水利工程測量中全站儀的誤差分析與精度控制

張少艷

摘要：水利工程測量的精度和準確率是決定水利工程施工質量的重要條件。全站儀技術在水利工程管理中各個領域的測量工作中得到廣泛運用，并且可以有效地減少測量過程中的問題。為更好地測量水利項目，就需要不斷的提高全站儀的準確性，確保測量結果的準確性。因此，本文對水利工程測量中全站儀的誤差分析與精度控制進行嚴格的分析，期望為同行業提供參考。

關鍵詞：水利工程;全站儀;工程測量;誤差分析;精度控制

引言

現階段，在水利工程建設項目中使用全站儀設備，可以更好地保障相關測量的準確性。全站儀的應用可以更好地對測量誤差進行分析，幫助測量工作進行精度的把控，從根本上減少相關工作人員的任務量。所以說，本文通過對全站儀在應用中的誤差分析與精度控制的研究，可以在水利工程測量中提供重要的參考價值。

一、水利工程測量中全站儀的應用

在進行水利工程的施工建設之前，需要應用到各種測量設備。傳統的測量設備主要應用水準測量或者經緯測量等設備，與當前測量方式相比在精度上存在著不足之處。全站儀是現階段水利工程測量中最常用的方式，其具有更加全面、便捷以及準確性，從而使其在水利工程測量中占據重要的地位。全站儀設備不僅適用于為水利工程前期的規劃提供數據，而且也適用于供水系統建設的最后階段的計量、運行管理和售后服務。因此，在對水利工程進行測量時，特別是針對大中型水利工程的測量，必須使用先進的平面測量系統，協助全站儀的應用為測量工作提供高度準確的數據，以便于后期的水利工程建設[1]。

二、全站儀在使用中的誤差分析

（一）全站儀軸系誤差分析

經過多次對比，全站儀雖然在光學原理方面缺乏一些優勢，但是在實際應用中卻發現全站儀的精度和軸系上會出現許多其他經緯儀不具備的誤差，這些精度和軸系上的誤差對整個研究項目的影響很大。造成這類誤差的主要原因是：第一，全站式儀器設備組裝和調節。設備中望遠鏡的位置范圍與鏡頭中心正確位置相差很大，這也就意味著準直軸和儀器水平線的方向不能相交;第二，儀器準直軸位置因環境溫度影響測速電纜出現誤差而發生變化;第三，軸誤差和校準問題。準直軸和水平軸誤差補償、垂直軸誤差補償和橫向誤差補償的校準和定位容易出現錯誤，很容易影響總水平誤差。一方面，準直軸橫向存在誤差，即準直軸與水平軸之間的非正交所引起的誤差。這主要影響水平觀察的精度，但不影響垂直觀察。另一方面，準直軸的縱向誤差，即相對于垂直盤零點位置的偏移量。這會影響垂直方向的視圖，與水平方向無關。因此，工作人員在進行測工作時，需要特別注意此誤差對陡坡測量的影響。

（二）全站儀度盤誤差分析

由于全站式儀度盤所發生的偏移誤差主要是因為它與觀察對象的位置和角度相關，其中最顯著的表現方式之一是豎向偏移。豎向偏角越大，對應刻度的誤差影響也就越大，反之則是誤差越小。對于全站儀度盤的誤差來說，可以通過選擇取得速度盤左邊與速度盤右邊的觀察誤差來計算得出數據的觀察誤差平均值，且當掃描盤和照準的部分都是在轉動時，能夠通過減少或降低掃描盤和照準部分在同一個角度下運轉，從而減少掃描盤在水平或者相等角度下運轉所產生的觀察誤差。

在全站儀的測距誤差中，周期誤差和加、乘常數誤差是最常見的兩種誤差。

第一，周期性誤差。周期誤差是由于測距儀中的光電信號與標尺周期之間的串擾而反復發生的系統誤差，各種濾波器、光學和電子傳輸和接收系統用于構建設備的內部電路。雖然采取隔離等多種措施來防止光、電串擾，但仍然難以防止微弱的光串擾。因此，為確保測量準確，應鼓勵設備制造商在設計和制造過程中最大限度地提高設備抑制干擾的能力，并應定期檢查設備以盡量減少錯誤。越多越好。校準儀器并使用周期性誤差修正公式來修正觀測值。第二，加乘常數誤差。加性常數誤差主要是由光學零點和器件測量部分的變化引起的，常數乘性誤差是由于器件與實際基數的偏差引起的。這兩種錯誤都是觀察的形式對偏差的補充，添加到附加常數誤差的方差是固定方差。這個誤差由兩部分組成：差的常數分量和棱鏡的常數差;而常數乘法誤差不是一個固定的偏差，這個誤差與距離成正比[2]。

