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利用全站仪对数字化测图进行误差精度分析
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　　摘 要：文中首先阐述了数字化测图的作业过程，然后分析了全站仪在数字测图中的误差来源,最后讨论了各项误差对测图精度的影响。
　　关键词：全站仪 数字化测图 精度分析
　　目前，随着电子科学技术和计算机的发展，全站仪及光电测距仪的普及，与传统的白纸测图方法相比，数字化测图以其测图精度高、数据采集快，劳动强度低，产品的使用与维护方便、快捷、利用率高等优点被广泛用于测绘生产、土地管理、城市规划等部门，并为广大用户所接受。数字化测图的采集数据及成图过程见图1。文中拟就全站仪数字化测图的地形图平面位置精度与高程精度进行分析，以便使全站仪数字化测图有章可循。
　　图1 数字测图系统框图
　　1 测量碎部点平面误差来源及精度分析
　　全站仪数字化测图的平面误差来源主要有:望远镜照准误差、读数误差、仪器误差、目标偏心误差和外界条件的影响。其中目标偏心误差和人为操作误差不容忽视。
　　（1）望远镜照准误差：该误差与望远镜放大倍率有关，取V=30，则
　　（2）读数误差：使用全站仪作业，多次重复读数误差一般超过，故取。
　　（3）仪器误差：全站仪由于结构合理，仪器整平精度高，还有倾斜自动补偿功能，从全站仪鉴定资料上看，一般仪器误差，故取。
　　（4）目标偏心误差:即由于棱镜杆偏心引起的测角误差，这里取偏心误差为，
　　则有（S为测距长度，)。
　　（5）测站偏心误差：采用光学对点器对中，测站偏心不超过，则由此引起的测角误差为：。
　　（6）外界条件的影响:主要是温度变化对视准轴的影响，据资料介绍，温度变化1℃，测角误差变化在之间。故取。
　　综合上述影响，半测回方向中误差。为便于后面精度估算，这里假设定向边与测碎部点边边长相同，则半测回测角中误差为，定向边与测碎部点边长相差很大时对测角中误差影响很大，现以定向边边长100m为例，推求不同的测点边长所引起的碎部点点位中误差，如表l。
　　2 全站仪三角高程测量误差来源及精度分析
　　全站仪测量点位高程采用三角高程测量的方法，高差计算公式为:
　　由公式知，点位高程的误差来源主要有:测距误差、测角误差、量测仪器高和目标高误差以及球气差影响。根据分析，测距误差和球气差对所测点位高程的影响可忽略不计，量测仪器高和目标高误差将直接进入所测高程，用钢尺量取仪器高和目标高时，中误差一般不超过5mm。由于在测图中全站仪采用半测回天顶距单向测量进行三角高程的观测，数字法测图的高程精度见表2。
　　由表2数据知，全站仪测图地面点高程精度满足《规范》规定的限差。
　　3 结论
　　由以上分析可以看出（1）当使用较远的控制点定向时，碎部点可以测的很远，反之若定向边较近时，碎步点也不要测的太远，否则误差较大。因此作业中，应采用“远定向”的方式，该单位在全站仪野外数字测图设计书中规定，最大测距边边长不能超过定向边长的1.2倍。（2）碎部点的高程精度远高于测量规范的规定要求，因此，讨论数字化测图的图根点密度应重点考虑平面位置的精度。
　　参考文献：
　　1.徐茂林，杨凤芸，付志强，孔令壮.全站仪测图图根控制点密度[J].辽宁工程技术大学学报，):832-833.
　　2.陶本藻.误差理论与测量平差基础[M].武汉大学出版社，2003.
　　3.刘炳.数字化测图方法浅析[J].山西水利，-65.
