全站儀數(shù)字測(cè)圖的精度分析

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1、全站儀數(shù)字測(cè)圖的精度分析[摘要]：文中分析了全站儀在城市數(shù)字測(cè)圖中的點(diǎn)位與高程誤差，討論了各項(xiàng)誤差對(duì)點(diǎn)位和高程的影響，并根據(jù)估計(jì)認(rèn)為其精度完全滿足《城市測(cè)量規(guī)范》對(duì)點(diǎn)位中誤差、高程中誤差的有關(guān)規(guī)定。　　[關(guān)健詞]：全站儀；城市數(shù)字測(cè)圖；點(diǎn)位中誤差；高程中誤差　　　　全站儀數(shù)字測(cè)圖的精度分析　　第一章概述　　隨著現(xiàn)代高新技術(shù)的發(fā)展與運(yùn)用，測(cè)繪工作正從數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)手段向信息化測(cè)繪階段過(guò)渡，遙感與GPS在測(cè)量工作中的運(yùn)用也越來(lái)越多。但不可忽視的是，全站儀因其操作簡(jiǎn)單、讀數(shù)準(zhǔn)確、功能強(qiáng)大、測(cè)角與測(cè)距高度集成的優(yōu)點(diǎn)和其數(shù)字顯示、雙軸補(bǔ)

2、償、電子校準(zhǔn)、數(shù)字傳輸?shù)忍攸c(diǎn)，仍然是測(cè)量工程界在城市數(shù)字測(cè)圖中廣泛采用的儀器，因此本文對(duì)全站儀在城市數(shù)字測(cè)圖使用過(guò)程中的誤差產(chǎn)生及大小進(jìn)行分析，便于同仁參考?！　≡趥鹘y(tǒng)的地面測(cè)量中。為了確定某點(diǎn)的平面坐標(biāo)或高程，往往分別采用由經(jīng)緯儀測(cè)量角度，光電測(cè)距儀測(cè)量邊長(zhǎng)。而高程則由水準(zhǔn)儀測(cè)定的方法。能否由一臺(tái)測(cè)量?jī)x器同時(shí)測(cè)量角度和距離，快速測(cè)定目標(biāo)點(diǎn)的二維或三維坐標(biāo)呢？這就誕生了速測(cè)儀的概念。全站儀是全站型電子速測(cè)儀的簡(jiǎn)稱，它集電子經(jīng)緯儀、光電測(cè)距儀和微電腦處理器于一體，因此，它的偶然誤差主要為經(jīng)緯儀的測(cè)角誤差和光電測(cè)距儀的測(cè)距誤差兩部

3、分。本文分別對(duì)這兩項(xiàng)誤差在城市測(cè)量中的大小進(jìn)行分析，然后綜合兩方面的影響對(duì)地面點(diǎn)的點(diǎn)位誤差進(jìn)行分析與估算。最后單獨(dú)分析全站儀的高程誤差。　　　　第二章全站儀數(shù)字測(cè)圖點(diǎn)位中誤差分析　　1、測(cè)角誤差分析　　檢驗(yàn)合格的全站儀水平角觀測(cè)的誤差來(lái)源主要有：　　儀器標(biāo)稱誤差。全站儀測(cè)圖中對(duì)角度的觀測(cè)都是半測(cè)回，因此，這里還是要考慮其對(duì)測(cè)角精度的影響。分析儀器本身誤差的主要依據(jù)是其廠家對(duì)儀器的標(biāo)稱精度，即野外一測(cè)回方向中誤差M標(biāo)，由誤差傳播定律知，野外一測(cè)回測(cè)角中誤差M1測(cè)=M標(biāo)，野外半測(cè)回測(cè)角中誤差M半測(cè)=M1測(cè)=2M標(biāo)?！　x器對(duì)中誤差

