【正文】 ......................................................... 14 全站儀 測距系統(tǒng)的誤差分析 ......................................................................... 17 全站儀測量實驗及其精度分析 ...................................................................................... 19 水平角觀測精度分析 ..................................................................................... 19 豎直角觀測精度分析 ..................................................................................... 22 距離觀測精度分析 .............................................................................................. 24 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................................ 27 致 謝 .................................................................................................................................. 27 附 錄 ...................................................................................................................................... 28 1 中文 摘 要 全站儀作為一種具有小型、便捷、高精度、多功能和 數(shù)字 化等特點(diǎn)的綜合性測繪儀器 ，它極大地改變了傳統(tǒng)的測量方法，使外業(yè)工作簡便易行，使繁雜的內(nèi)業(yè)計算通過儀器的測量程序處理直接得到成果。因此，全站儀被廣泛應(yīng)用于測量技術(shù)領(lǐng)域，而且應(yīng)用比例也越來越大。為了更好地利用全站儀的特點(diǎn)，使其在測繪工作中發(fā)揮出更大的作用，因此有必要對 全站儀 有一個比較全面的 了解 。 本文主要對全站儀的基本情況 進(jìn)行了介紹，重點(diǎn)分析了全站儀的 測量功能及其原理， 并結(jié)合實際 分析了全站儀在 工程施工、工程檢測等 相關(guān)領(lǐng)域 中的應(yīng)用。同時 通過測量實驗，分析了全站儀 測角與測距 的 精度 以及溫度、氣壓對測距的影響 。 關(guān)鍵詞 ：全站儀，應(yīng)用，精度分析 2 ABSTRACT Total Station, as a small, convenient, highprecision, multifunctional characteristics and digital mapping of the integrated equipment, it has greatly changed the traditional measurement method, so easy to work outside the industry, so that plicated calculation in the industry through the measurement equipment directly from the results of procedures. Therefore, the total station has been widely used in the field of measuring technology, and increasing the proportion of applications. In order to make better use of Total Station features of its work in mapping out a greater role to play, it is essential to have a total station a more prehensive understanding. In this paper, the basic situation of the total station is described, focusing on analysis of the Total Station and its principle of