高精度全站仪的发展及应用

□刘斐（山西省测绘资料档案馆，山西太原030002）

高精度全站仪的发展及应用

□刘斐
（山西省测绘资料档案馆，山西太原030002）

本文论述了高精度全站仪的发展，并从仪器附件的检定、配套棱镜的选择与架设、光学对中器的限差等四方面对如何正确使用高精度全站仪，确保测量精度提出了一些建议。

高精度全站仪；棱镜；光学对中器；对中误差；棱镜误差

0.前言

全站型电子速测仪是一种兼有自动测距、测角、计算和数据自动记录及传输功能的自动化、数字化的三维坐标测量与定位系统。它由光电测距单元、电子测角单元、微处理器单元及电子记录单元组成，是一种广泛应用于控制测量、地形测量、地籍与房产测量、工业测量及近海定位等的电子测量仪器。是现代化测量和信息化测量工作最有力的助手。全站型电子速测仪又称“电子全站仪”，简称“全站仪”。

全站仪依据的测角部分及测距部分的仪器标称标准偏差可分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级，其中Ⅰ级全站仪为测角标准偏差≦1.0″，测距标称标准偏差≦（1+1D）mm的高精度全站仪。现阶段全站仪已达到令人不可置信的角度测量和距离测量精度，市场常见的I级全站仪有徕卡公司生产的TS30型超高精度的全站仪，（其测角精度为0.5″，测距精度为0.6mm+1ppm），TOPCON公司生产的MS05A型超高精度全站仪（其测角精度为0.5″，测距精度为0.5mm+1ppm），SOKKIA公司生

产的NET05X（其测角精度为0.5″，测角精度为0.5mm+1ppm）等，我国的南方测绘仪器公司生产的NTS391（其测角精度为1″，测距精度为1mm+ 1ppm）等型号。这些高精度的全站仪既可人工操作，也可自动操作；既可远距离遥控运行也可在机载应用程序控制下使用；利用ATR功能，白天和黑夜都可以工作。可使用在精密工程测量、变形监测几乎是无容许限差的机械引导控制等应用领域。

高精度测量任务的完成除了需要高精度的仪器，还需要高技能的使用人才及规范的操作。鉴于Ⅰ级全站仪对附件的较高要求，我们对配套棱镜的安置方向及棱镜的一致性对测量精度的影响进行了如下探讨。

1.实验过程

实验采用TS30、NET05X等型号智能全站仪在测距仪基线检定场上进行精度测试，实验所用全站仪的测距标称精度均高于±（1mm+1.5ppm× D），在经计量检定合格的太原长度基线场上，进行全站仪野外检定。

1.1 测试方案

选用1条距离较短的基线，基线长度大约24米，调整全站仪照准标志，分别对各配套反射棱镜进行测距。

1.2 测试步骤

（1）在基线两端分别安置全站仪和反射棱镜，仪器和反射棱镜安置的对中误差不大于

0.5 mm；

（2）测定温度、气压等数据，测定时干湿温度表的底部应距地面1.5m，无阳光照射；

（3）将气温、气压的测定数据输入仪器内，进行气象条件的修正；

（4）应用光照准模式选择精密测距模式分别对各配套反射棱镜不同安置方向进行测距；

（5）每个安置方向读取10次距离求其平均值，在测距中不得再次调整全站仪；

（6）对各配套发射棱镜不同安置方向所测的距离平均值进行比较，求出其最大值与最小值之差。

1.3数据统计

2.实验结论

通过表中的试验数据分析可知：

2.1 依据JJG703-2003《光电测距仪》检定规程的要求，对反射棱镜的一致性的要求为其最大值与最小值之差应不大于标称标准偏差固定部分的1/4，相对于0.5mm+1ppm的全站仪即最大值与最小值之差应0.125mm，相对于1mm+1ppm的全站仪即最大值与最小值之差应小于0.25mm，实验的棱镜组有些不能达到该范围内，检定规程对此项目的规定是“可不检项目”、所以许多用户对此重视不够。在测量过程中引起测量误差，影响测量精度。

2.2 由于棱镜的旋转中心与对中器的视轴存在不一致性，所以棱镜架设的不同方向会影响到测量精度，最多可达0.6mm，在实际操作过程中我们应尽量保持棱镜架设方向不变，与检定时方向一致。并应经常检查基座上的调节螺旋，确保基座连接照准部的螺杆是锁紧的，基座上的中心固定螺旋旋紧，使仪器免受震动。

3.使用注意事项

3.1 仪器附件的检定与使用，全站仪的测量不仅仅由仪器完成，与之配套的棱镜、基座、气温气压等附件的状态同样影响测量的精度。

3.2 测量过程中仪器安置状态对测量结果的影响，尤其对中器的对中误差。我国的现行光电测距仪检定规程颁布于2003年，经过近十年测绘仪器的高速发展，现如今的全站仪测量精度与当时的测量精度已有了天壤之别，但检定规程并未及时更新，具有一定的滞后性。而仪器厂家在出产高精度的全站仪的同时并未出产高精度的相应附件，所以有些附件的误差较大，会直接影响仪器的测量精度。如规程规定的对中器误差为在0.8m-1.5m的视距范围内，对中偏差应小于1 mm，仅这一项的偏差就已超过了Ⅰ级全站仪的标称固定误差。所以在检定及使用过程要注意对中器的校正，其偏移量应小于标称标准偏差固定部分的1/2，即0.25mm。

3.3 在架设仪器和棱镜时，应尽量使用木制脚架，金属脚架美观轻便，但稳定性较差，使用时可能引起的震动会影响测量精度。在Ⅱ级全站仪的测量过程中，对棱镜的架设没有过多的要求，但经过大量的检定对比实验我们发现，仪器或棱镜的温度突变会引起测程的缩短，如将仪器从热的汽车中取出，应将仪器放置一段使之适应环境温度再开始测量。

【1】叶晓明，凌模.全站仪原理误差[M].武汉：武汉大学出版社，2004.

【2】王保和，任道胜，刘莹.光电测距仪检定规程[J].国家质量监督检验检疫总局，2004.作者简介：

刘斐（1968—）女，山西省芮城县人，助理工程师，从事测绘资料档案管理工作。

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2095-7319（2015）03-0051-03