站儀；三軸誤差；檢驗

中圖分類號：P204 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）11-0047-01

全站儀在工程測量中有較廣泛的應用，作為一種更先進的工程測量儀器，全站儀對各種地形有極強的適應能力，操作方便，測量精度更高，能夠降低人工讀寫錯誤，提高工程測繪的效率。

1 全站儀的基本功能

全站儀即全站型電子速測儀，能夠在同一時間進行角度、距離測量和數據處理，主要是測距儀、電子經緯儀、電子補償器、微處理機等部分組成。全站儀在日本、歐洲等經過幾十年的發展，在當下有極高的可行性與穩定性，在大型建筑與其他精密工程測量領域內有普遍的運用。全站儀于實際應用中，在依據相應數據，進行點位設置后，在其可視距離內，一個測站上就能完成整個區域的測量放樣工作。

2 全站儀誤差檢驗的意義

全站儀作為工程測量的主要儀器，測量結果有極高的正確性，但全站儀還會有發生誤差的可能。全站儀在使用的磨損等機械結構和外界條件對全站儀的影響會使測量結果發生誤差問題。當前國內的三軸誤差檢驗措施較多，工程在進行三軸誤差檢驗后，能夠避免工程中錯誤的發生幾率，保障工程的進度和施工質量。

3 全站儀三軸的檢驗方案

3.1 建立測量值比對指標

在對全站儀進行檢驗評定時，應以更高一級的精度作為相應的參照指標，外符合精度是全站儀的測量結果與參照真實值的符合程度，觀測值與觀測值的一致性則是內符合精度。在普通的實驗室內因條件不足，導致構建高等級的計量指標有極高的難度。

3.2 多余觀測法

在實際觀測工作中，應增加多余觀測次數，設立多余觀測點，來在最大程度上降低偶然誤差的影響。多余觀測有利于降低偶然誤差的主導地位，能夠提交系統誤差的可信度指標。在有限條件下，多余觀測次數與多余觀測點的增加保障了抽樣檢測點有一定的數量，能夠提高測量結果的正確性。

3.3 利用誤差特性

在進行全站儀的測量誤差檢驗時，將各個系統誤差進行混合計算的工作量較大，對觀測數的需求也較多。利用誤差特性，結合相應的數學模型進行計算，降低誤差之間的影響。

4 全站儀三軸的檢驗方法

本文的檢驗方案是將鉛垂鋼絲置于全站儀4m左右，并使全站儀有90°的俯仰角觀測范圍。

4.1 視準軸誤差及與之對應的視準軸補償的檢驗

橫軸與視準軸發生不正交情況，望遠鏡上下轉動，則滑動中的視準軸無法處于平面狀況，會形成圓錐面，導致視準誤差問題的發生。利用測量數據來計算正倒鏡差值Cri，根據Cri=（Hzi左-Hzi右±180）/2，能獲得九組{Cri，Vi}，（i=-4，…，+4）。根據橫軸誤差因子IcotVi，利用Icot（90°+x）=-Icot（90°-x），根據Csi=（Cr-i+Cr+i）/2，計算五組{Csi，Vi}，（i=0，…，+4）。再利用誤差方程Vi=Csi-c/sinVi和最小二乘原理，能推導視準軸誤差的計算公式。

c=（Csi/sinVi）/（1/sin2Vi） （1）

mc=（-C21/sin2Vi）/（n1/sin2Vi） （2）

4.2 豎軸橫向傾斜誤差及豎軸橫向補償檢驗

豎軸傾斜對水平方向的影響，無法利用計算盤右、盤左平均值的措施來進行有效降低。

豎直角的對水平方向的影響也較大，需對豎軸橫向傾斜誤差進行檢驗，還應檢測豎軸橫向補償范圍。盤左的檢測時從上至下，5”～10”左右對照鋼絲位置讀數，獲得九組組數據{Hzi左，Vi}，序號i分別為-4，…，+4，Vi在90°00′00″的觀測點上。V+i對稱于V0，V-i對稱于V0，對稱度誤差小于1″。盤右讀數如盤左，獲得九組{Hzi右，360°-Vi}。進行“C值改正”，獲得九組（Hzi，Vi），Hzi/（2n+1）。再進行推導可獲得△Hzi=HHzi-Hzi/（2n+1），可得到九組{Hzi，Vi}，利用誤差方程vi=ΔHzi-αxcotVi與最小二乘原理，進行公式推導。

αx=△HzicotVi/cot2Vi （3）

Vi2=△Hzi2-αx2cot2Vi=m02（2n+1-1）=m022n

Qαx=1cot2Vi