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浅谈如何消除全站仪导线测量误差
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【摘要】在煤矿工程测量中，传统的经纬仪、水准仪测量，具有外业测量工作量大、内业计算复杂等特点，而全站仪的应用不但提高了测量的精度，减轻测量人员的劳动强度，而且大幅度的提高了工作效率。但伴随着全站仪的应用会产生不同于应用其它的测量仪器产生的误差，本文结合全站仪在工程测量中的应用，谈谈降低测量误差的几种方法。&
【关键词】全站仪；工程测量；误差&
　　全站仪是全站型电子速测仪简称，它是一种可以同时进行角度（水平角、竖直角）测量、距离（斜距、平距、高差）测量和数据处理，由机械、光学、电子元件组合而成的测量仪器。由于只需一次安置，仪器便可以完成测站上所有的测量工作，故被称为&全站仪&。&
　　全站仪的应用不但提高了测量的精度，减轻测量人员的劳动强度，而且大幅度的提高了工作效率。可是应用全站仪依然存在误差，如何降低和减少测量过程中出现的误差始终困扰着测量工作人员，本文结合全站仪在工程测量中的应用，谈谈降低测量误差的方法。&
　　1 工程测量中应用全站仪减小测量误差的方法&
　　1.1 仪器校验。全站仪在实际测量前必须严格校验盘读数指标差，特别是竖盘读数指标差的校验。有规范要求仪器使用时第一、二、三天每天校验，以后一周一次。使用中发现，我们使用的仪器必须每天校验，只要发现竖角盘左，盘右读数指标差偏差过大，就要校验仪器。校正方法常用的有两种。一种是长气泡：首先将气泡平行于两脚螺旋，假设为0度方向，再调平。再旋转90度使气泡垂直于第三个脚螺旋再调平。然后回到0度位置看是否居中，如不居中照之前方法重来，再90度方向看是否居中，如不平如前一样。要是这两方向都平就旋转至180度方向。看气泡是否居中，是则不用校，不是则要校，其方法如下：首先看差多少，确定差的一半距离，再通过调校正螺丝使其改正一半，在调的时候始终把握这样一个观念，气泡在哪边就哪边高，校正螺丝是顺时针升高，逆时针降低。只把握住这点不管校正螺丝在左边还是右边都可照此做。上面做完之后回到0度位置。看是否居中，如不居中照以上方法重来。另一种是圆气泡：这是在长气泡完好的基础上做的，首先将长气泡调平，这里是指各方向都已平了。然后看圆气泡是否居中，如不是则通过调气泡下面三颗螺丝将其调平。总之在保证各螺丝既紧又能使其居中，一般哪边高就调哪边的螺丝。&
　　1.2 仪器放置。仪器的平稳安置不容忽视，测量前测量仪器放置平稳，测量时才能够正确测量读数。测量前还应避免视线上障碍物对测量读数的影响。如果视线前方有障碍物，势必影响到测距结果的正确性，测量时如遇到视线前方有障碍物，一定要先清除障碍物，再进行测量。&
　　1.3 气候影响。天气对测量精确度有一定影响。雨后天晴不宜观测，雨后天晴的天气，空气扰动大，不宜进行测量操作。我们在一个雨后天晴的上午进行返觇观测，仪器在太阳下，逆光观测，天空雾蒙蒙的，望远镜里找不到目标。直到临近中午，阳光照到棱镜上后，才能进行观测，但目标在镜筒仍抖动不停，严重影响测量精度。&
　　1.4 增加三脚架的数量。为加快测量速度，控制测量尽量采用三角架摆棱镜，这样只搬棱镜，不搬脚架，减少摆镜时间和摆站的误差。如有四个三角架配合使用，三个使用，一个走前视，这样速度会更快。&
　　1.5 光学对中器使用时的注意事项。全站仪和棱镜连接器都有光学对中器，很好使用。但使用中一定要按照：调平-对中-再调平-再对中的顺序使用。因为光学对中器在基座不平时，视线是斜的，这时对中，调平后又不对中了，有时要动脚架，影响测量工作进度。全站仪配有垂球，摆脚架时将其挂上，在三角座基本水平时，让垂球基本对中，固定脚架后，架仪器调平后用光学对中器精确对中，这样操作起来很快。&
