工程中全站仪使用以及误差分析论文

工程中全站仪的使用以及误差分析摘要：本文将对全站仪的基本功能进行介绍以及在误差方面进行分析，提出全站仪测量高程新的方法，降低误差以实现对工程测量任务的精确控制。

关键词：全站仪基本功能；全站仪测高程新方法；轴线误差分析；减小误差

中图分类号：k826.16 文章标识码：a文章编号：

1.引言

20世纪下半叶是测绘科学与技术迅猛发展的时期,特别是近10余年来,它尤其获得了许多突出的成就. 促进这一时期飞跃前进的主要因素之一就是测量仪器的惊人发展,其中比较有代表性的当属全站仪的出现和使用. 作为交大土木工程的学生，掌握以后测量工作中常用的全站仪尤为必要，全站仪由光电测距仪、电子经纬仪和微型计算机组合而成,不仅可以自动测距、测角、自动记录和计算,而且精度高、速度快、操作简便,既节省了人力又减轻了繁重的外业工作,因此深受广大测绘工作者的欢迎和青睐。

2.全站仪基本功能

2.1 自动设定方位角功能

通过给定的后视点方位角,按输入键全站仪可直接设定方位角. 如后视点方位角未知,可先输入测站点a的坐标值() 和后视点b 的坐标值() ,再照准后视点 ,然后只需按一下功能键,仪器就会自动计算并设定后视点的方位角.后视点的方位角按下式计算：

实质上,全站仪就是利用其自身的编程和存储功能按上述公式实现方位角的自动计算的。

2.2 测量三维坐标功能

将全站仪安置于测站点a 上,选定三维坐标测量模式后,首先输入仪器i、目标高v 以及测站点的三维坐标值() ,然后照准另一已知点设定方位角,接着再照准目标点p 上的反射棱镜,一按坐标测量键,仪器就会按以下公式利用自身内存的计算程序自动计算并瞬时显示出目标点p 的三维坐标值() .

式中为斜距;为天顶距;为方位角。

2.3 三维放样功能

将全站仪置于测站点上,选定三维放样模式后,首先输入仪器高、目标高以及测站点和

放样点的三维坐标, 并照准另一已知点设定方位角; 然后将反射棱镜竖立在待放样点的概略位置p’处;按相应功能键即可自动显示水平角偏差、水平距离偏差及高程偏差

.按照所显示的偏差值,移动反射棱镜,当仪器显示为零时即为设计的位置。

基本原理为:仪器首先测定棱镜所在位置p’点的三维坐标,然后按坐标反算公式利用仪器自身的内存程序反算出设计的水平角和

水平距离,最后与测量的水平角和水平距离比较即可自动计算并显示出测量值与设计值之差、和。

2.4 悬高测量

图1

如图1所示,首先把全站仪安置于适当位置,并选定悬高测量模式后;把反射棱镜设在欲测高度的目标点的天底(或天顶) , 输入反射棱镜高; 然后照准反射棱镜进行测量; 再转动望远镜照准目标点, 便可显示出地面至目标点的高程. 其计算公式如下:

式中 ,为仪器至反射棱镜的斜距和天顶距; 为仪器至目标点的天顶距。

2.5 对边测量功能

如图2 ,在测站点处安置全站仪后,先选定对边测量模式,然后分别照准点和点的反射棱镜进行测量,仪器就会自动计算并显示出、两点间的平距. 需要时还可计算并显示出、两点间的高差、斜距及坡度.其计算公式为

图2

%

式中,为斜距;, 为竖直角;为与两方向间的水平夹角。

3.全站仪测定高程

在实际生活中进行高程测量，比如2011年暑期在交大峨眉校区的测量实习，传统的高程测量是运用水准仪和水准尺，而现在社会生产实际中运用全站仪也越来越普及，水准仪器的运用在初学工程测量的人员比较普遍，而运用全站仪进行高程测量，在传统的方法中，整个测量过程要量取仪器高, 棱镜高，下面就运用全站仪测定高程提出新的方法。

3.1 传统的三角高程测量方法

、为地面上高度不同的两点。已知点高程, 只要知道点对点的高差, 即可由得到点的高程。首先, 我们假设、两点相距不太远, 可以将水准面看成水平面, 也不考虑大气折光的影响和地球曲率

的影响。为了确定、两点的高差。可在点架设全站仪, 在点竖立棱镜杆。直接量取仪器高棱镜高、观测垂直角、水平距离,则，故（1）（1）式中, 为点高程;为点高程;为、两点间的水平距离;为在点观测点时的垂直角; 为测站点的仪器高;为棱镜高。这就是三角高程测量的基本公式。但它是以水平面为基准面和观测视线成直线为前提的。因此, 只有当、两点间的距离很短时, 才比较准确。当、两点距离较远时, 就必须考虑地球曲率影响和大气折光的影响了。这里不叙述如何进行球差和气差的改正。只就三角高程测量新法的一般原理来进行阐述。我们从传统的三角高程测量方法中可以看出,它具备以下三个特点:

(1) 全站仪必须架设在已知高程点a ;

(2) 要测出待测点的高程, 必须量取仪器高和棱镜高;

(3) 全站仪必须对中。

3.2 全站仪三角高程测量的新方法

如果我们能将全站仪象水准仪一样任意置点,而不是将它安置

在已知高程点上, 同时又在不量取仪器高和棱镜的情况下, 利用

三角高程测量原理测出待测点的高程, 那么施测的速度将更快。假设点的高程为已知,点的高程为未知, 现要通过全站仪测定待测点点的高程。具体做法是: 在、两点之间的点安置全站仪(要求点与、两点通视) , 先在点竖立棱镜杆, 用仪器照准已知高程点 , 测出测站点与已知高程点的水平距离和竖直角度;则由(1)式得:(2) 然后,在点竖立棱镜杆, 保持棱镜高值固定不变, 保持仪器高

值固定不变, 用仪器照准未知高程点,测出测站点与未知高程点的水平距离和竖直角度 ; 则由(1) 式得: (3)

将(2) 式代入(3) 式得:

(4)

(5)

这样就可以测出未知高程点的高程。由上可知: 在两点之间的任意点上安置全站仪, 仪器一旦安置好,值也就不变; 在保持棱镜高值固定不变的情况下, 只要测出待测点与测站点之间的水平距

离和竖直、以及测出已知点与测站点之间的水平距离和竖直, 不用量仪器高和棱镜高就可以测出未知高程点的高程。因此, 用这种方法测出的结果, 从理论上分析, 比传统的三角高程测量精度更高。这种方法, 就是将全站仪安置在两点间的任一点上, 不需要量取