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浅析全站仪在水利工程测量中的误差分析与精度控制

  全站仪在测量工作中起着重要作用,广泛应用于测距和高程测量工作中。近年来,随着水利工程项目建设的发展,全站仪在水利工程测量中的应用也越来越多。本文,笔者主要对全站仪在水利工程测量中的误差分析和精度控制进行了阐述,对实际操作具有指导意义。
  一、全站仪在水利工程测量中的应用
  水利工程测量贯穿水利工程建设的各个阶段,如规划设计阶段、施工建设阶段、运行维护阶段等,其中每一个阶段对测量的要求都不相同。全站仪的出现,使测量工作进入了一个全新的时代。以往的工程测量主要采用水准仪和经纬仪等仪器,与全站仪相比,这些传统的测量仪器操作不够便捷、效率不够高,全站仪以它全面性、准确性和便捷性的优点,在水利工程测量中占据了不可替代的地位。
  二、全站仪的误差分析
  全站仪是水利工程中的重要测量仪器,为了保证测量结果的准确性,对全站仪进行误差分析就显得十分必要。
  1.全站仪的轴系误差。全站仪的轴系误差主要有视准轴横向误差和视准轴纵向误差两种。
  (1)视准轴横向误差。即由视准轴不与横轴正交所产生的误差。它主要影响水平观测值的准确性,对于竖直方向的观测值则没有影响。
  (2)视准轴纵向误差。即相对于垂直盘零点的位置产生的偏移。它影响的是竖直方向的观测值,与水平方向无关。在俯仰角较大的测量作业中尤其要注意这项误差的影响,或者在施测方案制定时,应尽量避免大俯仰观测。
  2.全站仪的度盘误差。全站仪的度盘误差主要与其观测目标的垂直角有关。垂直角越大,影响也越大;反之就越小。当观测一个角度时,如果两个方向的垂直角相等,则视准轴误差的影响可在半测回角值中得到消除。
  3.全站仪的测距误差。在全站仪的测距误差中,周期误差和加、乘常数误差是最常见的两种误差。
  (1)周期误差。周期误差是由于测距仪内部的光电信号发生串扰,并以测尺长度为周期而重复出现的系统误差。在仪器内部电路设计时使用了多种滤波、光学与电子发射系统和接受系统。虽然采取了隔离等各种手段来避免光电信号的串扰,但还是很难防止微弱光电串扰现象的产生。因此,为了保证测量的准确性,除了要求仪器的制造商在设计制作时尽可能地提高仪器的抗干扰能力外,还必须定期对仪器进行检定,尽量将误差降到最低。对仪器进行检定,并使用周期误差改正公式对观测值进行修正。
  (2)加、乘常数误差。加常数误差产生的主要是因仪器测距部的光学零点的变化造成的,而乘常数误差则是由于仪器的河南省水利第二工程局张帅实践基础偏差导致的,这两种误差在表现形式上都是给观测值加了一个偏差。加常数误差所加的偏差是一个固定偏差,这个误差由两部分构成,分别是仪器常数误差和棱镜常数误差;而乘常数误差不是一个固定的偏差,这个误差是与距离成比例的偏差。
  三、全站仪误差精度控制
  对测量任务来说,数值的准确性与否是衡量测量工作成功与否的关键。误差是不可避免的,因此,如何控制误差精度对于保障测量结果的准确性具有重要的意义。具体来说,可以从以下几个方面做起。
  1.确定误差的种类和产生此种误差的原因。只有确定了误差的种类和产生这种误差的原因,才能有效降低误差的影响,提高测量的精度。
  2.采用先进的测量方法。如,使用全站仪三角高程测量法代替现在常用的四等水准测量法,可以极大地提高测量的准确性,降低误差。事实证明,三角高程测量法的推广为水利水电工程施工高程控制网提供了快速准确的测量方法,提高了测量精度。
  3.分清人为错误和误差。在实际的测量结果中,误差是不可避免的,但是人为错误是完全可以避免的,人为错误和误差有着本质的区别。因此,首先要保证测量人员都能够按照相关要求和规定进行测量,避免错误的产生。其次,工作人员应当了解仪器误差的产生原因,并掌握检定误差的方法,如,在对乘常数误差进行控制的过程中,可以充分运用微处理器中的存储和运算功能对测距仪的示值进行修正。在实际操作过程中,工作人员对误差及误差检定办法的掌握情况直接影响误差精度的控制,需要格外关注。
  四、全站仪使用注意事项
  由于全站仪在使用过程中误差和精度仍然存在诸多的不足的地方,因此,为提高测量精度,应注意以下几点。
  1.全站仪的轴系误差在高程测量精度方面与全站仪安置位置有关,因此在实际测量时,尽量保持全站仪在2个测量点的中轴线附近。
  2.全站仪的度盘误差由于对角度要求敏感,所以必须保持观测目标的垂直角大小精确。
  3.在测量时应该选择合理的测距位置,并且安置测距仪器,以减小全站仪的测距误差。
  五、结论
  全站仪在水利工程测量中有着不可替代的作用,分析全站仪测量误差的产生原因,采取相应的措施将误差精度控制在合理的范围内是保证水利工程建设质量的重要举措,应引起足够的重视。