全站儀

在測(cè)繪領(lǐng)域中廣泛使用到全站儀，但是由于很多因素導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果與理論值相差甚遠(yuǎn)，究竟有哪些因素會(huì)影響到全站儀的測(cè)點(diǎn)精度是困擾測(cè)量人員的問(wèn)題。文章從儀器自身、外界環(huán)境和觀測(cè)者三個(gè)方面總結(jié)并討論了在使用全站儀進(jìn)行實(shí)際測(cè)量工作時(shí)的幾點(diǎn)建議。

在當(dāng)今測(cè)繪領(lǐng)域中，全站儀的出現(xiàn)可以說(shuō)極大地提高了我們的測(cè)量精度和工作效率。雖然全站儀的確為我們提供了極大的便利，但不可否認(rèn)，品牌不同、型號(hào)不同，儀器的性能、操作也存在一些不同，會(huì)在測(cè)量過(guò)程中產(chǎn)生一定的誤差，從而對(duì)工程質(zhì)量產(chǎn)生一定影響。所以，研究全站儀測(cè)點(diǎn)精度的影響因素顯得尤為重要。

一、儀器內(nèi)部的影響

1、儀器自身的影響

長(zhǎng)時(shí)間的使用全站儀，會(huì)使儀器在測(cè)量中增加非人為因素誤差的干擾。儀器自身部件因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間的耗損，會(huì)發(fā)生不同程度的擾動(dòng)，使得儀器的測(cè)量精度大大降低，而且有時(shí)誤差超過(guò)了測(cè)量限差。當(dāng)然這種儀器的影響是沒(méi)有辦法通過(guò)儀器自身參數(shù)進(jìn)行修改調(diào)整的，要送檢校部門，重新評(píng)定儀器的測(cè)量精度。

觀測(cè)過(guò)程中會(huì)發(fā)生儀器和棱鏡沉降，觀測(cè)時(shí)間長(zhǎng)，觀測(cè)誤差也就相應(yīng)地增大，所以往返觀測(cè)法和加快換站的速度，都是有效抵消該部分影響的方法。

2、反射介質(zhì)的影響

觀測(cè)環(huán)境處于穩(wěn)定狀態(tài)，免棱鏡全站儀的觀測(cè)范圍會(huì)受反射介質(zhì)的穩(wěn)定性、反射介質(zhì)顏色的深淺、發(fā)射光源的強(qiáng)度等因素的影響，即反射面信號(hào)越穩(wěn)定、反射物體顏色越淺、反射能力越強(qiáng)、觀測(cè)條件越好時(shí)，測(cè)程會(huì)越遠(yuǎn)。

觀測(cè)條件處在適宜的條件下，當(dāng)物體表面反射能力較強(qiáng)，反射信號(hào)穩(wěn)定的情況下，則物體表面的粗糙程度對(duì)數(shù)據(jù)精度的影響很小。

一般情況下，反射介質(zhì)的顏色越淺，反射介質(zhì)的反射信號(hào)越強(qiáng)，儀器測(cè)量時(shí)讀數(shù)的相應(yīng)速度相對(duì)越快。但對(duì)無(wú)棱鏡模式時(shí)，測(cè)距精度的影響相對(duì)較小，除黑色反射介質(zhì)外。

二、外界條件的影響

1、氣象因素的影響

任何儀器的標(biāo)準(zhǔn)組折射率測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的天氣條件下，它可以被視為一個(gè)固定的值。然而，對(duì)于一個(gè)工作區(qū)域的位置而言，由于當(dāng)?shù)貧庀髼l件變化，折射率也發(fā)生了變化。特別是在戈壁、高海拔地區(qū)，溫度變化越明顯，壓力變化就越大，所以在實(shí)際的測(cè)量中正確的位置添加天氣修正是必要的。

單一氣象修正長(zhǎng)度是正確的高度和溫度的增加，變化更加明顯，所以對(duì)于高測(cè)量的控制應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)定“工程測(cè)量代碼”，當(dāng)測(cè)量四個(gè)及以上，應(yīng)該采取點(diǎn)兩端測(cè)量氣象數(shù)據(jù)的整個(gè)固定的邊緣，應(yīng)該以平均值計(jì)算。實(shí)際大氣壓力和溫度測(cè)量的距離測(cè)量之前，和全站儀的輸入直接修正。折射率系數(shù)的準(zhǔn)確性決定了測(cè)距的精度，建立高精度控制網(wǎng)時(shí)，使用正確的氣象條件的公式。理論和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定溫度和氣象條件的壓力，確保儀器、顯微鏡測(cè)量，長(zhǎng)度往返完成調(diào)查的Z佳時(shí)間削弱天氣引起的折射率的影響。

