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加法常数C的验证方法很多,常用的方法有解析法、比较法等。乘法常数R一般采用基线比较法验证。 本文首先介绍三段比较法验证全站仪的加法常数,然后介绍六段基线比较法验证全站仪的乘法常数。 解题时,用仪器的加法常数C作为未知数一起求解,即同时验证加法常数和乘法常数。
按照规定,全站仪测距用乘常数的标准差不应大于仪器标称标准差的1/2。
1、三段比较法确定加成常数
选择一个平坦的场地,将长约60m至100m的直线分成三段,设置4个强制定线测量点A、B、C、D。这4个点应位于同一条直线和同一水平面上平面,与直线的距离不得大于1mm。
安装全站仪测量AB、AC、AD、BC、BD、CD来回距离。
加法常数计算:
C1 = AB + BC—AC
C2 = AC + CD—AD
C3 = AB + BD—AD
C4 = BC + CD—BD
校验加常数时,如果输入棱镜常数,则校验结果为残差加常数。 校正观测值时,将棱镜常数和剩余加法常数组合为棱镜常数输入仪器。 如果在验证时没有输入棱镜常数,则验证结果是包含棱镜常数的附加常数。 校正观测值时,该结果作为棱镜常数输入仪器。
天气校正对此检查影响不大,不需要应用。
三段比较法不需要基线部位,观察量小。 是一种适合用户自行校验全站仪加法常数的方法。
2. 六段基线比较法
基线比较法是用被测仪器观测高精度基线,比较观测值与基线值的差值,通过校正法计算乘法常数和加法常数。 由于习惯上将基线分成六段进行观察,故称为六段基线比较法,简称六段法。
(一)场地布置
六段基线比对法需要在高精度基线站点上进行。 自己设置基线场成本高,而且很难满足精度要求,所以这种验证一般都是在专业的基线场进行。
基线字段布局如图4.9所示:
基准站点的要求:
① 基线地点应选择环境安静、不受外界干扰的地方。
②整条基线长度不小于1km。
③ 六段法应埋设7个实心观察墩。 在每个观察墩的顶部,预埋有放置仪器和棱镜的连接螺钉,它们位于同一直线上,处于同一水平面上。
④ 基线场观测墩间距应用铟钢直尺精确测量,精度优于2×10-5,并定期检测。
(2) 远距离观测与资料整理
为了提高测试的准确性,有必要添加冗余观察。 通常,全组合观测法可观测21个距离值。 全组合观测法得到的21个距离如下:
将仪器安装在0号观察墩上,将棱镜依次放置在1、2、……、6号观察墩上进行观察。 每个基线段上的观测为1次瞄准,5次读数,取平均值,测得的距离观测值分别为l01、l02、……、l06。 将仪器移至1号观察墩,将棱镜依次放在2、……、6号观察墩上进行观察。 …直到测量完所有 21 个距离观测值。
远距离观测时,需要同时测量测线的温度和气压,以便对各路段的远距离观测值进行气象修正。
如果观测墩之间存在高差,或因棱镜高度与仪器高度不同造成视线倾斜,则需对各观测值的倾斜度进行校正距离。
如果仪器有明显的周期误差并且已知,则需要对每个距离观测值进行周期误差修正。
最后得到经过各种修正后的距离观测值Di,其中i = 01, 02, ..., 06, 12, ..., 16, ..., 56。
(3)加法常数和乘法常数(C,R)的计算
加法常数和乘法常数(C,R)的计算是根据严格的调整进行的。
① 列出误差方程
假设6个独立距离段的基线值为D0 01,D0 02全站仪仪器加常数,...,D0 06,则每个组合距离段的基线值可以计算为D0 12,...,D0 16 , D0 23, ..., D0 26, D0 34, ..., D0 36, D0 45, D0 46, D0 56。
设仪器的加法常数为C,乘法常数为R全站仪仪器加常数,则有调整值方程:
根据式(4.19)可列出21个误差方程。 未知数C的系数均为-1,未知数R的系数对于选定的基线字段是一个确定值。
②组成和求解算法方程
列出误差方程后,按照间接平差法组成正规方程:
③评估准确率
得到加法常数C和乘法常数R后,可按式(4.19)计算各段观测值的残差νi。
然后计算观察单位重量的误差:
式中,Pi——各观测距离值的观测权重。 当进行近似等权观测时,Pi等于1。由于观测距离差异较大,对等权观测的处理存在一定的近似性。 在严格的情况下,每个距离观测值的权重应该是固定的。 在距离处理中,观测权重的计算往往与观测距离成反比:
式中,F——任意常数,取F=1km,表示以1km的距离观测为单位权重进行观测:
Di——距离观测值。
(4) 结果显着性检验
t检验方法用于检验仪器常数检定的结果。 根据上述调整计算,计算出加法常数和乘法常数及其中的误差后,选择显着性水平α=0.05,可以得到零假设:
查看t分布表,得到t19,0.975 = 2.09。 若求得的C和R不满足上式,说明仪器测距中的加、乘常数有意义,所选数学模型有效。 使用仪器进行距离测量时,应校正加法常数和乘法常数。 如果这两个参数不显着,则不需要通过加常数和乘常数来修正距离测量结果。 当两个参数之一不显着时,建议改变数学模型重新计算。 详见《光电测距仪检定规程》(JJG 703-2003)相关内容,此处不再详述。
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