全站仪的检定

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

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度检验其照准部旋转的正确性。检验步骤如下：

(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4"；整个过程中各次读数的最大差值应小于15"。

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：

（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：

H1H1H 11

H2H2H 22

若（H1H2）及（12）均≤1.5'。则合格。

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l mm/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

6线全长精度应优于110。

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

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D0。

(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D0相比较，求出差值ΔDi=D0－Di。

(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。

图6-1等相位曲线

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D0 ，并固定仪器照准部。

(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=D0－Di ，画等相位曲线。

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10 m、20m及30m。若建造永久性的通用平台，一般取35m；平台的平直度应优于510；平台与仪器墩（或脚架）的高差不大于2mm且在同一方向线上。

平台全长上分段数可取n=20(每段长d可取仪器精测尺长λ/2的1/40或1/20)，这已保证算出周期误差振幅精度mA1/3mD（mD为仪器检测时测试的中误差，即单位权中误差）。若n ＝10，则mA1/2mD，只能刚好达到检测要求。

平台上分段长d的精度要求达到士0.1~士0. 2mm.。

2.观测方法与步骤

如图6-2所示，被检测主机安置在距平台20m处的平台中心轴线的延长线上，高度安置与平台上棱镜相同。首先，将反光镜整平对中在平台的第1点上测得距离D1，再由近及远依次观测（往测），取5次读数为1组，依次观测完21个点，然后，由远及近依次观测（返测），取往返观测平均值作为相应各点距离值。

图6-2 周期误差检定平台

5

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D0 ，并固定仪器照准部。

(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=D0－Di ，画等相位曲线。

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10 m、20m及30m。若建造永久性的通用平台，一般取35m；平台的平直度应优于510；平台与仪器墩（或脚架）的高差不大于2mm且在同一方向线上。

平台全长上分段数可取n=20(每段长d可取仪器精测尺长λ/2的1/40或1/20)，这已保证算出周期误差振幅精度mA1/3mD（mD为仪器检测时测试的中误差，即单位权中误差）。若n ＝10，则mA1/2mD，只能刚好达到检测要求。

平台上分段长d的精度要求达到士0.1~士0. 2mm.。

2.观测方法与步骤

如图6-2所示，被检测主机安置在距平台20m处的平台中心轴线的延长线上，高度安置与平台上棱镜相同。首先，将反光镜整平对中在平台的第1点上测得距离D1，再由近及远依次观测（往测），取5次读数为1组，依次观测完21个点，然后，由远及近依次观测（返测），取往返观测平均值作为相应各点距离值。

图6-2 周期误差检定平台

5

3.周期误差元素的计算及精度的评定

根据n组观测值，求周期误差振幅A、初相角0及精度的评定按间接平差进行。改正数计算公式如下：

viAsin(0i) （6－1） 式中 iDi360―待测距离相应的相位角； /2

vi―周期误差的改正数；

A －周期误差的振幅；

0－初始相位角。

设D10为0～1的近似距离，δ为其改正值，v1为距离观测值D1 的改正数，K为加常数改正值，则对第1段距离可以列出以下公式：

D1KAsin(10)v10D1 （6－2） 整理后得到观测值方程式：

v1(K)Asin(10)(D10D1) （6－3）

同理可得到第i段的观测值方程式：

vi(K)Asin(10)[D10(i1)dDi) （6－4） 式中： d－相邻两点间的距离。

令cK，xAcos0，yAsin0，liD10(i1)dDi，则得误差方程为：

vicsinixcosiy li （6－5）

由于i在2范围内均匀分布和对称分布，因此法方程式非自乘项都为零，而自乘系数则为n。法方程式为： 2

ncli0 i1

nn xsinili0（6－6） 2i1

nnycosili0 2i1n

未知参数解为：

cKli

i1n

n2n2n，xsinili ，ycosili。 ni1ni1

根据x、y求得周期误差的振幅A与初始相角0为：

A0arctan

改正数的平方和按下式计算： y

（6－7） x

[vv]li2nc2

i1nn2n2 xy （6－8）22

距离观测值与振幅及初始相角测定的精度为：

m0（6－9） mAmmm0A" A

三、仪器加常数和乘常数的检定

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；乘常数是由于测距频率偏移产生的。仪器加常数实际包括仪器加常数和棱镜加常数，棱镜加常数由厂家按不同型号标出，一般为PC=0或PC=-30mm。

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。仪器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，必要时在测距成果中加入乘常数改正。

检测测距仪的加常数和乘常数的方法有多种，最常用的基线比较法，它同时可以测定仪器加常数K和乘常数C。

1.基线比较法的基本原理

基线比较法是在野外已知标准长度的基线场上进行，将仪器观测距离值与已知长度相比较，用间接平差求得仪器的加常数K和乘常数C。

设置一条基线，其长度在几百米至2公里左右，将其分为dl , d2„，dn 段，如图6－3所示。

图6-3 基线比较法测定仪器加常数和乘常数

经观测可得D及各分段di的观测值，设仪器的加常数为K，则

DK(d1K)(d2K)(dnK)

