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全站儀校準(zhǔn)規(guī)程

一、目的

規(guī)范全站儀校準(zhǔn)工作，確保全站儀測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可靠性，滿足工程測量、地形測繪等領(lǐng)域?qū)y量精度的要求，使全站儀測量結(jié)果符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際作業(yè)需求 。

二、適用范圍

適用于各類光學(xué)、電子全站儀的校準(zhǔn)，包括但不限于測角精度為1″、2″、5″等級，測距精度為(1+1ppm×D)mm、(2+2ppm×D)mm等不同精度規(guī)格的全站儀，涵蓋新購置、使用中及維修后的全站儀 。

三、引用標(biāo)準(zhǔn)

1. JJG 100-2003：《全站型電子速測儀檢定規(guī)程》，規(guī)定了全站儀的計(jì)量性能要求、通用技術(shù)要求、計(jì)量器具控制等內(nèi)容，為校準(zhǔn)工作提供技術(shù)依據(jù)和操作規(guī)范。

2. GB/T 17159-2013：《工程測量用電子全站儀》，明確了全站儀的術(shù)語和定義、產(chǎn)品分類、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則以及標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸和貯存等方面的要求 。

四、術(shù)語和定義

1. 全站儀：一種集光、機(jī)、電為一體的高技術(shù)測量儀器，可同時(shí)進(jìn)行角度（水平角、垂直角）測量和距離（斜距、平距、高差）測量，并能通過內(nèi)部程序計(jì)算出測量點(diǎn)的三維坐標(biāo) 。

2. 測角中誤差：衡量全站儀測角精度的指標(biāo)，指在相同觀測條件下，對某一角度進(jìn)行多次觀測，其觀測值的中誤差 。

3. 測距中誤差：反映全站儀測距精度的參數(shù)，指在相同觀測條件下，對某一距離進(jìn)行多次測量，其測量值的中誤差 。

4. 加常數(shù)：全站儀測距系統(tǒng)的固定誤差，與所測距離長短無關(guān) 。

5. 乘常數(shù)：與所測距離成比例的誤差系數(shù)，單位為ppm（百萬分之一） 。

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五、計(jì)量特性

1. 測角精度：全站儀的測角中誤差不應(yīng)超過其標(biāo)稱精度，如標(biāo)稱精度為2″的全站儀，測角中誤差應(yīng)不大于2″ 。

2. 測距精度：測距中誤差應(yīng)符合公式 m_D = \pm (A + B×D)，其中 m_D 為測距中誤差，A 為固定誤差（單位：mm），B 為比例誤差系數(shù)（單位：ppm），D 為測距長度（單位：km） 。例如，某全站儀測距精度為(2+2ppm×D)mm，則當(dāng)測距長度 D = 1km 時(shí)，測距中誤差 m_D = \pm (2 + 2×1)mm = \pm 4mm 。

3. 加常數(shù)和乘常數(shù)：加常數(shù)的誤差范圍應(yīng)在規(guī)定的允許誤差內(nèi)，一般為±(3 - 5)mm；乘常數(shù)的誤差應(yīng)不超過其標(biāo)稱值的±(1 - 2)ppm 。

六、校準(zhǔn)條件

1. 環(huán)境條件

• 溫度：(20±5)℃ ，溫度變化率每小時(shí)不超過1℃ 。溫度過高或過低以及溫度的劇烈變化會(huì)影響全站儀內(nèi)部光學(xué)元件的折射率、機(jī)械部件的尺寸和電子元件的性能，從而導(dǎo)致測量誤差 。

• 相對濕度：35% - 75% 。濕度超出范圍可能引起儀器內(nèi)部結(jié)露，導(dǎo)致光學(xué)元件霉變、電路短路等問題，影響儀器正常工作 。

