第6讲 全站仪测量误差分析
全站仪测量误差分析
全站仪测量误差分析随着新仪器新设备的不断出现，测量技术的不断提高，同时对工程质量的要求也是愈来愈高，这就对精度的要求加强了许多，随着全站仪在施工放样中的广泛应用，为了使全站仪在实际生产中更好地运用,现结合工程测量理论,对全站仪在测量放样中的误差及其注意事项进行分析。
在我们建筑施工测量中，全站仪主要是用于测量坐标点位的控制和高程的控制，在以下几个方面对全站仪放样的误差作简要概述。
1、全站仪在施工放样中坐标点的误差分析全站仪极坐标法放样点点位中误差MP由测距边边长S(m)、测距中误差ms(m)、水平角中误差mβ(″)和常数ρ=206265″共同构成,其精度估算公式为：而水平角中误差mβ(″)包含了仪器整平对中误差、目标偏心误差、照准误差、仪器本身的测角精度以及外界的影响等。
式(3)表明,对固定的仪器设备,采用相同的方法放样时,误差相等的点分布在一个圆周上,圆心为测站O。
因此对每一个放样控制点O,可以根据点位放样精度m计算圆半径S,在半径范围内的放样点都可由此控制点放样。
由式(1)可看出,放样点位误差中,测距误差较小,主要是测角误差。
因此,操作中应时时注意提高测角精度。
2、全站仪在控制三角高程上的误差分析一般情况下，在测量高程时方法为:设A,B为地面上高度不同的两点。
已知A点高程HA,只要知道A点对B点的高差HAB即可由HB=HA±HAB得到B点的高程HB。
当A、B两点距离较短时，用上述方法较为合适。
在较长距离测量时要考虑地球曲率和大气折光对高差的影响。
设仪器高为i,棱镜高度为l,测得两点间的斜距为S,竖直角α,则AB两点的高差为:一般情况下，当两点距离大于400m时须考虑地球曲率及大气折光的影响，在高差计算时需加两差改正。
式中R为地球曲率半径,取6371km, k为大气折光差系数，k=1-2RC (C为球气差，C=0.43D2/R，D：两点间水平距离)。
从上式中可以看出，当距离较远时，影响高差精度的主要因素就是地球曲率及大气折光，如果高程传递次数较多，累计误差就会加大，在测量时，最好是一次传递高程，若有需要，往返测高程，取其平均值以减小误差。
全站仪测量误差规范
全站仪测量误差规范引言全站仪是一种常用的测量仪器，广泛应用于土木工程、建筑工程等领域进行精确测量。
然而，由于各种因素的影响，使用全站仪进行测量时难免存在测量误差。
为了确保测量结果的准确性和可靠性，需要对全站仪的测量误差进行规范和控制。
本文将介绍全站仪测量误差的类型以及相应的规范要求。
全站仪测量误差类型1. 垂直角误差垂直角误差是指全站仪在测量垂直角度时的误差。
由于全站仪的仪器本身特性、环境条件以及人为因素等原因，垂直角误差是全站仪测量中最常见的误差之一。
主要包括仪器误差、辅助设备误差、观测人员误差等。
2. 水平角误差水平角误差是指全站仪在测量水平角度时的误差。
与垂直角误差类似，水平角误差也会受到仪器本身特性、环境条件和人为因素等的影响。
常见的水平角误差包括指向误差、刻度误差、仪器中心偏差等。
3. 距离误差距离误差是指全站仪在测量距离时的误差。
距离误差主要由于仪器的目镜、测距仪或激光测距设备的性能、环境条件和天气等因素引起。
常见的距离误差包括仪器误差、大气折射误差、反射器误差等。
全站仪测量误差规范要求1. 准备工作在进行全站仪测量前，需要进行一系列准备工作，以确保测量结果的准确性。
准备工作包括选择合适的测量场地，并确保场地平整、无障碍物；校准全站仪，检查仪器的水平性和垂直性；在测量过程中，采取相应的遮阳、防护措施，以减少环境条件对测量误差的影响。
2. 观测和记录规范在进行全站仪测量时，需要严格按照规范要求进行观测和记录。
