项目5：全站仪及其应用.ppt

1.概述 2.全站仪的结构与功能 3.全站仪的测量方法,北京大学出版社,项目5 全站仪及其应用,,第2页/共24页,你知道吗？随着社会经济和科学技术不断发展，测绘技术水平也相应地得到了迅速地提高。测绘作业手段也有了一个质的飞越，测绘仪器设备由过去的光学经纬仪，逐渐地过渡到了全站仪。 全站仪是一种可以同时进行角度（水平角、竖直角）测量、距离（斜距、平距、高差）测量和数据处理的仪器。在测量中只需一次安置，便可以完成测站上所有的测量工作，既操作方便，精度又高，现在工程中被广泛采用，所以领会全站仪构造原理和使用方法是掌握现代测量技术水平的关键之一。 本项目将详细阐述全站仪的结构与功能以及测量方法，系统学习后你一定会感觉到你又掌握了一项现代测量新技术，并在实际工程中将会大显身手。,项目5 全站仪及其应用,项目导入,,第3页/共24页,全站仪又称全站型电子速测仪（Electronic Total Station），全站仪是由电子测距仪、电子经纬仪和电子记录装置三部分组成。 全站仪的电子记录装置是由存储器、微处理器、输入和输出部分组成。由微处理器对获取的斜距、水平角、竖直角、视准轴误差、指标差、棱镜常数、气温、气压等信息进行处理，可以获得各种改正后的数据。 从结构上分，全站仪可分为组合式和整体式两种。组合式全站仪是用一些连接器将测距部分、电子经纬仪部分和电子记录装置部分连接成的一个组合体。整体式全站仪是在一个仪器内装配测距部分、测角部分和电子记录部分。,项目5.1 概述,,第4页/共24页,全站仪的应用可归纳为四个方面： 1.在地形测量中，可将控制测量和碎步测量同时进行； 2.可进行施工放样测量，将设计好的管线、道路、建筑物、构筑物等的位置按图纸数据测设到地面上； 3.可用全站仪进行导线测量、前方交会、后方交会等，不但操作简便且速度快、精度高； 4.通过数据输人输出接口设备，将全站仪与计算机、绘图仪连接在一起，形成一套完整的测绘系统，大大提高测绘工作的质量和效率。,项目5.1 概述,,第5页/共24页,全站仪是由电子测角、电子测距、电子计算和数据存储系统等组成，它本身就是一个带有特殊功能的计算机控制系统。从总体上看，全站仪由两大部分组成： 1.为采集数据而设置的专用设备：主要有电子测角系统、电子测距系统、数据存储系统，还有自动补偿设备等。 2.过程控制机：主要用于有序地实现上述每一专用设备的功能。过程控制机包括与测量数据相连接的外围设备及进行计算、产生指令的微处理机。,项目5.1 概述,返回首页,,第6页/共24页,全站仪的种类很多，各种型号仪器的基本机构大致相同。在此以南方测绘公司生产的三鼎STS-750系列全站仪为例进行介绍。下图为STS-750的结构图，其中STS-752R为免棱镜全站仪。,项目5.2 全站仪的结构与功能,5.2.1 仪器结构,,第7页/共24页,全站仪开机显示屏示意图,项目5.2 全站仪的结构与功能,5.2.1 仪器结构,,第8页/共24页,1：当前操作区(有效区)； 2：图标；3：固定键(具有相应的固定功能)；4：字符数字键；5：导航键(在编辑或输入模式中控制输入光标，或控制当前操作光标)；6：软功能键(相应功能随屏幕底行显示而变化)；7：软功能(显示软功能键对应的操作功能，用于启动相应功能。在STS-720系列全站仪中还用于启动输入数字、字符功能)；8：测量热触发键(重要按键)；9：电源开关键,项目5.2 全站仪的结构与功能,5.2.2 键的功能,,第9页/共24页,1固定键 图中显示的3标注的是固定键，各个固定键的功能分别为： 自定义健：可定义用户键。可从“常用功能”菜单中选择定义该键功能。,项目5.2 全站仪的结构与功能,5.2.2 键的功能,常用功能：常用测量功能键。有几项功能可以调用。它的应用说明如下： 功能可以在不同的应用程序中直接启动。每项功能都可以指定给自定义键。 菜 单：菜单键。调用程序、设置参数、数据管理、通信参数、仪器检校、系统信息和数据传输等。 翻 页：翻页键。当某对话框包含几个页面时，用于翻页。 ESC：退出对话框或退出编辑模式，保留先前值不变。返回上一级菜单。 ENT：确认输入，进入下一输入区。,,第10页/共24页,项目5.2 全站仪的结构与功能,5.2.2 键的功能,2测量热触发键 测量热触发键(重要按键)可设置为“测存”、“测距”或“关闭”三种功能。在“系统设置”或“主要设置”菜单中可激活该键功能。 3软按键（功能键） 屏幕上面几行显示观测数据，命令及功能软按键列于屏幕底行，共四个软键，即：F1、F2、F3、F4 键。可以通过按键将对应的功能键激活。每一个软功能键所代表的实际意义依赖于当前激活的应用程序及功能。,,第11页/共24页,项目5.2 全站仪的结构与功能,5.2.2 键的功能,一般软按键 测存：启动角度及距离测量，并将测量值记录到相应的记录设备中； 测距：启动角度及距离测量，但不记录数据记录记录当前显示的测量数据； 坐标：打开坐标输入模式列表显示所有可用选项的列表； 检索：对已输入的点名启动搜索功能； EDM：显示EDM设置； 返回：退回到前一个激活的对话框； 继续：继续到下一个对话框； ：返回到第一页软按键； ：继续到下一页软按键； 确认：设置显示信息或对话框并退出对话框,返回首页,,第12页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.1 测量前的准备工作,1全站仪的日常检校 （1）照准部水准器的检验与校正； （2）圆水准器的检验与校正； （3）十字丝位置的检验与校正； （4）视准轴的检验与校正； （5）光学对点器的检验与校正； （6）测距轴与视准轴同轴的检查； （7）距离加常数的测定。 