由此得：

KDdi

i1n

n1 （6－10）

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：

mKd （6－11） 式中：md－等精度观测值的测距中误差。

一般要求加常数测定中误差mK应小于仪器测距中误差md的1／2，即使mK0.5md,将mK0.5md代人式（6-11），求得n=6.5，取n=6。所以，一般基线场将基线分为六段，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。

5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210，并定期进

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d01,d02,d03,d04,d05,d06。

（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。

d01 d02 d03 d04 d05 d06

d12 d13 d14 d15 d16

d23 d24 d25 d26

d34 d35 d36

d45 d46

d56

4.仪器加常数和乘常数的计算

设：第i段基线长度值为D10，用全站仪观测的距离经气象改正后的平面距离为di, 仪器加常数为K，乘常数为C，则观测值误差方程为：

0令 liD id，则误差方程式为idiKdiCviDi0 （6－12）

viKdiCli （6－13）

设为等精度观测，则由n（21）个误差方程组成的法方程式为：

[d]n [dd][d]K[l]＝ 0 （6－14） C[dl]

仪器加常数和乘常数的解为：

KQ11Q12[l] Q[dl] （6－15） 22CQ21

上式中，Q11,Q22,Q12,Q21为未知数的协因数阵（法方程系数阵的逆阵），即：

Q11[dd] 2n[dd][d]

[d] n[dd][d]2Q12Q21

Q22n（6－16） 2n[dd][d]

K[l]Q11[dl]Q12

C[l]Q12[dl]Q22

[vv][ll][l]K[dl]C

加常数和乘常数测定的中误差计算公式为：

m0

mK

m（6－17） mCm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：

Di0diKdiC （6－18）

其计算式为

r

(d)(l)

（6－19）

[(d)2][(l)2]

相关系数法检验时如果显著水平取α=0.05，由自由度n-2(六段法n-2=19)查表6－1，可得相关系数临界值r00.433。当rr00.433时线性回归成立。

表6－1 相关系数临界值表

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

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，应小于仪器标称精度的1/4。

检定方法是：在室内走廊约30m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测距30次，按下式计算一次测定的中误差：

m内 （6－20） vidi

平均值中误差：

M相对中误差： M

m （6－21）

（6－22）

式中：vi－ 第i 次观测值与平均值之差；

di－ 第i 次观测值；

－ 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

Ｋ=

（6－23） D0

式中 ： －n 次观测经过各项改正后的平均值；

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

根据基线场上基线段的标准长度Di0及相应的观测值di(须进行频率、气象、倾斜及常数等改正)，用公式mD(abD)表示仪器的测距标称精度，其中：

a

[d][dl][dd][l][d][l][dl]

1.25b1.25 （6－24） 22

[d]n[dd][d]n[dd]

式中 n－基线段数，liDidi；

a－测距精度的固定误差部分(mm) ； b－测距精度的比例误差系数(km)

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

（1）在棱镜杆90方向设置两台经纬仪，并精确整平仪器； （2）指挥棱镜杆操作者，使其在两个方向都处于铅垂位置； （3）调整棱镜杆的圆水准器螺丝使气泡居中。重复2-3次即可。

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（2）棱镜杆安置于P点，对中、整平；

（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，

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“Tilt offset”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“Instr const”显示X和Y方向上的当前改正值。如图6-4；

图6-4 当前改正值 图6－5 倾角值

（3）选取“Tilt X Y”后，按［］键，显示X和Y方向上的倾角值。如图6-5； （4）稍等片刻，等待显示数据稳定后读取自动补偿倾角值X1 和Y1，松开水平制动将照准部转动180º，水平制动后等显示稳定后读取自动补偿倾角X2和Y2； （5）用下面公式计算倾斜传感器零点偏差值：

X方向偏差 = （X1 + X2）/ 2 Y方向偏差 = （Y2 + Y2）/ 2

计算所得偏差均在±20"以内，则不需校正。否则按以下步骤进行校正；

（6）在步骤（3）中的按［OK］键，存储X2 和Y2值并将水平方向值设置为零，屏幕显示Take F2。

（7）转动照准部180º，稍候片刻等显示稳定后按［ YES ］键存储X1和Y1的值，屏幕显示出X和Y方向上的原改正值和新改正值。如图6－6。 （8）确认所显示的改正数值是否在校正范围内，

值进行更新后返回屏幕，然后按［］。

（9）然后重复第4步，按第5

若X和Y均在400±20范围内，按［NO］键，对原来改正

若计算所得偏差均在20"以内，说明倾斜传感器零点

偏差已校正好。 图6－6 新改正值

二、照准误差c、横轴误差i、垂直度盘指标差x的检定

全站仪电子测角系统的主要轴线包括：视准轴 C、水平轴（横轴）H、垂直轴（竖直

轴）V，安置仪器后的三轴正确关系应为C⊥H、 H⊥V，V处于铅垂方向。由于仪器本身的误差及在使用过程中的变化，从而产生照准误差c、横轴误差i、垂直度盘指标差x。

1. 限差要求

各等级仪器照准误差c、横轴误差i、垂直度盘指标差x值的限差值见表6-2。

2. 检定前的准备工作

(1) 对具有按一定程序测定并存贮视准轴误差、横轴误差及垂直度盘指标差的全站仪，先进行检验及预置存贮，然后，检定仪器残余的c、i、x。

（2）对具有倾斜补偿功能的全站仪，鉴定时利用显示器显示的仪器垂直轴在x和y方向的倾斜值，精确整平仪器，直到x和y值为0°±1" ,也可以按一定程序将x和y方向的倾斜值存入仪器内，以便自动对方向值进行改正。

