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【摘 要】 随着社会经济的深入发展，我国的水利工程建设也取得了良好的成果，文章通过简单介绍水利工程测量中全站仪的应用，对全站仪在使用过程中存在的误差进行了分析，进而找到解决全站仪误差问题的精度控制方法。
【关键词】 水利工程;测量;全站仪;误差分析;精度控制
前言：
随着科学技术的快速发展，在当前的水利工程建设中，最原始的测量数据资料越来越重要，水利工程的测量需求不断加大，因此全站仪作为水利工程测量的工具，其应用越来越广泛。目前，在水利工程测量过程中，由于基础资料的要求和精度问题，全站仪在测量过程中占到很大的比重，且由于全站仪的诸多优点，使全站仪被越来越多运用于水利工程的测量过程中。
1.全站仪概述
全站仪经历了三个发展阶段：
A.第一代全站仪：其功能比较简单，只类似普通的电子经纬仪和水准仪功能，缺少自动记录的功能，所测得的数据也只可以通过人工的方式进行记录;
B.第二代全站仪：比第一代有所进步，可以用来和外部设备共同使用，通过外挂的电子手薄利用电缆线可以控制全站仪的操作，所测得的数据能够实现自动传输到磁卡或电子手薄上，但内置功能还有待实现;
C.第三代全站仪：基本上已经实现了全自动的功能，开发了应用软件应用于全站仪上，所有的操作可以通过全站仪全部实现，甚至在现阶段科技水平高速发展时期，可以实现无从操作的功能。
具有内置开发功能的第三代全站仪是目前最为先进的全站仪，它具备了微型计算机和电子经纬仪的双重功能，以TOPCON-GTS700系列全站仪为例，其内部有三个CPU（一个用于测距，一个用于测角，还有一个用于系统管理），640K内存（320K用于系统管理，320K用于应用程序的开发）。它所采用的操作系统是DOS，其显屏的点阵大小为240x80。因此，在这个系列的全站仪上必须使用DOS环境下的开发工具和编程语言来开发应用软件.并且必须注意不能超出这个屏显范围。
2.水利工程测量中全站仪的应用
在没有使用全站仪之前，水利工程测量主要用水准测量及经纬仪测量等仪器，这些仪器的精度相对于全站仪来讲，实用性不如全站仪，精度不如全站仪，全站仪的全面性、准确性和携便性，使得全站仪在水利工程测量中占据了不可替代的作用，为水利工程测量绘制基础资料提供了准确的数据。利用全站仪进行测量工作，不仅适用于前期设计规划阶段，还适用于水利工程的最终施工阶段、营运管理阶段和后期养护服务阶段。因此，全站仪在水利工程测量中，尤其是在大中型水利工程项目中的测量，需要提供高等级的平面布控网，这就需要全站仪提供高精度的数据，来为水利工程测量服务，以为后期建设提供技术依据。
2.1角度测量中的水平角测量：①用测回法测水平角，用全站仪以测回法测水平角时，首先选择水平角显示方式，一般选择HAR形式。然后精确照准后视点并进行水平方向置零（水平度盘的读数设置为0），再旋转望远镜精确照准前视点，此时显示屏幕上HAR处的读数便是要测的水平角值，记入测量手簿即可。②复测法测水平角，水平角复测是指对同一个角进行若干次重复测量，可以获得更高精度的角度测量值。进行该项操作应首先按“键功能定义”方法，将水平角复测功能定义到相应的键位上以备调用。
2.2距离测量，用全站仪进行距离测量，测量员在测量之前应根据测量要求设置好气像改正、棱镜类型、棱镜常数、测距模式等参数，在测量模式情况下，按软键进入距离测量参数设置。返回信号检测用以检查棱镜反射回的光信号是否足够强，回信号检测操作可在任何情况下进行，但正在测距过程、正在进行后方交会计算和正在显示圆水准器几种情况除外。
3.全站仪在使用中的误差分析
3.1全站仪轴系误差分析
由于全站仪没有经纬仪在光学原理上的诸多优势，通过对全站仪在轴系方面的检验效果，发现全站仪在轴系方面出现很多经纬仪没有的误差，这些轴系误差对于全站仪在整个测量工程中，都有很大的影响。此种轴系误差之所以可以产生，其原因：首先，是全站仪镜头的安装和调整有问题，镜头里面望远镜的十字中心和正确的位置有很大偏离，从而造成视准轴和仪器水平方向的轴线不相交;其次，是环境温度变化的影响，使得仪器视准轴位置不在原来的位置，发生了变化，从而产生全站仪轴系误差;最后，是由于轴系误差检验出现问题，在视准轴的误差补偿、横轴的误差补偿以及竖轴的横向误差补偿检验方面都存在错误的定位，因而使对轴系误差产生了水平方面的影响。
