全站仪地检定.docx
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全站仪地检定
实用标准文案
全站仪的检定
全站仪由于经常在野外使用及在运输途中的振动和缺乏保养措施,导致仪器的结构发生变化、电子元器件的自然老化等，会导致仪器性能发生变化，造成技术指标的降低。
为了全面掌握仪器的性能，合理使用仪器观测到合格的测量成果。
仪器在使用过程中必须定期进行检定。
由于全站仪是精密电子仪器，在使用过程中如出现问题或故障不要随意拆卸和调整，应到具有仪器鉴定资质的部门进行鉴定和维修。
国家计量检定规程规定，全站仪的检定周期不能超过1年。
全站仪的检定项目可分为三部分，即光电测距系统的检定，电子测角系统的检定，数据采集系统的检定。
全站仪的三部分是一个整体，为便于讲解，把公用部分放在一起作为全站仪的综合检定。
第一节全站仪的综合检定
全站仪的综合检定的项目有：
（1）水准器的正确性；
（2）光学对中的正确性；
（3）望远镜十字丝的正确性；
（4）望远镜调焦的正确性；
（5）外观和键盘功能的检验；
（6）工作电压显示的正确性；
（7）照准部旋转的正确性；
（8）测距轴与视准轴的重合性；
以上各项检定工作须在常温下进行，检定时气象条件相对稳定，仪器安置稳定可靠。
可以在室内设置的检验校正台上或室外进行，其中1-4项的检验与校正与光学经纬仪相同，并注意水准器的检验与校正应先管水准器后圆水准器。
其它检验项目介绍如下：
一、外观和键盘功能的检验
外观和键盘功能的检验项目如下：
（1）仪器表面不得有碰伤、划痕、脱漆和锈蚀；盖板及部件接合整齐、密封性好。
（2）光学部件表面清洁、无擦痕、霉斑、麻点、脱膜等现象；望远镜十字丝成像清晰、粗细均匀、视场明亮、亮度均匀；目镜调焦及物镜调焦转动平稳、不得有分划影像晃动或自行滑动的现象。
（3）长水准器和圆水准器不应有松动；脚螺旋转动松紧适度无晃动；水平和竖直制动及微动机构运转平稳可靠、无跳动现象；组合式全站仪中，电子经纬仪与测距仪的连接机构可精彩文档．
实用标准文案
靠。
仪器和基座的连接锁紧机构可靠。
（4）操作键盘上各按键反应灵敏，每个键的功能正常；通过键的组合读取显示数据及存贮或传送数据功能正常。
（5）液晶显示屏显示提示符号，字母及数字清晰、完整、对比度适当。
（6）数据输出接口、外接电源接口完好，内接电池接触良好，内（外）接电池容量充足，充电机完好。
（7）记录存贮卡完好无损，表面清洁，在仪器上能顺当地装入或取下，存贮卡内装钮扣电池容量充足，磁卡阅读器完好。
（8）使用中和修理后的仪器，其外表或某些部件不得有影响仪器准确度和技术功能的一些缺陷。
二、工作电压显示的正确性检验
工作电压显示的正确性检验项目如下：
（1）仪器开机后如有电压指示，可读记仪器显示的电压指示数据，其电压应与说明书提供的额定电压数据一致。
（2）若仪器显示的电压指示数据与说明书上不一致，应测试仪器正常工作状态下的工作电压，可读记稳压电源的电压或用万能表测试仪器电源电池的电压，其电压应为该仪器的工作电压。
（3）仪器开机后，显示的工作电压和测试的工作电压均与说明书上的要求不一致时，则该仪器工作状态不正常，应进行维修。
三、全站仪照准部旋转正确性的检验
机内没有测试垂直轴稳定性的专门指令程序的全站仪，其检验方法和技术要求与光学经纬仪相同。
机内配有测试垂直轴倾斜专门指令的全站仪，可从显示的垂直轴倾斜量的变化幅检验步骤如下：
度检验其照准部旋转的正确性。
（1）仪器安置于稳定的仪器观测墩上并精确整平，顺时针和逆时针转动照准部几周，设
置水平方向读数为零。
（2）输入测试指令，顺时针转动照准部，从显示屏记下0°位置和每隔45°各位置上垂直轴倾斜量（带符号），连续顺时针转两周。
（3）再逆转照准部并每隔45°读记一次，连续逆转两周。
（4）计算照准部对应180°位置的两读数之和，测回内的互差值应小于尴；整个过程中各次读数的最大差值应小于?
