全站儀軸系誤差自動(dòng)補(bǔ)償對(duì)精密測(cè)角影響的應(yīng)用研究

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1、經(jīng)驗(yàn)交流全站儀軸系誤差自動(dòng)補(bǔ)償對(duì)精密測(cè)角影響的應(yīng)用研究秦偉（南京臨江老城改造建設(shè)投資有限公司，江蘇南京210000）摘要：在精密工程測(cè)量中，往往采用高精度的全站儀進(jìn)行角度觀測(cè)。其中，儀器軸系誤差是影響精密測(cè)角精度的一項(xiàng)重要誤差源。對(duì)于全站儀而言，主要是通過自動(dòng)補(bǔ)償器實(shí)現(xiàn)三軸誤差的改正。本文主要針對(duì)復(fù)雜環(huán)境條件下全站儀精密測(cè)角的數(shù)據(jù)處理方法進(jìn)行研究，結(jié)合具體實(shí)驗(yàn)和采集到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)討論了在復(fù)雜環(huán)境條件下全站儀精密測(cè)角的數(shù)據(jù)處理方法，論述在不同的復(fù)雜測(cè)量條件下補(bǔ)償器的開關(guān)問題以及在補(bǔ)償器關(guān)閉條件下所帶來的測(cè)量數(shù)據(jù)的不可靠性的風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)，通過模擬復(fù)雜環(huán)境，在具體實(shí)驗(yàn)中采集大量數(shù)據(jù)，

2、分析、總結(jié)得出在復(fù)雜條件下應(yīng)該根據(jù)外界條件和測(cè)量的精度要求綜合分析所采集的數(shù)據(jù)，并對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的改正和刪減處理，根據(jù)實(shí)時(shí)情況決定補(bǔ)償器的開與關(guān)。關(guān)鍵詞：全站儀；精密測(cè)角；軸系誤差；自動(dòng)補(bǔ)償中圖分類號(hào)：P204文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674―3024（2015）11―112―03前言補(bǔ)償器通過確定儀器在垂直和水平方向的傾斜值自動(dòng)地對(duì)測(cè)量值進(jìn)行改正，分為光學(xué)部分和電子電路部分。補(bǔ)償器按工作原在精密工程測(cè)量中，如高精度導(dǎo)線測(cè)量、長(zhǎng)距離精密三角理可劃分為擺式補(bǔ)償器和液體補(bǔ)償器。目前電子儀器比較普遍高程測(cè)量，往往采用高精度的全站儀進(jìn)行角度觀測(cè)。其中，儀采用液體反射式自動(dòng)補(bǔ)償

3、方式。按補(bǔ)償范圍可劃分為單軸補(bǔ)償器誤差是影響精密測(cè)角精度的一項(xiàng)重要誤差源。這主要是由于器、雙軸補(bǔ)償器和三軸補(bǔ)償器。儀器三軸之間關(guān)系的不正確造成的，即存在視準(zhǔn)軸誤差、橫軸以賓得PTS系列全站儀補(bǔ)償器為例介紹其原理。傾斜誤差、豎軸傾斜誤差。對(duì)于全站儀而言，主要是通過自動(dòng)（1）補(bǔ)償器光學(xué)部分的工作原理補(bǔ)償改正實(shí)現(xiàn)的。電子補(bǔ)償技術(shù)的實(shí)質(zhì)就是根據(jù)校正參數(shù)或傳PTS系列全站儀采用液體反射式自動(dòng)補(bǔ)償器，補(bǔ)償器光路感器輸出的校正參數(shù)按照系統(tǒng)誤差的數(shù)學(xué)規(guī)律計(jì)算出系統(tǒng)誤差原理見圖1。發(fā)射光源經(jīng)物鏡1通過轉(zhuǎn)向棱鏡2，使光源通過液的預(yù)測(cè)值，然后用這個(gè)預(yù)測(cè)值對(duì)儀器的測(cè)量出現(xiàn)的現(xiàn)示值進(jìn)行體箱的液體表