• 大氣壓力：(86 - 106)kPa 。大氣壓力的變化會(huì)影響空氣的密度，進(jìn)而影響光在空氣中的傳播速度，對測距精度產(chǎn)生影響 。

• 場地：校準(zhǔn)場地應(yīng)平坦、堅(jiān)實(shí)，周圍無明顯振動(dòng)源和電磁干擾源 。場地應(yīng)具備足夠的空間，滿足全站儀測距和測角的校準(zhǔn)需求，一般要求測距校準(zhǔn)場地長度不小于全站儀最大測程的1/2 。

2. 校準(zhǔn)設(shè)備

• 標(biāo)準(zhǔn)基線場：由若干個(gè)已知精確距離的控制點(diǎn)組成，距離精度優(yōu)于被校全站儀測距精度的1/3 。用于校準(zhǔn)全站儀的測距功能，通過與全站儀測量的距離值進(jìn)行比對，確定全站儀的測距誤差 。

• 多齒分度臺(tái)：分度精度優(yōu)于被校全站儀測角精度的1/3 ，如被校全站儀測角精度為2″，多齒分度臺(tái)分度精度應(yīng)優(yōu)于0.67″ 。用于校準(zhǔn)全站儀的測角功能，通過測量多齒分度臺(tái)的角度值，與全站儀測量的角度值進(jìn)行比較，計(jì)算全站儀的測角誤差 。

• 標(biāo)準(zhǔn)反射棱鏡：反射效率高、穩(wěn)定性好，其常數(shù)已知且精度滿足校準(zhǔn)要求 。在測距校準(zhǔn)時(shí)作為反射目標(biāo)，與全站儀配合使用 。

• 水準(zhǔn)儀：精度不低于DS3級，用于校準(zhǔn)場地和全站儀安裝基座的水平度調(diào)整，確保全站儀處于水平狀態(tài)，減少因儀器傾斜導(dǎo)致的測量誤差 。

• 溫度計(jì)、氣壓計(jì)：精度滿足校準(zhǔn)環(huán)境參數(shù)測量要求，用于測量校準(zhǔn)環(huán)境的溫度和大氣壓力，以便對全站儀測量數(shù)據(jù)進(jìn)行氣象改正 。

七、校準(zhǔn)前準(zhǔn)備

1. 外觀檢查

• 查看全站儀外殼是否有破損、變形，顯示屏有無損壞、顯示異常，按鍵是否能正常操作，電池倉是否清潔、無腐蝕 。

• 檢查望遠(yuǎn)鏡物鏡、目鏡是否有灰塵、油污、劃傷，調(diào)焦是否順暢，十字絲是否清晰 。

• 確認(rèn)儀器的腳螺旋、水平制動(dòng)和微動(dòng)螺旋、垂直制動(dòng)和微動(dòng)螺旋等操作部件是否靈活、有效，有無松動(dòng)、卡滯現(xiàn)象 。

• 檢查儀器的通信接口是否完好，連接線纜是否破損、老化，插頭插座是否接觸良好 。

2. 功能檢查

• 接通電源，開啟全站儀，檢查儀器是否能正常啟動(dòng)，各功能菜單是否可正常調(diào)用 。

• 進(jìn)行簡單的自測試功能，如電池電量檢測、儀器內(nèi)部參數(shù)檢查等，查看是否有錯(cuò)誤提示信息 。

• 測試全站儀的角度測量功能，轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，觀察水平角和垂直角的顯示值是否連續(xù)、準(zhǔn)確變化 。

• 測試測距功能，在短距離內(nèi)（如5 - 10m）對已知距離目標(biāo)進(jìn)行測距，檢查測量結(jié)果是否合理，測距時(shí)間是否正常 。

3. 儀器安置：將全站儀安置在穩(wěn)固的三腳架上，使用水準(zhǔn)儀調(diào)整三腳架腿高度，使全站儀基座大致水平 。通過腳螺旋精確調(diào)整全站儀的水平度，使水準(zhǔn)氣泡居中，確保儀器處于水平狀態(tài) 。在儀器安置過程中，應(yīng)避免儀器受到碰撞和振動(dòng) 。