。
四、测距轴和视准轴重合性的检定
全站仪的测距轴和视准轴重合条件为发射出的调制光束应以视准轴为轴心上下左右对称，其不对称偏差应≤1.5'。
在相距50～100m的水平距离两端分别安置仪器与棱镜，检定方法步骤为：
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（1）照准棱镜中心，读取水平方向读数H及垂直角a。
（2）分别向左、右（水平方向）偏移望远镜，直到接收信号减少到临界值（不能正常测距）为止，分别读取水平读数H1和H2。
（3）分别向上、下（竖直方向）偏移望远镜，直到接收信号减少到临界值，分别读取垂直角a1和a2。
（4）计算水平角及垂直角的张角绝对值：
?
?
?
?
?
H?
?
H?
H?
1111
?
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?
HH?
?
H?
?
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?
2222?
?
H?
?
H?
2?
?
?
）均≤1.5'若（。
则合格。
）及（211以上检定操作，也可以与偏移法进行光电测距单元相位均匀性的检定结合起来进行。
对于组合式全站仪检定，还需要检定测距光轴与经纬仪视准轴的平行性。
第二节光电测距系统的检定
光电测距系统检定的项目有：
（1）棱镜杆的垂直度；
（2）棱镜常数的一致性；
（3）调制光相位均匀性；
（4）幅相误差；
（5）电压变化对测距的影响；
（6）周期误差；
（7）测尺频率；
（8）加常数和乘常数；
（9）内部符合精度标称精度的综合评定；
（10）最大测距（测程）；
以上各项检定工作须在常温下进行，检定时气象条件相对稳定，气压与温度变化对测距的影响应小于lmm/km。
检定过程中仪器不应受强磁场、电场、障碍物及反光物等的干扰。
与测距仪配套使用的其他计量仪，应按相应检定规程的要求进行检定。
检定中使用的长度基?
61?
10。
线全长精度应优于其中仪器的周期误差、加常数和乘常数是仪器的三项主要系统误差。
下面仅对仪器检验的主要项目加以介绍。
一、调制光相位不均匀性的检定
1.调制光相位不均匀性误差
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使用砷化镓（GaAs）半导体光源所发出的光是一种面光源，发光面直径一般Φ=50μm，当向发光管注入调制电流时，发光面上各点由于电子和空穴复合速度不同导致光的调制相位不同，这种现象称为发光管相位不均匀性。
一般GaAs发光管的边缘光比中心光相位延迟，造成测量相位的不均匀性误差对测距成果产生影响。
其次，由于仪器发射调制光的发散角为2'一4'，随着被测距离的增加，反光镜所截取光斑面积迅速变小，反光镜只能将调制光束的部分光返回主机。
若照准正确，仪器接收到光斑中心部位的调制光，由于发光管相位的不均匀性，就使得因截取光斑面积的不同而接收到的平均相位产生变异，并反映出一种系统性误差。
这种情况发生在测距仪瞄准有偏差时特别严重。
2.检定方法
发射光束相位均匀性的检定，一般可采用偏移照准法和反光镜二维移动法。
偏移照准法是固定棱镜偏移仪器照准部的测试方法。
而反光棱镜二维移动法，则是将仪器对准反光镜中心后，用仪器照准视线不动而将反光镜左右和上下移动。
3.偏移照准法的方法与步骤
选择长为50-100m的检定场地，两端分别安置全站仪与反射棱镜。
（1）打开电源开关，将仪器正确照准棱镜中心，读一组数（一般5次读数为一组）取平均值D。
0
（2）依次分别转动仪器的水平（或垂直）微动螺旋，使仪器分别在其瞄准十字丝的水平和竖直方向左右和上下偏移直到光强不能正常读数为止，每偏移1'读一组数，取其平均值Di。
