数字测图系统硬件设备之全站仪数据采集步骤(ppt 89页).ppt

1、使用全站仪测图,2.6 使用全站仪测图,1 示意 2常用术语 3地面控制点的作用 4 全站仪数据采集步骤 5测量前的准备 6角度测量 7距离测量 8坐标测量 9专用测量 10存储数据卡的使用,1 示意 观看测量工作录像,4.5 全站仪及特点,由于全站仪集测角、测距于一体，由微处理机控制能自动进行测距、测角，能自动归算水平距离、高差和坐标等，还能进行施工放样，能自动记录观测数据，所以使用极为方便，深受广大测量工作者的欢迎。 我国从80年代初期开始小批量引进外国制造的全站仪，到90年代已能自主研制并批量生产。目前，全站仪已在国民经济各个部门得到广泛应用。 全站仪的独立观测值是斜距、水平方向值和垂直

2、角，其他数据如平距、高差、坐标等可由全站仪内的微处理机计算而得，不必另行观测，这是在全站仪的使用过程中应当注意的。 全站仪发展历程,Wild T2000电子经纬仪+ DI5相位式红外测距仪,Wild 新T2+DI1000 相位式红外测距仪,4.5 全站仪及特点,三同轴望远镜 在全站仪的望远镜中，照准目标的视准轴、光电测距的红外光发射光轴和接收光轴是同轴的，因此，测量时使望远镜照准目标棱镜的中心，就能同时测定水平角、垂直角和斜距。,4.5 全站仪及特点,同时测角（水平角和竖角）和测距； 望远镜的视准轴和测距仪的视准轴是同轴的； 对水平角和竖角进行补偿（具有双轴补偿器）； 数据电子显示，并存入内存

3、储器，无须读数，无须记录。 一般可存3000点的数据（角度、距离、坐标） 数据输出提供RS232C串口和电子手簿、掌上电脑、计算机等外部设备连接； 提供多种测量模式距离测量、角度测量、坐标测量、高级测量（后方交会、放样测量、对边测量、悬高测量）,三维坐标测量、放样,对边测量,4.5 全站仪及特点,方位角设置,悬高测量,面积计算,4.5 全站仪及特点,角度偏心测量,测站点高程,后方交会测量,4.5 全站仪及特点,自动全站仪是一 种能自动识别、照 准和跟踪目标的全 站仪，又称测量机 器人。 本图为徕卡公司 的TPS1100系列全 站仪。,自动全站仪,徕卡公司的TPS1100系列全站仪的特性 马达驱

4、动与自动目标识别； 自动跟踪； 镜站遥控测量； 无反射棱镜测量； 支持用户自编应用程序。,2常用术语,1) 控制点（导线点） 2) 测站点 3) 后视点 4) 碎部点 5) 距离（平距、斜距）D HD SD 6) 水平角H 7) 竖直角(天顶距) V,3地面控制点的作用,水平角测量原理,如图所示，O、A、B为地面上任意三个点，其高程不 相等。现将这三个点沿铅垂线方向，投影到同一水平面上， 得到o，a，b，三个点。水平线oa与ob间的夹角，就是地 面上直线OA和OB两方向之间的水平角。由此可知地上一 点到两目标的方向线之间的水平角就是通过该两方向线所 作竖直面间的两面角。也就是说通过倾斜线OA和

5、OB分别 作两个铅垂面与水平面相交，其交线oa与ob所构成的夹角 aob就是空间夹角AOB的水平投影，也即水平角。,水平角定义,为了测出水平角的大小，假设在O点（称为测站点） 的铅垂线上，水平地安置一个有一定刻划的圆形度盘， 并使圆盘的中心位于O点的铅垂线上。如果用一个既 能在竖直面内上下转动以瞄准不同高度的目标，又能 沿水平方向旋转的望远镜，依次从O点瞄准目标A和B， 设通过OA和OB的两竖直面在圆盘上截得的读数分别 为m和n，则水平角就等于n减去m，即 = n- m 根据以上的分析，用于测量水平角的经纬仪，必须具 备一个水平度盘，并没有能在该刻度盘上进行读数的 指标为了瞄准不同高度的目标经

