全站仪测量误差分析

全站仪测量误差分析

1红外光谱分析测距仪《光光灯》出版于60年前，提高了测量工作效率，赢得了测绘界的广泛关注。随着科学技术的发展和进步，出现了以仲夏和发光管为光源的短期光学测距仪。例如，砷化i（gaa）是一种理想的测距仪。发射光的强度随发光管中注入的电流大小而变化。也就是说，发射光的强度是由发射光的强度由电流的矩阵引起的。这种性质简化了测距仪的结构，体积小、重轻、耗低。由于工作时发出红外荧光,其波长一般在0.8~0.94μm波段,属于电磁波的红外线波段,故称为红外光电测距仪(简称红外测距仪),它正向小型化,多功能,高精度等方向发展。测距仪按测程可分三类:短程光电测距仪(测程小于3km);中程电磁波测距仪(测程3~15km);长程电磁波测距仪(测程大于15km);按测距精度可分为:Ⅰ级,小于5mm;Ⅱ级,5~10mm;Ⅲ级,11~20mm(以每公里测距中误差表示)。2全站仪测量仪器随着计算机技术在测量领域中的应用,出现了全站型电子速测仪——是红外测距仪和电子经纬仪及数据终端机相结合的仪器。是一种兼有自动测距、测角、计算和数据处理,自动记录和传输功能的自动化、数字化及三维坐标测量系统,称此仪器为全站仪。除上述功能外,操作语言化(不同国家设置不同语言),仪器采用绝对编码和双轴补偿系统,电子水泡调平、激光对中、自动调焦、自动跟踪目标测量、无棱镜测距,自身校正功能和各种测量软件的应用(如悬高、面积、偏心测量、道路放线测量等)。使全站仪在测量领域中得到广泛应用。绝大部分全站仪都采用相位法测距来提高测距精度,而相位法测距——就是把光强调制成连续变化(如正弦波)的调制光波来测定距离,具有很多的优越性,即便这样其仪器的系统误差是存在的,该误差的大小会直接影响到测距精度,系统误差包括:加常数误差、乘常数误差、周期误差,影响全站仪测距误差的因素较多,本文只对上述三种主要的误差进行分析。3误差分析与检测3.1检测加常数的方法仪器出厂前,该常数都要进行严格的检测,并将其检测出的常数预置到仪器内。这样,测距时仪器显示是地面两点间的实际距离值,该常数不是一个永久不变的值,会随着使用中仪器光、电系统的变化而变化,为了保证测距的精度,必须对加常数(剩余值的加常数)进行定期的检测,变化大的要重新设置或在测距成果中进行加常数改正。检测加常数的方法很多,常用的有解析法、迭加法、比较法等;前二种方法都是利用被检定仪器自身的测量结果,用平差计算求得加常数。目前普遍采用六段比较法,基线场长度0.72~1.2km之间,基线场的精度为百万分之一。其原理是:在一条基线上分成距离不相等的六段(即0,1——6号点),检测仪器时从零号点摆站观测到六号点(即D01,D02….D06),然后再从一号点摆站观测到六号点(即D12,D13….D16),依次类推,在五号点摆站观测到六号点(即D56),这样,可以组成二十一个距离段,把仪器的观测值与基线值进行比较,从而求得加常数,乘常数。用此方法还可以进行长度量值的传递。3.2测尺长度与乘常数的关系包括气象改正和频率改正,气象改正——是改正测距时的ng与仪器参考折射率ngr之差产生的距离差值;频率改正——是改正晶体老化等因素引起的仪器晶体振荡器实际频率f与标称频率fr之差产生的距离差值,在实际测距时,气象条件变化,频率也随之变化。因而,测尺长度也就变了。乘常数主要有频率的偏移,折射率的偏移产生。对于频率的偏移,可用检测频率的方法确定。折射率的偏移,则是利用测定气压温度的方法进行气象改正,显得尤为重要。仪器的乘常数是一个比例改正因子,它改正的是与距离成比例的系统误差。目前,常用六段比较法检测乘常数(剩余乘常数)。3.3重复出现的不同时点精测尺长为周期按正弦函数变化的,周期误差反映在不同距离上,其误差的大小是以测尺长度(2π)为周期重复出现的;主要来源于仪器内部光,电同频信号窜扰,而相位式全站仪是利用测定测距信号与参考信号的相位差来测定距离的,由于同频窜扰信号的存在,测距结果中出现了周期误差,减小周期误差的方法——是增大测距信号的强度或减弱窜扰信号的强度,也常用“平台法”检测仪器的周期误差,主要指标周期误差振幅A和初相角ψ。3.4加、乘常数改变时的测距误差用同一块基线场地,同一种方法(六段比较法)来对同等精度的全站仪进行加、乘常数的检测如下:从上述数据可得:加、乘常数的改变会直接影响测距精度,最大值△D=527.4480-527.4410=0.007m,测距在527m左右相差7mm的误差,显然非常大,而周期误差变化不大,测距误差的大小也会影响到测距中误差。3.5评估标准3.5.1比例误差+固定误差注:D——测量距离,单位:km厂家选用的标称精度:Md=a+bD:a——固定误差mm,b——比例误差,mm/km(ppm)固定误差和距离无关,比例误差和距离有关,它包含了乘常数的测定误差,而不是乘常数本身。3.5.2全站仪精度评定m测距标准偏差和电子测角的水平方向测角标准偏差(mβ)是全站仪精度评定的两项重要指标。结果表明:徕卡系列的仪器测边精度要高于日本系列。(依据《光电测距仪检定规程》《全站型电子速测仪检定规程》)4消除仪器加常数产生的误差为了提高全站仪的测距精度,在实际测