全站儀在水利工程測量中的研究

■任建新

（新疆巴音郭楞蒙古自治州水利水電勘測設計院新疆庫爾勒841000）

全站儀在水利工程測量中的研究

■任建新

（新疆巴音郭楞蒙古自治州水利水電勘測設計院新疆庫爾勒841000）

我國是一個缺水的國家且水資源分布十分不均勻，人均水資源占有率處于世界較低水平。因此，水利工程的發展對于一個國家合理的開發和利用水資源是極其重要的，是我國經濟發展的重要課題。針對上述問題，本文簡要論述了全站儀在水利工程中的應用、誤差分析、精度控制以及使用時需要注意的問題，望讀者能夠對全站儀和水利工程應用中有一個基本的了解，同時能夠從身邊的點滴做起，減少水資源浪費。

全站儀誤差分析精度控制

在水利工程的建設中，全站儀作為一種高效、普及率較高的測繪儀器得到了廣泛的使用，使水利工程建設中如虎添翼，大大提高了工程測量的準確性。為進一步改善水資源現狀，擴大全站儀的運用范圍，對全站儀的誤差分析和精度控制進行研究成為當前亟待解決的課題。

1　全站儀

1.1含義

全站儀，也就是全站型電子測距儀。其作為一種科技含量較高的測量儀器，具有集高差、水平角以及垂直角測量等功能于一體的系統。全站儀由于安置一次儀器就能夠測量該測站的全部數據，可高效完成工作，成為水利工程測量中必不可缺少的工具。一般用于工程測量、變形監測領域，比如大型建筑、隧道施工等。

1.2分類

全站儀的類型主要有三種：動態測角、光柵盤測角以及編碼盤測角系統。

（1）按測量功能分為四種：第一，經典型全站儀。其也叫常規全站儀，典型代表為徠卡公司TC系列。第二，智能型全站儀。典型代表為徠卡TCA型。第三，無合作目標性全站儀。典型代表為徠卡TCR系列。第四，機動型全站儀。典型代表為徠卡TCM系列。（2）按外觀結構分為兩種：第一，積木型。全站儀在早期一般都為積木型結構，既可以作為一個整體使用，又可以分離開來使用。第二，整體型。（3）按測距儀測距分為三種：第一，短距離測距全站儀。第二，中距離測距全站儀。第三，長距離測距全站儀。

2　水利工程中全站儀的運用

在水利工程建設各階段，測量時會使用各種各樣的測量儀器，早期一般都以水準測量和經緯儀測量這兩種測量工具為主。但由于其精準度不高，實用性不強，操作起來也不十分方便，使得某些水利工程建設進度緩慢，問題頻繁。而全站儀的出現，使測量工作邁進了一個全新的時代。尤其是其具備的便捷、全面以及準確的特性，為水利工程的建設提供了準確的資料與幫助，是水利工程測量中不可缺少的一部分，在水利工程中有運用廣泛。

3　全站儀誤差分析

3.1測距誤差

全站儀測距誤差來源主要有兩部分：一部分是與距離D成比例的誤差，即光速值的誤差、大氣折射率誤差、和測距頻率誤差；另一部分是與距離無關的誤差，即測相誤差、加常數誤差、對中誤差。但無論與何種因素有關，其都會影響到全站儀測量時的精度。

3.2度盤誤差

度盤誤差與其觀測目標的角度有關系，其中最直接是垂直角。垂直角變小的時候，誤差相對過大，對所對應的度盤誤差影響強烈；垂直角變大的時候，誤差則相對較小。對于這種誤差，可在觀察角度時，調整垂直軸和光電掃描度盤的方位，這樣能夠解決半測回角過程中產生的誤差，減小度盤誤差。

3.3軸系誤差

全站儀相較于經緯儀，在光學原理上沒有經緯儀有優勢，其在軸系方面有許多使用經緯儀時從沒出現過的誤差，這些誤差嚴重影響了全站儀的整個測量工作。軸系誤差的產生首先是由于其鏡頭的安裝、調整不對；其次是由于環境溫度的變化；最后是由于軸系誤差本身出現了問題。

4　全站儀誤差的精度控制

4.1測距誤差的精度控制

測距誤差的精度控制，能夠用光電技術來測量，比如相位式。其能夠針對人的觀測能力和分邊度以及觀測環境，減少誤差，提升測距誤差精度控制。并通過多次的取平均值來測量，更加減少全測距誤差。

4.2度盤誤差的精度控制

度盤誤差的精度控制，可以采取三角高程測量法。三角高程測量在精度控制方面，第一，要測量高程得到一個高度；第二，要計算三角高程誤差，根據地球曲率，求出精度。這種計算方法，能夠不受地形控制，放置全站儀就能夠解決測量工作，極大的提高了測量過程中的工作作業效率。

4.3軸系誤差的精度控制

軸系誤差對水利工程測量過程中的實時數據有很大的影響，會使測量結果產生偏差，使結果不準確，急需對其進行精度控制。

軸系誤差的精度控制，應該采取不同的觀測方式，減小誤差。減少軸系誤差，可以通過改變測圖角度的方法來實現。要考慮測角精度產生的變化，決定是否改變測角精度。

5　使用全站儀應注意的問題

盡管全站儀具有便捷性、準確性以及實用性等特點，在水利工程測量過程中應用也十分廣泛，應用度頗高。但其在水利工程測量過程中仍然有很多誤差和精度存在不足，嚴重影響測量數據、測量工作的效率。為了測量精度的提高，有若干問題需要注意，如下：

（1）全站儀軸系誤差的原因一般和在高程測量精度方面、安置位置有關系，所以，在實際測量時，應使全站儀保持在兩個測量點的中軸線周圍。（2）對于度盤誤差了解發現，度盤誤差的測量工作要求十分嚴格。其對于角度很敏感，所被觀測的目標要保持垂直角大小準確，不能夠有所偏差。（3）測距工作要求很高，尤其是對測距位置。在測量時，相應的工作人員要合理安置測距儀器、選擇測距的位置，減小測距誤差［1］。

6　結束語

全站儀作為水利工程測量工作中的有效測量手段，給很多工程帶來許多便利和實際應用。其在水利工程測量過程中的廣泛的應用，使得水利工程工作更加方便，水利工程測量更加準確，不斷被人們認可乃至進一步推廣。

但是全站儀在水利工程測量過程中所暴露的諸多不足、誤差，仍要進一步改進，在使用、設計過程中不斷推陳出新，更新、擴大全站儀功能，去解決由于其不足引起的各種誤差，使誤差能夠降到最低。本文在簡要分析全站儀以及水利工程的同時，著重研究了全站儀的測量誤差和精度控制以及產生原因、解決辦法。主要是期望相關人員能夠對水利工程和全站儀有一定的重視。由于我國水資源分布不均勻、人均水資源不足這一基本國情，水對于國人來說是極其重要的生命源泉。全站儀的問世與應用，恰恰能夠極大提高水利工程工作效率，其不僅能夠提高我國經濟發展，還能夠在水利工程建設過程中減少資源的浪費，是測量中十分重要的工具，望廣大讀者以及相關工作人員能夠重視起來。

［1］劉勇，韋漢華.水利工程測量中全站儀的誤差分析與精度控制 ［J］.企業技術開發，2013

TV［文獻碼］ B

1000-405X（2016）-8-329-1

任建新（1981～），男，畢業于新疆大學，本科，測繪工程專業。