6、纬仪的望远镜不仅能 在水平面内转动，而且能在竖直面内旋转。,水平角测量原理,竖直角测量原理,竖直角也称垂直角，就是地面上的直 线与其水平 投影线（水平视线）间的夹角。 如图，Aa垂直于水平面并交于a点， Aoa 就是直线OA的竖直角，常用表示。,同样道理，如果在O点竖直放置一个有一定分 划的度盘，就可以在此度盘上分别读出倾斜视线 OA的读数p和水平视线oa的读数q，则OA的竖直 角就等于q 减去p ，即 = q - p 竖直角测量时，倾斜视线在水平视线以上时，如 图所示，A点为正（“+”），称仰角，B点为负（“-”）， 称俯角。,相关术语 见课件术语,4 全站仪数据采集步骤,1 测量前的准备（

7、SET 2C） 2 数据采集准备(托普康211D) (1) 测站设置 (2) 参数设置 (3) 检查内存空间 3数据采集操作步骤(托普康211D) (1) 输入控制点坐标 (2) 整置仪器 (3) 输入数据采集文件名 (4) 输入测站点数据 (5) 输入后视点数据 (6) 定向 (7) 碎部测量 (8) 数据记录,4.1测量前的准备(SET 2C),1电池的安装与检查 2垂直度盘和水平度盘指标的设置 3倾角的自动补偿与使用倾角显示进行整平 4照准目标调焦及显示窗和分划照明 5. 参数设置,4.1.1电池的安装与检查,电池未装入仪器之前，先检查电池开关是否在OFF的位置。安装电池时关上电池解锁纽

8、盖，使电的定位导块与仪器安装电池的凹处相吻合，按电池的顶部，听到“咔嚓”声为安上。当电源接通时，自检功能将确保仪器正常工作。,4.1.2垂直度盘和水平度盘指标的设置,松开垂直度盘制动纽，将望远镜纵转一周，随即听见一声鸣响，并显示垂直方向（ZA）读数，垂直指标已设置完毕；松开水平度盘制动纽，旋转照准部360，随即听见一声鸣响，同时显示水平角（HAR），水平指标已设置完毕。,4.1.3倾角的自动补偿与使用倾角显示进行整平,当副显示窗出现“上十”符号时，则说明垂直和水平均通过双轴倾斜传感器已自动进行了小的倾改正，在显示角值稳定后，再读取补偿后的角值。使用双轴（X，y)倾斜传感器所显示的倾角X和y值可

9、进行仪器的整平。此倾角值可用于计算因垂直轴不垂直而引起的垂直角和水平角的误差。,4.1. 5 参数设置,根据测量的要求，通过键盘操作来选择并设置仪器参数，如单位、坐标格式等。所设置的仪器参数可储存在存储器中，直到下次改变选择项时才消失。,4.2 数据采集准备(托普康211D),(1) 测站设置(2) 参数设置(3) 检查内存空间,4.2.1 测站设置,输入测站点数据（测站点坐标、仪器高等）及后视点数据（后视点坐标或定向角度、目标高等），照准后视点，选择“测量”，即完成测站设置。 测站点数据可由如下两种方法设定： 利用内存中的坐标数据来决定。 直接由键盘输入。 后视点数据可按如下三种方法设定：

10、利用内存中的坐标数据决定。 直接键人后视点坐标。 直接键人定向角。,4.2.2 参数设置,进行数据采集之前，应进行有关参数设置，如选择精测模式、单次测距、记录数据前要确认测量结果,4.2.3 检查内存空间,野外数据采集之前，应检查全站仪的内存空间的大小，删除无用的文件。如全部文件无用，可将内存初始化。,4.3数据采集操作步骤(托普康211D),(1) 输入控制点坐标(2) 整置仪器(3) 输入数据采集文件名(4) 输入测站点数据(5) 输入后视点数据(6) 定向(7) 碎部测量(8) 数据记录,4.3.1 输入控制点坐标,输入便于记忆的文件名（如班级代号或姓名声母）。 输入点号PT#，一般从表

11、面上1开始（也可以是字符串点名）。 依次输入N（X）、E（Y) 、Z（H）坐标数据。 输入完坐标后，进入下一个点的输入，点号 PT 自动加1。,4.3.2 整置仪器,在测站点上对中、整平仪器，按下仪器电源开关POWER，转动望远镜，使全站仪进入观测状态，再按MENU键，进入主菜单。,4.3. 3 输入数据采集文件名,在主菜单下，选择数据采集（DATA COLLECT），输入数据采集文件名。,4.3. 4 输入测站点数据,在数据采集菜单下，选择F1（OCC PT INPUT），分别输入测站点的点号（PT）或坐标（N，E， Z）、测站编码（ID）、仪器高（INS HT）。,4.3. 5 输入后视点

