全站型电子速测仪JJG100-2003 和 JJG703-2003

全站型电子速测仪JJG100-2003 和 JJG703-2003,1 全站仪的检定规程和准确度等级 2 全站仪的测角功能检定方法3 全站仪的测距功能检定项目4 国际标准ISO 17123-4 光电测距仪5 国际标准ISO 17123-5:2012 全站仪6 长度基线场校准,1 全站仪的检定规程和准确度等级 地方:全站仪JJG 1002003 , 光电测距仪JJG7032003军队:全站型电子速测仪检定规程GJB5073-2004国际:Electro-optical distance meters ISO 17123-4:2012中国全站仪分级规定：,新版规程 JJG 100,国际标准 INTERNATIONAL STANDARDISO 17123-5:2012Field procedures for testing geodetic and surveying instruments Part 5大地测量仪器的野外测试程序之五Total station 全站仪,2 全站仪的测角功能检定方法光学经纬仪检定项目 全站仪的测角功能检定项目 （1）外观及部件检查 外观检查 （2）水准器轴与竖轴垂直度 基础性调整和校准（3）照准部旋转正确性 照准部旋转正确性（4）望远镜竖丝铅垂度 望远镜竖丝对横轴的垂直度（5）测微器行差 纵转望远镜时水平读数改正数正确性（6）测微器隙动差 数据存储与数据传输功能检查（7）视轴与横轴垂直度 视准轴误差c检定（8）横轴与竖轴垂直度 横轴误差i（9）竖盘值标差 竖盘指标差检定（10）调焦运行误差 望远镜调焦运行误差检定（11）照准部偏心差 望远镜分辨力（12）对中器视轴与竖轴垂直度 光学对点器误差（13）竖盘指标补偿误差 补偿范围及补偿误差（14）一测回水平方向标准偏差 一测回水平方向标准偏差（15）一测回垂直角标准偏差 一测回垂直角标准偏差,3.1 发射、接收、照准三轴关系正确性 要求：望远镜十字丝瞄准棱镜中心时，能接收到最强信号。JJG703-2003规程检测方法： 棱镜安置在距离全站仪300m1000m处，全站仪瞄准棱镜的上下左右不同位置，直到接收信号最大，查看十字丝是否位于棱镜中心。,计算方法： H1=|H1-H| , H2=|H2-H| , Z1=|Z1-Z| , Z2=|Z2-Z|限差要求：|H1-H2|H1-H2|/5 , |Z1-Z2| |Z1-Z2|/5,JJG100-20XX的方法： 先照准棱镜中心，读取水平盘H和垂直盘Z，左偏微动，直到信号临界消失，读取H1,右偏微动，直到信号临界消失，读取H2,上下临界位置读取Z1,Z2.,3 全站仪测距功能检定 JJG7032003,3.2 调制光相位均匀性定义：因为发光管相位不均匀导致不同照准部位的测距差异。,检定方法： 在距离全站仪50米的地方设置棱镜，全站仪照准棱镜中心及周围2范围内13个位置，分别测距2次求平均，四周位置测距值与中心位置测距值比较，最大差值应当 a/2 , a测距固定标准差,调制光相位均匀性检定程序界面,3.3 幅相误差（JJG100-20XX规程取消此项目）定义：因为接收信号强度不同引起的测距误差。全站仪接收到的测距信号强度受下列因素影响：（1）棱镜距离； （2）棱镜数量；（3）大气通视程度； （4）背景光干扰。 全站仪内部加装自动减光控制电路，保持测距信号与参考信号在相同的幅度水平。检定方法：在距离全站仪30-50米的地方设置棱镜，全站仪物镜前加装灰度滤光器（减光板），照准棱镜中心，调整滤光器，在6个不同信号强度下，分别测距3次取平均，6个平均距离的最大差值 a/2,3.4 测距分辨力（JJG100-新规程可能取消此项目）通用计量术语及定义JJF1001-2011之7.14、和7.15分辨力：引起相应示值产生可察觉变化的被测量的最小变化。 显示装置能有效辨别的最小示值差。（末位数字值）通用计量术语及定义JJF1001-2011之7.16鉴别阈：引起相应示值不可检测变化的被测量的最大变化。测距分辨力JJG703-2003的检定方法： 在30米距离上，使棱镜每次移动1.1mm，测距多次取平均，移动10次得到11个平均距离D0,D1,D2,D3D10，都归算到首位置，得到11个归算距离di=Di-(i-1)1.1mm ,i=1,2,3,.11 按贝塞尔公式计算标准偏差m分：,m分的本质是分辨力引起的测距不确定度。