其中，上述（1）（5）项与普通经纬仪检验与校正基本相同。,,第13页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.1 测量前的准备工作,2安置全站仪（利用光学对点器对中） （1）架设三角架 将三角架伸到适当高度，确保三腿等长、打开，并使三角架顶面近似水平，且位于测站点的正上方。将三角架腿支撑在地面上，使其中一条腿固定。,,第14页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.1 测量前的准备工作,（2）安置仪器和对点 将仪器小心地安置到三角架上，拧紧中心连接螺旋，调整光学对点器，使十字丝成像清晰。双手握住另外两条未固定的架腿，通过对光学对点器的观察调节该两条腿的位置。当光学对点器大致对准测站点时，使三角架三条腿均固定在地面上。调节全站仪的三个脚螺旋，使光学对点器精确对准测站点。,,第15页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.1 测量前的准备工作,（3）利用圆水准器粗平仪器 调整三角架三条腿的长度，使全站仪圆水准气泡居中。 （4）利用管水准器精平仪器 如图所示，松开水平制动螺旋，转动仪器，使管水准器平行于某一对脚螺旋A、B的连线。通过旋转脚螺旋A、B，使管水准器气泡居中。 将仪器旋转90，使其垂直于脚螺旋A、B的连线。旋转脚螺旋C，使管水准器泡居中。,,第16页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.1 测量前的准备工作,（5）精确对中与整平 通过对光学对点器的观察，轻微松开中心连接螺旋，平移仪器(不可旋转仪器)，使仪器精确对准测站点。再拧紧中心连接螺旋，再次精平仪器。 此项操作重复至仪器精确对准测站点为止。,,第17页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.1 测量前的准备工作,3参数设置 （1）EDM模式设置 在测量开始前，需要选择距离测量的模式。该全站仪提供的测量模式有：精测单次/精测2次/精测3次/精测4次/精测5次/精测连续/跟踪测量。,操作步骤 按键 显示 按F4()显示常规测量的第2 F4 页软按键。按F3进入EDM设置。 F4 F3,,第18页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.1 测量前的准备工作,操作步骤 按键 显示 当光标在EDM模式选项处时，按 导航键的 选择测量模式。 每按下一次 或 ， 测量模式就改变一次。 设置完毕，按F3(设定)返回常 规测量功能。若要取消所作的设置， 按ESC，出现如右图显示对话框。 F3 按F1，返回到EDM设置功能，可 重新对EDM参数进行设置。,,第19页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.1 测量前的准备工作,操作步骤 按键 显示 按F4,退出到常规测量功能。 （2）棱镜常数的设置 每个公司生产的棱镜其常数是不一样的，因此必须设置相应的棱镜常数。一旦设置了棱镜常数，关机后该常数将被保存。,,第20页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.1 测量前的准备工作,操作步骤 按键 显示 进入EDM设置屏幕后，用导航键 的将光标移到棱镜常数项。 ENT 输入棱镜常数值，并按ENT键。 设置完毕，按F3(设定)返回常 规测量功能。若要取消所作的设置， 按ESC，出现如右图显示对话框。按 F3 F1，返回到EDM设置功能，可重新 对EDM参数进行设置。按F4,退出 到常规测量功能。,,第21页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.1 测量前的准备工作,（3）气象数据的设置 在该仪器中，气象数据的设置包括大气折光系数、温度、气压和气象改正的设定。 仪器在进行水平距离和高差的计算时，可自动对大气折光和地球曲率的影响进行改正。 大气折光和地球曲率的改正依下面所列的公式计算： 经改正后的平距： 经改正后的高差： 大气改正的计算方式如下：(计算单位：米),,第22页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.1 测量前的准备工作,操作步骤 按键 显示 在EDM 设置屏幕中，按F1 F1 (气象)进入大气改正功能。 输入折光系数。 输入0.20 例：输入0.2，并按ENT键。 + 光标移到温度项。 ENT,,第23页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.1 测量前的准备工作,操作步骤 按键 显示 输入温度值 输入26 例：输入26，并按ENT键。 + 光标移到气压项。 ENT 输入气压 输入1020 例：输入1020hPa，并按ENT键 + 程序计算出气象改正值，光标 ENT 移到折光系数处。