12、数据,在数据采集菜单下，按F2（BACKSIGHT）键进入后视点（定向点）数据设置状态。按F4（BS）键即可输入定向点坐标或定向角,4.3. 6 定向,当测站点数据和后视点数据输入完成后，按F3（MEAS）键，再照准后视点，选择一种测量模式，如按F2（SD）键，进入斜距测量；按F3（NEZ）键，进入坐标测量。,4.3. 7 碎部测量,照准目标（棱镜），依次输入点号、编码、目标高（镜高），选择某一测量方式如斜距（SD）或坐标（NEZ）开始测量、记录。,4.3. 8 数据记录,1文件状态 （FILE STATUS） 2查阅（SEARCH） 3文件管理（FILE MAINTAN） 4输人坐标 （CO

13、ORDINPUT） 5删除坐标 （DELETE COORD） 6输入编码 （PCODE INPUT） 7数据传送（DATA TRANSFER） 8初始化 （INITIALIZE）,5角度测量,地面点的相对位置，在传统的地面测量中都是通过测量点与点之间的方位（角度）、距离和高差，根据几何图形来确定，因此地面测量的几何要素就是方位、距离和高差。 在角度开始测量前务必做三项检查： SET C应准确地安置在测站点上； 垂直和水平度盘指标已设置好； 仪器参数已设置完成。 角度测量 1测量两方向间的水平角 2将水平角设置为所要求的角度 3水平角复测,水平角复测,角度测量,角度的定义 水平角 垂直角 天顶距

14、 测角仪器 经纬仪,角度测量的基本操作,对点 移动底座 使垂球对准测站点的标志中心 整平 借助水准器将垂直轴导至垂线方向 最终使仪器的垂直轴通过测站点的标志中心 照准 旋转照准部借助望远镜的瞄准器找到目标 照准轴准确地通过目标 读数 关系到测量质量 及时、客观、准确 记录的原始数据不可涂改,（1）按角度测量键，使全站仪处于角度测量模式，照准第一个目标A。 （2）设置A方向的水平度盘读数为00000。 （3）照准第二个目标B，此时显示的水平度盘读数即为两方向间的水平夹角。,水平角的测量方法,通过观测方向的方法实现水平角测量 方向观测法 盘左顺时针依次照准各个目标-上半测回 盘右逆时针依次照准各个

15、目标-下半测回 上下半测回合称一个测回 一个测站需要进行多个测回观测 全圆方向观测法 和方向观测法无本质差别,只是每半测回观测都起终于同一起始方向, 可以更好的检核观测结果 方向数多于三个时采用,水平角的测量方法,全组合测角法 用于高精度的水平角观测 每次只取2个方向观测其间的角度 在一个测站上要将所有方向中任意两个方向所能组合的全部角度都用相同的测回数加以观测,水平角观测的注意事项,完全方向测回 一个测站各测回观测应当包括全部方向 不完全方向测回只在测量精度不高时用 测站不超过三个方向才可以用方向法,否则要用全圆观测法 每一个测回观测开始之前,先应该严格整平水准气泡,观测过程中气泡的偏离量不

16、可大于规定的限值,垂直角观测方法,中丝法观测 望远镜丝网中的水平中丝依次照准目标 盘左盘右 测站方向数较多时,采用分组观测 三丝法观测 用丝网的上、中、下三根水平丝分别照准同一个目标进行观测，读数 对于一个方向，每一测回观测可以得到三个结果 可以适当减少测回数,垂直角观测的注意事项,观测照准的目标应有明确部位 一般照准目标的顶部和上边缘 量取标高和仪器高 盘左盘右观测目标的成象都是倒象，为了照准目标部位的一致性，必须将目标象置于垂直丝左、右对称的位置进行照准 每次照准并进行读数之前,都应注意到指标水准器的气泡必须居中,距离测量,长度标准-米 约为地球周长的四千万分之一 米原型尺 存于巴黎国际度

17、量衡局 在刻划、照准、读数方法和永久性方面都存在较大缺点 光在真空中，在1/299792458秒的时间间隔内所传播的路程的长度 1983年国际计量大会通过 自然界恒定不变的精确值 对于近代使用光波测距仪进行距离测量更为方便,6距离测量,测量距离的方法主要有两种：钢尺丈量和光波测量仪测量（全站仪测量距离的原理与此相同）。具体使用那种方法主要看现场的情况，因为现在绝大多数的测量单位都已经装备了全站仪，所以钢尺丈量就比较少用了。,距离测量,选择测量模式 输入棱镜常数 气象改正 返回信号的检查 斜距、水平距和高差测量,（1）设置棱镜常数 测距前须将棱镜常数输入仪器中，仪器会自动对所测距离进行改正。 （