functional measurement, bined with the actual analysis of the total station in the construction, engineering, testing, landscape construction and other related applications in the field. At the same time by measuring the experiments, analyzed the total station angle measurement accuracy and range as well as temperature, air pressure on the impact of location. And on this basis, a total station mapping plane precision error analysis, total station accuracy of trigonometric leveling with three or four standard measurements, such as a parative analysis of tolerance, total station measuring the accuracy of the analysis area, total stationtoedge measurement to achieve the accuracy of location analysis. KEY WORDS: Total Station, application, precision analysis 3 全站儀的介紹 全站儀的應(yīng)用現(xiàn)狀 基于全站儀的功能與特性，全站儀將是實現(xiàn)高效率、高精度的最佳選擇，這都促使其被廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域。 全站儀在工程建設(shè)中的應(yīng)用，如道路中線測設(shè)與縱斷面測量、橋梁施工控制測量及橋梁墩、臺中心位置的測設(shè) 、道路立交匝道的測設(shè)、隧道施工測量等。在 地質(zhì)水文 方面，全站儀可以 用作地面沉降、滑坡 、崩塌 等地質(zhì)災(zāi)害的變形監(jiān)測 、水文條件的監(jiān)測等。 在管線測量方面，全站儀可以 應(yīng) 用于管線勘察設(shè)計、管線驗收測量、 管線普查測量中。 除此之外，全站儀在 工業(yè)測量、 交通、鉆探、地籍、房地產(chǎn)、航空航海、礦業(yè)、設(shè)備安裝調(diào)試、考古 等方面 也廣泛地被應(yīng)用。 全站儀的發(fā)展前景 全站儀是當(dāng)今地面測量工作走向自動化、數(shù)字化的核心測量儀器?？v觀全站儀的發(fā)展過程，可歸納為工具階段、數(shù)據(jù)自動處理階段、智能化階段、開放性階段，其將來的發(fā)展趨勢將體現(xiàn)在 以下 幾個方面 [1]： 、系列化發(fā)展趨勢 自從全站儀誕生以來，全站儀的小型化工作就從未間斷過。從最初的 20 多千克，到現(xiàn)在的幾千克，全站儀的小 型化工作已經(jīng)取得重大成果。但作為外業(yè)測量設(shè)備，全站儀在保證精度的前提下，進(jìn)一步實現(xiàn)小型、輕型化，對減輕外業(yè)測量的勞動強(qiáng)度仍具有十分重要的意義。 由于全站儀的功能不斷增加，每一品牌全站儀的“家族”也不斷加大。新功能、新系列全站儀的不斷推出，可以滿足各個部門測量人員的“追新”需求，同時推動測繪技術(shù)的向前發(fā)展。 在電磁波測距的基礎(chǔ)上，全站儀的發(fā)展首先在度盤角度讀數(shù)上實現(xiàn)了自動化。隨著微電子和微處理技術(shù)的不斷發(fā)展，全站儀的自動化程度不斷提高，目前軸系誤差等內(nèi)容的補(bǔ)償與改正實現(xiàn)了自動 化，并出現(xiàn)了目標(biāo)自動識別與照準(zhǔn)的全站儀。將來全站儀在自動安平、自動對中、自動量取儀器高等方面會有新的突破。 4 世界民族繁多，各民族各國家不僅有獨(dú)特的語言，也具有獨(dú)特的思維和行為方式。為了讓一個世界性品牌的全站儀更具有民族化、地區(qū)化，許多具有遠(yuǎn)見的全站儀生產(chǎn)廠家在不斷加強(qiáng)其產(chǎn)品的本地化工作，以進(jìn)一步提高在世界范圍內(nèi)的應(yīng)用水平。全站儀的本地化不僅體現(xiàn)在語言上，同時要讓全站儀的操作使用更加接近當(dāng)?shù)赜脩舻淖鳂I(yè)規(guī)范。 發(fā)展趨勢 全站儀的開放性發(fā)展的目的是要實 現(xiàn)全站儀與非全站儀測量設(shè)備之間的數(shù)據(jù)共享，形成不間斷的“數(shù)據(jù)流”。