3. 检定设备及要求

由于全站仪具有比较正确和稳定的测微读数系统和对仪器垂直轴倾斜误差的自动补 偿改正功能，因此可以在室内以平行光管的十字丝为照准目标，按“高一平一低点法”同时进行照准误差c、横轴误差i、垂直度盘指标差x的检定，如图6－7所示。

图6-7 照准误差、横轴误差、垂直度盘指标差的检定

在仪器检定室内，设置稳定的仪器升降台，水平点的平行光管安置在与仪器同高处，使仪器光轴尽量与平行光管的中心重合。另两台平行光管分别安置在水平点平行光管上方及下方，作为高点及低点，其倾角为±20°～±35°，高、低两点的对称差值应小于30′。

4. 检定方法及观测步骤 （1）盘左（L）观测：

照准高点，读取水平读数 L1 、垂直角读数 L1 ； 照准水平点，读取水平读数 L0 、垂直角读数 L0； 照准低点，读取水平读数 L2 、垂直角读数 L2。 （2）盘右（R）观测：

照准低点，读取水平读数 R2 、垂直角读数 R2； 照准水平点，读取水平读数 R0 、垂直角读数 R0； 照准高点，读取水平读数 R1 、垂直角读数 R1。 以上观测步骤为一个测回。 5. 检定结果的计算

照准误差：

1nc（L0R0） （6－25）

2n1

横轴误差：

n

1n

i[(L1R1）(L2R2）]cot （6－26）

4n11

式中 =垂直度盘指标差：

1

(12） 2

1n

x=[360(L0R0)] （6－27） 2n1

式中n为测回数，水平度盘读数R在计算时应顾及180。

三、水平方向标准差的测定

水平方向的标准差，反映全站仪（电子经纬仪）电子测角系统的精度及性能，是评定该仪器测角精度的一个重要指标，也是仪器制造者和使用者最关心的问题。检定原理及方法与控制测量中方向观测法的测站平差相同。

1. 限差要求

各等级全站仪及电子经纬仪的限差要求见表6－3。

2. 检定设备的布置 如图6－8所示，在室内中心位置设仪器观测升降台供。在升降台水平方向圆周上设置4～6

个平行光管，作为照准目标。

3. 检定步骤

（1）安置仪器；

（2）盘左，依次瞄准A, B, C, D, A目标后分别读数； （3）盘右，依次瞄准A, D, C，B，A目标后分别读数。

以上为一个测回。测回数及方向观测的限差要求见表6－4。

图6-8 水平方向标准差的检定

表6－4 测回数及方向观测的限差

4.水平方向标准差的计算

标准差的计算一般采用两种计算方法。由于观测方向的结果都是互相独立的直接观测值，所以各个目标方向值的平差值等于直接观测值的算术平均值。各观测值的改正数为：

vaiAai

…

式中A、B、

vbiBbi

vniNni

N分别为各个目标m个测回方向观测值的平均值。

m0式中 m—测回数；

（6－28）

n－观测的方向个数；

[v]—各测回方向值改正数v的绝对值之和。

水平方向值标准差的严密公式为：

m0 式中：

（6－29）

[v]

2

(va1vb1

vn1)2(va2vb2vn2)2

(vamvbm

vnm)2

四、垂直角标准差的检定

1. 限差要求

各等级全站仪的垂直角的标准差不应超过表6－5的规定。

2. 检定设备布置

如图6－9所示，在室内A处设置升降工作台，在l、2、3、4、5处设置平行光管； 1、2， 4、5 需在水平位置3上、下对称固定，其对称角度在20°左右。

图6－9 垂直角度标准差的检定

3. 检定步骤

（1）将仪器安置于升降工作台上，调整仪器的工作状态。

（2）盘左（L），自上而下依次照准目标（平行光管）1、2、3、4、5，并记录观测数据（每次瞄准目标两次读数取均值）。

（3）盘右（R），自下而上进行瞄准、读数、记录。

（4）取盘左、盘右的读数平均值减去水平方向值得垂直角观测值。 以上观测为一个测回，总共观测四个测回。

4. 垂直角标准差的计算 垂直角度标准偏差的计算式为

m （6－30）

式中 v－目标观测值与平均值之差；

m－测回数；

n－垂直角个数，即目标数。

第三节 数据采集系统的检定

与传统测量仪器相比较，全站仪最突出的优点是所采集的数据能自动记录与通讯，尽管目前使用全站仪时仍还有采用手工记录的现象，主要是因为使用全站仪进行高精度观测时，仪器没有检核限差和取平均功能。但可以预料，今后随着智能型全站仪的发展，测绘工作者将越来越多地采用数据自动记录与通讯。