,测距分辨力检定示例,Vi=Di-Dp,当分辨力高于鉴别力时，上述方法可行；若分辨力低于鉴别力，则上述方法结果几乎为0，难以解释。 JJG100-20XX要求： ，-最小单位值 3.6 精测频率的检定检定装置：光电转换器，频率计，准确度510-8f=f-f0 相对误差限差原来为 ，新规程为f实测频率 ， f0标称频率,测距重复性（内符合标准偏差） 在距离全站仪50米的处设置棱镜，全站仪精确照准棱镜中心，连续测距2030次，按照贝塞尔公式计算内符合标准偏差m内。规程要求： m内 a/4,3.5 测距重复性,3.7 周期误差的检定周期误差：由于仪器内部信号窜扰引起测量距离呈周期性变化的误差。规程要求： 振幅A 0.6a检定装置：室内长度基线(30m-50m钢卷尺，检定平台).精测尺长/2 ,以/40或者/80为间隔，连续移动棱镜，测量n个距离D1、D2、Dn，,误差方程：Vi=K-Xsin(i)-Ycos(i)+fi其中：fi= B0+Li+i+ Li(t-t0) - DiX=Acos(0) ,Y=Asin(0) , i =720Di/ , =c/f f 精测频率 ， 标准钢尺温度系数c 空气光速=299792458/1.00027=299711536 m/s根据最小二乘原理，可以组成法方程,算出X、Y、K之后计算A、0、V及单位权标准偏差m0、mA、m0:,周期误差检定结果图形显示,检定装置：野外基线场，6段,1000m，相对误差110-6气象改正的公式 :C1=278.96 , C2=0.3872 , P大气压hPa , t 温度 , d距离m3.8.1 解析法检定加常数,在100米长度内测量n个分段距离：d1,d2,d3,dn和总长D因为：D+K=(d1+K)+(d2+K)+.+(dn+K)=d1+d2+dn+nK所以：K=(D-d1-d2-d3-dn)/(n-1)加常数K的标准差sk与单个距离测量标准差sd的关系： n = 2 3 4 5 6sK/sd= 1.73 1.00 0.74 0.61 0.53,3.8 加、乘常数的检定,3.8.2 基线比较法联合检定加常数、乘常数 在基线场组合测量n个距离，施加气象改正、周期误差改正后： D1,D2,D3,Dn列出误差方程：Vi =li-K-RDi ， li=标-测=Bi-Di 等权平差（线性回归）可得：,如果乘常数不显著，则认为 R=0，只计算加常数及其标准差：,根据GJB5073-2004 检定规程的要求:单位权标准偏差 m0 md/2md=a标+b标Dp , Dp为基线平均值,乘常数显著性判别,根据JJG703-2003及JJG100-20XX 检定规程的要求: mKa/2 , mRb/2,Q11 , Q22都是所测基线边数n和基线结构的函数，与仪器本身无关。只有单位权标准差m0直接反映仪器的测距外符合精度。用同样的数据，按照“解析法”也可以计算单位权标准差s0，它可以反映所测基线长度是否有粗差及仪器的测距内符合精度。,限差设置分析,线性回归计算的软件界面,线性回归结果的图形显示:K=-2.3mm , R=-4.8mm/km,线性回归结果的图形显示:K=-5.5 , R=0,3.8.3 影响比较法检定加常数、乘常数的主要误差因素a)仪器和棱镜的对中误差 光学对中0.5mm ，强制对中0.1mmb)幅相误差 1mmc)周期误差 0.5mmd)分辨力 0.3mme)气象元素测定误差 0.5ppmf)气象代表性误差 1ppmg)精测频偏 1ppm,1)非等权线性回归法计算测距加、乘常数更合理；测距标准偏差： mD=a+bD TC1800全站仪标称标准偏差=1mm+2ppmD,3.8.4 测距常数检定问题讨论,2)统一选择1km的距离测量误差作为单位权标准差； 验后单位权标准偏差m0作为评价指标，同一个基线场上，好仪器的m0的确比差仪器的m0小 。但存在着如下缺点： （a）含义模糊，不便解释，限差难定 m0对应的基线长不确切。（b）不同基线场的结果难以比较 因为基线长度、分布不同，致使同一台仪器在不同基线场检定加乘常数所获得的m0肯定存在显著差异，无法进行比较。