1、全站仪常数的简易测定,指导教师:杜世贵教授,1 .引言,融光机电等先进技术于一身的全站仪由电子测距单元、电子测角及微处理单元和储存单元组成。近年来，光电测距技术发展速度之快举世瞩目，它们在性能上比原来的仪器有新的突破，诸如精度提高，体积减小，重量减轻、操作方便等，因此在各种工程建设的测量中发挥着积极的作用，在高精度距离测设中，无论使用哪种全站仪，检测其仪器常数并将它引入所测距离的修正是很重要的，用户若能合理地检测、应用仪器常数，则可拓宽全站仪的使用范围，本文将给出一种简单易行的常数测定方法 。,拓普康GTS-330全站仪,2 . 全站仪测距的精度设计,用全站仪进行长距离测设时，其精度容易满足要
2、求，而对于短距离测设则必须进行合理的精度设计，以便保证一定精度要求。设全站仪的标称精度为：ms=(a+b*10-6S) (1)式中：S为实测距离，km；m为标称精度，单位mm；a为固定误差，单位mm；b为比例误差，单位mm。设1/T= ms/ Sa T则 S= - =Smin (2)1-b*10-6T 式中： T为比例尺分母. 依式（2）可按不同距精度T规定不同标称精度（a,b）。测距仪测定不同精度T所对应的最短测试距离（Smin）见表1。,表1. 不同精度下的最短测试距离,由上表可查知不同精度时测距仪所能测定的最短距离，例如，用全站仪测设1：40000精度的距离时，其边长不应小于250m。如
3、果对仪器常数不加以修正，按上表的设计，在一定程度上则限制了全站仪的使用。同时，结合仪器的标称精度公式不难发现，在工程中进行短距离测试时，比例误差b对所测距离的影响甚微，可以忽略不计，影响测距离精度的主要因素是仪器的固定误差a，固定误差a的大小在仪器出厂前已由生产厂家预置到仪器中，新买的仪器，其常数一般应在零附近，但随着仪器的使用，常数会发生变化，因此必须经常对全站仪进行常数测定，并将常数引入距离修正，才能获得高精度的测值。,3 全站仪常数的测定,3.1 全站仪检测部门采用的常数测定法 我国各工程部门规范规定：新购置的全站仪在使用前应进行鉴定；工程中所用的全站仪应每年鉴定一次；在使用过程中如发现
4、异常情况应及时鉴定 1。鉴定应在国家级的全站仪检测部门进行。,常数的检测,主要采用“六段法”和“六段比较法”2.前者的特点是不必预先知道测线的精确长度，利用测距仪进行观测所得到的一组测距成果，通过间接观测平差求出仪器的加常数，并评定其检测的精度，而后者是通过将观测值与已知的精确距离（即基线）比较求得加常数的方法，其中基线测量的精度应达到10-6以上，采用全组合进行观测，增加多余观测的个数，以提高检测精度。,上述方法，从理论上讲其精度较高。但由于测量工作是在野外进行，所以可能产生误差的原因也是多方面的。特别是当测量的常数很小时，会有一定的偶然性，因此大多数用户在实际作业时，对所测距离进行三项修正
5、，即气象修正、海平面修正及投影比例修正，而对仪器鉴定书中给出的剩余常数往往持慎重态度，其原因是：,(1) 用户对所测距离的精度要求并不高，而仪器常数值又很小，故忽略了常数修正(2) 由于诸多因素的影响，实际测定的仪器常数值有一定的“随机性”，若不加分析就将它引入测量结果中，有可能会降低测量值的精度，因而不进行修正。(3) 仪常数有时会随着外界条件改变而产生变化，如温度、湿度以及时间的变化等等。,上述方法，从理论上讲其精度较高。但由于测量工作是在野外进行，所以可能产生误差的原因也是多方面的。特别是当测量的常数很小时，会有一定的偶然性，因此大多数用户在实际作业时，对所测距离进行三项修正，即气象修正
6、、海平面修正及投影比例修正，而对仪器鉴定书中给出的剩余常数往往持慎重态度，其原因是：,(1) 用户对所测距离的精度要求并不高，而仪器常数值又很小，故忽略了常数修正 (2) 由于诸多因素的影响，实际测定的仪器常数值有一定的“随机性”，若不加分析就将它引入测量结果中，有可能会降低测量值的精度，因而不进行修正。 (3) 仪常数有时会随着外界条件改变而产生变化，如温度、湿度以及时间的变化等等。,3.2 适于野外进行的 常数简易测定方法,(1) 在一较平坦的场地上设置三个点，使三点位于同一直线上，如图1所示。BC图1 找点示意图A50m50m (2) 将仪器分别置于A、B或B、C点，实际测出AB、BC和
7、AC的值。 (3) 计算仪常数C ， C=SAC-（SAB+ SBC）这种方法简单易行，不需要准确的基线，可随时进行测定，只要方法得当便可获得满意的结果，目前的全站仪所显示的最小数为1mm，所以常数的测定及修正值也可以到1mm。,4 简易测定法的应用实例分析,某公路定位测量工程所用全站仪测量前由国家光电测距检测中心检测 ，其固定误差为+2.7mm。由于部分精密工程需要精确定位，因而测前需对全站仪进行简易测定，将仪器分别置于A、B点，测出AB、BC和AC的值，并依此调整A、B和C点位置，实际测得5组不同AB、BC和AC的值如表2。取平均值后即为测得固定误差为+3.0mm，与仪器鉴定书中给出+2.
8、7mm基本相近，对所测距离进行了3mm的修正，后经业主方面用多种仪器进行检查验收，均认为成果可靠，达到了较高的测试精度，几个月后，在精密短距离放线前对仪器再次进行简易测定，测得固定误差为+4.0mm。同样将其引入修正，获得了满意的结果，所以经常用此法进行简易测定，并将结果用于短距离测设结果修正，满足了路桥工程的需要。,5 结论,（1） 全站仪测距中，加常数是客观存在的，虽然厂家已进行预测，但“剩余值”仍然有，其值虽然不大，但在高精度测距时必须考虑，特别是短距离测设时，应对所测距离加以改正。,（2） 全站仪除了定期送有关部门检测外，用户应经常用本文介绍的简易测定法测定，确定常数的变化，将测定值与
9、仪器鉴定书中的常数值比较分析从而确定合适的修正值。工程部门经常使用的全站仪，每年至少用这样的方法测定4次以上，考虑到气候气象条件的影响，检测应在不同的季节进行。,（3）严格地说，利用这种简易测定法所获得的常数，既有加常数，也有乘常数，而对于短距离测设，由于其乘常数影响甚微，可以忽略不计而用加常数进行修正。,（4） 在进行距离测设时，即可采用适当的观测方法来消除加常数的影响，如距离差值法，即在一条直线上所测得的两个距离的差值不受加常数的影响。以此来测设较短的距离。,（5） 目前使用的全站仪，均采用于现代电子技术的混合电路，其测距的可靠性、稳定性均有很大提高，使用寿命也比原来长。建议将现有的测量规范进行适当修改，在用户自我鉴定的基础上，将鉴定周期从一年改为两年或更长些。这样不仅减轻了国家级检测机构的压力，也给用户带来了许多方便。,谢谢大家,