18、2）设置大气改正值或气温、气压值 光在大气中的传播速度会随大气的温度和气压而变化，15和760mmHg是仪器设置的一个标准值，此时的大气改正为0ppm。实测时，可输入温度和气压值，全站仪会自动计算大气改正值（也可直接输入大气改正值），并对测距结果进行改正。 （3）量仪器高、棱镜高并输入全站仪。 （4）距离测量 照准目标棱镜中心，按测距键，距离测量开始，测距完成时显示斜距、平距、高差。,全站仪的测距模式有精测模式、跟踪模式、粗测模式三种。 精测模式是最常用的测距模式，测量时间约2.5S，最小显示单位1mm； 跟踪模式，常用于跟踪移动目标或放样时连续测距，最小显示一般为1cm，每次测距时间约0.3

19、S； 粗测模式，测量时间约0.7S，最小显示单位1cm或1mm。在距离测量或坐标测量时，可按测距模式（MODE）键选择不同的测距模式。,7坐标测量,地面点的高程都是相对于某一起算点的垂直距离。为了统一高程系统，必须有一个统一的高程基准面和高程起算点。从实用出发，通常是采用平均海水面为基准。各个国家都在适当的港湾海面设立验潮站，长期观测和记录海水的升降，从而得到海水面的平均位置作为高程的起算位置，地面点的海拔高程就是由此而来。 地球表面上任何一点都受到重力的作用，作用力的方向就是垂线方向。由重力位（势）相同的点所形成的面，称为重力等位面或称为水准面。等位面上任何点的垂线都与等位面正交。在地球表面

20、上，任何点都在一定的等位面上。在小范围内，可以忽略相邻等位面的不平行性，所要测的高差就是两点等位面之间的间距。由已知高程的点通过测量得到被观测点的高程的测量通常称为水准测量，使用的仪器是水准仪和水准标尺，现在由于全站仪的使用，在地形测量中，可以同时得到一个点的大地坐标和高程值（或者是水平角、天顶距和距离），所以水准仪使用的比较少。,全站仪测量三维坐标,（1）设定测站点的三维坐标。 （2）设定后视点的坐标或设定后视方向的水平度盘读数为其方位角。当设定后视点的坐标时，全站仪会自动计算后视方向的方位角，并设定后视方向的水平度盘读数为其方位角。 （3）设置棱镜常数。 4）设置大气改正值或气温、气压值。

21、 （5）量仪器高、棱镜高并输入全站仪。 （6）照准目标棱镜，按坐标测量键，全站仪开始测距并计算显示测点的三维坐标。,高程测量,高程基准 平均海水面作为基准 建立高程原点 1956年 青岛原点高程值为72.289米 1985年 青岛原点高程值为72.260米 由高程原点起算的海拔高程称为高程系 1956年黄海高程系 1985年国家高程基准,高程测量的工具,水准仪 在测站点建立一条严格水平,并能精确照准的视线 水准标尺 在待测高差的相邻两点分别竖立一根严格垂直,并可读数的标志,8专用测量,专用测量主要包括：后方交会、导线型坐标测量、目标偏心测量、悬高测量、对边测量、放样测量。 具体操作详见使用说明

22、书。,9存储数据卡的使用（SET C）,通过 SET C，可在存储卡上记录、存储数据，并可对数据进行查阅和调回至SETC。存储卡的记录、查阅和调阅方式。 数据记录分为：仪器参数的记录、测站数据的记录、测量数据的记录。,存储数据卡的调用流图,2 数据记录示例 00NMSDR33 V04-04.02 23-Feb-99 08:40 111111 10NM104 121111 06NM1.00000000 01NM:SET2110 V00-21 023881SET2110 V00-21 02388131 0.000 03NM1.230 08TP 123241.561 56498.783 -0.376

23、 WT 08TP 223241.239 56504.815 0.028 11.25WT 08TP 323241.239 56506.871 0.256 WT 08TP 423240.900 56513.735 0.144 WT 08TP 523223.580 56510.638 -1.116 WT 08TP 623223.307 56515.252 -1.203 WT 08TP D123228.367 56737.582 -0.800 11.25WT 08TP 723216.048 56734.335 -1.504 45WT 08TP 823213.596 56731.741 -1.738 4