如“超站儀”的概念，即在全站儀的基礎(chǔ)上，上面添加GPS 接收機(jī)實現(xiàn)空間定位，下掛自動定向的螺旋儀，實現(xiàn)真北定向。 5 全站儀的應(yīng)用 全站儀概述 全站儀的基本概念 全站儀，即全站型電子速測儀 (Electronic Total Station)。是一種集光、機(jī)、電為一體的高技術(shù)測量儀器，是集水平角、垂直角、距離 (斜距、平距 )、高差測量功能于一體的測繪儀器系統(tǒng) [2]。 全站儀的 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 從總體上看，全站儀由兩大部分組成 ： (1)采集數(shù)據(jù)而設(shè)置的專用設(shè)備：主要有電子測角系統(tǒng)、電子測距系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，還有自動補(bǔ)償設(shè)備等。 (2)程控制機(jī)：主要用于有續(xù)地實現(xiàn)上述每一專用設(shè)備的功能。過程控制機(jī)包括與數(shù)據(jù)相連結(jié)的外圍設(shè)備及進(jìn)行計算，產(chǎn)生指令的微處理機(jī)。 全站儀的分類 全站儀按其外觀結(jié)構(gòu)可分為兩類： (1)積木型 （ 又稱組合型 ） 。 早期的全站儀，大都是積木型結(jié)構(gòu)，即電子速測儀、電子經(jīng)緯儀、電子記錄器各是一個整體，可以分離使用，也可以通過電纜或接口把它們組合起來，形成完整 的全站儀。 (2)整體 型 。 隨著電子測距儀進(jìn)一步的輕巧化，現(xiàn)代的全站儀大都把測距，測角和記錄單元在光學(xué)、機(jī)械等方面設(shè)計成一個不可分割的整體 ,其中測距儀的發(fā)射軸、接收軸和望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸為同軸結(jié)構(gòu)。這對保證較大垂直角條件下的距離測量精度非常有利。 全站儀按測量功能分類，可分成四類： (1)經(jīng)典型全站儀 。 經(jīng)典型全站儀也稱為常規(guī)全站儀，它具備全站儀電子測角、電子測距和數(shù)據(jù)自動記錄等基本功能，有的還可以運(yùn)行廠家或用戶自主開發(fā)的機(jī)載測量程序。 (2)機(jī)動型全站儀 。 在經(jīng)典全站儀的基礎(chǔ)上安裝軸系步進(jìn)電機(jī)，可自動驅(qū)動全站儀照準(zhǔn)部和望遠(yuǎn)鏡的旋轉(zhuǎn)。在計算機(jī)的在線控制下，機(jī)動型系列全站儀可按計算機(jī)給定的方向值自動照準(zhǔn)目標(biāo)，并可實現(xiàn)自動正、倒鏡測量。 6 (3)無合作目標(biāo) 型 全站儀 。 無合作目標(biāo)型全站儀是指在無反射棱鏡的條件下，可對一般的目標(biāo)直接測距的全站儀。因此，對不便安置反射棱鏡的目標(biāo)進(jìn)行測量，無合作目標(biāo)型全站儀具有明顯優(yōu)勢。 (4)智能型全站儀 。 在機(jī)動化全站儀的基礎(chǔ)上，儀器安裝自動目標(biāo)識別與照準(zhǔn)的新功能，因此在自動化的進(jìn)程中，全站儀進(jìn)一步克服了需要人工照準(zhǔn)目標(biāo)的重大缺陷，實現(xiàn)了全站儀的智能化。在相關(guān)軟件的控制下，智能型全站 儀在無人干預(yù)的條件下可自動完成多個目標(biāo)的識別、照準(zhǔn)與測量，因此，智能型全站儀又稱為 “測量機(jī)器人 ”。 全站儀按測距儀測距分類，還可以分為三類： (1)短距離測距全站儀 。 測程小于 3km，一般精度為 177。（ 5mm+5ppm），主要用于普通測量和城市測量。 (2)中測程全站儀 。 測程為 315km,一般精度為 177。（ 5mm+2ppm）， 177。（ 2mm+2ppm)通常用于一般等級的控制測量。 (3)長測程全站儀 。 測程大于 15km，一般精度為 177。（ 5mm+1ppm），通常用于國家三角網(wǎng)及特級導(dǎo)線的測量。 全站 儀的基本原理 電子測距原理 電子測距的原理就是利用電磁波的直線傳播特性來測出兩點(diǎn)之間的直線距離。測距儀的安裝其儀器豎軸線的中心點(diǎn)為 A，被測地點(diǎn)安裝及射器的位置為 B，要測 AB 兩 點(diǎn)之間的距離 D，開啟測距儀發(fā)射一系列電磁波，電磁波分別在 A、 B 兩點(diǎn)之間傳播，到達(dá) B 點(diǎn)后，被反射器原方向反射回來。 反射回的電磁波又被測距儀接收，如果電磁波測距儀能測出電磁波從發(fā)射到接收這一段時間間隔，也即是電磁在被測距離 D 上往返傳播所用的時間 t 2d， 那么 A、 B圖 21 電磁波測距原理示意圖 7 之間的距離就可以利用路程、速度、時間的 關(guān)系計算出來。 用于測距的電磁波一般多為微波、激光和紅外線。目前全站儀中廣泛使用的是紅外線。根據(jù)不同的測時方法，電子