　　1.6 利用读数降低测量误差。视距直觇和反觇读数，这样不仅可消除拆光影响，又可检验测量精度。实践中发现利用直返觇读数比较可以发现错误和误差来源：如视线障碍、对地距离过小、读数错误、记录错误、对测站中心不准等问题，可有效减少人为误差因素。利用竖盘读数指标差提高测量成果精度。反复对中后读数指标差仍不满足要求，就校竖角指标差，不管工作前校没校，一般都有效。通过正反镜指标差的验证，查找误差原因，使得测量成果的人为失误因素降为零，提高测量成果准确率。&
　　1.7 仪高、棱镜高测量不易精确。实际操作时，发现游标卡尺只能量到三角基座调平螺旋的上座。因上座到下座之间有调平螺旋，调整后数字是变化的，每一站不同。所以量仪高（镜高）时，从测桩中心量到角架座盘（斜10 cm），再到棱镜三角联接器上座（斜5 cm），直线按曲线量，不准确。现场我们采用钢卷直接量到棱镜（仪器中心反而误差小一些。角架座盘到棱镜中心的倾角比到棱镜基座的倾角要小一些。&
　　1.8 用CAD几何作图法计算各控制点坐标。平面控制测量中控制点坐标计算是最繁锁的，用CAD几何作图法先作各边长度和转角，再查询端点坐标。&
　　2 实际测量过程中为了减少误差应注意的问题&
　　2.1 测图单元的划分，尽量以自然分界为界，如河流、道路等等，以便于地形图的施测，也减少了接边的问题。&
　　2.2 能够测量到的点尽量实测，尽量避免用皮尺（钢尺）量取。因为用全站仪所测量的速度远非皮尺量取所能比的，而且精度也会高一些。&
　　2.3 同一类地物（貌）应先测，以避免内业造成一些不必要的麻烦，当然，根据实际情况，可作灵活的运用。&
　　2.4 测等高线时，除了测量特性线外，还应尽量多测一些加密的点，以满足计算机建模的需要，也能更加详尽地反映出地貌。在测量操作过程中误差是无法避免的，如何使测量的结果误差降低到最小，提高测量成果准确率，还要我们工程测量人员在日常工作中不断积累总结，通过实践得出最有效且可行的解决办法。&
　　3 结论&
　　在测量操作过程中误差是无法避免的，如何使测量的结果误差降低到最小，提高测量成果准确率，还要我们工程测量人员在日常工作中不断积累总结，通过实践得出最有效且可行的解决办法。&
　　参考文献&
　　[1]张正禄工程测量学[M].武汉大学出版社，2005，10&
　　[2]工程测量学.中国测绘出版社，2008，8&
　　[3]何保喜.全站仪测量技术.黄河水利出版社，2005，8&
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应用全站仪测量导线方法与测角中误差分析
应用全站仪测量导线方法与测角中误差分析
Applied Technology
应用全站仪测量导线方法与测角中误差分析
刘敬陶，任权铁煤集团大明煤矿地测科，辽宁铁岭 112700摘要 本文对全站仪测量导线的方法进行了介绍，根据 20个闭、附合导线平差结果对全站仪导线测角中误差进行了分析，为全站仪在矿山测量工作中更好应用提供参考。关键词 全站仪；导线测量方法；测角中误差分析中图分类号 TD17
文献标识码 A
文章编号 10)21-0173-02全站仪在矿井测量中已广泛使用，大明矿斜井从 2002年开始将全站仪应用到井下测量的实际工作中。全站仪的使用给大明矿斜井测量工作带来了极大方便，它既提高了测量精度又提高了工作效率。大明矿斜井从全站仪的使用过程中总结了大量经验，为今后全站仪更好的发展及应用打下了坚实的基础，同时大明矿斜井不断的从实践中对全站仪的应用进行了探索和开发，使全站仪能在矿井测量工作中发挥更大的作用。 1.2.1大明矿斜井自然状况大明矿斜井始建于 1958年，经多年开采后，现在矿井共有三个水平，水平、 -35 -120水平、 -410水平，现开采水平为 -410水平。