经纬仪、水准仪、全站仪误差

经纬仪全站仪水准仪误差分析和校准

Leica SUR John Shao

一、误差分类

1、仪器构造误差

1）视准轴误差的影响，盘左盘右观测的平均值可抵消该误差。

2）横轴不水平误差的影响，盘左盘右观测的平均值可抵消该误差。

3）纵轴误差的影响

(1) 纵轴误差的影响不仅随观测目标的垂直角的增大而增大，而且与横轴所处的方向有关；

(2) 盘左盘右取平均不能消除该项误差。

4）照准部偏心差的影响在度盘对径方向上读取读数而取平均值的方法及盘左、盘右读数的平均值都可消除该项误差的影响。

5）其他仪器误差的影响 度盘刻划不均匀误差，竖盘指标差。

2、与观测者有关的误差

1）仪器对中误差

2）目标偏心误差

3）照准误差

4）读数误差

3、与外界条件有关的误差

1）温度的变化

2）大风的影响

3）大气折光

4）大气透明度

5）地面稳定性

二、经纬仪

误差分析：

有六项主要误差，即：

（1）安平水准器轴垂直于竖轴误差；

（2）十字丝竖丝与铅垂线平行误差；

（3）视准轴垂直于横轴误差；

（4）横轴垂直于竖轴误差——i角误差；

（5）竖盘指标差误差；

（6）2C误差。

（7）光学对中器的检校

（8）圆水准器的检校(次 要)

前六项主要误差校正，是在不存在度盘偏心差前提下进行的、否则需先校正度盘偏心差。

（1）如何校正安平水准器轴垂直于仪器竖轴误差

检验：

初步整平仪器，转动照准部使水准管平行于一对脚螺旋连线，转动这对脚螺旋使气泡严格居中；然后将照准部旋转180˚，如果气泡仍居中，则说明条件满足，如果气泡中点偏离水准管零点超过一格，则需要校正。

校正：

先转动脚螺旋，使气泡返回偏移值的一半，再用校正针拨动水准管校正螺钉，使水准管气泡居中。如此反复检校，直至水准管旋转至任何位置时水准管气泡偏移值都在一格以内。

（2）十字丝竖丝与铅垂线平行误差

检验 ：

用十字丝交点瞄准一清晰的点状目标P，转动望远镜微动螺旋，使竖丝上、下移动，如果P点始终不离开竖丝，则说明该条件满足，否则需要校正。

十字丝竖丝与铅垂线平行的检验

校正：

旋下十字丝环护罩，用小螺丝旋具松开十字丝外环的4个固定螺钉，转动十字丝环，使望远镜上、下微动时，P 点始终在竖丝上移动为止，最后旋紧十字丝外环固定螺钉。

（3）视准轴垂直于横轴的检验和校正

检验：

在平坦地面上，选择相距约100m的A、B两点，在AB连线中点O处安置经纬仪，如图下图所示，并在A点设置一瞄准标志，在B点横放一根刻有毫米分划的直尺，使直尺垂直于视线OB，A点的标志、B点横放的直尺应与仪器大致同高。用盘左位置瞄准A点，制动照准部，然后纵转望远镜，在B点尺上读得B1；用盘右位置再瞄准A点，制动照准部，然后纵转望远镜，再在B点尺上读得B2。如果B1与B2 两读数相同，说明条件满足。否则，按下式计算c：

如果J6 ： 2c >60" ； J2 ： 2c >30" 时，则需校正。206265”

视准轴误差的检验

校正：

校正时，在直尺上定出一点B3，使B2B3=B1B2/4，OB3便与横轴垂直。打开望远镜目镜端护盖，用校正针先松十字丝上、下的十字丝校正螺钉，再拨动左右两个十字丝校正螺钉，一松一紧，左右移动十字丝分划板，直至十字丝交点对准B3。此项检验与校正也需反复进行。