观测时应保持仪器的稳定，并采取合适的测量方法和测量顺序；记录时应准确记录观测数据，并进行数据验证和审查，以确保数据的准确性和可靠性。
3. 控制误差方法为了控制全站仪的测量误差，在测量过程中可以采取一些措施。
首先，选择合适的测量方法和仪器设置，以减小系统误差和随机误差的影响；其次，进行定期的仪器校验和调整，以确保仪器的准确性和稳定性；最后，对测量数据进行精确的处理和分析，采用合适的数学模型进行误差校正。
关于全站仪测距不准的分1
关于全站仪测距不准的分析随着全站仪在测量中的广泛使用，越来越多的问题也随之出现，今天，我和大家一起共同探讨一下全站仪测距不准的起因及解决方法这一问题。
测距原理:全站仪是由测距主板(发射板)发射波长、频率比较固定的光波，通过棱镜反射到全站仪接收板，经中频板进行处理，得到带测距信号的光电信号，再由测距主板CPU进行处理比较，得到我们要求的距离。
一、影响测距精度的几个因素：1.i角(垂直角误差)2C值(水平角误差)精度2.棱镜常数仪器显示输入的棱镜常数必须与使用的棱镜常数一致，如不符请重新输入。
3.气压、温度仪器显示的气压和温度大致和仪器所处测量地的气压和温度保持一致，如不符需重新输入，仪器自动计算ppm值。
4.测距精度(加常数、乘常数)光波测距仪（全站仪）的测距精度统一表示如下：±（A+Bppm×D）mmD是测量距离，单位是mm；A是与测量距离长短无关的误差，就是我们通常说的加常数；B是与测量距离长短有关的误差，也就是我们通常说的乘常数。
加常数是一个固定误差，乘常数是一个随机误差。
5.补偿器精度补偿器功能是对垂直角和水平角进行弥补，来保障全站仪在使用过程中产生偏斜时，垂直角和水平角的准确性。
6.格网因子格网因子是指全站仪在进行坐标测量、坐标放样时的比例尺，一般比为1，南方全站仪选不使用。
7.坐标输入顺序一般全站仪坐标输入方式有两种：NEZ和ENZ，实际坐标输入的方式和全站仪选的输入方式需一致，否则会出现飞点或跑点情况。
二、不同情况测距不准的处理方法：1.一般测距时，出现一个固定误差先检查全站仪i角、2C值、棱镜常数是否正常，不正常将做相应的调整，如正常则只对加常数进行相应的调整。
如：全站仪显示加常数（仪器常数）为A，测量距离为Smm，实际距离为S′mm，则误差△S=（S-S′）mm，则加常数改为A-△S即可。
2.一般测距时，出现一个随机误差（与测距长度有关）结合固定误差，进行乘常数的调整，建议和南方公司维修部联系。
全站仪测量坐标误差太大常见原因及应对措施
全站仪测量坐标误差是工程测量中常见的问题，如果不及时发现并采取应对措施，将影响工程质量和进度。
本文将从以下几个方面对全站仪测量坐标误差的常见原因及应对措施进行探讨。
一、设备校准不当全站仪是通过激光技术进行测量的高精度测量仪器，在使用前需要对其进行精密校准，包括水平、垂直、角度等多个方面的校准。
如果校准不当，将直接导致测量误差的产生。
应对措施：1. 定期进行全站仪的校准和维护，保证设备的精准度。
2. 在使用全站仪之前，进行必要的功能测试和校准操作，确保设备运行正常。
二、环境因素影响全站仪在测量过程中受到环境因素的影响，例如温度、湿度、风力等因素都可能引起测量误差。
应对措施：1. 在进行测量之前，充分了解测量现场的环境情况，做好环境预处理工作。
2. 根据实际情况，采用合适的防护措施，保护全站仪不受外界环境的干扰。
三、人为操作不当无论是测量者的技术水平还是操作流程的规范程度，都将直接影响全站仪的测量结果。
测量者在操作过程中的不稳定、疏忽大意等都会造成误差的产生。
应对措施：1. 提高测量人员的专业技能和操作水平，定期进行技术培训和考核。
2. 强化操作规范，制定严格的操作流程和标准，确保每一次测量都按标准操作进行。
