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气温气压对全站仪精度的影响

摘要：全站仪又称全站仪电子测速仪，集成了水准仪、经纬仪等传统测绘仪

器的功能，可用于角度测量、边缘测量、高差测量等。，并应用于变形测量、地

籍测量、施工放样等。它是目前应用最广泛的测绘仪器之一。

关键词：全站仪；气象气压；测距；

全站仪利用调制电磁波进行测距，受电磁波折射率的变化进而影响其测距精

度。首先推导了影响全站仪电磁波折射率的气象改正公式，利用该公式计算了全

站仪测距时的气象改正数，接着进一步推导出全站仪气象改正公式在参考气象条

件下的偏导数，依据误差传播定律，分析了不同观测误差情形时的气象改正中误

差。结果表明：实际气象情形越偏离参考气象条件时，相应的气象改正数越大，

在实际的全站仪测距中，由于气压测量的误差相对较大，气象改正误差更多的取

决于气压测量的精度。

一、概述

工程施工中，全站仪的使用改变了传统测量方式，它不但能同时进行角度和

距离的测量，并能进行测量数据计算改正、记录、显示和传输，配合电子记录手

簿，可以自动记录、存储、输出测量结果，使测量工作大为简化，还能够减小甚

至克服光学测量仪器所无法避免的部分误差，有效提高了测量精度。但是，随着

高精度全站仪的日趋平民化，多数施工测量采用的全站仪为Ｉ级仪器（测距中误

差≤５ｍｍ），这往往会使得技术人员忽略《工程测量规范》中规定的看似无足

轻重、实际却严重影响测距精度的因素，如气象气压条件改正误差、仪器的系统

误差改正（如加乘常数改正）、归算改正等。全站仪电磁波测距是在地球的自

然表面上、实际的大气条件下进行的，测得的只是距离的初步值，需要加上这些

改正项才可得到较为精确的距离测量结果。对于一般的工程测量，即使忽视一些

影响因素也能够满足工程测量的精度要求，但是在高山地区或进行高精密、变形

监测测量时，依然忽视这些影响因素，将会大大降低测量成果的精度，以至于不

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符合测量规范的要求，将主要研究气象气压对全站仪测距精度的影响。在《气象

条件对全站仪测距精度的影响》中，主要分析影响全站仪测距时气象气压元素的

求解公式。在《气象条件对全站仪距离测量的影响分析》中，主要论述了大气改

正数的计算及气象条件对全站仪有无棱镜测距的影响对比。在《全站仪气象改正

公式及气象元素测量精度对距离的影响》中，简要分析了气象气压对全站仪测距

中误差的影响，但其缺少结合实际气象气压测量设备测试精度对全站仪测距精度

的讨论。将从全站仪电磁波测距的基本原理入手，由于电磁波测距精度受所使用

仪器测距时大气折射率的影响，而影响电磁波折射率的因素主要包括干、湿温及

气压值，文章首先推导出影响全站仪精密测距的气象改正公式，并给出了徕卡Ｔ

ＰＳ1000系列全站仪的气象改正相对值公式，接着以实际测距时测量的气象气压

条件，利用该公式求解出该类型全站仪相应的气象改正数的大小，进一步论证了

气象改正对全站仪精密测距的重要性，由于全站仪气象气压的测定精度受所使用

测量设备的限制，根据误差传播定律并结合测量中全站仪气象气压的实际测定情

况，分析了气象气压测量精度对全站仪精密测距的影响，这将有助于大家对气象

气压对全站仪精密测距有一个全新的认识，同时也有利用指导工程实践。

二、气象气压公式改正推导

电磁波测距，就是利用电磁波作为载波和调制波进行长度测量，通过光束在

空气中传播的时间来计算距离，其基本公式为：

式中，Ｄ为全站仪初步测得的距离，单位为ｍ；Ｖ为电磁波大气中传播的速

度，单位为ｍ／ｓ；ｔ为电磁波在所测距离上往返一次的时间，单位为ｓ；Ｖ０

为真空中的光速值，ｎ为外业作业气象条件下实际的群折射率。一般的全站仪在

计算载波波长时采用的是