浅谈全站仪观测时棱镜偏心改正的方法

发布时间：2022-10-05 21:42 热度：

　　【摘 要】全站仪的普及应用，使测绘模式产生了质的变化。针对棱镜偏心产生的原因及改正的必要性进行分析，介绍通过数学方法对棱镜偏心进行改正，以得到高精度的观测点坐标，满足施工放样的需要。

　　【关键词】全站仪 棱镜偏心

　　1 前言

　　全站仪的工作特点：1、能同时测角、测距并自动记录测量数据;2、设有各种野外应用程序，能在测量现场得到归算结果;3、能实现数据流;基于上述特点，利用全站仪测定观测点的坐标是最有效的方法，但在观测时由于目标棱镜中心经常不能准确地放在观测点的铅垂线上,造成了观测点坐标测量的偏心。

　　2 棱镜偏心产生的原因

　　棱镜偏心主要是在地物测定时而产生的。如图1所示，在测站Y上，欲测定独立地物A和建筑物B，棱镜及其中心位置，称为镜心;描述地物特征点的最理想位置，称为真位置，两位置之差称为偏心距。在全站仪数字作业模式下，一次性瞄准镜心便同时测定了水平角度、距离 和天顶距(简称观测值)，并将计算的坐标数据存贮下来或传送到计算机或直接展绘点，因而观测者无法调整这些观测值，坐标数据是镜心坐标，这样就产生了棱镜偏心问题。所以棱镜偏心产生的原因：一是观测对象特征点上无法立镜，如1、2、3点;二是棱镜具有一定的体积，只能与之相切，如4～8号点;三是真位置被障碍物遮挡，只需稍偏棱镜便可测到，如9号点。由以上分析和从图1可以看到，棱镜偏心分为左右偏心和前后偏心两种类型，2、6、8点属于后者，其他点属于前者。棱镜偏心使地物特征点位置产生左右偏移和前后偏移，这种偏移大小是由偏心距大小确定的，具有系统误差性质，其结果使独立地物位置产生偏移，多边形地物产生变形，如房屋变形后不是直角，电杆位置偏移，图中虚线为带有棱镜偏心的图形。

　　3 棱镜偏心改正的必要性

　　以测角精度为 、测距精度为 的Nikon DTM – 420全站仪为例,根据现行《大比例尺地形图机助制图规范》的规定,1：500 数字地形图的最大测距长度不应超过300m ,这里取其最大测距长度300m ,进行点位精度分析。

　　3.1 水平角测量误差

　　水平角测量的误差主要来源于以下几个方面,即:仪器误差、观测误差(仪器对中误差、照准误差、读数误差、棱镜偏心误差) 及外界条件影响带来的误差。

　　(1)仪器误差

　　仪器误差主要来自垂直轴误差,而全站仪因结构合理,管水准器分划值小,仪器置平精度较高,据有关资料介绍,由仪器结构引起的误差 。取最大值 = 。

　　(2)仪器对中误差

　　采用光学对点器进行对中,其误差一般不会超过±3mm ,在边长为300m的情况下,经严密计算,仪器对中误差 在0～ 之间。取最大值 =± 。

　　(3)照准误差

　　望远镜照准误差与望远镜的放大倍数V相关,该仪器的放大倍数V=30。故

　　(4)读数误差

　　全站仪照准目标后可自动重复显示。水平方向值多次重复显示读数差最大为 。故取 = 。

　　(5)外界条件影响带来的误差

　　这种误差主要是在外界环境或条件发生变化时产生的,主要以温度变化对视准轴的影响为主。据有关资料介绍,温度变化1℃时,角度变化的范围在0.27～ 之间。取最大值 = 。由于全站仪的结构合理,水准管分划值小,同时仪器具有双轴补偿功能,可以认为仪器整平误差近似于零。暂不考虑观测目标偏心的情况下,半测回方向中误差为:

　　则半测回测角中误差为：

　　3.2 测距误差

　　测距误差主要来源于仪器误差、观测误差(主要为仪器对中误差、棱镜偏心误差)和外界条件影响带来的误差。

　　(1) 仪器