4. 參數(shù)設(shè)置：根據(jù)校準(zhǔn)環(huán)境的溫度、大氣壓力等參數(shù)，在全站儀中設(shè)置相應(yīng)的氣象改正參數(shù) 。同時(shí)，設(shè)置全站儀的測量模式為標(biāo)準(zhǔn)測量模式，如角度測量為水平角/垂直角測量模式，測距為斜距測量模式 。

八、校準(zhǔn)項(xiàng)目與校準(zhǔn)方法

（一）水平角測量誤差校準(zhǔn)

1. 連接與設(shè)置：將全站儀安置在多齒分度臺(tái)中心位置，精確對中、整平 。在全站儀中設(shè)置水平角測量的初始值為0°00′00″ 。

2. 測量操作：轉(zhuǎn)動(dòng)多齒分度臺(tái)，依次設(shè)置角度為0°、30°、60°、90°、120°、150°、180°、210°、240°、270°、300°、330°，每個(gè)角度位置用全站儀正鏡（盤左）測量3次，記錄每次測量的水平角值；然后倒鏡（盤右）重復(fù)上述操作，再次記錄各角度位置的測量值 。

3. 計(jì)算誤差：分別計(jì)算正鏡和倒鏡測量時(shí)各角度位置的平均值，然后計(jì)算正倒鏡平均值的差值，即兩倍照準(zhǔn)差（2C） 。公式為：2C = \text{正鏡平均值} - \text{倒鏡平均值} \pm 180° 。計(jì)算各角度位置的測角誤差，測角誤差為各角度位置測量平均值與多齒分度臺(tái)實(shí)際角度值的差值 。

4. 結(jié)果判定：各角度位置的測角誤差和兩倍照準(zhǔn)差（2C）應(yīng)不超過全站儀標(biāo)稱的測角精度 。若超出精度范圍，需對全站儀的橫軸、豎軸等部件進(jìn)行檢查和調(diào)整，然后重新進(jìn)行校準(zhǔn) 。

（二）垂直角測量誤差校準(zhǔn)

1. 儀器安置與準(zhǔn)備：全站儀安置在穩(wěn)固的三腳架上，精確對中、整平 。在全站儀中設(shè)置垂直角測量的初始值為0°00′00″ 。選擇一個(gè)垂直方向的目標(biāo)，如遠(yuǎn)處建筑物的墻角或?qū)Ｓ玫拇怪毙?zhǔn)目標(biāo) 。

2. 測量過程：用全站儀正鏡（盤左）瞄準(zhǔn)目標(biāo)，測量垂直角，記錄測量值；然后倒鏡（盤右）再次瞄準(zhǔn)同一目標(biāo)，測量垂直角并記錄 。重復(fù)上述操作，共進(jìn)行6次測量 。

3. 誤差計(jì)算：分別計(jì)算正鏡和倒鏡測量的垂直角平均值，計(jì)算正倒鏡平均值的差值，即指標(biāo)差 x 。公式為：x = \frac{1}{2}(\text{正鏡平均值} - \text{倒鏡平均值} \pm 180°) 。計(jì)算各次測量的垂直角誤差，垂直角誤差為各次測量值與理論垂直角值（目標(biāo)垂直角已知或可通過測量其他相關(guān)參數(shù)計(jì)算得出）的差值 。

4. 判斷標(biāo)準(zhǔn)：各次測量的垂直角誤差和指標(biāo)差應(yīng)不超過全站儀標(biāo)稱的測角精度 。若超出精度范圍，需檢查全站儀的豎盤指標(biāo)補(bǔ)償器是否正常工作，對補(bǔ)償器參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)或調(diào)整全站儀的豎軸垂直度等 。

（三）測距誤差校準(zhǔn)