對(duì)氣壓、溫度、濕度等氣象因素的影響進(jìn)行分析，得出：(1)各種因素對(duì)測(cè)距精度的影響呈線性變化，其中氣壓的影響尤為顯著，其次是溫度和距離；(2)距離不變時(shí)，隨著溫度的升高，對(duì)測(cè)距精度的影響呈正梯度變化。隨著作用距離的增加，溫度的影響也將進(jìn)一步增大；(3)距離不變時(shí)，隨著壓力的增加，對(duì)測(cè)距精度的影響呈負(fù)梯度變化。隨著作用距離的增大，其影響程度也將進(jìn)一步加劇；(4)溫度、壓力和濕度不變時(shí)，距離對(duì)測(cè)距精度的影響呈負(fù)梯度變化。

2、水文因素的影響

按照性質(zhì)的不同、形狀的不同、尺度的不同海洋波動(dòng)可以分成許多類型。一般由風(fēng)引起的波浪，所占能量Zda，波動(dòng)周期通常在1～30秒。由風(fēng)暴引起的波浪，以長(zhǎng)涌或先行涌的形式存在，為長(zhǎng)周期重力波，波動(dòng)周期在30～5分鐘。由地震、風(fēng)暴等引起的波浪，它們的恢復(fù)力主要來(lái)源中，產(chǎn)生從5分鐘到數(shù)小時(shí)的長(zhǎng)周期波動(dòng)。由日、月引潮力產(chǎn)生的潮波，主要的波動(dòng)周期為12～24小時(shí)。

三、觀測(cè)者的影響

1、儀器安置的影響

在儀器使用過(guò)程中，觀測(cè)者對(duì)儀器的使用規(guī)范性和所采用的測(cè)量方法對(duì)測(cè)量的精度也會(huì)造成較大的影響。比如在安裝、調(diào)整過(guò)程中，望遠(yuǎn)鏡中的十字絲發(fā)生了偏離，從而導(dǎo)致視準(zhǔn)軸方向與水平橫軸方向不垂直而產(chǎn)生的誤差等。

在使用全站儀測(cè)量的過(guò)程中，量取的棱鏡高和儀器高，得到的都是斜距。通常情況下，測(cè)得的棱鏡高和儀器高并不相等。所以無(wú)意中得到，測(cè)得的棱鏡高和儀器高相比于真實(shí)值偏大，這就產(chǎn)生了人為的測(cè)量誤差，即測(cè)量過(guò)程中棱鏡高和儀器高的測(cè)量值與真實(shí)值不相符。

2、照準(zhǔn)誤差的影響

觀測(cè)人員通過(guò)望遠(yuǎn)鏡里的十字絲照準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)產(chǎn)生誤差，不包含由棱鏡等儀器原因產(chǎn)生的誤差，這種誤差稱為照準(zhǔn)誤差。觀測(cè)人員用尼康全站儀在1000米的距離上，分別使用大、小棱鏡進(jìn)行多次坐標(biāo)測(cè)量，對(duì)同一個(gè)棱鏡相鄰兩個(gè)觀測(cè)值之間的數(shù)據(jù)依次求差，并且按大、小棱鏡分別對(duì)邊的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

通過(guò)對(duì)相關(guān)影響因素進(jìn)行分析實(shí)驗(yàn)，采用有效的方法進(jìn)行實(shí)施控制，能夠顯著地提高全站儀的精度，即通過(guò)減小儀器的內(nèi)部因素、外在的自然條件因素和人為因素的影響，從而有效地提高全站儀測(cè)量的質(zhì)量和測(cè)量的效率。

四、結(jié)語(yǔ)

本文總結(jié)了儀器自身精度和誤差，外界環(huán)境中的氣象環(huán)境(氣象、溫度、氣壓)，水文環(huán)境如表面張力、風(fēng)、地震、天體引力、海洋的波動(dòng)等諸多力作用以及反射介質(zhì)等均會(huì)對(duì)全站儀測(cè)點(diǎn)精度造成影響，觀測(cè)者的測(cè)量方法和操作，對(duì)全站儀的測(cè)點(diǎn)精度造成的影響，并提出了要充分掌握這些因素的影響規(guī)律正確使用，盡量提高全站儀的測(cè)點(diǎn)精度。