淺議全站儀在變形監測中的應用

孟兵華

摘要：隨著全站儀使用的日益普及，一些傳統測量方法望塵莫及的問題迎刃而解。但如何使全站儀更有效地發揮作用，必須了解其相關的技術特性。本文就全站儀在變形監測中的應用進行了總結分析，以為實際工作提供參考。

關鍵詞：變形監測；全站儀精度；評定

全站儀作為一種先進的三維坐標測量與定位系統，它具有（電子測距、電子測角、數據自動記錄、計算、傳輸功能的自動化、數字化）的特點，在（控制測量、工程測量、地形測量）等領域都得到了很好的應用。至90年代起已經在實際中得到應用。現在全站儀都是以紅外光按相位法對其進行測距，具有很好的穩定性，存在精度精確的特點。

1.全站儀所具有的特性分析

目前的全站儀在進行測量中，都具有（觀測數據、自動顯示、計算、記錄）等功能，避免讀數誤差的存在。全站儀中的自動跟蹤型全站儀，減小了照準誤差，避免了人工照準產生的問題，對于目標可實現自動目標跟蹤測量，減少了人工照準環節，是觀測速度和精度上都得到了很大的提高。對于所有測回的邊角，全站儀運用的多測回測角（測邊）程序，按設定要求就能全自動對其觀測，其一測站水平方向自動觀測速度約為0.5分鐘/測回2方向；有些使用靜態編碼度盤的全站儀，在其轉動中對于角度值仍能進行顯示；其在度盤上分布很多讀數探測器以及專用的裝配方法和讀數方法，對于刻劃誤差和偏心誤差進行了很好的消除，即便是一測回測量也能得到秒級以下的測角精度；運用了“三軸自動補償”，對于傳統經緯儀等儀器在系統誤差方面不能進行很好的消除的弊端進行了有效解決，從而使觀測精度得到進一步的提高，特別是對于水壩變形的觀測，在其測量過程中可以消除因儀器垂直軸傾斜對傾角較大的測點致使的測角系統差；儀器的各種軸系檢測，其校正不但簡單而且迅速，沒有跳動情況的發生，具有很好的穩定讀數效果；由于在氣泡方面，對于過去的固有水準氣泡原理進行了打破，使電子氣泡得到了很好的應用，它的氣泡偏移量直接反映了其儀器垂直軸傾斜液體補償器的實時感應量，且電子氣泡具有很強的穩定性，而且對于儀器很容易就得到整平；由于激光對點器采用，對于儀器安置效率得到很好的提高，在儀器高為1.5米時它的對中精度約為0.8mm。

2.對于變形觀測分析

對于變形而言，它是由于受到很多作用負荷的影響，導致其（形狀、大小、位置）等方面在時間以及空間域上發生的變化。而變型測量就是重復性、周期性的觀測設置在變形體上的觀測點，以此得到觀測點各周期相對于首期的點位或高程的變化量。對于變形體來說，是相當數目且具有很好的代表性的存在于變形體上的離散點來代表變形體，變形體的變形就可以以監測點的變形來描述。

變形類型主要包括以下兩個方面：（1）變形體的自身形變。變形體的自身形變包括（錯動、伸縮、扭轉、彎曲）等4種。（2）變形體剛體位移的變形。剛體位移所包括整體（轉動、平移、傾斜、升降、）等。

3.對于變形監測分類分析

3.1動態變形監測：動態變形監測只有采用連續性監測才能實現觀測結果，而動態變形運用外力為函數進行表示，其變形是在諸如陽光以及風等一些外力的影響下產生的。

3.2靜態變形監測：靜態變形監測只要經歷周期測量就能實現觀測結果，由于靜態變形，它是時間的函數，其觀測結果只是對于某一期間內存在的變形進行表示。

4.對于全站儀在實際使用過程中存在的問題分析

4.1自動跟蹤型全站儀可利用方向觀測的方法對于精密水平角進行觀測，由于其多測回測邊測角程序的運用可實現自動完成觀測，對于環境誤差的影響可實現很好的避免，因其觀測速度具有非常快的特點，減少了人工調焦環節，以及對于觀測目標來說不需要照準，沒有成像清晰穩定的問題的存在，可合理的增加在于一測站上同組的觀測方向數。對于工程測量而言，通常可以實現預期的目標，只需按照各個時段依照“方向觀測法”運用一些測回數對于水平角進行觀測就會實現。另外，對于觀測精度的提高而言，只依賴把測角精度進行提高，已經存在很大的難度，特別是難以消除大氣折光對于其造成的影響，更甚者是對于長距離時，要想得到目的的實現就必需運用高精度的邊角觀測。

4.2對于目標照準在全站儀觀測中的分析。對于棱鏡本身存在的結構而言，斜距的觀測不會因為儀器十字絲與棱鏡中心存在偏移量而導致出現的不良情況，同時也存在目標的垂直角偏差的問題，因此就必須要將儀器十字絲照準棱鏡中心，才能獲得水平方向與平距的精確。在一些全站儀中有些存在自動標識（ATR），這些全站儀，能對于棱鏡中心位置進行測定，通常十字絲就位于棱鏡中心附近，簡單對準棱鏡，便會使之自動搜索，但二者之間也有一定偏移量的存在，對于水平和垂直角的顯示來說，這些存在的偏移量已經得到了很好的改正，定位已經得到了非常的精確。值得提出的是，對于ATR精度提高的一個重要環節來說，檢校ATR照準差是非常重要的，對于經過長途運輸或者一些需要精密測量時，進行必須的檢校是非常重要的，一定要對ATR方式和人工方式進行定時、定期的較差工作。對于自動跟蹤型全站儀基座的扭轉、位移存在的誤差問題，也必須進行重視，了達到很好的觀測目的，實際觀測時的人工定向環節要確保照準部依照規定方向，進行轉動對于目標的照準。對于在自動觀測過程中的開始每半測回的觀測前，照準部自動按規定的旋轉方向先轉動儀器半周。

4.3對于高精度測量，儀器高量取時應制作專用工具的分析。在進行儀器高量取時，由于全站儀存在的兩側支架結構會影響儀器高量取時高精度測量，因此，就要運用專門卡尺（0.1mm）進行直讀，達到儀器高的準確有效的測讀。

4.4固定誤差較小的測距儀器，滿足變型監測的分析。對于變型監測工程而言，通常對于其精度有很高的要求，而對于邊長觀測較短，特別是一些千米以內或者與之相比還要小的范圍內，但在精度上卻要求mm級、亞mm級，因此，就必須固定誤差較小的測距儀器，達到觀測目的需要。

結語

全站儀作為一種先進的測量儀器，具有操作簡單、方便、精確度高，強大的功能優勢，對于測量效率的提高，工程質量以及成果的保障具有非常重要的意義。

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