3.2全站仪度盘误差分析
全站儀的度盘误差主要与其所要观测的目标的角度有很大关系，最直接的就是垂直角，垂直角变大时，对应度盘误差的影响就越强烈，误差相对就过大，反之，误差则相对很小。对应全站仪的度盘误差，例如，在观测时，如果在盘的左边观测，观测时的视准轴就落在了标准视准轴的左侧或者（右侧），导致实际的测量值比出现度盘误差的测量值小或者大;把望远镜转半圈，在观测时，如果在盘的右边观测，观测时的视准轴就落在了标准视准轴的右侧或者（左侧），可以看出两边的测量结果导致视准轴的落位刚好相反，且全站仪的度盘误差在两种情况下正好数值一样，符号相反。对于这种度盘误差来说，可以取度盘左边和度盘右边测量数据的平均值，且在转动的时候，将扫描盘和照准部同方向转动一致，可以在水平方向减少转动带来的观测方面的度盘误差;垂直方面的度盘误差可以在观察一个角度的时候，使垂直轴连同光电扫描度盘进行方位的调整，可以消除在半测回角中的误差，从而减小了全站仪的度盘误差。
3.3全站仪测距误差分析
全站仪测距所利用的原理是两点之间的高差，进行目标的测距测量。在测距时，由于人自身视觉存在精度限制，不可能达到完美的瞄准功能，故通常会产生所测得的结果和人的判断相差甚远，精度还存在不一致的情况，这种误差称为测距误差。这种误差是由于目前全站仪大多采用相位式光电测距，其测距误差，是与测量的距离存在成比例的误差，有时候是光速方面的，有时候与大气折射率有关，被称为相对测量误差，这些都严重影响全站仪的测量精度。 4.全站仪误差的精度控制
4.1全站仪的轴系误差精度控制
全站仪的轴系误差严重影响全站仪在水利工程测量中的实时数据，对整个测量结果产生很大的影响，需要对其进行误差精度控制。在对轴系误差进行精度控制过程中，可以采用不一样的观测方式来减小这种误差，即可改变全站仪的测图角度，把整个观测角度的全测回改成半测回，同时，考虑全站仪的测角精度的变化，看是否改变角度对测角精度存在很大的影响。因为仪器出厂时，都存在一定的标称精度，在野外测量改变观测角度时，容易产生水平轴和垂直轴方向的误差，有时候在测量时会产生扇形段弧形的轴系误差分析，例如，某扇形段弧形高差达到10m，长约25m，其安装精度要求最高，要求本体的对弧精度为±0.1m，因此，鞍座定位测量误差要求为±0.3m。
4.2全站仪的度盘误差精度控制
全站仪的度盘误差的精度控制可采用三角高程测量法，而对于三角高程测量的精度控制方面，结合工程实例，先对高程进行测量，得出，然后，计算三角高程的误差，并且根据其地球曲率，求出其精度。通过这种采用中间设置全站仪工程实例计算方法，可以不受地形的限制，只要可以放置全站仪就可以进行测量工作，大大提高了水利工程测量中的外业作业效率。
4.3全站仪的测距误差精度控制
全站仪的测距误差精度控制，可以采用相位式光电技术进行距离测量，这种精度控制可以针对人眼的分辨度与观测能力以及所处的观测环境条件的限制，且很难用公式加以计算等问题，提高测距误差的精度控制，然后，多次取平均值进行测量，以减小全站仪的测距误差，从而提高测距误差的精度控制。
5.结语
全站仪在测量工作中给各个工程带来很多方便和实际应用，在水利工程测量工作中更是功不可没，广泛的应用、准度精确、使用方便等功效，在水利工程测量工作中更是不断被认可进而推广。但是全站仪在使用過程中，仍然存在诸多的不足和误差，需要在使用过程中和设计过程中，不断的更新全站仪的功能，不断的解决引起全站仪的各种误差，将误差降低最低。
参考文献：
[1] DBJ01-21-95，建筑工程施工测量规程[S].
[2] GB50026-93，工程测量规范[S].
[3]张前勇，常胜.全站仪水准法三角高程测量的探讨[J].湖北民族学院学报，2007，25，（1）：42-45.