（3）将偏移点上的测距平均值Di与照准反光镜中心测距平均值D相比较，求出差值Δ0Di=D－Di。
0（4）绘制等相位曲线图，将ΔDi在方格纸上标出，描绘等值曲线；取仪器出厂标称精度的固定误差部分的二分之一值，用虚线描绘等值曲线，则虚线所围的区域为允许照准偏差范围。
等相位曲线图如图6-1所示。
6-1图等相位曲线精彩文档．
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4.反射棱镜二维移动法的方法与步骤
（1）将反光棱镜安置在一个左右和上下可作20mm×20mm范围内任意移动的平台上。
（2）仪器照准棱镜中心后读取一组读数并取平均数得D，并固定仪器照准部。
0
（3）棱镜在竖直面内作上下左右移动并分别读取相应的读数Di（每组5次读数取平均）
（4）根据相应的差值ΔDi=D－Di，画等相位曲线。
0
二、周期误差的检定
所谓周期误差是指按一定的距离为周期重复出现的误差。
周期误差主要来源于仪器内部固定的串扰信号。
如发射信号通过电子开关、电源线等通道串到接收部分，此时相位计测得的相位值就不单是测距信号的相位值，而且包含有串扰信号的相位值，这就使测距产生误差。
由于测量相位的方式不同，其误差来源也有所不同，一般的说，周期误差的周期取决于精测尺长。
为了保证仪器的精度，仪器在出厂时都已将电子线路调整好，是周期误差的振幅压低到仪器测距中误差的50％以内。
但由于外界条件、电子元件参数的变化等原因，周期误差也随之变化，所以必须测定周期误差。
当其振幅大于测距中误差的50％，并且数值较为稳定时，则在测距中必须加入周期误差的改正数。
1.周期误差的检定方法
周期误差的检定一般采用平台法。
平台全长应大于测距的精测尺长度，常见仪器的精测尺长有10m、20m及30m。
若建造永5?
105?
；平台与仪器墩（或脚架）的高久性的通用平台，一般取35m；平台的平直度应优于差不大于2mm且在同一方向线上。
，这已保证或1/20）可取仪器精测尺长λ每段长d/2的1/40平台全长上分段数可取n=20（mm3m?
1/为仪器检测时测试的中误差，即单位权中误差）。
（算出周期误差振幅精度DDAm2m?
1/若n＝10，则，只能刚好达到检测要求。
DA士0.2mm.。
平台上分段长d的精度要求达到士0.1~2.观测方法与步骤高度安置与处的平台中心轴线的延长线上，20m如图6-2所示，被检测主机安置在距平台，再由近及远依次D平台上棱镜相同。
首先，将反光镜整平对中在平台的第1点上测得距离1个点，然后，由远及近依次观测（返测），组，依次观测完211观测（往测），取5次读数为取往返观测平均值作为相应各点距离值。
6-2图周期误差检定平台
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周期误差元素的计算及精度的评定3.?
改正数、初相角及精度的评定按间接平差进行。
根据n组观测值，求周期误差振幅A0计算公式如下：
?
?
）?
v?
Asin（）－1（6i0iD?
?
i360?
?
―待测距离相应的相位角；式中
i?
2/v―周期误差的改正数；i－周期误差的振幅；A
?
－初始相位角。
00vD为加常数改正值，KD1的近似距离，δ为其改正值，设的改正数，为距离观测值为0～1111段距离可以列出以下公式：
则对第0?
?
?
?
?
vK?
Asin（?
?
D）D?
2）（6－11110整理后得到观测值方程式：
0?
?
?
）?
（Asin（D?
D）v?
（?
?
K）?
）6－3（11011段的观测值方程式：
同理可得到第i0?