1. 場地布置與連接：在標(biāo)準(zhǔn)基線場上，將全站儀安置在一端的控制點(diǎn)上，精確對中、整平 。在另一端的控制點(diǎn)上安置標(biāo)準(zhǔn)反射棱鏡，確保棱鏡中心與控制點(diǎn)重合 。

2. 測量操作：在全站儀中設(shè)置測距參數(shù)，如氣象改正參數(shù)、棱鏡常數(shù)等 。對標(biāo)準(zhǔn)基線場上的已知距離進(jìn)行測量，從短距離到長距離依次測量，一般選取不少于5個(gè)不同距離的點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)測量3次，記錄每次測量的斜距值 。測量過程中，應(yīng)確保全站儀和棱鏡的對中精度，避免儀器和棱鏡發(fā)生位移 。

3. 數(shù)據(jù)處理：根據(jù)全站儀測量的斜距值，結(jié)合測量時(shí)的氣象條件和全站儀設(shè)置的參數(shù)，計(jì)算出平距值 。將計(jì)算得到的平距值與標(biāo)準(zhǔn)基線場的已知平距值進(jìn)行比較，計(jì)算測距誤差 。測距誤差公式為：\Delta D = D_x - D_n，其中 \Delta D 為測距誤差，D_x 為全站儀測量計(jì)算得到的平距值，D_n 為標(biāo)準(zhǔn)基線場已知平距值 。

4. 校準(zhǔn)判斷：計(jì)算得到的測距誤差應(yīng)符合全站儀的測距精度要求，即滿足公式 m_D = \pm (A + B×D) 規(guī)定的誤差范圍 。若測距誤差超出范圍，需檢查全站儀的測距系統(tǒng)，如發(fā)射和接收光路是否正常、測距頻率是否準(zhǔn)確等，對全站儀的加常數(shù)和乘常數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn) 。

（四）加常數(shù)和乘常數(shù)校準(zhǔn)

1. 準(zhǔn)備工作：在標(biāo)準(zhǔn)基線場上，選擇至少3個(gè)不同距離的已知控制點(diǎn)，距離間隔應(yīng)適當(dāng)，如0.5km、1km、1.5km 。將全站儀安置在合適位置，精確對中、整平 。

2. 測量操作：分別對3個(gè)控制點(diǎn)進(jìn)行測距，每個(gè)控制點(diǎn)測量多次（一般為6 - 10次），記錄每次測量的斜距值 。同時(shí)記錄測量時(shí)的氣象條件 。

3. 數(shù)據(jù)計(jì)算：根據(jù)測量的斜距值和已知的控制點(diǎn)平距值，考慮氣象改正因素，通過最小二乘法擬合計(jì)算出全站儀的加常數(shù) K 和乘常數(shù) R 。計(jì)算過程較為復(fù)雜，一般借助專業(yè)的校準(zhǔn)軟件或計(jì)算工具進(jìn)行 。

4. 結(jié)果判定：計(jì)算得到的加常數(shù)和乘常數(shù)應(yīng)在全站儀規(guī)定的允許誤差范圍內(nèi) 。若超出范圍，需對全站儀的測距系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整或重新校準(zhǔn) 。校準(zhǔn)后，再次進(jìn)行測距誤差校準(zhǔn)，確保測距精度符合要求 。

九、校準(zhǔn)結(jié)果處理

1. 校準(zhǔn)記錄：校準(zhǔn)過程中，詳細(xì)記錄校準(zhǔn)日期、校準(zhǔn)人員、全站儀型號、編號、校準(zhǔn)設(shè)備信息、各校準(zhǔn)項(xiàng)目的測量數(shù)據(jù)、計(jì)算結(jié)果等 。校準(zhǔn)記錄應(yīng)準(zhǔn)確、清晰、完整，不得隨意涂改 。校準(zhǔn)記錄格式可參考表1：