四、测量过程中的隐性问题全站仪的测量过程中可能存在一些隐性问题，比如信号干扰、测量误差累积等，这些问题往往是造成误差的主要原因。
应对措施：1. 对测量过程中可能存在的隐性问题进行全面的了解和分析，制定相应的预防措施。
2. 强化测量过程中的质量监控，及时发现并解决存在的问题，避免误差的产生和蔓延。
五、数据处理不当在测量结束后，测量数据的处理和分析也是影响测量结果的重要因素。
如果数据处理不当，将直接导致误差的产生。
应对措施：1. 使用专业的数据处理软件进行数据的处理和分析，确保数据的准确性和可靠性。
2. 对数据处理的操作流程和标准进行规范，加强数据处理过程的质量控制。
全站仪测量坐标误差的产生是一个综合性的问题，需要全面从设备校准、环境因素、操作规范、隐性问题和数据处理等多个方面进行全面的把控和管理。
测量误差的分析与处理课件
误差的减小与控制
通过改进测量方法和提高 测量精度，可以减小误差 ，提高测量的准确性。
测量误差的分类
系统误差
在多次测量中，具有确定 性的、重复性出现的误差 。
随机误差
由于偶然因素引起的、无 规律可循的误差。
粗大误差
由于人为失误或外界干扰 引起的明显错误。
测量误差的来源
仪器误差
测量仪器本身的不准确 或缺陷所引起的误差。
测量误差的分析与处理课件
• 测量误差概述 • 误差处理方法 • 误差的表示与评定 • 测量不确定度 • 减小误差的方法与技巧
01
测量误差概述
测量误差的定义
01
02
03
测量误差
在测量过程中，由于各种 因素的影响，实际测量值 与真值之间存在的差异。
误差的不可避免性
由于测量条件的限制和测 量手段的局限性，误差是 不可避免的。
定期对测量人员进行培训，提高其技能水平。
考核
对测量人员进行考核，确保其具备合格的操作技能。
持证上岗
要求测量人员持证上岗，确保其具备从事测量工作的资质。
利用数据处理软件进行误差修正
数据筛选
01
利用软件对异常数据进行筛选和剔除。
插值与拟合
02
利用软件进行插值或拟合，以减小误差。
模型建立
03
根据测量数据建立数学模型，用于误差修正。
环境误差
由于环境条件（如温度 、湿度、气压等）的变
化所引起的误差。
人为误差
由于测量操作者的技能 、经验、心理状态等因
素所引起的误差。
方法误差
由于测量方法的不完善 或不合理所引起的误差
。
02
误差处理方法
关于全站仪测量误差问题的分析
关于全站仪测量误差问题的分析作者：张毅余成起来源：《华夏地理中文版》2015年第02期摘要：全站仪作为工程中的重要测量仪器，集高程测量，平面测量，测距功能为一体，方便实用，是工程师们测设，放样的好帮手，许多工程师朋友虽然熟悉仪器的使用，但是对测量仪器的适用范围却不甚清楚，现就此作详细分析，如有不对之处还望各位批评指正。
关键词：全站仪；测量误差；问题分析一、全站仪高程测量的误差地球曲率对高程测量是有影响的，但用水准仪进行测量，在严格执行测量流程（前后视距离相同）的情况下这种误差可以消除。
（如下图）未知点高程 B=已知点高程A+后视读数-前视读数=已知点高程A+理论塔尺读数1+高程误差H1-（理论塔尺读数2+高程误差H2）在前后视距离相同的情况下H1=H2上式可简化为：未知点高程B=已知点高程A+理论塔尺读数1-理论塔尺读数2这样的结果消除了地球曲率对高程误差的影响。
而全站仪测量高程的过程却不能消除这种影响，全站仪根据仪器高和测站点高程计算出测站点高程，再根据测距仪测出与棱镜的距离，竖直夹角，和棱镜镜杆高度，计算出待测点高程，原理如下图：待测点高程H2=测站点高程H1+仪器高H3+对边长度L2-镜杆高度H4H1+H3+L*sina-H4其中测站点高程H1，仪器高H3，镜杆高H4由手动输入，测距L，竖直角a由仪器测得。