,,第24页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.1 测量前的准备工作,操作步骤 按键 显示 设置完毕，按F4保存设置，返 F4 回上一级菜单。在这里还要按 F3 F3(设定)，将所作设置保存并退 出到常规测量功能。,,第25页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.2 常规测量,常规测量在该系列全站仪中分四页菜单，包括了所有常用的测量功能，如角度测量、距离测量及坐标测量。显示如图所示：,,第26页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.2 常规测量,1水平角测量 全站仪水平角的测角原理与经纬仪相同，其测角步骤为： 操作步骤 按键 显示 照准用于起始目标点。 照准目标点,,第27页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.2 常规测量,操作步骤 按键 显示 按F4(向下)键两次，转到第3 F4 页软按键，按F1(置Hz)设置水平 F4 角。 F1 屏幕显示当前的水平角度值。,,第28页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.2 常规测量,在当前窗口下，可以根据实际情况按F4键设定固定水平度盘读数，也可以按F1选择将该目标方向的方向值设为零方向。 起始方向的方向值设置好以后，显示屏将转回起始的常规测量界面，当转动全站仪照准部瞄准下一目标时，常规测量界面将显示此时水平度盘方向值。,,第29页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.2 常规测量,2测站的设置 当需要测量点的坐标时，设置好测站点(仪器位置)相对于原点的坐标后，仪器便可求出显示未知点(棱镜位置)的坐标。具体操作为： 操作步骤 按键 显示 按F4(向下)键，转到第2页软 F4 按键，按F1(设站)设置测站及仪 F1 器高。,,第30页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.2 常规测量,操作步骤 按键 显示 输入测站点的点名、仪器高及坐 标。输入完一项按ENT键将光标移 到下一输入区。 所有输入完毕，按F4(设定)保 F4 存测站数据并返回常规测量功能。,,第31页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.2 常规测量,3测量模式 当所有设置完成后，便可以开始测量。测量结果分四种页面显示，包含了常规测量的所有数据（角度、距离、高差、高程、点位坐标值），按翻页键可分别查看结果。具体操作过程为： 操作步骤 按键 显示 输入点名及棱镜高，输入完一项 按ENT键将光标移到下一输入区。 需要时输入编码。,,第32页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.2 常规测量,操作步骤 按键 显示 照准棱镜中心，按F1(测存)或 F2(测距)+F3(记录)启动测量， 并记录测得的数据。测量及记录的 数据包括角度、距离、坐标，按翻 页可查看。 一个点的测量工作结束后，程序 会将点名自动+1，照准棱镜中心重 复刚才的步骤即可开始下一点的测量。,,第33页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.3 放样测量,全站仪中的放样程序可根据放样点的坐标或手工输入的角度、水平距离和高程计算放样元素。放样的差值会在显示屏上连续显示。 STS-750系列全站仪的放样步骤为： （1）设置作业； （2）设置测站点； （3）设置后视方位角； （4）从内存中提取坐标，这里的坐标可以是测量的，也可以是输入的已知点坐标； （5）进行放样，有三种放样方式可选择：极坐标放样、正交法放样、坐标差放样。,,第34页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.3 放样测量,1设置作业 操作步骤 按键 显示 在放样设置菜单中按屏幕下方 F1 软键F1，进入作业设置功能。 注：*：已进行设置的项目 ：没有进行设置的项目 按F1(增加)创建一个作业。 F1 增加 创建一个新作业。 确认 设置该作业，回到启动 程序。,,第35页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.3 放样测量,操作步骤 按键 显示 输入待创建作业的名称、作业员 等信息。输入完一项按ENT将光标 移到下一输入区。 输入完毕，按F4(确认)保存作 F4 业，并将创建的作业设置为当前作 业。,,第36页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.3 放样测量,操作步骤 按键 显示 屏幕显示“作业已保存！”“作 业已设置！”提示，并返回测量设 置菜单。已设置的项目前面会有 “*”标识。 2设置测站 每个目标点坐标计算都与测站的设置有关。至少要设置测站的平面坐标(X0，Y0)。测站高程在需要测量点的高程时需要输入。测站点坐标可以人工输入，也可以在仪器内存中读取。