全站仪的数据采集，有存贮卡式记录器、内部存储器、电子记录簿和便携式微机记录终端等方式。存贮卡是全站仪的一个附件；内部存贮器是全站仪整体的一个部分；而电子记录簿、便携机则是配套的外围设备。目前较新颖的全站仪都采用内部存储器对所采集的数据进行存储。

数据采集系统的检定项目如下：

（1）存贮数据的初始化及内存容量检查。 （2）文件的创建和删除。 （3）测量数据的记录与查阅。 （4）数据的传输（通讯）。

现以SOKKIA公司的SET 500全站仪为例，简要介绍数据采集系统的检查方法。

一、内存容量的检查及存贮数据的初始化

1.内存容量的检查

仪器的内存可存储多达4000个测点数据，对于一天的观测数据量已经足够。每次观测工作结束后应及时传输数据；在数据的初始化前应认真检查所存贮的数据，确认无误后方可进行。

2.存贮数据的初始化

数据的初始化是清除所有工作文件的数据、内存中的已知坐标数据和属性码数据，恢复仪器出厂时的状态。方法步骤为：

（1）关机。

（2）按住［F1］,[F3],和［BS］后按［ON］关机。

（3）屏幕上显示“clearing memory„”并对数据内存进行初始化.

二、文件的创建和删除功能检查

全站仪所采集的数据存储在工作文件中，其检查步骤如下： 1.选取工作文件

在存储数据前应选择仪器的当前工作文件。方法步骤为：

（1）在存储模式下选取“1. JOB”按［］键，进人工作文件管理。

（2）选取“1. JOB Selection”按［］键，显示选取工作文件屏幕，显示所有工作文

件名（分页显示）。工作文件名右侧的数字表示该文件已存储的数据量。工作文件名左侧的“*”表示该文件还没有输出到计算机等外围设备上。

（3）将光标移至选取的工作文件名上，按［］键选取某工作文件例如（JOBO3），并返回工作文件管理屏幕。

2.更改工作文件名

一般仪器出厂时已选定好文件名，例如SET500的文件名为JOB1, JOB2，„ ，JOB10，但也可根据需要更改文件名。方法步骤为：

（1）在工作文件选取屏幕上将光标移至更改的工作文件名。

（2）选择“JOB name edit”进人工作文件名更改屏幕。

（3）按字母和数字键，输人新工作文件名按[]键。

3.删除工作文件

删除工作文件用于清除指定工作文件中的数据，在数据输出到外部设备（如计算机等） 后，应删除该工作文件，以确保全站仪有足够的内存容量。但未经输出到外部设备的文件数据不允许清除，未经输出的工作文件前面注有“＊”。删除工作文件的方法步骤为：

（1）在工作文件管理屏幕上选取“2. JOB Deletion”按［］键。

（2）将光标移到需要删除工作文件上按[]键，屏幕显示出所选工作文件要求再次确认。

（3）按［YES］键确认，所选取工作文件中的数据被删除。

以上操作如顺利进行，说明仪器工作文件管理完好。

三、测量数据的记录的查阅与检查

在全站仪使用前，对全站仪测量数据的自动记录功能应在室内事先检查，以避免数据丢失而造成返工。

1.测量数据的记录

以坐标测量为例，在室内由目标棱镜测量某点坐标，屏幕显示目标点坐标值以及至目标点距离、垂直角和水平角。按［REC］键，并输人点号、特征码等后按［OK］键记录数据。此时所测目标点坐标存储在事先选定的工作文件（例如JOB1）中。

2.测量数据的查阅

为了证实所测目标点数据是否确实已存储于仪器内存工作文件中，可调阅已测的数据。调阅方法如下：

（1）在测量模式第2页菜单下按［REC］进人记录模式。

（2）在记录模式屏幕上选取“6 ．View”后按［］键，屏幕显示工作文件中所存点号。

（3）移动光标选中刚才所记录的点号后按［］键，即显示所测坐标值。

以上方法如能顺利进行，说明全站仪数据记录与查阅系统完好。

四、数据的传输检查

全站仪采集的数据存储在内存工作文件中，一般通过数据传输线可以输人计算机做后 续数据处理，也可直接输入打印机打印。检查方法如下：

（1）用标准数据通讯线将全站仪与计算机（或打印机）连接。

（2）分别对计算机、全站仪设置相同的通讯参数。

（3）在全站仪存储模式下选取“1, JOB”后按［］键，进入工作文件管理屏幕。

（4）将光标移到所需文件名上，选取“3.comms output”后按[] 键，进入工作文件数据输入操作，其中，(1) SDR:向计算机输出；(2)Printed output:向打印机输出。