?
?
）Dd?
（i?
?
Asin（1?
））?
[D?
v?
（?
K））－4（6i101i－相邻两点间的距离。
式中：
d0?
?
?
siny?
Ax?
AcosK?
c?
Dd?
i?
?
lD1）?
（令，，，则得误差方程为：
，00ii1?
?
lcos?
c?
sinyx?
?
v）－5（6iiii?
?
2而自乘系数则为由于因此法方程式非自乘项都为零，在范围内均匀分布和对称分布，in。
法方程式为：
2n?
0nc?
?
li1?
inn?
?
0?
x?
lsin6）（6－
ii21?
inn?
?
0ly?
cos?
ii21i?
未知参数解为：
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实用标准文案
n?
l?
inn22?
?
?
?
?
1?
i?
c?
K?
lsincoly?
sx?
，。
，
iiiinnn1ii?
1?
?
求得周期误差的振幅、yA与初始相角为：
根据x0
22y?
A?
x
y?
arctan?
7）（6－
0x改正数的平方和按下式计算：
nnn?
2222y?
xl?
nc[vv]?
?
）8（6－
i221?
i距离观测值与振幅及初始相角测定的精度为：
]vv[?
?
m03?
n
2m?
m（6－90nm?
?
?
A?
m
?
?
?
A?
?
0
三、仪器加常数和乘常数的检定
乘常数是由于测距仪器的加常数使由于仪器的电子中心与其机械中心不重合而形成的；棱镜加常数由厂家按不同仪器加常数实际包括仪器加常数和棱镜加常数，频率偏移产生的。
。
或PC=-30mm型号标出，一般为PC=0仪器加常数一般在测距仪调试中使其为零，但不可能完全为零，即存在剩余值，所以又仪器称剩余加常数，它与被测距离的大小无关，检定后可以在测距成果中加入加常数改正。
必要的乘常数与被测距离的大小成正比，又称为比例因子，通过一定的检定方法可以求得，时在测距成果中加入乘常数改正。
它同时可以测定仪最常用的基线比较法，检测测距仪的加常数和乘常数的方法有多种，C和乘常数。
器加常数K1.基线比较法的基本原理将仪器观测距离值与已知长度相比基线比较法是在野外已知标准长度的基线场上进行，。
和乘常数较，用间接平差求得仪器的加常数KC精彩文档．
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d,d…，d段，如图公里左右，将其分为6－3设置一条基线，其长度在几百米至2n2l
所示。
D
ddd21n6-3基线比较法测定仪器加常数和乘常数图
d的观测值，设仪器的加常数为K，则经观测可得D及各分段iD?
K?
（d?
K）?
（d?
K）?
?
?
?
?
（d?
K）n12由此得：
n?
d?
Di1i?
?
K（6－10）
1?
n将上式微分，根据误差传播定律，则得加常数K的精度估算值：
n?
1m?
?
m（6－11）dK21）?
（nm－等精度观测值的测距中误差。
式中：
dmm?
0.5mm,1／2一般要求加常数测定中误差，即使应小于仪器测距中误差的dKKdm?
0.5m代人式（6-11），求得n=6.5，取将n=6。
所以，一般基线场将基线分为六段，dK故又称六段比较法。
为了提高测距精度，需增加多余观测，所以采用全组合观测法可得21个距离观测值。
2.基线场的要求
具有测绘仪器检定资格的单位，必须备有检定测距仪的基线场。
基线场应选择在环境安静、不受外界干扰的地方，稳固地埋设观测墩（六段法可埋设7个观测墩）；观测墩的顶部，预埋安置仪器和棱镜的连接螺丝，并使其位于同一直线和同一水平面上。
?
52?