在测量平面是水平的情况下没有问题，但是在测量平面为球面的时候测量结果与实际则有出入，为便于表述，我们现在讨论测量数据基准点C’与真实数据基准点C的高程差和距离差，如下图所示：由勾股定理容易得到（R+△x）2=L32+R2，高程差△x=-R，距离差△L=L3-L4=L3-2Rsin，地球平均半径6371.4公里，假设我们测量平距L为500米带入公式计算得到：△x=20mm。
△L=0.00115mm。
全站仪高程测量的基础是建立在基准点C’与仪器高为同一水平面的基础上的，但由于地球曲率的影响，使得在测量平距等于500米的距离上测量数据基准点C’高程比真实数据基准点C高程高出20mm，从而使得测点高程H2相对于真实高程高出20mm。
探讨全站仪的应用和测距误差的分析与检测
探讨全站仪的应用和测距误差的分析与检测全站仪是一种常用的测量设备，它具有极高的精度和多功能性能，应用范围覆盖地理测量、建筑、采矿、石油勘探、环境测绘等领域。
本文主要对全站仪的应用和测距误差进行探讨，并分析和检测误差。
一、全站仪的应用1、地理测量全站仪在地理测量方面应用广泛，可以用于大地测量、地形测量、控制测量和建筑测量等。
其中地形测量中，还可以进行数字高程模型、数字地形模型及其应用等研究。
而在建筑应用方面，全站仪可以完成大型建筑物及桥梁、隧道和道路等的设计和施工。
2、采矿和石油勘探在采矿应用方面，全站仪可以用于岩体安全控制、采区控制、采煤机定位和隧道掘进等。
而在石油勘探应用中，全站仪可以在港口和码头进行平台水下布置与水下管线布置等。
3、环境测绘全站仪应用在环境测绘方面，可以进行河流、湖泊和海洋的水深测量、水质、水温、水流等参数的测量。
二、全站仪的测距误差分析与检测1、误差的来源全站仪的测量误差不仅仅来自测量仪器，还与现场环境和操作人员的相关因素有关。
一般来说，测量误差主要包括：气压、温度、湿度、地球传热和天线阻抗等因素所造成的噪声、环境条件、人为误差、系统及组件故障以及精度和稳定性等方面的因素。
2、误差的检测在使用全站仪进行测量时，要对其进行准确校验。
一般情况下，校验分为自校验和外校验两种方式。
自校验是指在测量之前，使用全站仪的自动校准功能，根据校准结果进行测量。
外校验则是通过与实际控制点（或标志点）的比对，计算与控制点实际距离的差值，来检测仪器的误差。
在检测误差时，需要注意以下几个方面：（1）测量以统计平均值为主，免得单次数据的误差随机。
（2）测量千级的距离值时，误差只算1-2毫米，万级的距离值时，误差在3-5毫米之间。
（3）在进行长距离测量时，必须保证目标在全站仪视线范围内，否则将会造成测量误差。
（4）在测量过程中，应防止施工噪声和干扰信号，以免造成误差。
三、结论全站仪作为一种高精度的测量设备，具有广泛的应用和良好的测量性能。
全站仪测定放样点位的误差分析
一、 引言
在工程施 工测量放样中 ，利用全 站 仪进 行 放样 的方 法 主要 是极 坐 标法 ，而 放样点位精度的高低直接影响着工程建设 项目 （ 建筑 物） 的 质量 等级 、 结构 、安 全以及 内外部 造型和建 成后使用 功能等 。 我们不乏听到由于测量错误而造成的严重 后果 的事例 。为此 ，本文 主要探 计： （ 1 ） 放 样点 位 的 误 差构 成 ；（2 ）影 响 这 么样 点 位误 差 大小 的 主要 因 素；（ 3 ） 实际 工作中 保证放 样点精 度的 措施。
主 要 由 定 向 误 差 和 仪器 对 中 误 差 两 项 。
即：
...........⑥
将 ③⑤ 式 代入 上式 ， 且 得：
..... ⑦
( 二) 测距误差 m： 根据相位法测距的原理及一般公中：mc 0 ——光 速值测定中 误差；
mn ——大气折射 中误差；