（5）选取“1. SDR”后按[]键，显示输出工作文件选择屏幕。

（6）选取待输出的工作文件名（如JOB1），按[]键数据开始输出。

以上方法如能顺利进行，说明仪器的数据通信系统完好。

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

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度检验其照准部旋转的正确性。检验步骤如下：

(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4"；整个过程中各次读数的最大差值应小于15"。

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：

（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：

H1H1H 11

H2H2H 22

若（H1H2）及（12）均≤1.5'。则合格。

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l mm/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

6线全长精度应优于110。

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

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D0。

(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D0相比较，求出差值ΔDi=D0－Di。

(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。

图6-1等相位曲线

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D0 ，并固定仪器照准部。

(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=D0－Di ，画等相位曲线。

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10 m、20m及30m。若建造永久性的通用平台，一般取35m；平台的平直度应优于510；平台与仪器墩（或脚架）的高差不大于2mm且在同一方向线上。

平台全长上分段数可取n=20(每段长d可取仪器精测尺长λ/2的1/40或1/20)，这已保证算出周期误差振幅精度mA1/3mD（mD为仪器检测时测试的中误差，即单位权中误差）。若n ＝10，则mA1/2mD，只能刚好达到检测要求。

平台上分段长d的精度要求达到士0.1~士0. 2mm.。

2.观测方法与步骤

如图6-2所示，被检测主机安置在距平台20m处的平台中心轴线的延长线上，高度安置与平台上棱镜相同。首先，将反光镜整平对中在平台的第1点上测得距离D1，再由近及远依次观测（往测），取5次读数为1组，依次观测完21个点，然后，由远及近依次观测（返测），取往返观测平均值作为相应各点距离值。

图6-2 周期误差检定平台

5

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D0 ，并固定仪器照准部。

(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=D0－Di ，画等相位曲线。

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10 m、20m及30m。若建造永久性的通用平台，一般取35m；平台的平直度应优于510；平台与仪器墩（或脚架）的高差不大于2mm且在同一方向线上。

平台全长上分段数可取n=20(每段长d可取仪器精测尺长λ/2的1/40或1/20)，这已保证算出周期误差振幅精度mA1/3mD（mD为仪器检测时测试的中误差，即单位权中误差）。若n ＝10，则mA1/2mD，只能刚好达到检测要求。

平台上分段长d的精度要求达到士0.1~士0. 2mm.。

2.观测方法与步骤

如图6-2所示，被检测主机安置在距平台20m处的平台中心轴线的延长线上，高度安置与平台上棱镜相同。首先，将反光镜整平对中在平台的第1点上测得距离D1，再由近及远依次观测（往测），取5次读数为1组，依次观测完21个点，然后，由远及近依次观测（返测），取往返观测平均值作为相应各点距离值。

图6-2 周期误差检定平台

5

3.周期误差元素的计算及精度的评定

根据n组观测值，求周期误差振幅A、初相角0及精度的评定按间接平差进行。改正数计算公式如下：

viAsin(0i) （6－1） 式中 iDi360―待测距离相应的相位角； /2

vi―周期误差的改正数；

A －周期误差的振幅；

0－初始相位角。

设D10为0～1的近似距离，δ为其改正值，v1为距离观测值D1 的改正数，K为加常数改正值，则对第1段距离可以列出以下公式：

D1KAsin(10)v10D1 （6－2） 整理后得到观测值方程式：

v1(K)Asin(10)(D10D1) （6－3）

同理可得到第i段的观测值方程式：

vi(K)Asin(10)[D10(i1)dDi) （6－4） 式中： d－相邻两点间的距离。

令cK，xAcos0，yAsin0，liD10(i1)dDi，则得误差方程为：

vicsinixcosiy li （6－5）

由于i在2范围内均匀分布和对称分布，因此法方程式非自乘项都为零，而自乘系数则为n。法方程式为： 2

ncli0 i1

nn xsinili0（6－6） 2i1

nnycosili0 2i1n

未知参数解为：

cKli

i1n

n2n2n，xsinili ，ycosili。 ni1ni1

根据x、y求得周期误差的振幅A与初始相角0为：

A0arctan

改正数的平方和按下式计算： y

（6－7） x

[vv]li2nc2

i1nn2n2 xy （6－8）22

距离观测值与振幅及初始相角测定的精度为：

m0（6－9） mAmmm0A" A

三、仪器加常数和乘常数的检定

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；乘常数是由于测距频率偏移产生的。仪器加常数实际包括仪器加常数和棱镜加常数，棱镜加常数由厂家按不同型号标出，一般为PC=0或PC=-30mm。

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。仪器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，必要时在测距成果中加入乘常数改正。

检测测距仪的加常数和乘常数的方法有多种，最常用的基线比较法，它同时可以测定仪器加常数K和乘常数C。

1.基线比较法的基本原理

基线比较法是在野外已知标准长度的基线场上进行，将仪器观测距离值与已知长度相比较，用间接平差求得仪器的加常数K和乘常数C。

设置一条基线，其长度在几百米至2公里左右，将其分为dl , d2„，dn 段，如图6－3所示。

图6-3 基线比较法测定仪器加常数和乘常数

经观测可得D及各分段di的观测值，设仪器的加常数为K，则

DK(d1K)(d2K)(dnK)