大明矿斜井地质条件复杂，断层多、块段小、煤层薄，采场距主副井距离远，最远采场距 -410井底车场 5千多米，入升井时间长，入井到 -410车场得 20分钟。这些因素造成大明矿斜井采场拉门换角多，施工导线频繁，测量作业时间短等诸多不便。大明矿斜井现有 5家掘进队，测量人员只有 8人，除去日常施工测量人员，施工导线人员比较紧张。近几年测量人员调出调入频繁，测量专业业务素质降低，操作能力下降。鉴于此，大明矿斜井必须选择适全本矿情况的测量导线的方法，以满足矿井生产需要。 1.2.2大明矿斜井用全站仪测量导线的方法为克服生产作业条件差的不利因素，减少携带测量设备数量，加快测量速度，大明矿斜井采用电子记录配合全站仪操作、前视悬挂反射片测距的方法进行导线测量(基本导线控制测量时前、后视均悬挂反射片)。 1)电子手簿记录全站仪施工导线时，用全站仪记录有一定缺陷，一是检查角超限施测点位后不能倒站测量，二是无法记录点位左右支距等信息，三是目标高、仪器高、后视点和后视方位角被编辑后，系统不会重新计算坐标，这样坐标数据就不能提取使用。电子手簿记录将克服这些缺陷。电子手簿通过预设程序可实现已知点检查功能、倒站功能、各项限差不符合重测功能、抹方位、找点功能，实量数据输入后重新计算等。使用电子手簿
,仪器观测和数据记录由两人配合完成，只有读数、记录输入过程，减少了全站仪按键次数，可提高测量速度。 2)反射片替代棱镜做全站仪测距的协作目标反射片是棱镜的一种替代品，其内部结构与反射棱镜基本相似，是由许多微型反射体组成的。反射片有 20mm×20mm×0.4mm、30mm×30mm×0.4mm等不同规格。为了使反射片能够替代棱镜应用，可取一厚度 1 mm左右的硬质塑料板做成与反射片等宽，长度为宽度 2倍的长方形，取中间位置把反射片粘牢。在硬塑料板的两端各做一与线绳等粗的圆孔，保证圆孔中心位于反射片的中轴线上，并可在线绳上上下移动，如图 1。
1全站仪情况简述
角度测量读数系统最小读数精度放大倍率视场角分辨率最短视距系统方法补偿范围成像放大率视角最小调焦范围光电增益编码器(对径扫描H/V) 1/5 2/0.5mgon 33倍 1°20′ 2.5″ 1.3m双轴倾斜传感器液电探测±3′正像 3倍 5° 0.5m
光学对中器
尼康 DTM531E全站仪技术参数表
1.1全站仪测量导线的作业方法全站仪测量导线一般采用三架法、二架法和悬挂棱镜法 3种形式。三架法是在后视点、前视点分别架设棱镜，测站点架设全站仪进行导线测量的作业方法，测站搬家时后视镜站整体搬至新的前视点，前视测量员只将棱镜移至仪器三角架上，测站观测员将仪器照准部移至前视三角架上。三架法作业的优点是减少了全站仪对中整平次数，从而减小了对中误差；其缺点是使用设备多，用人量至少得 6人，其中仪器观测员得 3人，前后视人员移动距离远，作业占用井巷时间长。如果人员充足，也可采用四架法来提高作业速度。此方法适合基本控制导线和重要控制导线测量。二架法是在前视点架设棱镜，后视点悬挂垂球，测站点架设全站仪进行导线测量的作业方法，测站搬家时镜站和测站整体向前搬迁。二架法作业与三架法作业比较，其优点是用人量可相对减少，仪器观测员也相应减少，前后视人员不必往返奔波，作业占用井巷时间短；其缺点是距离不能往返测量。此方法适合采区和采场控制导线测量。悬挂棱镜法是在后视点和前视点都悬挂棱镜或只在前视点悬挂棱镜，测站点架设全站仪进行导线测量的作业方法。悬挂棱镜法作业的优点是使用设备最少，用人量最少，其中只需一名仪器观测员，操作简单，作业占用井巷时间短；其缺点是悬挂棱镜易转动和摆动，不能静态观测，测量精度易受影响，棱镜悬挂后要等到旋转稳定后
测量。 1.2大明矿斜井用全站仪测量导线的方法
作者简介：刘敬陶，主任工程师，工作单位：大明煤矿工程地测大队
2010 6(下)《科技传播》
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