4、對(duì)水平角精度的影響，儀器對(duì)中誤差對(duì)水平角精度的影響在文獻(xiàn)中有很詳細(xì)的分析其公式為M中=ρe/×SAB/S1S2其中e為偏心距，在工作中的對(duì)中偏心距一般不會(huì)超過(guò)3mm，這里取e=3mm。S1在這里取全站儀測(cè)圖時(shí)的設(shè)站點(diǎn)至后視方向是之間的距離，S2取全站儀設(shè)站點(diǎn)至待測(cè)地面點(diǎn)之間的規(guī)范限制的最大距離。由公式知，對(duì)中誤差對(duì)水平角精度的影響與兩目標(biāo)之間的距離SAB成正比，即水平角在180度時(shí)影響最大，在本文討論中只考慮其最大影響?！　∧繕?biāo)偏心誤差對(duì)水平角測(cè)角的影響，文獻(xiàn)推導(dǎo)出的公式為m偏=ρ/2×√(e1/S1)2+(e2/S2)2，S

5、1、S2的取法與對(duì)中誤差中的取法相同，e1取儀器設(shè)站時(shí)照準(zhǔn)后視方向的誤差，此項(xiàng)誤差一般不會(huì)超過(guò)5mm，取e1=5mm，e2取全站儀在測(cè)圖中的照準(zhǔn)待測(cè)點(diǎn)的偏差。因?yàn)槌Ｒ?guī)測(cè)圖中棱鏡中心往往不可能與地面點(diǎn)位重合，偏差為棱鏡的半徑R=50mm，固取e2=50mm因?yàn)閷?duì)中誤差與目標(biāo)偏心誤差均為“對(duì)中”性質(zhì)的誤差，就對(duì)中本身而言，它是偶然性的誤差，而儀器一旦安置完畢，測(cè)它們就會(huì)同儀器本身誤差一樣同時(shí)對(duì)測(cè)站上的所有測(cè)角發(fā)生影響，根據(jù)誤差傳播定律，則測(cè)角中誤差Mβ=?！　∠旅婢鸵陨戏治觯鶕?jù)《城市測(cè)量規(guī)范》中給出的各比例測(cè)圖，圖根控制測(cè)量與各

6、比例測(cè)圖測(cè)距限值，通過(guò)計(jì)算得出下表：　　表1　　角度誤差表　　　　　　　　　　　　比例　　　　　　e/mm　　　　　　e1/mm　　　　　　e2/mm　　　　　　S1/mm　　　　　　S2/mm　　　　　　M中　　　　　　M偏＂　　　　　　M標(biāo)＂　　　　　　M測(cè)＂　　　　　　Mβ＂　　　　　　　　　　1:500　　　　　　3　　　　　　5　　　　　　50　　　　　　80　　　　　　150　　　　　　　　　　　　　　　　　　2　　　　　　4　　　　　　　　　　　　　　　　5　　　　　　10　　　　　　　　　　　　　　　　1:10

7、00　　　　　　3　　　　　　5　　　　　　50　　　　　　150　　　　　　250　　　　　　　　　　　　　　　　　　2　　　　　　4　　　　　　　　　　　　　　　　5　　　　　　10　　　　　　　　　　　　　　　　1:XX　　　　　　3　　　　　　5　　　　　　50　　　　　　250　　　　　　400　　　　　　　　　　　　　　　　　　2　　　　　　4　　　　　　　　　　　　　　　　5　　　　　　10　　　　　　　　　　　　　　2、全站儀測(cè)距的誤差估計(jì)　　目前全站儀大多采用相位式光電測(cè)距，其測(cè)距誤差可分為兩部分：一部分是與

8、距離D成正比例的誤差，即光速值誤差，大氣折射率誤差和測(cè)距頻率誤差；另一部分是與距離無(wú)關(guān)的誤差，即測(cè)相誤差，加常數(shù)誤差，對(duì)中誤差。故，將測(cè)距精度表達(dá)式簡(jiǎn)寫(xiě)成MD=±，式中A為固定誤差，以mm為單位，B為比例誤差系數(shù)以mm/km為單位，D為被測(cè)距離以km為單位。目前測(cè)繪生產(chǎn)單位配