科技资讯 SCI ENCE &TECHNOLOGY I NFORMATI ON 183
.. . .. .. . .. ④ 故
图3 由 误 差传 播 定律 有 ：
. .. . .. .. ⑤ 3、 读数误差 m3 ——观测者的视力影 响引 起 水 平角 误 差。 4、 仪器误差 m4 ——由于仪器本身各 轴系之 间的 几何关 系未得 到满 足。 5、 外界因素误差 m5 ——大气折光、 风力 、 气温 等引 起 水平 角误 差 。上 述构 成测角误 差的五项误 差中，m3 、m5 影 响 甚微，m4 也可以 通过适当 的观测 程序或 加改 正 数法 予以 减 除。 因此 ， 测角 误差
向位移 d1 。观测距 离之误差使 P 点纵向位
移 d2，从而使放样点实 际位移
称
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如图所示，视准轴偏离了与水 平轴HH′正交的方向而产生视准轴 误差c，规定视准轴偏向垂直度盘 一侧时，c为正值；反之，c为负 值。测量学中已经证得，视准轴 误差c对水平方向观测值的影响 为 c
c c cos
式中a为观测时照准目标的垂直 角。由式可知， c的大小除与c值 有关外，还随照准目标的垂直角a 的增大而增大，当a =0，则
测回间重新整平仪器;
对水平方向观测值施加垂直轴倾斜改正数。
作业题
1．什么是全站仪的三轴误差？如何测定？它们对水平角观测有何 影响？在观测时采用什么措施来减弱或消除这些影响？ 2．用两个度盘位置取平均值的方法消除视准轴误差影响的前提条 件是什么? 3．垂直轴倾斜误差的影响能否用两个度盘位置读数取平均值的方 法来消除？为什么? 4．为什么说垂直轴倾斜误差对方向观测值的影响与观测目标的垂 直角和方位有关？为了削弱垂直轴倾斜误差对方向观测的影响， 《规范》对观测操作有哪些规定? 5．影响方向观测精度的误差主要分哪三大类？各包括哪些主要内 容? 6．何谓水平折光差?为什么说由它引起的水平方向观测误差呈系统 误差性质?在作业中应采取什么措施来减弱其影响?
第6讲 全站仪测量误差分析
教学目标
知识目标：
1.掌握全站仪角度测量的方法 2.掌握全站仪测量过程中误差产生的原因 技能目标： 1.能够正确使用全站仪进行角度测量
2.能够根据全站仪测量误差产生的原因，采取有效措 施避免或减弱误差对测量成果所产生的影响
一.水平角观测方法
① 全圆方向观测法
一个测回中将测站上所有要 观测的方向逐一照准进行观测， 在水平度盘上读数，得出各个方 向观测值。由两个方向观测值可 以计算得到相应的水平角值。 如图所示：设在测站上有A、B、C，……，N个方向观测值，首 先选定边长适中，通视良好、成像清晰稳定的方向(如A方向)作为观 测的起始方向（又称零方向）。上半测回盘左照准零方向，然后顺 时针方向转动照准部依次照准B、C，……，N，再闭合到方向A，并 分别在水平度盘上读数。下半测回盘右照准A方向，然后逆时针转动 照准部，依次照准N……，C 、 B ，最后照回A，并分别读数。
c =0。
盘左时视准轴偏向垂直度盘一侧，正确的水平度盘读数 L0 较有视 准轴误差影响 c 时的实际读数L为小，故
L0 L c
以盘右观测时，视准轴则偏向盘左时的另一侧，这时正确的水平 度盘读数R0显然大于有视准轴误差影响 c的实际读数R，故
R0 R c
取盘左、盘右读数的中数，得 1 A ( L R) 2 当c值在盘左、盘右观测时间段内不变时，视准轴误差c对盘左、 盘右水平方向观测值的影响大小相等，正负号相反，因此，取盘左、 盘右实际读数的中数，就可以消除视准轴误差的影响。 由于望远镜的调焦镜运行不正确，也就是运行中有晃动可以引 起视准轴位置的变化，所以规定在一测回内不得重新调焦。