,,第37页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.3 放样测量,操作步骤 按键 显示 在放样设置菜单中按屏幕下方 F2 软键F2，进入测站设置功能。 在测站设置功能界面按F3(坐 F3 标)。,,第38页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.3 放样测量,操作步骤 按键 显示 输入点名以及该点坐标，输入完 一项，按ENT键将光标移到下一输 入区。 按F4保存该测站点坐标。 F4,,第39页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.3 放样测量,操作步骤 按键 显示 屏幕提示“数据已保存！”接着 输入仪器高，并按ENT键。 屏幕返回测量设置菜单。已设置 的项目前面会有“*”标识。,,第40页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.3 放样测量,3设置后视方向 在设置后视定向的过程中，水平方向值可以通过手工方式输入，也可根据已知点的坐标，进行设置。以手工方式输入定向的方向为例，介绍设置过程： 操作步骤 按键 显示 在放样设置菜单中按屏幕下方 F3 软键F3，进行定向设置。,,第41页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.3 放样测量,操作步骤 按键 显示 按F1，选择人工输入。 F1 照准后视点，输入任意水平方向 值，以及棱镜高和点名。输入完一 项按ENT键。,,第42页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.3 放样测量,操作步骤 按键 显示 按F1(测存)启动放样并设置 F1 定向。 设定：不启动放样功能，按该键 完成定向。 置零：将后视方位角设置为0值。 屏幕返回测量设置菜单。已设置 的项目前面会有“*”标识。,,第43页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.3 放样测量,4设置放样点放样 在STS-750系列全站仪中，可以选择从作业中提取放样点坐标来进行放样，也可以选择手工输入放样点坐标进行放样。以手工输入放样点坐标为例介绍点位放样的操作过程： 操作步骤 按键 显示 设置好作业、测站以及定向方位 F4 角后，在放样设置菜单中按F4开 始放样。,,第44页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.3 放样测量,操作步骤 按键 显示 按F4()键,显示第二页软按 F4 键。 按F3(坐标)输入待放样的点 F3 名和坐标。输入完一项，按ENT键 将光标移到下一输入区。,,第45页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.3 放样测量,操作步骤 按键 显示 输入完毕，按F4保存数据，进 F4 入放样程序。开始对输入的点进行 放样。 照准当前棱镜，按F2(测距)开 F2 始测量并计算显示测量点与放样 点之间的放样参数差。,,第46页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.3 放样测量,操作步骤 按键 显示 转动仪器照准部，使“Hz”项 显示的角度差为00000,同 时指挥立尺员移动棱镜。 按箭头方向前后移动棱镜，使 “ ”项显示的距离值为0 m。,,第47页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.3 放样测量,操作步骤 按键 显示 当Hz和 都为0值时，表 明当前的棱镜点即为放样点。 项显示的为填挖数据。,,第48页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.4 交会测量,当测区内用导线或小三角布设的控制点，还不能满足测图或施工放样的要求时，可采用交会定点的方法来加密。在STS-750系列全站仪中，提供了四种交会方式：方位方位交会法（前方交会）、方位距离交会法、距离距离交会和四点交会。 1方位方位交会 方位方位的交会是已知两点P1、P2，以及这两点分别与交会点P3连线的直线坐标方位角，通过方向交会的方式，将点位计算出来进行放样。,,第49页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.4 交会测量,操作步骤 按键 显示 在COGO 主菜单中按F2，再在 F2 交会菜单中按F1，进入方位-方 F1 位交会功能。 输入已知点P1的点名，并按ENT 键将光标移到下一行。,,第50页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.4 交会测量,操作步骤 按键 显示 输入P1到P3的方位角并按ENT 键将光标移到下一行。 输入另一个已知点P2 的点名， 并按ENT键将光标移到下一行。操 作同步骤。,,第51页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.4 交会测量,操作步骤 按键 显示 输入P2到P3的方位角，并按ENT 键。 按F2(计算)，显示结果。 F2 若要对该点进行放样操作，输入新 点点名，按F1即可开始放样操 作。