（4）i角误差校正

现对i角误差校正作简要介绍。

定义：当仪器置平时，若横轴垂直于竖轴，则望远镜视准轴绕横轴旋转所划之圆切面为铅垂面，否则该圆切面与铅垂方向会产生一个夹角，称之i角误差。规定水平轴在垂直度盘一端下倾，i角为正值，反之i角为负值。

主要原因：

1）仪器左、右两端的支架不等高；

2）水平轴两端轴径不相等

后果：i角误差对测量成果有很大影响，比如在高上较大的地形测量、高层建筑和大型设备的安装测量，如仪器存在i角误差，便会带来较大的高程测量误差和导致高层楼房倾抖。

检测i角误差的方法：首先安平仪器，再用望远镜仰视高处一个固定点M（仰角以30°为宜）。固定仪器，将望远镜旋至水平位置，同时在水平位置放一支垂直于仪器视准轴的横尺，这时在横尺上读数m1（如图1）。再将望远镜倒镜旋转照准部180°，仍瞄准M点；将望远镜旋转至水平位置，在横尺上读数m2。若m1＝m2，则横轴垂直于竖轴，反之需予校正。

校正i角误差的方法：校正时先算出望远镜视准轴在横尺上的正确位置m3，使m3＝（m1+m2）/2。继而用水平方向微动螺旋将望远镜十字丝竖丝照准m3，再将望远镜旋转瞄准M点，这时十字丝竖丝与M点不再重合，就要利用仪器本身的校正机件进行校正。

仪器结构不同，校正方法也不同。

1）电子经纬仪、全站仪有自动消除误差功能的自动调节；

2）光学经纬仪有横轴偏心环，可令偏心环左右偏移进行校正；

3）仪器 （如北光经纬仪）没有校正机件，便要用垫高竖轴一边，也就是将竖轴倾斜一个角度进行校正。垫高竖轴一般没有标准，且需对仪器拆装并反复多次，非常繁琐。一个快捷简单的办法。操作过程是：升降仪器的脚螺旋A或B，如图2将望远镜十字丝竖丝移到M点与m3点之中央，这时再用仪器水平微动螺旋将望远镜十字丝竖丝移到M点。然后将望远镜旋转到横尺上读m1，再倒镜180°将望远镜旋转到横尺上读数m2，这时应m1＝m2，若不等，再重复以上操作。直到相等为止。最后观察长水准器偏离中心位置的格值，并按每偏一个格值即在偏离侧的竖轴方向垫高0.01mm，依次类推，便可对经纬仪的i角误差进行快速校正。

（5）竖盘指标差的检验与校正

检验:

整平经纬仪，盘左、盘右观测同一目标点P，转动竖盘指标水准管微动螺旋，使竖盘指标水准管气泡居中，读记竖盘读数L和R，按下式计算竖盘指标差

竖直角计算公式：

指标差计算公式：

当竖盘指标差对 J6 经纬仪： x>1′； J2 经纬仪： x>30" 时，要进行校正。

校正:

仍以盘右瞄准原目标P，转动竖盘指标水准管微动螺旋，使竖直度盘读数为（R－x），此时竖盘指标水准管气泡必然偏离，用校正针拨动竖盘指标水准管一端的校正螺钉，使气泡居中。反复检查，直至指标差x不超过1′为止。对于有竖盘指标自动归零补偿器的经纬仪，仍会有指标差存在。检验计算方法同上，算得盘左或盘右经指标差改正的读数后，校正的方法如下：

打开校正小窗口的盖板，有两个校正螺丝，等量相反转动（先松后紧）该两螺丝，可以使竖盘读数调整至经指标差改正后的读数。

（6）2C误差校正

定义：经纬仪水平方向目标正倒镜的两次读数之差加减180°，称为2倍照准差，即2C 。视准轴偏离了与水平轴正交的方向而产生视准轴误差c , 规定视准轴偏向垂直度盘一侧时，c为正值，反之c为负值。

原因：