由此得：

KDdi

i1n

n1 （6－10）

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：

mKd （6－11） 式中：md－等精度观测值的测距中误差。

一般要求加常数测定中误差mK应小于仪器测距中误差md的1／2，即使mK0.5md,将mK0.5md代人式（6-11），求得n=6.5，取n=6。所以，一般基线场将基线分为六段，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。

5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210，并定期进

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d01,d02,d03,d04,d05,d06。

（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。

d01 d02 d03 d04 d05 d06

d12 d13 d14 d15 d16

d23 d24 d25 d26

d34 d35 d36

d45 d46

d56

4.仪器加常数和乘常数的计算

设：第i段基线长度值为D10，用全站仪观测的距离经气象改正后的平面距离为di, 仪器加常数为K，乘常数为C，则观测值误差方程为：

0令 liD id，则误差方程式为idiKdiCviDi0 （6－12）

viKdiCli （6－13）

设为等精度观测，则由n（21）个误差方程组成的法方程式为：

[d]n [dd][d]K[l]＝ 0 （6－14） C[dl]

仪器加常数和乘常数的解为：

KQ11Q12[l] Q[dl] （6－15） 22CQ21

上式中，Q11,Q22,Q12,Q21为未知数的协因数阵（法方程系数阵的逆阵），即：

Q11[dd] 2n[dd][d]

[d] n[dd][d]2Q12Q21

Q22n（6－16） 2n[dd][d]

K[l]Q11[dl]Q12

C[l]Q12[dl]Q22

[vv][ll][l]K[dl]C

加常数和乘常数测定的中误差计算公式为：

m0

mK

m（6－17） mCm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：

Di0diKdiC （6－18）

其计算式为

r

(d)(l)

（6－19）

[(d)2][(l)2]

相关系数法检验时如果显著水平取α=0.05，由自由度n-2(六段法n-2=19)查表6－1，可得相关系数临界值r00.433。当rr00.433时线性回归成立。

表6－1 相关系数临界值表

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

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，应小于仪器标称精度的1/4。

检定方法是：在室内走廊约30m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测距30次，按下式计算一次测定的中误差：

m内 （6－20） vidi

平均值中误差：

M相对中误差： M

m （6－21）

（6－22）

式中：vi－ 第i 次观测值与平均值之差；

di－ 第i 次观测值；

－ 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

Ｋ=

（6－23） D0

式中 ： －n 次观测经过各项改正后的平均值；

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

根据基线场上基线段的标准长度Di0及相应的观测值di(须进行频率、气象、倾斜及常数等改正)，用公式mD(abD)表示仪器的测距标称精度，其中：

a

[d][dl][dd][l][d][l][dl]

1.25b1.25 （6－24） 22

[d]n[dd][d]n[dd]

式中 n－基线段数，liDidi；

a－测距精度的固定误差部分(mm) ； b－测距精度的比例误差系数(km)

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

（1）在棱镜杆90方向设置两台经纬仪，并精确整平仪器； （2）指挥棱镜杆操作者，使其在两个方向都处于铅垂位置； （3）调整棱镜杆的圆水准器螺丝使气泡居中。重复2-3次即可。

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（2）棱镜杆安置于P点，对中、整平；

（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，

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“Tilt offset”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“Instr const”显示X和Y方向上的当前改正值。如图6-4；

图6-4 当前改正值 图6－5 倾角值

（3）选取“Tilt X Y”后，按［］键，显示X和Y方向上的倾角值。如图6-5； （4）稍等片刻，等待显示数据稳定后读取自动补偿倾角值X1 和Y1，松开水平制动将照准部转动180º，水平制动后等显示稳定后读取自动补偿倾角X2和Y2； （5）用下面公式计算倾斜传感器零点偏差值：

X方向偏差 = （X1 + X2）/ 2 Y方向偏差 = （Y2 + Y2）/ 2

计算所得偏差均在±20"以内，则不需校正。否则按以下步骤进行校正；

（6）在步骤（3）中的按［OK］键，存储X2 和Y2值并将水平方向值设置为零，屏幕显示Take F2。

（7）转动照准部180º，稍候片刻等显示稳定后按［ YES ］键存储X1和Y1的值，屏幕显示出X和Y方向上的原改正值和新改正值。如图6－6。 （8）确认所显示的改正数值是否在校正范围内，

值进行更新后返回屏幕，然后按［］。

（9）然后重复第4步，按第5

若X和Y均在400±20范围内，按［NO］键，对原来改正

若计算所得偏差均在20"以内，说明倾斜传感器零点

偏差已校正好。 图6－6 新改正值

二、照准误差c、横轴误差i、垂直度盘指标差x的检定

全站仪电子测角系统的主要轴线包括：视准轴 C、水平轴（横轴）H、垂直轴（竖直

轴）V，安置仪器后的三轴正确关系应为C⊥H、 H⊥V，V处于铅垂方向。由于仪器本身的误差及在使用过程中的变化，从而产生照准误差c、横轴误差i、垂直度盘指标差x。

1. 限差要求

各等级仪器照准误差c、横轴误差i、垂直度盘指标差x值的限差值见表6-2。

2. 检定前的准备工作

(1) 对具有按一定程序测定并存贮视准轴误差、横轴误差及垂直度盘指标差的全站仪，先进行检验及预置存贮，然后，检定仪器残余的c、i、x。

（2）对具有倾斜补偿功能的全站仪，鉴定时利用显示器显示的仪器垂直轴在x和y方向的倾斜值，精确整平仪器，直到x和y值为0°±1" ,也可以按一定程序将x和y方向的倾斜值存入仪器内，以便自动对方向值进行改正。