10，并定期进基线场上各观测墩间的距离应用铟钢尺精确测定，其准确度应优于行检测。
3.基线场上的作业步骤
（1）基线场上各观测墩，依次按0，1，2，…，6顺序编号。
（2）将仪器安置于0号墩，棱镜依次安置于1，2，…，6号墩，各基线段上的观测均为一次照准取5次读数求平均值分别测得各基线段的距离观测值为，d,d,d,d,d,d。
060401030205（3）将仪器分别安置于1、2、3、4、5测定的距离观测值如下，为了全面考查仪器的性能，最好将21个被测距离长度大致均匀分布于仪器的最佳测程之内。
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dddddd060302050401ddddd1612151413dddd26252423ddd363435dd4645d56
仪器加常数和乘常数的计算4.0dD,设：
第i段基线长度值为，用全站仪观测的距离经气象改正后的平面距离为i1，则观测值误差方程为：
，乘常数为C仪器加常数为K0D?
dC?
vd?
K?
12）（6－iiii0d?
lD?
令，则误差方程式为iiilCv?
?
K?
d?
（6）－13iii）个误差方程组成的法方程式为：
（21设为等精度观测，则由n][l[d]Kn?
?
?
?
?
?
0?
－14＝）（6?
?
?
?
?
?
]dl[[dd]Cd][?
?
?
?
?
?
仪器加常数和乘常数的解为：
QQ]l[K?
?
?
?
?
?
1211?
）－15（6?
?
?
?
?
?
Q[dlQ]C?
?
?
?
?
?
2221QQ,Q,Q,为未知数的协因数阵（法方程系数阵的逆阵），即：
上式中，21221211][dd?
Q
112]d[dd]?
n[]d[?
?
?
QQ
21122]dn[dd]?
[n?
Q16）－（6
222[d][dd]?
nK?
[l]Q?
[dl]Q1211C?
[l]Q?
[dl]Q2212[vv]?
[ll]?
[l]K?
[dl]C
加常数和乘常数测定的中误差计算公式为：
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][vv?
m?
01n?
Qm?
m17）（6－11K0
Q?
mm220C为了检验所测定的距离，加常数、乘常数用下列关系式的离散程度进行相关性检验：
0C?
dd?
DK?
18）（6－iii其计算式为
）l）（l?
（d?
d?
r）6－19（22]?
ld））][（l[（d?
n可，－1-2（六段法n-2=19）查表相关系数法检验时如果显著水平取α=0.05，由自由度60.433?
?
rr?
0.433r得相关系数临界值。
当时线性回归成立。
00相关系数临界值表－1表6
自由度
平显著水
度自由
平水著显
0.05
0.01
0.05
0.01
1
0.997
1.000
16
0.468
0.590
2
0.950
0.990
17
0.456
0.575
3
0.878
0.959
18
0.444
0.561
4
0.811
0.917
19
0.433
0.549
5
0.754
0.874
20
0.423
0.537
6
0.707
0.834
21
0.413
0.526
7
0.616
0.798
22
0.404
0.515
8
0.632
0.765
23
0.396
0.505
9
0.602
0.735
24
0.388
0.496
10
0.576
0.708
25
0.381
0.487
11
0.553
0.684
26
0.374
0.478
12
0.532
0.661
27
0.367
0.470
13
0.514
0.641
28
0.361
0.463
14
0.497
0.623
29
0.355
0.456
15
0.482
0.606
30
0.349
0.449
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四、仪器的内、外部符合精度和标称精度的综合评定1.仪器内部符合精度的检定应小于内部符合精度是仪器对某段距离进行多次重复测量的观测值之间的符合精度，1/4。
仪器标称精度的距离两端分别安置仪器与棱镜，在仪器一次照准棱镜后连续检定方法是：
在室内走廊约30m30次，按下式计算一次测定的中误差：
测距
][vv?
m?
20）（6－内1n?
Dd?
v?
iim内?
M?
