操作技巧｜全站儀測量偏差分析（四）

本期為大家介紹測距及相關(guān)設(shè)置對坐標(biāo)和高程的影響。距離對坐標(biāo)產(chǎn)生的誤差稱為縱向誤差。斜距是全站儀測量數(shù)據(jù)，棱鏡常數(shù)、溫度氣壓對斜距有影響；平距和高差是計(jì)算數(shù)據(jù)，比例因子、水平面改正對平距有影響；球氣差改正對高差有影響。

棱鏡常數(shù)對測距的影響

- 固定誤差 -

使用棱鏡設(shè)置測站、數(shù)據(jù)采集、放樣時(shí)需要輸入正確的棱鏡常數(shù)。棱鏡常數(shù)輸入問題在測量中的偏差是固定的偏差值，和距離長短、角度大小都沒關(guān)系。如果測量中出現(xiàn)固定偏差，檢查棱鏡常數(shù)是否輸入正確。一般常用標(biāo)準(zhǔn)單棱鏡，棱鏡常數(shù)為-30mm，儀器默認(rèn)棱鏡常數(shù)為0。棱鏡常數(shù)不輸入，造成測量偏差為-30mm左右。

溫度氣壓對測距的影響

- 比例誤差 -

全站儀一般測距系統(tǒng)沒有偏差，測距受大氣折光的影響偏差很小，可以忽略不計(jì)。測距主要受外界溫度和氣壓的影響。在通常的大氣環(huán)境下測距時(shí)，當(dāng)氣壓保持不變，溫度每變化 1℃，或者溫度保持不變，氣壓每變化3.6hPa 時(shí)，每公里變化 1mm。 所以，常規(guī)測量可以不設(shè)置氣象參數(shù)，在進(jìn)行高精度距離測量時(shí)，應(yīng)使用精確的量測設(shè)備測定大氣的溫度和氣壓值，輸入正確的氣象參數(shù)，以對距離測量結(jié)果施加氣象改正，儀器默認(rèn)氣象改正數(shù)PPM為0，條件為：溫度是15℃、氣壓是1013hpa。溫度氣壓對測距的影響是比例誤差，距離越遠(yuǎn)誤差越差。

比例因子對測距的影響

全站儀設(shè)置中平距類型有地面和平面。地面不施加比例因子，平面會在平距中施加比例因子；比例因子只改變計(jì)算坐標(biāo)數(shù)據(jù)，不改變測量數(shù)據(jù)，對高程沒有影響。

1、比例因子對坐標(biāo)測量的影響

在全站儀測量界面測量任意一點(diǎn)B，得到全站儀到該點(diǎn)水平距為2.930m。在【設(shè)置】-【觀測條件】-【距離】中，將平距類型改為【平面】；在【內(nèi)存】-【作業(yè)更名】中，把比例因子設(shè)置為0.9。假設(shè)測站點(diǎn)A點(diǎn)坐標(biāo)為：N(X):0,E(Y):0,Z:0；在坐標(biāo)測量程序中以點(diǎn)B為0方向設(shè)置測站，測站設(shè)置完成后；測量B點(diǎn)的坐標(biāo)，B點(diǎn)坐標(biāo)為N;2.637,E：0,Z：1.495。不經(jīng)過比例因子改變的坐標(biāo)應(yīng)該為：N;2.930,E：0,Z：1.495。水平距離2.930×0.9=2.637，通過坐標(biāo)可以看出比例因子對坐標(biāo)進(jìn)行了改變。所以在施加比例因子時(shí)，計(jì)算坐標(biāo)的平距=測量得到的平距×比例因子。從公式中可以得出結(jié)論，當(dāng)比例因子大于1時(shí)，計(jì)算坐標(biāo)大于實(shí)際坐標(biāo)；當(dāng)比例因子小于1時(shí)，計(jì)算坐標(biāo)比實(shí)際坐標(biāo)小。當(dāng)坐標(biāo)測量偏差較大時(shí)，檢查是否是比例因子問題。

2、比例因子對坐標(biāo)放樣的影響

比例因子對坐標(biāo)放樣的影響，比例因子還采用0.9。假設(shè)測站點(diǎn)A坐標(biāo)為N(X):0,E(Y):0,Z:0；放樣點(diǎn)B坐標(biāo)為：N;2.70,E：0,Z：1.493。在坐標(biāo)放樣中，采用方位角方式設(shè)置測站，測站完成，進(jìn)行坐標(biāo)放樣。在放樣界面可以看到測站到放樣的水平距離計(jì)算值是2.7m。按照儀器界面提示將點(diǎn)位放到偏差為1㎜。在普通界面測得全站儀到該點(diǎn)的距離為3.001m。

