摘要：全站仪，即全站型电子速测仪（Electronic Total Station）。是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器，是集水平角、垂直角、距离(斜距、平距)、高差测量功能于一体的测绘仪器系统。因其一次安置仪器就可完成该测站上全部测量工作，所以称之为全站仪。广泛用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程测量或变形监测领域。随着现代高新技术的发展与运用，促使测绘工作正从传统的测绘技术手段向现代数字测绘过渡，全站仪在现代测绘工作中的应用比例也越来越大。因此，有必要对全站仪在使用过程中的误差产生及大小做分析。
关键词：全站仪 误差
全站仪是全站型电子速测仪的简称，它集电子经纬仪、光电测距仪和微电脑处理器于一体，因此，它也兼具经纬仪的测角误差和光电测距仪的测距误差性质。本文分别对这两项误差在城市测量中的大小进行分析，然后综合两方面的影响对地面点的点位误差进行分析与估算。最后单独分析全站仪的高程误差。
一、全站仪的工作原理
全站仪是一种集光、机、电为一体的新型测角仪器，与光学经纬仪比较电子经纬仪将光学度盘换为光电扫描度盘，将人工光学测微读数代之以自动记录和显示读数，使测角操作简单化，且可避免读数误差的产生。电子经纬仪的自动记录、储存、计算功能，以及数据通讯功能，进一步提高了测量作业的自动化程度。
全站仪与光学经纬仪区别在于度盘读数及显示系统，电子经纬仪的水平度盘和竖直度盘及其读数装置是分别采用两个相同的光栅度盘（或编码盘）和读数传感器进行角度测量的。 根据测角精度可分为0.5″，1″，2″，3″，5″，10″等几个等级。
二、全站仪测图点位中误差分析
1、全站仪测角误差分析
检验合格的全站仪水平角观测的误差来源主要有：
①仪器本身的误差（系统误差）。这种误差一般可采用适当的观测方法来消除或减低其影响，但在全站仪测图中对角度的观测都是半测回，因此，这里还是要考虑其对测角精度的影响。分析仪器本身误差的主要依据是其厂家对仪器的标称精度，即野外一测回方向中误差 M 标，由误差传播定律知，野外一测回测角中误差 M1 测= M 标，野外半测回测角中误差 M 半测= M1 测=2M 标。
②仪器对中误差对水平角精度的影响，仪器对中误差对水平角精度的影响在《测量学》教材中有很详细的分析其公式为 M 中= ρ e/ ×SAB/S1S2 其中 e 为偏心距，熟练的仪器操作人员在工作中的对中偏心距一般不会超过 3mm ，这里取 e=3mm 。 S1 在这里取全站仪测图时的设站点（图根点）至后视方向是（另一通视图根点）之间的距离， S2 取全站仪设站点至待测地面点之间的规范限制的最大距离。由公式知，对中误差对水平角精度的影响与两目标之间的距离 SAB 成正比，即水平角在 180 时影响最大，在本文讨论中只考虑其最大影响。
③目标偏心误差对水平角测角的影响，《测量学》教材推导出的化式为 m 偏= ρ /2× √ (e1/S1)2+(e2/S2)2 ， S1 、 S2 的取法与对中误差中的取法相同， e1 取仪器设站时照准后视方向的误差，此项误差一般不会超过 5mm ，取 e1=5mm ， e2 取全站仪在测图中的照准待测点的偏差。因为常规测图中棱镜中心往往不可能与地面点位重合，偏差为棱镜的半径 R=50mm ，固取 e2=50mm 因为对中误差与目标偏心误差均为“对中”性质的误差，就对中本身而言，它是偶然性的误差，而仪器一旦安置完毕，测它们就会同仪器本身误差一样同时对测站上的所有测角发生影响。
2、全站仪测距的误差估计
目前全站仪大多采用相位式光电测距，其测距误差可分为两部分：一部分是与距离 D 成正比例的误差，即光速值误差，大气折射率误差和测距频率误差；另一部分是与距离无关的误差，即测相误差，加常数误差，对中误差。故，将测距精度表达式简写成 MD= ±（ A+B × D ），式中 A 为固定误差，以 mm 为单位， B 为比例误差系数以 mm/km 为单位， D 为被测距离以 km 为单位。目前测绘生产单位配备的测图用全站仪的测距标称精度大多为 MD=3mm+2mm/km×D 。在这里 D 取测站点到待测点之间的《城市测量规范》规定的限值。通过计算得到各比例尺测图中测距中误差值 MD ，如下表：
3、分析全站仪测图的点位中误差 M
根据前面对测角和测距精度的分析，运用误差传播定律来分析估计全站仪测图在工作中的实测点位中误差（相对于图根点）。
①建立定点（ X Y ）与角度（β）、距离（ D ）之间的出数关系式， X=Dcos β， Y=Dsin β；
②对上述出数关系式全微分，求出具真误差关系式： △ X=cos β △ D － D × sin β△β , △ Y=sin β △ D+D × sinB △ B
③根据误差传播定律写出中误差平方关系式：
Mx2=cos2 β MD2+D2sin2 β M2 β
My2=sin2 β MD2+D2cos2 β M β2
M= = ，此式就是点位中误差与角度中误差 M β，距离中误差 MD 及距离 D 的关系式，根据此式及《城市测量规范》规定的 D 的限值。
三、全站仪测图高程中误差分析。
众所周知，全站仪测图的高程为三角度程，而三角高程单向观测的高差计算公 h=D×tan α v+(1-k) D2/2R+i-v ，对公式进行全微分求出真误差关系式，然后根据误差传播定律求出中误差平方关系式为： M h2=(tan α v+(1-k)D/R) 2MD2+(D×sec α v)2M αv+(D2/2R)2Mk2+Mi2+Mv2 。由中误差平方关系式分析各变量的取值。
1、分析竖角测角精度，全站仪的标称精度为 M 标，则测图中竖角的半测回中误差 M 半测=2M 标（与前面水平角分析类似）。
2、分析仪器高 i 与目标高 v 的量取精度，根据本人在工作中的经验，两次量取仪器高 i 与目标高 v 的差数不会超过 3mm ，即 d ≤ 3mm ，运用误差传播定律同精度双观测求中误差公式则 Mi=Mv= = ± 2.1mm 。
3、分析大气垂直折光差系数误差，根据《城市测量规范》条文说明中对此项的分析，估计 Mk=+0.05 ，
4、在城市数字测图中地形的起伏一般不会超过 25 °这里取α v ＝ 25 °由于测图中地面点高程 H 的精度是相对于图根控制点而言的，即图根控制点高程可视为真值，则 MH ＝ Mh
根据以上分析与取值，计算得下表：
由表格数据知，全站仪测图地面点高程精度远优于规范规定的限差（附表）。但在实际工作中由于地面土质的影响，以及有些点不方便目标的放置等因素的影响导致棱镜中心至地面的高度有误差，所以实际工作中的高程误差要高于以上的误差估计。