24、5WT 08TP 923213.513 56730.082 -1.869 ST 02TP M9223217.677 55936.355 0.000 1.450 11.25WT 08TP 1023230.626 56055.244 -0.765 WT ,2.7 数据通讯,野外数字测图时，如果采用数字测记式测图模式，则必须涉及到两个问题： 一个是将全站仪采集的数据自动记录到电子手薄中， 另一个是将电子手薄中存储的数据向计算机传输 如果采用电子平板测图模式，则涉及到全站仪和便携机之间数据的相互传输问题，或计算机与计算机之间的数据传输问题。,2.7 数据通讯,2.7.1 数据通信的基本概念 1 数据通

25、信方式 2 数据信息的表示 3 数据信息的校验 4 数据信息的传输方式 5 同步传输与异步传输 6 有无应答的数据传输 7 数据传输速度 2.7.2 全站仪通信参数的设置,1 数据通信方式,1 单工方式 2 半双工方式 3 全双工方式,(1)单工方式,只允许在规定的方向上传输数据，而不允许向相反方向传输数据。,(2)半双工方式,通信双方中，每一方都具备发送和接收功能，但当一方是发送单元时，另一方必须是接收单元。,(3)全双工方式,任何时刻都允许在两个方向上传输数据。,2 数据信息的表示,用二进制来表示字母、数字和一些特殊符号，国际上通常使用美国标准信息交换码（American Standard

26、 Cede for Information Interchange），即 ASCll码。数据通信时所传输的数据信息的二进制位数叫做数据位。它通常用7位二进制数表示，但有时也用8位二进制数表示。 例如：字母 A ASCll为 41H（或 065）二进制信息为：1000001 数字4 ASCll为34H（或052） 二进制信息为：0110100,3 数据信息的校验,校验位，又称奇偶校验位，是指数据传输时接在每个7位二进制数据信息后面发送的第八位，它是一种检查传输数据正确与否的方法。即将1个二进制数（校验位）加到发送的二进制信息串后，让所有二进制数（包含校验位）的总和总保持是奇数或是偶数，以便在接收

27、单元检核传输的数据是否有误。 校验位通常有五种校验方式： 1无校验（NONE） 2偶校验（EVEN） 3奇校验（ODD） 4标记校验（MARK） 5空号校验（SPACE）,4 数据信息的传输方式,数据传输有串行传输和并行传输两种方式,(1)串行传输(COM1 COM2),当采用串行方式通信时，数据信息是按二进制位的顺序由低到高一位一位地在一条信号线上传送 这种方式传输速度慢，但设备要求简单，价格低廉，同时由于是在一条线上传输，每一个二进制数无论传输快慢，但最终均能组成完整而准确的信息，信号质量高，因此是常用的信息交换方法。,(2)并行传输(LPT1 LPT2),所谓并行传输，是指通过多条数据线

28、将数据信息的各位二进制数同时并行传送，每位数要各占用一条数据线。,并行传输特点,这种方式通信速度快，但各位数据必须要求同时发送，并按同一速度传送，接收单元才能收到完整而准确的信息，若各位数据发送速度快慢不一时，就可能收到错误信息。因而，必须使用专门技术和专门设备进行接收，制作成本较大。这种方式常用于计算机内部指令和数据的传输。 与并行传输相对应，在计算机主机上都配有适用于多种打印机、绘图仪的并行接口，如 LPT1， LPT2等。,5 同步传输与异步传输,1同步传输 2异步传输,（1）同步传输,同步传输是指每一个数据位都是用相同的时间间隔发送，而接收时也必须以发送时的相同时间间隔接收每一位信息。

29、,（2）异步传输,串行通信常采用异步传输方式。在这种方式下，由于接收单元不能准确预计什么时候要接收下一个数据串，因此发送单元在发送任意数据串之前首先发送一位二进制数进行报警，称为起始位，起始位之值为“0。在发送起始位“0”后，马上就接着发送数据串。当发送数据信息完毕后，相应地在其后加上1位或2位二进制数，用来表示数据传送结束，叫做停止位，其值为“1”。,6 有无应答的数据传输,数据发送单元可以要求接收单元在接收到数据后发出回答信号，也可以不要求发出回答信号。如果是前者，发送单元在发送一组数据后，必须等待接收单元的回答信号，即承认信号（ACK）或不承认信号（NCK），当收到承认信号后，再传送下一组数据，如果收到不承认信号，发送单元将原数据再传送一次。如果是后者，发送单元将不考虑接收单元的反应，一个接一个地发