[4]党星海，郭宗河，郑加柱.工程测量学[M].北京：人民交通出版社，2006.
【关键词】 水利工程;测量;全站仪;误差分析;精度控制
前言：
随着科学技术的快速发展，在当前的水利工程建设中，最原始的测量数据资料越来越重要，水利工程的测量需求不断加大，因此全站仪作为水利工程测量的工具，其应用越来越广泛。目前，在水利工程测量过程中，由于基础资料的要求和精度问题，全站仪在测量过程中占到很大的比重，且由于全站仪的诸多优点，使全站仪被越来越多运用于水利工程的测量过程中。
1.全站仪概述
全站仪经历了三个发展阶段：
A.第一代全站仪：其功能比较简单，只类似普通的电子经纬仪和水准仪功能，缺少自动记录的功能，所测得的数据也只可以通过人工的方式进行记录;
B.第二代全站仪：比第一代有所进步，可以用来和外部设备共同使用，通过外挂的电子手薄利用电缆线可以控制全站仪的操作，所测得的数据能够实现自动传输到磁卡或电子手薄上，但内置功能还有待实现;
C.第三代全站仪：基本上已经实现了全自动的功能，开发了应用软件应用于全站仪上，所有的操作可以通过全站仪全部实现，甚至在现阶段科技水平高速发展时期，可以实现无从操作的功能。
具有内置开发功能的第三代全站仪是目前最为先进的全站仪，它具备了微型计算机和电子经纬仪的双重功能，以TOPCON-GTS700系列全站仪为例，其内部有三个CPU（一个用于测距，一个用于测角，还有一个用于系统管理），640K内存（320K用于系统管理，320K用于应用程序的开发）。它所采用的操作系统是DOS，其显屏的点阵大小为240x80。因此，在这个系列的全站仪上必须使用DOS环境下的开发工具和编程语言来开发应用软件.并且必须注意不能超出这个屏显范围。
2.水利工程测量中全站仪的应用
在没有使用全站仪之前，水利工程测量主要用水准测量及经纬仪测量等仪器，这些仪器的精度相对于全站仪来讲，实用性不如全站仪，精度不如全站仪，全站仪的全面性、准确性和携便性，使得全站仪在水利工程测量中占据了不可替代的作用，为水利工程测量绘制基础资料提供了准确的数据。利用全站仪进行测量工作，不仅适用于前期设计规划阶段，还适用于水利工程的最终施工阶段、营运管理阶段和后期养护服务阶段。因此，全站仪在水利工程测量中，尤其是在大中型水利工程项目中的测量，需要提供高等级的平面布控网，这就需要全站仪提供高精度的数据，来为水利工程测量服务，以为后期建设提供技术依据。
2.1角度测量中的水平角测量：①用测回法测水平角，用全站仪以测回法测水平角时，首先选择水平角显示方式，一般选择HAR形式。然后精确照准后视点并进行水平方向置零（水平度盘的读数设置为0），再旋转望远镜精确照准前视点，此时显示屏幕上HAR处的读数便是要测的水平角值，记入测量手簿即可。②复测法测水平角，水平角复测是指对同一个角进行若干次重复测量，可以获得更高精度的角度测量值。进行该项操作应首先按“键功能定义”方法，将水平角复测功能定义到相应的键位上以备调用。
2.2距离测量，用全站仪进行距离测量，测量员在测量之前应根据测量要求设置好气像改正、棱镜类型、棱镜常数、测距模式等参数，在测量模式情况下，按软键进入距离测量参数设置。返回信号检测用以检查棱镜反射回的光信号是否足够强，回信号检测操作可在任何情况下进行，但正在测距过程、正在进行后方交会计算和正在显示圆水准器几种情况除外。
3.全站仪在使用中的误差分析
3.1全站仪轴系误差分析
由于全站仪没有经纬仪在光学原理上的诸多优势，通过对全站仪在轴系方面的检验效果，发现全站仪在轴系方面出现很多经纬仪没有的误差，这些轴系误差对于全站仪在整个测量工程中，都有很大的影响。此种轴系误差之所以可以产生，其原因：首先，是全站仪镜头的安装和调整有问题，镜头里面望远镜的十字中心和正确的位置有很大偏离，从而造成视准轴和仪器水平方向的轴线不相交;其次，是环境温度变化的影响，使得仪器视准轴位置不在原来的位置，发生了变化，从而产生全站仪轴系误差;最后，是由于轴系误差检验出现问题，在视准轴的误差补偿、横轴的误差补偿以及竖轴的横向误差补偿检验方面都存在错误的定位，因而使对轴系误差产生了水平方面的影响。