,,第52页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.4 交会测量,2方位距离交会 已知P1、P2两点，P1点与放样点P3、P4连线的方位角，以及P2点与放样点P3、P4之间的距离，放样点P3、P4。如图所示。具体放样操作过程为：,,第53页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.4 交会测量,操作步骤 按键 显示 在交会菜单中按F2，进入方位 F2 -距离交会功能。 输入已知点P1的点名，并按ENT 键将光标移到下一行。,,第54页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.4 交会测量,操作步骤 按键 显示 输入P1 到未知点P3和P4的方 位角，并按ENT键将光标移到下一 行。 输入另一个已知点P2 的点名， 操作同步骤。,,第55页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.4 交会测量,操作步骤 按键 显示 输入P2到P3 或P4的距离，并 按ENT键。 按F2(计算)，显示结果。 若要对该点进行放样操作，输入新 点点名，按F1即可开始放样操 作。,,第56页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.5 对边测量,用“对边测量”程序可以实时计算2个目标点间的斜距、水平距离、高差和方位角。参与计算的点可以是实时测得或从内存中选取的，也可以是从键盘人工输入的。STS-750系列全站仪给用户提供了折线对边和射线对边两种选择。 1折线对边测量 如图所示，A为测站点，B、C为两目标点，通过在A点对B、C两点进行观测，实时计算出B、C两点间的斜距、水平距离、高差和方位角，这就是折线对边测量。,,第57页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.5 对边测量,折线对边测量的具体操作步骤为： 操作步骤 按键 显示 在应用程序菜单中按翻页，进入 翻页 菜单第2页，再按F1开始对边测 F1 量。 设置作业、测站以及定后视方 向，按F4开始对边测量。,,第58页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.5 对边测量,操作步骤 按键 显示 选择对边测量方法。这里以F1 F1 折线对边为例。 用于折线对边的点有多种方法 可得到，可以通过照准测存的方式， 也可以通过检索、列表或人工输入 坐标的方式得到对边点B。,,第59页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.5 对边测量,操作步骤 按键 显示 设置第二个目标点C的点名及 棱镜高。操作同上。 显示对边测量结果。 ：点B和点C间的平距 ：点B和点C间的斜距 ：点B和点C间的高差 坡度：点B和点C间的坡度(%),,第60页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.5 对边测量,操作步骤 按键 显示 按翻页键显示结果的第二页面。 翻页 方位：点B和点C间的方位角 2射线对边测量 如图所示，O为测站点，通过分别观测A、B、C点，实时计算出OA、OB、OC三边的斜距、水平距离、高差和方位角，这就是射线对边测量。,,第61页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.5 对边测量,射线对边测量的具体操作步骤为： 操作步骤 按键 显示 选择对边测量方法，F2：射线对 F2 边为例。 设置中心点O的点名及棱镜在 该点的高度。,,第62页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.5 对边测量,操作步骤 按键 显示 设置端点A的点名及棱镜高。 显示对边测量结果。 ：中心点O和点A间的平距 ：中心点O和点A间的斜距 ：中心点O和点A间的高差 坡度：中心点O和点A间的坡度(%),,第63页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.5 对边测量,操作步骤 按键 显示 方位：中心点O和点A间的方位角,,第64页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.6 面积计算,用全站仪的面积测量(平面)程序，可以实时测算目标点之间连线所包围的面积。目标点的点数没有限制，参与计算的点可以实时测算，从内存中选取，也可以从键盘中人工输入。 STS-750系列全站仪的面积计算功能： 例如图所示，要求1、2、3、4点所围平面面积，需要在一已知点O安置全站仪，分别观测1、2、3、4点即可计算出四点所围面积。具体操作过程为：,,第65页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3.6 面积计算,操作步骤 按键 显示 在应用程序菜单中按翻页，进入 翻页 菜单第2页，再按F2开始面积测 F2 量。 设置作业、测站以及定后视方 向，按F4开始面积测量。,,第66页/共24页,项目5.3 全站仪的测量方法,5.3