合理评价方法：选择1000m的基线测量误差作为单位权标准差,验前单位权标准差 u0=mD=a+b ，按照非等权线性回归法计算加乘常数，平差后计算m0,3) 检定场基线点的合理分布,结论：(a)长基线有利于乘常数检定 在相同的点分布方式下，增加基线的最大长度能够明显减小乘常数的标准差；最长基线从720米增加到1104米，乘常数检定标准差减小40% ；(b)基线点两端密集分布有利于乘常数检定 在最大长度一定情况下，基线点两端密集分布比一端密集、逐渐稀疏的分布更有利于减小加乘常数检定标准差；多台仪器一同检定的实践还表明，两端密集分布还有利于减小劳动强度；(c)基线点分布和基线长度都不大影响加常数检定精度,4) 新方法：加乘常数分离检定方法,(1) 因瓦尺比对法检定加常数 K=(L1-d3-d4)/2,(2) 解析法检定加常数 (d1+K+d1R)+(d2+K+d2R)+ +(dn+K+dnR) = D+K+DR 化简可得:（n-1）K = D - d +(D-d)R,(3) 比较法单独检定乘常数,野外在长边基线(1000m左右)上进行比较测量;每一段基线测量值di进行加常数修正，Di=di+K把Di与基线标准值Bi比较，按照最小二乘法计算R:误差方程： Vi=-DiR+(Bi-Di),两种方法检定的加常数最大差异0.8mm，同样的21条边数据用两种方法计算的乘常数最大差异0.6mm/km；在分离检定法中，11条长边解算的乘常数与21条边计算的乘常数也没有明显差异。,(4) 实测数据结果,5)分离检定与联合检定之比较 提高了可靠性 因瓦尺检定法将全站仪直接与因瓦尺比较，避免了野外基线位移变化的影响，缩减了长度传递环节，提高了计量结果的可靠性。保持了准确性 加常数检定无论使用“因瓦尺检定法”还是“解析法”，都可以在室内完成，与传统的“联合检定法”相比，结果的标准偏差相当。降低了检定成本 比较法单独检定乘常数，采用加常数检定结果，修正野外基线测量数据之后，再计算乘常数，只需要2个测站，11条长边测量，乘常数结果的标准差就可以达到21条边测量“联合检定法”计算的效果，野外作业量可以大幅减少（6个测站减为2个测站，外业测量时间减少50%），也就降低了检定成本。,4 国际标准ISO 17123-4:2012介绍大地测量仪器的野外测试程序 Part 4: Electro-optical distance meters 光电测距仪,4.1 完全测试场地布置在大约600m距离上，布设7个稳固点位于一条直线上，点间距离要求：,4 国际标准ISO 17123-4:2012介绍大地测量仪器的野外测试程序 Part 4: Electro-optical distance meters 光电测距仪,4.2 完全测试的数据采集在良好天气条件下，全组合测量21段距离：,4.3 完全测试计算按照“解析法”计算7个参数和21个距离残差rij ,再计算标准差s0,如果s0满足如下公式，就不否认其达到了的标称测距指标。,s0服从X2分布：,5 国际标准ISO 17123-5:2012介绍大地测量仪器的野外测试程序 Part 5: Total station 全站仪,5.1 全站仪完全测试的场地布置三个目标点T1、T2 、T3构成三角形，至少某一边长稍微大于工作预期的距离；三个测站S1、S2 、S3大概位于三个目标点附近， 测站S1到T1距离、测站S2到T2距离、测站S3到T3距离都在（510）m,5.2 全站仪完全测试的数据采集在每个测站Si以盘左方式，对准目标T1、T2、T3测量坐标，称为SET1； 再以盘左方式，对准目标T1、T2、T3测量坐标，称为SET2; 又以盘左完成SET3，再以盘右完成SET4。,根据测量坐标计算三角形边长,建立新的坐标系M1XY：,5.2 全站仪完全测试的数据计算,在坐标系M1XY中计算三角形的重心点坐标：,各个测站测量的重心点坐标系求平均：,5.2 全站仪完全测试的数据计算,根据重心点坐标进行坐标平移转换：,计算坐标旋转角：,各个测站坐标系旋转：,5.2 全站仪完全测试的数据计算,计算坐标残差：,计算坐标测量标准差：,5.2 全站仪完全测试的数据计算,如果sxy满足如下公式，就不否认其达到了的标称测距指标。,在实验场区内远近高低不同位置稳固安置n个球形标靶（n15），用激光跟踪仪或其它测量仪器，精确测量这些标靶球心的三维坐标，作为标准值，建立3D位置标准场，如图：,三维坐标比较法检测全站仪的单次测量点位标准差,在A、B两个测站设置全站仪，对n个球形目标分别测量一次，获得（xAi，yAi