全圆方向法测角：优点是观测程序简单，作业量小。 缺点是若测站方向数多时很难有所有方向的目标都 清晰，一测回时间较长而受外界条件影响较大，难 以取得高精度的观测结果； 全组合测角法：优点是每角测回可灵活选择清晰目 标观测单角，观测时间短，成果受外界影响小；缺 点是观测程序比较复杂，其组合单角的数量随测站
0
R0 R i
取盘左、盘右读数的平均值，得
A 1 ( L R) 2
这就是说，水平轴倾斜误差对水平方向观测值的影响， 在盘左、盘右读数的平均值中可以得到抵消。
二、全站仪的垂直轴倾斜误差
设视准轴与水平轴正交，水平轴垂直于垂直轴，仅由于仪器未严格 整平，而使垂直轴偏离测站铅垂线一微小角度，这就是垂直轴倾斜 误差。如果垂直轴位于与铅垂线一致的位置，则旋转仪器的照准部， HN1 H N 水平轴所形成的平面呈水平状态，下图中的 ，即画有斜线的 平面。如果垂直轴倾斜了一个小角,则旋转仪器的照准部，水平轴所 形成的平面相对于水平面也倾斜了一个小角v，如下图中的 。 N1 N 这两个旋转平面相交，图中 就是它们的交线。 H 1 N1 H 1 N
由于垂直轴的倾斜角v的大小和倾斜方向一般不会因 照准部的转动而有所改变，因此由于垂直轴倾斜而引起 水平轴倾斜的方向在望远镜倒转前后也是相同的，因而 对任一观测方向在盘左、盘右观测结果的平均值中不能 消除这种误差的影响。 因此在观测时一般采取以下措施来削减这种误差对 水平方向观测值的影响，从而提高测角的精度。 尽量减小垂直轴的倾斜角v值;
i i tan
式中：a为观测时照准目标的垂直 角，由（20）式可知，与i角值有 关，随a角增大而增大，当a＝0时， i 则 =0。
不难想象，在盘左时，由于水平轴倾斜，正确的 水平度盘读数 L0 较有误差影响i 时的实测读数L为小， 故
L0 L i
盘右观测时，正确的水平度盘读数R 显然大于有误差 影响 i 的实测读数R，故
㈡ 水平轴倾斜误差
仪器的水平轴不与垂直轴正交，所产生的误差称为 水平轴倾斜误差。仪器左、右两端的支架不等高、 水平轴两端轴径不相等都会产生水平轴倾斜误差。
垂直轴垂直，水平轴不与其正交 而倾斜了一个i角，这个角就是水 平轴倾斜误差，规定水平轴在垂 直度盘一端下倾，i角为正值，反 之i角为负值。在右图中，倾斜了i 角的水平轴 H 1 H 1不垂直于垂直轴。 水平轴倾斜了i角，对水平方向观 测值的影响 为i
方向的增加而急增，作业量大；
全圆方向法是适应于较低精度的角度观测方法，全
组合测角法适用高精度角度观测。
二、仪器视准轴误差和水平轴倾斜误差
㈠ 视准轴误差 仪器的视准轴不与水平轴正交所产生的误差称为 视准轴误差。 产生视准轴误差的主要原因有： 望远镜的十字丝分划板安置不正确；
望远镜调焦镜运行时晃动；
一.水平角观测方法
② 全组合测角法 每次只观测两个方向间的夹角，可以克服各个目标成像 不能同时清晰稳定的困难，大大缩短了一测回的观测时 间，易于得到较高的观测精度。
测站上应观测的所有方向
每次取两个组合成的全部 单角称为全组合角。
全组合角度个数 K n(n 1)
1 2
③ 水平角观测方法比较
7．设在某些方向垂直角超过3°的测站上进行水平方向观测，应采 取哪些措施来消除或减弱经纬仪的三轴误差影响?
当用方向法进行水平方向观测时，除计算盘左、盘右读数的中数以取 得一测回的方向观测值外，还必须计算盘左、盘右读数的差数。如不 顾及盘左、盘右读数的常数差180°,则可得
L R 2c
由式可知，当观测目标的垂直角a较小时cos 1 ，c c ，故式可 写成
L R 2c
国家测量规范规定:一测回中各方向2c互差对于J1 型仪器不得超过9"；对于J2型仪器不得超过13"。