（三）全站儀測距誤差分析

全站儀測量距離的原理是利用兩點之間的高程差來測量到目標的距離，在測量距離時，由于人類視覺精度的限制，不可能達到理想的目標函數。因此，測量結果通常與人為判斷相差甚遠，精度仍不穩定，這種類型的錯誤稱為測距錯誤。這個錯誤是由于目前大多數全站儀使用的是相位式光電測距，其中距離測量誤差與測量距離成正比。有時這是因為光速，有時是因為折射率，這些都對測距產生一定程度上的影響，極易干擾全站儀的精度。

三、全站儀誤差的精度控制

在測量任務中，數值精度是衡量測量成功與否的關鍵。在實際測量工作中，誤差是不可避免的，因此控制誤差的準確度是保證測量結果的重要方式。具體來說，可以從以下幾個方面入手：

（一）全站儀的軸系誤差精度控制

全站儀軸系的誤差對水利工程測量中的實時數據影響很大，從而嚴重影響整體的測量結果。工作人員想要更好的確保測量數值的準確性，就需要不斷的對其進行精度控制，以便于減少軸誤差，可以使用各種觀察方法來減小這種誤差。同時，需要考慮使用全站儀改變測角精度，看看改變角度是否影響測角精度。由于設備出廠時具有固定的標稱精度，如果在現場測量期間視角發生變化，可能會出現水平和垂直誤差，有時在測量過程中分析風扇電弧誤差[3]。

（二）全站儀的度盤誤差精度控制

三角測量法可用于精確控制全站儀的刻度誤差，以高度三角測量精度控制組合技術為例，先測量高度，然后計算三角測量高度誤差，再根據地球曲率計算其精度。由于采用這種在中央安裝的全站儀中計算工程實例的方法，它不受景觀的限制。只要能放置全站儀，就可以進行勘測，大大提高水下野外工作的效率。

（三）全站儀的測距誤差精度控制

光電測量相位技術可用于控制全站儀的測量精度，這種精度控制可以根據人眼的分辨率和可觀察性以及觀察環境和公式、計算等的局限性，提高測距誤差的精度，然后取平均值作為平均值。范圍測量誤差。重復測量減少了全站儀的距離誤差，從而提高了距離誤差控制的精度[4]。

四、全站儀使用注意事項

由于全站儀的誤差和精度還存在很多缺點，為提高測量精度，應注意以下幾點：首先，全站儀的誤差與全站儀的位置進行比較，位置對于高精度也很重要。因此，在實際測量時，盡量將全站儀定位在靠近兩個測量點中心軸的位置。其次，全站儀標定的精度取決于角度要求，因此觀測目標的垂直角度必須準確。最后，測量時，選擇合適的位置，調整電火花以減少全站儀測距誤差[5]。

結論

綜上所述，在評估水管理項目時，測速儀的誤差在所難免，但是可以采取一些有效的措施來盡量減少誤差并把其中一部分誤差減到最低。實現這一目標需要相關的技術人員在測量過程中不斷創新和改進測量手段，只有通過測量技術不斷創新和改進，才能夠保證水利工程測量的精度和準確率，并且可以為水利工程的后續開展提供有用的信息幫助。

參考文獻

[1]水利工程測量技術的分析[J].高慧.科技創新與應用.2020（04）.

[2]淺談水利工程測量中的常見問題[J].宋立明.科學技術創新.2020（16）.

[3]數字測量技術優勢及在水利工程測量中的應用[J].馮輝.河南水利與南水北調.2020（05）.

[4]水利工程測量質量的影響因素和有效措施[J].馮輝.河南水利與南水北調.2020（06）.

[5]數字化測繪技術在水利工程測量中的應用研究[J].李紹飛.居業. 2020（09）.