3. 检定设备及要求

由于全站仪具有比较正确和稳定的测微读数系统和对仪器垂直轴倾斜误差的自动补 偿改正功能，因此可以在室内以平行光管的十字丝为照准目标，按“高一平一低点法”同时进行照准误差c、横轴误差i、垂直度盘指标差x的检定，如图6－7所示。

图6-7 照准误差、横轴误差、垂直度盘指标差的检定

在仪器检定室内，设置稳定的仪器升降台，水平点的平行光管安置在与仪器同高处，使仪器光轴尽量与平行光管的中心重合。另两台平行光管分别安置在水平点平行光管上方及下方，作为高点及低点，其倾角为±20°～±35°，高、低两点的对称差值应小于30′。

4. 检定方法及观测步骤 （1）盘左（L）观测：

照准高点，读取水平读数 L1 、垂直角读数 L1 ； 照准水平点，读取水平读数 L0 、垂直角读数 L0； 照准低点，读取水平读数 L2 、垂直角读数 L2。 （2）盘右（R）观测：

照准低点，读取水平读数 R2 、垂直角读数 R2； 照准水平点，读取水平读数 R0 、垂直角读数 R0； 照准高点，读取水平读数 R1 、垂直角读数 R1。 以上观测步骤为一个测回。 5. 检定结果的计算

照准误差：

1nc（L0R0） （6－25）

2n1

横轴误差：

n

1n

i[(L1R1）(L2R2）]cot （6－26）

4n11

式中 =垂直度盘指标差：

1

(12） 2

1n

x=[360(L0R0)] （6－27） 2n1

式中n为测回数，水平度盘读数R在计算时应顾及180。

三、水平方向标准差的测定

水平方向的标准差，反映全站仪（电子经纬仪）电子测角系统的精度及性能，是评定该仪器测角精度的一个重要指标，也是仪器制造者和使用者最关心的问题。检定原理及方法与控制测量中方向观测法的测站平差相同。

1. 限差要求

各等级全站仪及电子经纬仪的限差要求见表6－3。

2. 检定设备的布置 如图6－8所示，在室内中心位置设仪器观测升降台供。在升降台水平方向圆周上设置4～6

个平行光管，作为照准目标。

3. 检定步骤

（1）安置仪器；

（2）盘左，依次瞄准A, B, C, D, A目标后分别读数； （3）盘右，依次瞄准A, D, C，B，A目标后分别读数。

以上为一个测回。测回数及方向观测的限差要求见表6－4。

图6-8 水平方向标准差的检定

表6－4 测回数及方向观测的限差

4.水平方向标准差的计算

标准差的计算一般采用两种计算方法。由于观测方向的结果都是互相独立的直接观测值，所以各个目标方向值的平差值等于直接观测值的算术平均值。各观测值的改正数为：

vaiAai

…

式中A、B、

vbiBbi

vniNni

N分别为各个目标m个测回方向观测值的平均值。

m0式中 m—测回数；

（6－28）

n－观测的方向个数；

[v]—各测回方向值改正数v的绝对值之和。

水平方向值标准差的严密公式为：

m0 式中：

（6－29）

[v]

2

(va1vb1

vn1)2(va2vb2vn2)2

(vamvbm

vnm)2

四、垂直角标准差的检定

1. 限差要求

各等级全站仪的垂直角的标准差不应超过表6－5的规定。

2. 检定设备布置

如图6－9所示，在室内A处设置升降工作台，在l、2、3、4、5处设置平行光管； 1、2， 4、5 需在水平位置3上、下对称固定，其对称角度在20°左右。

图6－9 垂直角度标准差的检定

3. 检定步骤

（1）将仪器安置于升降工作台上，调整仪器的工作状态。

（2）盘左（L），自上而下依次照准目标（平行光管）1、2、3、4、5，并记录观测数据（每次瞄准目标两次读数取均值）。

（3）盘右（R），自下而上进行瞄准、读数、记录。

（4）取盘左、盘右的读数平均值减去水平方向值得垂直角观测值。 以上观测为一个测回，总共观测四个测回。

4. 垂直角标准差的计算 垂直角度标准偏差的计算式为

m （6－30）

式中 v－目标观测值与平均值之差；

m－测回数；

n－垂直角个数，即目标数。

第三节 数据采集系统的检定

与传统测量仪器相比较，全站仪最突出的优点是所采集的数据能自动记录与通讯，尽管目前使用全站仪时仍还有采用手工记录的现象，主要是因为使用全站仪进行高精度观测时，仪器没有检核限差和取平均功能。但可以预料，今后随着智能型全站仪的发展，测绘工作者将越来越多地采用数据自动记录与通讯。

