全站仪教学课件.ppt

全站仪 全站仪 随着现代科学技术的发展和计算机的广泛应用 一种集测距装置 测角装置和微处理器为一体的新型测量仪器应运而生 这种能自动测量和计算 并通过电子手簿或直接实现自动记录 存储和输出的测量仪器 称为全站式电子速测仪 简称全站仪 分为分体式和整体式两类 测量仪器总的发展过程 测量仪器总的发展过程 光学经纬仪电子经纬仪速测全站仪全站仪 全站仪的发展过程 1 普通型全站仪2 功能型全站仪3 磁卡型全站仪4 内存式全站仪5 全自动智能全站仪 全站仪主要品牌 瑞士徕卡系列 TC905 TC1102 TC702等 日本索佳系列日本拓普康系列日本尼康系列日本宾得系列瑞典捷创力系列国产南方系列 拓普康与索佳全站仪 宾得 北光 捷创力全站仪 全站仪主要由五个系统组成 控制系统 测角系统 测距系统 记录系统和通讯系统 控制系统是全站仪的核心 主要由微处理机 键盘 显示器 存储卡 制动和微动旋钮 控制模块和通讯接口等软硬件组成 通过键盘 面板 可以进行各种控制操作 如 参数预置 选择显示和记录模式 进行存贮卡格式化 建立或选择工作文件 数据输入输出 确定测量模式等 一 全站仪的结构原理 二 全站仪的构造 1 三轴同一望远镜 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 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 二 全站仪的构造 2 角度补偿器 竖轴倾斜的自动补偿 角度补偿器装有双轴倾斜传感器 能直接检测出仪器的竖轴在视准轴方向和横轴方向上的倾斜量 经仪器处理计算出改正值并对垂直方向和水平方向值加以改正 提高测角精度 三 全自动全站仪 与计算机联合组成的智能观测系统能实现全自动瞄准 观测 记录 存储和数据的传输 被称为测量机器人 全站仪测量原理 一 全站仪的测距部分 根据载波的不同可分为 1 光电测距 可见光 红外光 激光 2 微波测距 无线电波 微波 电磁波测距是用电磁波 光波或微波 作为载波传输测距信号以测量两点间距离的一种方法 电磁波测距的优点 1 测程远 精度高 2 受地形限制少 3 作业快 工作强度低等优点 公路工程测量中应用较多的是中短程红外光电测距仪 光电测距仪是通过测量光波在待测距离D上往 返传播的时间t2D 计算待测距离D 式中 c 光波在空气中的传播速度 一 测距原理 二 测距方法 光电测距仪按照t2D的不同测量方式 可分为 脉冲式 直接测定时间 相位式 间接测定时间 1 脉冲式 脉冲式光电测距仪是将发射光波的光强调制成一定频率的尖脉冲 通过测量发射的尖脉冲在待测距离上往返传播的时间来计算距离 脉冲测距原理图 脉冲的振荡频率 q 计数器计得的时钟脉冲个数 计数器只能记忆整数个时钟脉冲 不足一周期的时间被丢掉了 测距精度较低 一般在 米 级 最好的达 分米 级 2 相位式 相位式光电测距仪是将发射光强调制成正弦波的形式 通过测量正弦光波在待测距离上往 返传播的相位移来解算时间 将返程的正弦波以棱镜站为中心对称展开后的图形 由于 所以 则 式中 取 则不同的调制频率 对应的 测尺长见下表 调制频率 测尺长 10m 20m 100m 1km 2km 调制频率越大 测尺长度越短 相位式测距仪的基本工作原理图 1 由发射系统发射一个调制光波 同时至检相器 2 调制光波在待测距离上传播 反射镜反射后 经接收系统进入检相器 3 检相器将发射信号与接收信号进行相位比较 测出相位差 4 每改变频率f后的调制光波 测出一个 组合后经微处理器计算显示结果 三 测程及测距仪的精度 1 测程 测距仪一次所能测的最远距离 短程测距仪 测程小于5km 中程测距仪 测程在5km 30km 远程测距仪 测程在30km以上 2 测距仪的精度 式中 mD 测距中误差 单位为mm a 固定误差 单位为mm b 比例误差 D 以km为单位的距离 某短程红外测距仪的精度为当距离D为0 6km时 测距精度是mD 8mm 通常写作ppm 3 全站仪的等级国家计量检定规程 JJG100 94 将全站仪准确度等级分划为四个等级 4 距离计算 1 仪器常数改正 测距仪的乘常数R和加常数K 加常数K L L mm 乘常数R的单位是mm km 对于观测值为L 的距离 其常数改正值为 2 气象改正 某测距仪的气象改正公式为 式中 Lt 气象改正值 单位为mm P 测站气压 单位为mmHg 1mmHg 133 322Pa t 测站温度 单位为 C L 距离 单位为km 3 倾斜改正 L 经过常数改正和气象改正后的斜距 经纬仪测定的测线竖直角 普通光学经纬仪难以满足测角自动显示 自动记录和自动传输数据的要求 世界上第一台电子经纬仪 electronictheodolite 于1968年研制成功 80年代初生产出商品化的电子经纬仪 采用光电扫描度盘 利用光电转换原理和微处理器将角度方向值变为电信号 从而完成自动化测角的全过程 实现角度测量的自动显示 自动记录和自动传输数据 二 全站仪的测角部分 电子经纬仪 一 测角原理电子经纬仪与光学经纬仪外形结构相似 但其测角读数系统采用的是光电扫描度盘和自动显示系统 根据光电扫描度盘获取电信号的原理不同 电子经纬仪电子测角系统也不同 主要有以下三种 1 编码度盘测角系统 即采用编码度盘及编码测微器的绝对式测角系统 3 动态测角系统 即采用计时测角度盘并实现光电动态扫描的绝对式测角系统 2 光栅度盘测角系统 即采用光栅度盘及莫尔干涉条纹技术的增量式测角系统 光栅度盘测角系统测角原理 三 全站仪的主要功能 1 对边测量如图 分别瞄准两个目标点处的棱镜并观测后 仪器即可显示出两个棱镜之间的平距 HD 斜距 S 高差 V 和坡度 对边测量可以连续进行 V 全站仪的主要功能 2 悬高测量如图 要测量某些不能设置反射棱镜的目标 高压电线 桥梁桁架 的高度时 可在目标正上方或正下方处安置棱镜 输入棱镜高h1 瞄准棱镜并观测后 再瞄准目标 仪器即可显示目标的高度H 全站仪的主要功能 3 后方交会测量如图 全站仪安置在某一待定点上 通过对两个以上的已知点处的棱镜进行观测 并输入各已知点三维坐标及仪器高和棱镜高后 全站仪即可显示待定点的三维坐标 4 三维坐标测量如图 将全站仪安置在已知点A 棱镜设置在待定点P 输入A点已知坐标及仪器高和棱镜高后 先后视已知点B并输入B点坐标 后视已知点是为了设置方向位角 然后瞄准P点处棱镜并进行观测 仪器即可显示待定P的三维坐标 A P B 全站仪的主要功能 全站仪的主要功能 5 放样测量将要测设的角度和边长 或坐标值 输入全站仪 在放样过程中仪器显示角度和边长的实测值与放样值之差 根据显示的偏离值及符号调整棱镜位置 直至偏离值为零 此时棱镜所处位置即为要测设的点位 有的电子全站仪还可通过图形显示出棱镜上下左右前后的移动方向 全站仪的