全站仪在数字测图中的误差来源
摘要：随着空间技术的成熟,测绘技术手段向信息化测绘阶段过渡,遥感与动态GPS(RTK)在测量工作中的运用也越来越多。
但不可忽视的是,全站仪因其操作简单、全数字显示、双轴补偿和数据传输等优点,与RTK相比具有购置费用低、效费比高等特点,仍然是测绘工作中广泛采用的仪器。
为了充分，合理地发挥它的作用，在了解其性能，使用方法的基础上，也应了解其本身所带来的测量误差大小，这对我们在工作中选择，操作仪器方面是有所帮助的，本文对全站仪测量过程中产生的误差作以估算、分析。
关键词：全站仪；误差；测量
Abstract: with the space technology maturity, surveying and mapping technology to surveying and mapping phase transition information, remote sensing and dynamic GPS (RTK) in the use of the measurement work more and more. But important, tachometer because of its simple operation, and the digital display, dual axle compensation and data transmission and other advantages, compared with RTK with purchase expenses low, cost-effectiveness than higher characteristic, is still widely used in surveying and mapping work the instrument. In order to fully, reasonably play its role in know its performance, based on the method of use, also should understand its itself brings the measurement error size, this to our work in options, and operating instruments is the help, this paper by using produces in the process of the measurement error in the estimation, the analysis.
Keywords: tachometer; Error; measurement
前言：全站仪又称全站型电子速测仪,是一种兼有电子测距、电子测角、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，因此，它也兼具经纬仪的测角误差和光电测距仪的测距误差性，因此，它也兼具经纬仪的测角误差和光电测距仪的测距误差性质。
本文分别对这两项误差在测量中的大小进行分析，然后综合两方面的影响对地面点的平面，高程误差进行分析与估算。
有必要对全站仪在使用过程中产生的误差大小进行估算。
1 全站仪测图误差分析
全站仪测角误差来源及分析
仪器误差仪器误差是由于仪器制造工艺和仪器检校不完善等原因造成的,如三轴误差,一般可采用适当的观测方法来消除或降低其影响。
但在全站仪测图中对点位的观测都是半测回(包括测角和测距),因此要考虑其对测角精度的影响。
由于全站仪完全是数字显示,故不考虑读数误差。
考虑到半测回测角及实际测量误差来源的复杂性,以全站仪标称精度的2倍作为相应的中误差,即半测回测角中误差为2mβ。
仪器对中误差对水平角精度的影响。
.仪器对中误差对水平角精度的影响在《测量学》中其公式为其中e为偏心距，熟练的仪器操作人员在工作中的对中偏心距一般不会超过3mm，这里取e=3mm。
S1在这里取全站仪测图时的测站点至后视点（定向点）之间的距离，S2 取全站仪测站点至待测地面点之间的规范限制的最大距离，SAB 是定向点至待测点之间的距离。
由公式得知，对中误差对水平角精度的影响。
与两目标之间的距离SAB成正比，即在其他条件不变时，SAB越大M中越大。
当待测点、测站点、后视点三点在一条直线时，SAB=S1+S2 最大由于本文讨论中只考虑其最大影响，所以引用公式：
分析总对中误差公式可知:觇标的对中误差对于测角误差的影响不取决于所测角的大小,而与构成角度的各边的长度成反比;仪器对中误差对于测角误差的影响决定于所测角的大小,在其他条件相同时,其影响在观测角近于180°时影响最大,而与构成角度的各边的长度成反比;测角各边的长度彼此相差愈大,则仪器和觇标的对中误差对水平角精度的影响也愈大。
为简化计算,只考虑其最大影响。
2 全站仪测距的误差估算：
目前全站仪大多采用相位式光电测距，其测距误差可分为两部分：一部分是与距离S成正比例的误差，即光速值误差，大气折射率误差和测距频率误差；另一部分是与距离无关的误差，即测相误差，加常数误差，对中误差故，将测距精度表达式简写。
成MS=±(a+b×S)，式中a为固定误差，以mm为单位，b为比例误差系数以mm/km为单位，S为被测距离以km为单位，目前测绘生产单位配备的测图用全站仪的测距标称精度大多为MS=3mm+2mm/km×S。
，如
3全站仪测图的点位中误差
测图中的点位误差主要是由对点位的测角和测距误差引起的,建立其点位与水平距离、坐标方位角的函数关系式(fD,β),其中D为测站到待测点的水平距离,β为测站至待测点的坐标方位角。
即X=Dcosβ,Y=Dsinβ。
根据误差传播定律,则得点位中误差m²=mx²+my²,进一步推导得: m²=mx²+my²=(mD²+D²mβ²)/ρ²这就是点位中误差与角度中误差mβ,测距中误差mD及水平距离D的关系式。
根据《规范》规定的D(即b)的限值,得:
由此可知,全站仪在大比例尺测图中的点位精度完全满足《规范》规定的精
度要求。
分析大气垂直折光差系数误差，根据《城市测量规范》条文说明中对此项的分析，估计Mk=+0.05。
在城市数字测图中地形的起伏一般不会超过25°这里取αv＝25°。
由于测图中地面点高程H的精度是相对于图根控制点而言的，即图根控制点高程可视为真值，则MH＝Mh。
根据以上分析与取值，计算得下表：
由表格数据知，全站仪测图地面点高程精度受仪器标称精度（2″、5″）测距的影响很大。
所以应适当的选择仪器类型但在实际工作中由于地面土质的影响，以及有些点不方便目标的放置等因素的影响导致棱镜中心至地面的高度有误差，也没有考虑仪器垂直角指标差自动补偿误差，所以实际工作中的高程误差要高于以上的误差估计。
4结论：用全站仪进行大比例尺全数字测图完全满足《规范》要求。
在全站仪数字化测图中点位误差主要是测角误差引起的,因此,在操作中应注意提高测角精度。
通过对全站仪测量带来的误差进行估算分析，从测距、测角两个方面误差最大化后对点位的平面,高程带来的影响进行分析,不难发现：只要工作中操作得当，满足测量规范的要求是很容易的.当测绘成果对高程的要求比较高时，一定要选择测角标称精度高的仪器来使用.由于以上所做的估算分析没有把仪器本身的一些系统误差加入进去，所以全站仪测量带来的误差还不止这些。
参考文献：
李青岳，陈永奇．工程测量学：［Ｍ］．北京测绘出版社１９９７．
杜文举,刘莹,樊正林. 全站仪三角高程测量的精度分析及其应用.铁道勘察,2008
张前勇,常胜. 全站仪水准法三角高程测量的探讨. 湖北民族学院学报(自然科学版) ,2007
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