（6－21）平均值中误差：
nM（6－22相对中误差：
）Dv－第i次观测值与平均值之差；式中：
id－第i次观测值；i
D－n次观测的平均值；
n－连续观测的次数。
内部符合精度主要反映仪器的测量相位误差及外界观测条件的影响，而仪器的加常数、乘常数、周期误差、对中误差的影响不能反映出来，所以计算出的精度一般偏高。
2.仪器外部符合精度的检定
外部符合精度是在标准基线两端（基线长1－2km）分别安置仪器与棱镜，连续测10次，经过各项改正后取其平均值与基线标准距离比较，并求出相对误差，计算式为
D-D0=Ｋ（6－23）
D0
D－n次观测经过各项改正后的平均值；：
式中
D。
－基线的标准长度。
外部符合精度能够比较客观的评价测距精度。
3.标称精度的综合评定
0dD（须进行频率、气象、倾斜及常及相应的观测值根据基线场上基线段的标准长度iim?
?
（a?
bD）表示仪器的测距标称精度，其中：
，用公式数等改正）D[d][dl]?
[dd][l][d][l]?
[dl]?
1.25?
b?
?
1.25a（6－24）
22n[dd][d]][d?
?
n[dd]
0l?
D?
d
；式中n－基线段数，iii精彩文档．
实用标准文案
；－测距精度的固定误差部分（mm）ammkm）－测距精度的比例误差系数b（计算得出的标称精度应小于仪器出厂的标称精度。
五、棱镜杆的垂直度和棱镜常数一致性检验
棱镜杆的倾斜误差对测距和测角都会产生影响，在使用多棱镜进行测量作业时，必须使用同型号的棱镜。
因为全站仪的棱镜常数设置只有一个，所以各棱镜常数必须一致。
1.仪器法
O90方向设置两台经纬仪，并精确整平仪器；
（1）在棱镜杆2）指挥棱镜杆操作者，使其在两个方向都处于铅垂位置；（次即可。
3）调整棱镜杆的圆水准器螺丝使气泡居中。
重复2-3（2.垂线法
（1）选择合适高度位置悬挂垂线固定点O，放下垂线等稳定后，
在其正下方的地面作一个清晰的点位标记P，使两点在同一铅垂线上；
（2）棱镜杆安置于P点，对中、整平；
P（3）调整棱镜杆支架，使悬挂垂线与棱镜杆顶部中心重合，棱镜
杆的圆水准器将不居中；
（4）调整棱镜杆的圆水准器螺丝使气泡居中。
重复2-3次即可。
图6-4垂线法
3.棱镜常数一致性检验
选择50-100m的距离，分别固定安置仪器和棱镜杆。
更换棱镜所测量的距离应相同。
第二节电子测角系统的检定
电子测角系统的检定项目有：
（1）倾斜补偿器的零位误差、补偿范围和补偿准确度；
（2）照准误差c、横轴误差i、垂直度盘指标差x；
（3）水平方向的标准偏差（一测回）；
（4）垂直角度的标准偏差（一测回）。
电子测角系统的检定工作必须在仪器检定室内常温下进行。
仪器检定室内，应保持干燥、清洁，不受强电场、磁场干扰和震动；安置仪器的升降台应能平稳升降，平行光管十字丝清晰，并按设置要求正确调整光轴，使其与被检测仪器的视准轴尽量重合。
下面对电子测角系统的主要检定项目加以介绍。
一、倾斜补偿器的检定
1.补偿器的零位误差的检定
补偿器的零位差是补偿器与铅垂方向不一致的误差，称补偿器指标差，预置此项误差，精彩文档．
实用标准文案
以保证补偿器在自动补偿时加入零位差改正。
当仪器的垂直轴绝对垂直时补偿器应处于绝对的0位，而垂直轴倾斜时，补偿器的自动改正量才能是完全正确的。
为了消除补偿器0位误差，各类全站仪校正零位误差指令大同小异，在操作说明书中均有操作步骤。
如SOKKIA全站仪（使用“双轴补偿器”）在用户应用程序中也向用户提供了“补偿器0位改正”功能，即“Tiltoffset”功能。
其调整步骤如下：
（1）精确整平仪器，将水平方向读数显示设置为零；
（2）进入屏幕，在设置模式下选取“Instrconst”显示X和Y方向上的当前改正值。
如图6-4；
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