4、面形成全反射射入具有物鏡聚焦和轉(zhuǎn)向棱鏡組自動(dòng)修正。正確的校正參獲取、正確的誤差數(shù)學(xué)模型和正確的4，光由于轉(zhuǎn)向棱鏡4的反射作用而進(jìn)入梯形轉(zhuǎn)向棱鏡5，梯形計(jì)算程序是其要點(diǎn)。然而在復(fù)雜外界條件如風(fēng)力較大、測(cè)站周棱鏡5把光轉(zhuǎn)向接收系統(tǒng)。補(bǔ)償器是單獨(dú)裝在儀器右側(cè)（正圍交通流量大等影響下，全站儀本身會(huì)有微振動(dòng)，相應(yīng)的自動(dòng)鏡），全部光學(xué)元件以及液體箱裝在支架上，可將它從儀器上卸補(bǔ)償系統(tǒng)會(huì)給出極不穩(wěn)定的角度改正值，改正范圍有時(shí)甚至達(dá)下單獨(dú)進(jìn)行檢修。到數(shù)十秒。在實(shí)際工作中，通常在設(shè)站時(shí)進(jìn)行精確整平后關(guān)閉全站儀自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的方法，這樣測(cè)量員可以讀取確定的角度觀測(cè)值，避免了自動(dòng)補(bǔ)償跳躍性改正而

5、難以讀數(shù)的問題。但是，隨著觀測(cè)時(shí)間的增加，測(cè)站周圍環(huán)境條件往往會(huì)發(fā)生變化，如土質(zhì)疏松導(dǎo)致的儀器下沉、日照引起的儀器不同部位溫度不均勻、測(cè)量員操作引起的儀器失穩(wěn)等，儀器的軸線關(guān)系可能會(huì)發(fā)生較大變化。在此情況下，由于關(guān)閉自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)，由此帶來的三軸誤差影響就不能有效補(bǔ)償。所以，針對(duì)復(fù)雜環(huán)境條件下全站儀精密測(cè)角的不同要求，討論三軸誤差對(duì)全站儀精密測(cè)角的影響規(guī)律，確立在何種條件下適合開啟全站儀自動(dòng)補(bǔ)償器功能，并研究在關(guān)閉全站儀補(bǔ)償器時(shí)怎樣處理測(cè)量數(shù)據(jù)才能獲得滿足精度要求的結(jié)果，研究全站儀軸系誤差以及自動(dòng)補(bǔ)償對(duì)精圖1補(bǔ)償器光路原理圖密測(cè)角的影響規(guī)律對(duì)精密工程測(cè)量實(shí)踐具有一定的參考價(jià)

6、值。（2）補(bǔ)償器電路部分的工作原理本文對(duì)此展開研究，并結(jié)合具體實(shí)驗(yàn)和采集到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)討論補(bǔ)償器的電路部分采用集成運(yùn)算放大器電路，其作用是提了在復(fù)雜環(huán)境條件下全站儀精密測(cè)角的數(shù)據(jù)處理方法。供一個(gè)經(jīng)過放大的恒壓源和穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓。接收管將光源轉(zhuǎn)換為兩個(gè)電壓信號(hào)通過集成運(yùn)算放大器電路轉(zhuǎn)換直流電壓和穩(wěn)1全站儀軸系誤差及補(bǔ)償器工作原理定的基準(zhǔn)電壓。（3）補(bǔ)償器的零位誤差與影響1.1全站儀軸系誤差補(bǔ)償器的零位誤差是補(bǔ)償器與鉛垂方向不一致的誤差，也全站儀能夠正確測(cè)得水平方向值的重要條件是在測(cè)量時(shí)視稱補(bǔ)償器指標(biāo)差。當(dāng)儀器的豎軸絕對(duì)垂直時(shí)補(bǔ)償器的零位也處準(zhǔn)軸、水平軸、垂直軸之間，應(yīng)滿足一定

7、的幾何關(guān)系，即視準(zhǔn)于絕對(duì)垂直位，而當(dāng)豎軸發(fā)生傾斜時(shí)，補(bǔ)償器的自動(dòng)改正量才軸與水平軸正交、水平軸水平、垂直軸與測(cè)站鉛垂線一致。當(dāng)是完全正確的。若補(bǔ)償器零位不正確，那么在進(jìn)行照準(zhǔn)誤差、這些關(guān)系不能滿足時(shí)，將分別引起視準(zhǔn)軸誤差、水平軸傾斜誤橫軸誤差、豎盤指標(biāo)差預(yù)置校正時(shí)，豎盤指標(biāo)差、照準(zhǔn)誤差、差和垂直軸傾斜誤差，合稱為“三軸誤差”。橫軸誤差的余量值就包含了補(bǔ)償器的零位誤差量，也就是說，1.2補(bǔ)償器及其工作原理改正的結(jié)果包含了誤差。補(bǔ)償器，又稱傾斜傳感器，是全站儀的一個(gè)重要組成部分，具有三軸補(bǔ)償?shù)娜緝x用下述公式來顯示水平度盤讀數(shù)：1