浅议全站仪在变形监测中的应用

　　摘要：随着全站仪使用的日益普及，一些传统测量方法望尘莫及的问题迎刃而解。但如何使全站仪更有效地发挥作用，必须了解其相关的技术特性。本文就全站仪在变形监测中的应用进行了总结分析，以为实际工作提供参考。

　　关键词：变形监测；全站仪精度；评定

　　全站仪作为一种先进的三维坐标测量与定位系统，它具有（电子测距、电子测角、数据自动记录、计算、传输功能的自动化、数字化）的特点，在（控制测量、工程测量、地形测量）等领域都得到了很好的应用。至90年代起已经在实际中得到应用。现在全站仪都是以红外光按相位法对其进行测距，具有很好的稳定性，存在精度精确的特点。

　　1.全站仪所具有的特性分析

　　目前的全站仪在进行测量中，都具有（观测数据、自动显示、计算、记录）等功能，避免读数误差的存在。全站仪中的自动跟踪型全站仪，减小了照准误差，避免了人工照准产生的问题，对于目标可实现自动目标跟踪测量，减少了人工照准环节，是观测速度和精度上都得到了很大的提高。对于所有测回的边角，全站仪运用的多测回测角（测边）程序，按设定要求就能全自动对其观测，其一测站水平方向自动观测速度约为0.5分钟/测回2方向；有些使用静态编码度盘的全站仪，在其转动中对于角度值仍能进行显示；其在度盘上分布很多读数探测器以及专用的装配方法和读数方法，对于刻划误差和偏心误差进行了很好的消除，即便是一测回测量也能得到秒级以下的测角精度；运用了“三轴自动补偿”，对于传统经纬仪等仪器在系统误差方面不能进行很好的消除的弊端进行了有效解决，从而使观测精度得到进一步的提高，特别是对于水坝变形的观测，在其测量过程中可以消除因仪器垂直轴倾斜对倾角较大的测点致使的测角系统差；仪器的各种轴系检测，其校正不但简单而且迅速，没有跳动情况的发生，具有很好的稳定读数效果；由于在气泡方面，对于过去的固有水准气泡原理进行了打破，使电子气泡得到了很好的应用，它的气泡偏移量直接反映了其仪器垂直轴倾斜液体补偿器的实时感应量，且电子气泡具有很强的稳定性，而且对于仪器很容易就得到整平；由于激光对点器采用，对于仪器安置效率得到很好的提高，在仪器高为1.5米时它的对中精度约为0.8mm。

　　2.对于变形观测分析

　　对于变形而言，它是由于受到很多作用负荷的影响，导致其（形状、大小、位置）等方面在时间以及空间域上发生的变化。而变型测量就是重复性、周期性的观测设置在变形体上的观测点，以此得到观测点各周期相对于首期的点位或高程的变化量。对于变形体来说，是相当数目且具有很好的代表性的存在于变形体上的离散点来代表变形体，变形体的变形就可以以监测点的变形来描述。

　　变形类型主要包括以下两个方面：

　　（1）变形体的自身形变。变形体的自身形变包括（错动、伸缩、扭转、弯曲）等4种。

　　（2）变形体刚体位移的变形。刚体位移所包括整体（转动、平移、倾斜、升降、）等。

　　3.对于变形监测分类分析：

　　3.1 动态变形监测：动态变形监测只有采用连续性监测才能实现观测结果，而动态变形运用外力为函数进行表示，其变形是在诸如阳光以及风等一些外力的影响下产生的。

　　3.2 静态变形监测：静态变形监测只要经历周期测量就能实现观测结果，由于静态变形，它是时间的函数，其观测结果只是对于某一期间内存在的变形进行表示。

　　4.对于全站仪在实际使用过程中存在的问题分析

　　4.1 自动跟踪型全站仪可利用方向观测的方法对于精密水平角进行观测，由于其多测回测边测角程序的运用可实现自动完成观测，对于环境误差的影响可实现很好的避免，因其观测速度具有非常快的特点，减少了人工调焦环节，以及对于观测目标来说不需要照准，没有成像清晰稳定的问题的存在，可合理的增加在于一测站上同组的观测方向数。对于工程测量而言，通常可以实现预期的目标，只需按照各个时段依照“方向观测法”运用一些测回数对于水平角进行观测就会实现。另外，对于观测精度的提高而言，只依赖把测角精度进行提高，已经存在很大的难度，特别是难以消除大气折光对于其造成的影响，更甚者是对于长距离时，要想得到目的的实现就必需运用高精度的边角观测。

　　4.2 对于目标照准在全站仪观测中的分析。对于棱镜本身存在的结构而言，斜距的观测不会因为仪器十字丝与棱镜中心存在偏移量而导致出现的不良情况，同时也存在目标的垂直角偏差的问题，因此就必须要将仪器十字丝照准棱镜中心，才能获得水平方向与平距的精确。在一些全站仪中有些存在自动标识（ATR），这些全站仪，能对于棱镜中心位置进行测定，通常十字丝就位于棱镜中心附近，简单对准棱镜，便会使之自动搜索，但二者之间也有一定偏移量的存在，对于水平和垂直角的显示来说，这些存在的偏移量已经得到了很好的改正，定位已经得到了非常的精确。值得提出的是，对于ATR精度提高的一个重要环节来说，检校ATR照准差是非常重要的，对于经过长途运输或者一些需要精密测量时，进行必须的检校是非常重要的，一定要对ATR方式和人工方式进行定时、定期的较差工作。对于自动跟踪型全站仪基座的扭转、位移存在的误差问题，也必须进行重视，了达到很好的观测目的，实际观测时的人工定向环节要确保照准部依照规定方向，进行转动对于目标的照准。对于在自动观测过程中的开始每半测回的观测前，照准部自动按规定的旋转方向先转动仪器半周。

　　4.3 对于高精度测量，仪器高量取时应制作专用工具的分析。在进行仪器高量取时，由于全站仪存在的两侧支架结构会影响仪器高量取时高精度测量，因此，就要运用专门卡尺（0.1mm）进行直读，达到仪器高的准确有效的测读。

　　4.4 固定误差较小的测距仪器，满足变型监测的分析。对于变型监测工程而言，通常对于其精度有很高的要求，而对于边长观测较短，特别是一些千米以内或者与之相比还要小的范围内，但在精度上却要求mm级、亚mm级，因此，就必须固定误差较小的测距仪器，达到观测目的需要。

　　结语

　　全站仪作为一种先进的测量仪器，具有操作简单、方便、精确度高，强大的功能优势，对于测量效率的提高，工程质量以及成果的保障具有非常重要的意义。

　　参考文献：

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　　[2]陈子进，吴斌，梅连友，杜晓梅，杜伟平，马平平.高边坡挡墙变形监测方法探讨--全站仪自由设站差分法[J].后勤工程学院学报.2005.21.(02).

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　　[4]陈子进，吴斌，梅连友.全站仪坐标差分法在高边坡变形监测中的应用[J].重庆建筑大学学报.2005(03)

　　孟兵华

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