所以通過數(shù)據(jù)可以得出結(jié)論：實(shí)際放樣距離=水平距離計(jì)算值/比例因子。

3、如何正確設(shè)置比例因子

從上面介紹可以看出，比例因子對坐標(biāo)測量和坐標(biāo)放樣有很大的影響。比例因子發(fā)生變化的原因： 1.人為修改2.后方交會：平距類型設(shè)置為【平面】，測站設(shè)置采用后方交會后，比例因子會發(fā)生變化。比例因子改變后正確設(shè)置的操作步驟：在【內(nèi)存】-【作業(yè)更名】中把比例因子改為1；在【觀測條件】-【距離】中，把平距類型改為地面。當(dāng)坐標(biāo)系中存在比例因子時(shí)按照使用需求進(jìn)行設(shè)置。

水準(zhǔn)面改正/海平改正

水準(zhǔn)面改正是改正水平距離，影響平面坐標(biāo)，對高程沒有影響。IM 具有將斜距歸算成平距的功能，但歸算時(shí)并未考慮高程因素。在高海拔地區(qū)測量作業(yè)時(shí)，建議進(jìn)行水準(zhǔn)面改正，球面距離計(jì)算公式如下：

式中：R 為橢球曲率半徑(6371000.000m) 

H 為測站點(diǎn)與目標(biāo)點(diǎn)的高程平均值 （高程平均值根據(jù)測站點(diǎn)高程和目標(biāo)點(diǎn)高程自動計(jì)算獲得）

水準(zhǔn)面改正也是比例誤差，距離越遠(yuǎn)，誤差越大。一般設(shè)置為不改正。

球氣差對高程測量的影響

高程是通過兩個(gè)點(diǎn)的高差計(jì)算得到的，高差除了垂直角的影響，還受球氣差（兩差）的影響。假設(shè)球氣差改正為f，則： f=D2/2R×（1-K）

R-地球半徑，取6371KM

K折光系數(shù)（0.14/0.20）

下表為：K取0.14，在不同距離球氣差對高差的改正值

從表中可以看出球氣差的影響隨著距離變化改正值不同，距離越遠(yuǎn)改正值越大。在100米時(shí)，改正值為1㎜；500米改正值是1.7cm.距離遠(yuǎn)了兩差改正值影響比較大。在進(jìn)行精密高程測量時(shí)，根據(jù)使用需求設(shè)置兩差改正。

總 結(jié)

測量中出現(xiàn)偏差，縱向偏差大考慮測距和相關(guān)設(shè)置，橫向出現(xiàn)偏差考慮測角誤差。出現(xiàn)偏差分析步驟如下。

排除粗差

平面坐標(biāo)出現(xiàn)很大誤差時(shí)，檢查坐標(biāo)是否輸入錯(cuò)誤、X和Y坐標(biāo)是否輸反、控制點(diǎn)坐標(biāo)系是否用錯(cuò)、控制點(diǎn)坐標(biāo)或者控制點(diǎn)是否使用錯(cuò)誤。

固定誤差

坐標(biāo)或者距離測量出現(xiàn)固定偏差，檢查棱鏡常數(shù)是否輸入錯(cuò)誤。

計(jì)算數(shù)據(jù)誤差

普通界面測量平距和坐標(biāo)與坐標(biāo)測量界面不一致，檢查格網(wǎng)因是不是1，平距類型是不是地面；水平面改正是否設(shè)置為不改正。測站設(shè)置誤差很小，再放樣后視點(diǎn)偏差很大，檢查平距類型和比例因子。

坐標(biāo)中有縱向比例誤差

檢查溫度氣壓是否按現(xiàn)場條件進(jìn)行設(shè)置；其單位是否設(shè)置正確。

坐標(biāo)中有橫向比例誤差

檢查補(bǔ)償器是否設(shè)置為改正HV、視準(zhǔn)差是否設(shè)置為改正，檢查2C是否超限、對中誤差、目標(biāo)偏心差。

高程偏差大

檢查視準(zhǔn)差是否設(shè)置為改正、指標(biāo)差是否超限，是否需要施加球氣差改正。如果兩項(xiàng)都檢查后還有偏差，使用水準(zhǔn)儀測量兩點(diǎn)高差，如果全站儀和水準(zhǔn)儀測量的高差偏差在誤差允許范圍內(nèi)，說明控制點(diǎn)有問題。

供稿：索佳產(chǎn)品技術(shù) fyf

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