3.2全站仪度盘误差分析
全站儀的度盘误差主要与其所要观测的目标的角度有很大关系，最直接的就是垂直角，垂直角变大时，对应度盘误差的影响就越强烈，误差相对就过大，反之，误差则相对很小。对应全站仪的度盘误差，例如，在观测时，如果在盘的左边观测，观测时的视准轴就落在了标准视准轴的左侧或者（右侧），导致实际的测量值比出现度盘误差的测量值小或者大;把望远镜转半圈，在观测时，如果在盘的右边观测，观测时的视准轴就落在了标准视准轴的右侧或者（左侧），可以看出两边的测量结果导致视准轴的落位刚好相反，且全站仪的度盘误差在两种情况下正好数值一样，符号相反。对于这种度盘误差来说，可以取度盘左边和度盘右边测量数据的平均值，且在转动的时候，将扫描盘和照准部同方向转动一致，可以在水平方向减少转动带来的观测方面的度盘误差;垂直方面的度盘误差可以在观察一个角度的时候，使垂直轴连同光电扫描度盘进行方位的调整，可以消除在半测回角中的误差，从而减小了全站仪的度盘误差。
3.3全站仪测距误差分析
全站仪测距所利用的原理是两点之间的高差，进行目标的测距测量。在测距时，由于人自身视觉存在精度限制，不可能达到完美的瞄准功能，故通常会产生所测得的结果和人的判断相差甚远，精度还存在不一致的情况，这种误差称为测距误差。这种误差是由于目前全站仪大多采用相位式光电测距，其测距误差，是与测量的距离存在成比例的误差，有时候是光速方面的，有时候与大气折射率有关，被称为相对测量误差，这些都严重影响全站仪的测量精度。 4.全站仪误差的精度控制
4.1全站仪的轴系误差精度控制
全站仪的轴系误差严重影响全站仪在水利工程测量中的实时数据，对整个测量结果产生很大的影响，需要对其进行误差精度控制。在对轴系误差进行精度控制过程中，可以采用不一样的观测方式来减小这种误差，即可改变全站仪的测图角度，把整个观测角度的全测回改成半测回，同时，考虑全站仪的测角精度的变化，看是否改变角度对测角精度存在很大的影响。因为仪器出厂时，都存在一定的标称精度，在野外测量改变观测角度时，容易产生水平轴和垂直轴方向的误差，有时候在测量时会产生扇形段弧形的轴系误差分析，例如，某扇形段弧形高差达到10m，长约25m，其安装精度要求最高，要求本体的对弧精度为±0.1m，因此，鞍座定位测量误差要求为±0.3m。
4.2全站仪的度盘误差精度控制
全站仪的度盘误差的精度控制可采用三角高程测量法，而对于三角高程测量的精度控制方面，结合工程实例，先对高程进行测量，得出，然后，计算三角高程的误差，并且根据其地球曲率，求出其精度。通过这种采用中间设置全站仪工程实例计算方法，可以不受地形的限制，只要可以放置全站仪就可以进行测量工作，大大提高了水利工程测量中的外业作业效率。
4.3全站仪的测距误差精度控制
全站仪的测距误差精度控制，可以采用相位式光电技术进行距离测量，这种精度控制可以针对人眼的分辨度与观测能力以及所处的观测环境条件的限制，且很难用公式加以计算等问题，提高测距误差的精度控制，然后，多次取平均值进行测量，以减小全站仪的测距误差，从而提高测距误差的精度控制。
5.结语
全站仪在测量工作中给各个工程带来很多方便和实际应用，在水利工程测量工作中更是功不可没，广泛的应用、准度精确、使用方便等功效，在水利工程测量工作中更是不断被认可进而推广。但是全站仪在使用過程中，仍然存在诸多的不足和误差，需要在使用过程中和设计过程中，不断的更新全站仪的功能，不断的解决引起全站仪的各种误差，将误差降低最低。
参考文献：
[1] DBJ01-21-95，建筑工程施工测量规程[S].
[2] GB50026-93，工程测量规范[S].
[3]张前勇，常胜.全站仪水准法三角高程测量的探讨[J].湖北民族学院学报，2007，25，（1）：42-45.
[4]党星海，郭宗河，郑加柱.工程测量学[M].北京：人民交通出版社，2006.