试析全站仪三轴的误差检验

叶林

摘 要：全站仪对地形有极强的适应性，测量结果有较强的精度，使用方式也相对便捷，在当前我国建筑工程领域里有较广的应用。全站仪的竖轴、横轴与视准轴的误差对测量结果有直接影响，需在利用全站仪测量前，进行三轴误差检验工作，提高测量数据的正确性，保障建筑项目的施工进度，降低测量误差对施工质量和工期的影响。本文对全站仪的基本功能和误差检验的意义进行了分析，并探讨了三轴误差的检验方式。

关键词：全站仪；三轴误差；检验

中图分类号：P204 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）11-0047-01

全站仪在工程测量中有较广泛的应用，作为一种更先进的工程测量仪器，全站仪对各种地形有极强的适应能力，操作方便，测量精度更高，能够降低人工读写错误，提高工程测绘的效率。

1 全站仪的基本功能

全站仪即全站型电子速测仪，能够在同一时间进行角度、距离测量和数据处理，主要是测距仪、电子经纬仪、电子补偿器、微处理机等部分组成。全站仪在日本、欧洲等经过几十年的发展，在当下有极高的可行性与稳定性，在大型建筑与其他精密工程测量领域内有普遍的运用。全站仪于实际应用中，在依据相应数据，进行点位设置后，在其可视距离内，一个测站上就能完成整个区域的测量放样工作。

2 全站仪误差检验的意义

全站仪作为工程测量的主要仪器，测量结果有极高的正确性，但全站仪还会有发生误差的可能。全站仪在使用的磨损等机械结构和外界条件对全站仪的影响会使测量结果发生误差问题。当前国内的三轴误差检验措施较多，工程在进行三轴误差检验后，能够避免工程中错误的发生几率，保障工程的进度和施工质量。

3 全站仪三轴的检验方案

3.1 建立测量值比对指标

在对全站仪进行检验评定时，应以更高一级的精度作为相应的参照指标，外符合精度是全站仪的测量结果与参照真实值的符合程度，观测值与观测值的一致性则是内符合精度。在普通的实验室内因条件不足，导致构建高等级的计量指标有极高的难度。

3.2 多余观测法

在实际观测工作中，应增加多余观测次数，设立多余观测点，来在最大程度上降低偶然误差的影响。多余观测有利于降低偶然误差的主导地位，能够提交系统误差的可信度指标。在有限条件下，多余观测次数与多余观测点的增加保障了抽样检测点有一定的数量，能够提高测量结果的正确性。

3.3 利用误差特性

在进行全站仪的测量误差检验时，将各个系统误差进行混合计算的工作量较大，对观测数的需求也较多。利用误差特性，结合相应的数学模型进行计算，降低误差之间的影响。

4 全站仪三轴的检验方法

本文的检验方案是将铅垂钢丝置于全站仪4m左右，并使全站仪有90°的俯仰角观测范围。

4.1 视准轴误差及与之对应的视准轴补偿的检验

横轴与视准轴发生不正交情况，望远镜上下转动，则滑动中的视准轴无法处于平面状况，会形成圆锥面，导致视准误差问题的发生。利用测量数据来计算正倒镜差值Cri，根据Cri=（Hzi左-Hzi右±180）/2，能获得九组{Cri，Vi}，（i=-4，…，+4）。根据横轴误差因子IcotVi，利用Icot（90°+x）=-Icot（90°-x），根據Csi=（Cr-i+Cr+i）/2，计算五组{Csi，Vi}，（i=0，…，+4）。再利用误差方程Vi=Csi-c/sinVi和最小二乘原理，能推导视准轴误差的计算公式。

c=（Csi/sinVi）/（1/sin2Vi） （1）

mc=（-C21/sin2Vi）/（n1/sin2Vi） （2）

4.2 竖轴横向倾斜误差及竖轴横向补偿检验

竖轴倾斜对水平方向的影响，无法利用计算盘右、盘左平均值的措施来进行有效降低。

竖直角的对水平方向的影响也较大，需对竖轴横向倾斜误差进行检验，还应检测竖轴横向补偿范围。盘左的检测时从上至下，5”～10”左右对照钢丝位置读数，获得九组组数据{Hzi左，Vi}，序号i分别为-4，…，+4，Vi在90°00′00″的观测点上。V+i对称于V0，V-i对称于V0，对称度误差小于1″。盘右读数如盘左，获得九组{Hzi右，360°-Vi}。进行“C值改正”，获得九组（Hzi，Vi），Hzi/（2n+1）。再进行推导可获得△Hzi=HHzi-Hzi/（2n+1），可得到九组{Hzi，Vi}，利用误差方程vi=ΔHzi-αxcotVi与最小二乘原理，进行公式推导。

αx=△HzicotVi/cot2Vi （3）

Vi2=△Hzi2-αx2cot2Vi=m02（2n+1-1）=m022n

Qαx=1cot2Vi