全站仪轴系误差自动补偿对精密测角影响的应用研究

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1、经验交流全站仪轴系误差自动补偿对精密测角影响的应用研究秦伟（南京临江老城改造建设投资有限公司，江苏南京210000）摘要：在精密工程测量中，往往采用高精度的全站仪进行角度观测。其中，仪器轴系误差是影响精密测角精度的一项重要误差源。对于全站仪而言，主要是通过自动补偿器实现三轴误差的改正。本文主要针对复杂环境条件下全站仪精密测角的数据处理方法进行研究，结合具体实验和采集到的实验数据讨论了在复杂环境条件下全站仪精密测角的数据处理方法，论述在不同的复杂测量条件下补偿器的开关问题以及在补偿器关闭条件下所带来的测量数据的不可靠性的风险估计，通过模拟复杂环境，在具体实验中采集大量数据，

2、分析、总结得出在复杂条件下应该根据外界条件和测量的精度要求综合分析所采集的数据，并对测量数据进行相应的改正和删减处理，根据实时情况决定补偿器的开与关。关键词：全站仪；精密测角；轴系误差；自动补偿中图分类号：P204文献标识码：A文章编号：1674―3024（2015）11―112―03前言补偿器通过确定仪器在垂直和水平方向的倾斜值自动地对测量值进行改正，分为光学部分和电子电路部分。补偿器按工作原在精密工程测量中，如高精度导线测量、长距离精密三角理可划分为摆式补偿器和液体补偿器。目前电子仪器比较普遍高程测量，往往采用高精度的全站仪进行角度观测。其中，仪采用液体反射式自动补偿

3、方式。按补偿范围可划分为单轴补偿器误差是影响精密测角精度的一项重要误差源。这主要是由于器、双轴补偿器和三轴补偿器。仪器三轴之间关系的不正确造成的，即存在视准轴误差、横轴以宾得PTS系列全站仪补偿器为例介绍其原理。倾斜误差、竖轴倾斜误差。对于全站仪而言，主要是通过自动（1）补偿器光学部分的工作原理补偿改正实现的。电子补偿技术的实质就是根据校正参数或传PTS系列全站仪采用液体反射式自动补偿器，补偿器光路感器输出的校正参数按照系统误差的数学规律计算出系统误差原理见图1。发射光源经物镜1通过转向棱镜2，使光源通过液的预测值，然后用这个预测值对仪器的测量出现的现示值进行体箱的液体表

4、面形成全反射射入具有物镜聚焦和转向棱镜组自动修正。正确的校正参获取、正确的误差数学模型和正确的4，光由于转向棱镜4的反射作用而进入梯形转向棱镜5，梯形计算程序是其要点。然而在复杂外界条件如风力较大、测站周棱镜5把光转向接收系统。补偿器是单独装在仪器右侧（正围交通流量大等影响下，全站仪本身会有微振动，相应的自动镜），全部光学元件以及液体箱装在支架上，可将它从仪器上卸补偿系统会给出极不稳定的角度改正值，改正范围有时甚至达下单独进行检修。到数十秒。在实际工作中，通常在设站时进行精确整平后关闭全站仪自动补偿系统的方法，这样测量员可以读取确定的角度观测值，避免了自动补偿跳跃性改正而

5、难以读数的问题。但是，随着观测时间的增加，测站周围环境条件往往会发生变化，如土质疏松导致的仪器下沉、日照引起的仪器不同部位温度不均匀、测量员操作引起的仪器失稳等，仪器的轴线关系可能会发生较大变化。在此情况下，由于关闭自动补偿系统，由此带来的三轴误差影响就不能有效补偿。所以，针对复杂环境条件下全站仪精密测角的不同要求，讨论三轴误差对全站仪精密测角的影响规律，确立在何种条件下适合开启全站仪自动补偿器功能，并研究在关闭全站仪补偿器时怎样处理测量数据才能获得满足精度要求的结果，研究全站仪轴系误差以及自动补偿对精图1补偿器光路原理图密测角的影响规律对精密工程测量实践具有一定的参考价

6、值。（2）补偿器电路部分的工作原理本文对此展开研究，并结合具体实验和采集到的实验数据讨论补偿器的电路部分采用集成运算放大器电路，其作用是提了在复杂环境条件下全站仪精密测角的数据处理方法。供一个经过放大的恒压源和稳定的基准电压。接收管将光源转换为两个电压信号通过集成运算放大器电路转换直流电压和稳1全站仪轴系误差及补偿器工作原理定的基准电压。（3）补偿器的零位误差与影响1.1全站仪轴系误差补偿器的零位误差是补偿器与铅垂方向不一致的误差，也全站仪能够正确测得水平方向值的重要条件是在测量时视称补偿器指标差。当仪器的竖轴绝对垂直时补偿器的零位也处准轴、水平轴、垂直轴之间，应满足一定

7、的几何关系，即视准于绝对垂直位，而当竖轴发生倾斜时，补偿器的自动改正量才轴与水平轴正交、水平轴水平、垂直轴与测站铅垂线一致。当是完全正确的。若补偿器零位不正确，那么在进行照准误差、这些关系不能满足时，将分别引起视准轴误差、水平轴倾斜误横轴误差、竖盘指标差预置校正时，竖盘指标差、照准误差、差和垂直轴倾斜误差，合称为“三轴误差”。横轴误差的余量值就包含了补偿器的零位误差量，也就是说，1.2补偿器及其工作原理改正的结果包含了误差。补偿器，又称倾斜传感器，是全站仪的一个重要组成部分，具有三轴补偿的全站仪用下述公式来显示水平度盘读数：1