全站仪的数据采集，有存贮卡式记录器、内部存储器、电子记录簿和便携式微机记录终端等方式。存贮卡是全站仪的一个附件；内部存贮器是全站仪整体的一个部分；而电子记录簿、便携机则是配套的外围设备。目前较新颖的全站仪都采用内部存储器对所采集的数据进行存储。

数据采集系统的检定项目如下：

（1）存贮数据的初始化及内存容量检查。 （2）文件的创建和删除。 （3）测量数据的记录与查阅。 （4）数据的传输（通讯）。

现以SOKKIA公司的SET 500全站仪为例，简要介绍数据采集系统的检查方法。

一、内存容量的检查及存贮数据的初始化

1.内存容量的检查

仪器的内存可存储多达4000个测点数据，对于一天的观测数据量已经足够。每次观测工作结束后应及时传输数据；在数据的初始化前应认真检查所存贮的数据，确认无误后方可进行。

2.存贮数据的初始化

数据的初始化是清除所有工作文件的数据、内存中的已知坐标数据和属性码数据，恢复仪器出厂时的状态。方法步骤为：

（1）关机。

（2）按住［F1］,[F3],和［BS］后按［ON］关机。

（3）屏幕上显示“clearing memory„”并对数据内存进行初始化.

二、文件的创建和删除功能检查

全站仪所采集的数据存储在工作文件中，其检查步骤如下： 1.选取工作文件

在存储数据前应选择仪器的当前工作文件。方法步骤为：

（1）在存储模式下选取“1. JOB”按［］键，进人工作文件管理。

（2）选取“1. JOB Selection”按［］键，显示选取工作文件屏幕，显示所有工作文

件名（分页显示）。工作文件名右侧的数字表示该文件已存储的数据量。工作文件名左侧的“*”表示该文件还没有输出到计算机等外围设备上。

（3）将光标移至选取的工作文件名上，按［］键选取某工作文件例如（JOBO3），并返回工作文件管理屏幕。

2.更改工作文件名

一般仪器出厂时已选定好文件名，例如SET500的文件名为JOB1, JOB2，„ ，JOB10，但也可根据需要更改文件名。方法步骤为：

（1）在工作文件选取屏幕上将光标移至更改的工作文件名。

（2）选择“JOB name edit”进人工作文件名更改屏幕。

（3）按字母和数字键，输人新工作文件名按[]键。

3.删除工作文件

删除工作文件用于清除指定工作文件中的数据，在数据输出到外部设备（如计算机等） 后，应删除该工作文件，以确保全站仪有足够的内存容量。但未经输出到外部设备的文件数据不允许清除，未经输出的工作文件前面注有“＊”。删除工作文件的方法步骤为：

（1）在工作文件管理屏幕上选取“2. JOB Deletion”按［］键。

（2）将光标移到需要删除工作文件上按[]键，屏幕显示出所选工作文件要求再次确认。

（3）按［YES］键确认，所选取工作文件中的数据被删除。

以上操作如顺利进行，说明仪器工作文件管理完好。

三、测量数据的记录的查阅与检查

在全站仪使用前，对全站仪测量数据的自动记录功能应在室内事先检查，以避免数据丢失而造成返工。

1.测量数据的记录

以坐标测量为例，在室内由目标棱镜测量某点坐标，屏幕显示目标点坐标值以及至目标点距离、垂直角和水平角。按［REC］键，并输人点号、特征码等后按［OK］键记录数据。此时所测目标点坐标存储在事先选定的工作文件（例如JOB1）中。

2.测量数据的查阅

为了证实所测目标点数据是否确实已存储于仪器内存工作文件中，可调阅已测的数据。调阅方法如下：

（1）在测量模式第2页菜单下按［REC］进人记录模式。

（2）在记录模式屏幕上选取“6 ．View”后按［］键，屏幕显示工作文件中所存点号。

（3）移动光标选中刚才所记录的点号后按［］键，即显示所测坐标值。

以上方法如能顺利进行，说明全站仪数据记录与查阅系统完好。

四、数据的传输检查

全站仪采集的数据存储在内存工作文件中，一般通过数据传输线可以输人计算机做后 续数据处理，也可直接输入打印机打印。检查方法如下：

（1）用标准数据通讯线将全站仪与计算机（或打印机）连接。

（2）分别对计算机、全站仪设置相同的通讯参数。

（3）在全站仪存储模式下选取“1, JOB”后按［］键，进入工作文件管理屏幕。

（4）将光标移到所需文件名上，选取“3.comms output”后按[] 键，进入工作文件数据输入操作，其中，(1) SDR:向计算机输出；(2)Printed output:向打印机输出。

（5）选取“1. SDR”后按[]键，显示输出工作文件选择屏幕。

（6）选取待输出的工作文件名（如JOB1），按[]键数据开始输出。

以上方法如能顺利进行，说明仪器的数据通信系统完好。