|校準(zhǔn)項(xiàng)目|測量次數(shù)|測量值|平均值|誤差|是否合格|

|---|---|---|---|---|---|

|水平角測量（0°）|正鏡1|[具體角度值]| | | |

|水平角測量（0°）|正鏡2|[具體角度值]| | | |

|...|...|...|...|...|...|

|垂直角測量（第1次）|正鏡|[具體角度值]| | | |

|垂直角測量（第1次）|倒鏡|[具體角度值]| | | |

|...|...|...|...|...|...|

|測距測量（第1點(diǎn)）|第1次|[斜距值]| | | |

|測距測量（第1點(diǎn)）|第2次|[斜距值]| | | |

|...|...|...|...|...|...|

|加常數(shù)校準(zhǔn)|[計(jì)算過程及結(jié)果]| | | | |

|乘常數(shù)校準(zhǔn)|[計(jì)算過程及結(jié)果]| | | | |

2. 校準(zhǔn)證書：校準(zhǔn)合格的全站儀，出具校準(zhǔn)證書 。校準(zhǔn)證書內(nèi)容包括全站儀基本信息（名稱、型號、編號、制造廠等）、校準(zhǔn)依據(jù)、校準(zhǔn)環(huán)境條件、校準(zhǔn)設(shè)備、校準(zhǔn)項(xiàng)目及結(jié)果、校準(zhǔn)日期、校準(zhǔn)人員簽名、校準(zhǔn)單位印章等 。校準(zhǔn)結(jié)果應(yīng)明確給出各校準(zhǔn)項(xiàng)目的測量值、誤差值以及是否符合計(jì)量特性要求的結(jié)論 。校準(zhǔn)證書格式可參考相關(guān)計(jì)量校準(zhǔn)證書標(biāo)準(zhǔn)模板 。

3. 校準(zhǔn)報(bào)告：校準(zhǔn)不合格的全站儀，出具校準(zhǔn)報(bào)告 。報(bào)告中應(yīng)詳細(xì)說明不合格項(xiàng)目及測量結(jié)果，分析不合格原因，如儀器光學(xué)部件損壞、電子元件故障、機(jī)械部件松動(dòng)等，并提出相應(yīng)的處理建議，如維修、更換部件、重新校準(zhǔn)等 。校準(zhǔn)報(bào)告格式可根據(jù)實(shí)際情況制定，應(yīng)包含全站儀基本信息、校準(zhǔn)情況概述、不合格項(xiàng)目及分析、處理建議等內(nèi)容 。

十、復(fù)校時(shí)間間隔

1. 常規(guī)情況：全站儀的復(fù)校時(shí)間間隔一般為1年 。在正常使用情況下，每年進(jìn)行一次校準(zhǔn)，可有效保證全站儀的測量精度和可靠性 。

2. 特殊情況

• 使用頻率：若全站儀使用非常頻繁，如每天用于多個(gè)測量項(xiàng)目，或在大型工程建設(shè)中連續(xù)作業(yè)，可適當(dāng)縮短復(fù)校時(shí)間間隔，建議為6個(gè)月 。頻繁使用會(huì)使儀器的機(jī)械部件磨損加快，電子元件老化，影響測量精度，需要更頻繁地校準(zhǔn) 。

• 使用環(huán)境：全站儀處于惡劣環(huán)境中，如高溫、高濕、強(qiáng)磁場、多塵等環(huán)境，應(yīng)縮短復(fù)校時(shí)間間隔，一般為3 - 6個(gè)月 。惡劣環(huán)境會(huì)對儀器的光學(xué)性能、電子性能和機(jī)械性能產(chǎn)生不良影響，增加測量誤差的風(fēng)險(xiǎn) 。

• 設(shè)備狀況：全站儀經(jīng)過維修或更換關(guān)鍵部件（如測距頭、測角編碼器、主板等）后，應(yīng)立即進(jìn)行校準(zhǔn) 。后續(xù)的復(fù)校時(shí)間間隔可根據(jù)設(shè)備維修后的穩(wěn)定性和使用情況重新評估確定 。