全站仪固有系统误差剖析

　　1　系统误差的特点

　　系统误差的特点是:

　　(1)系统误差是一个非随机变量。即系统误差的出现不服从统计规律而服从确定的规律。

　　(2)重复测量时误差的重现性。

　　(3)可修正性。由于系统误差的重现性确定了它具有可修正的特点。

　　2　消除或减小系统误差影响的方法

　　根据系统误差的特点,其应对措施大体有如下几种:

　　(1)正确的设计思想和精密的制造工艺技术。

　　(2)在仪器设计制造环节引入正确的修正值通过适当的数据处理,来减少系统误差———电子补偿。

　　(3)施测前进行准确的仪器校正。

　　(4)施测中通过改进测量方法,有效利用某些误差的抵偿特性。

　　(5)在后续数据处理环节,根据系统误差的规律将其作为未知量参与平差。

　　3　全站仪的主要系统误差

　　全站仪的系统误差主要有以下几种:①全站仪的测距乘常数误差;②测距加常数误差;③全站仪的测距周期误差;④幅相误差;⑤相位不均匀误差;⑥全站仪的竖轴倾斜误差;⑦全站仪的横轴倾斜误差;⑧全站仪的视准轴误差;⑨补偿器误差;⑩全站仪的度盘偏心误差;○11全站仪的度盘刻划误差;○12竖直度盘指标零点误差(指标差);○13望远镜调焦误差等,如表1所示。

　　全站仪测距乘常数误差是指测距误差随测距距离成正比规律的误差,主要是仪器主时钟频率偏离造成的。但其他一些误差源也能产生乘常数误差效果。测距加常数误差是测距部光学中心与全站仪竖轴轴心不一致造成的,选用棱镜的标称常数与实际值不一致对此也产生影响。许多仪器内部都设置有仪器常数改正项。

　　全站仪测距的周期误差是指按一定的距离为周期重复出现误差,周期误差主要源于仪器内部固定的窜扰信号,分光路窜扰和电路窜扰两类。

　　幅相误差是指测距部随回光信号的不同强弱(幅度)而产生不同的测相误差。由于回光信号随距离增大而减弱,所以这一误差在实践中很容易与乘常数误差混淆。这一误差来源于接收电路的特性。但往往还不具备长时间的重现性,只有通过改进设计电路来消除。

　　相位不均匀误差是光源特性引起的误差,即光束波阵面不平整所造成。通俗地讲,就是相对于激励电信号来说,光源上不同的点的光延迟不完全一致。这样当反射棱镜位于光束中的不同位置时,将获得不同的测量结果。该误差只有通过改进光源器件特性来解决(譬如光纤混相),很难用其他实用的补偿办法。所以本书不再详细介绍。

　　全站仪竖轴(也叫垂直轴)倾斜误差是指由于仪器未严格整平,而使竖轴偏离测站铅垂线一微小的角度这样产生的测角误差。