第六章 全站仪测量.ppt.ppt

建筑工程测量湖北城市建设职业技术学院杨晓平 第六章全站仪基本操作及gps测量简介 通过本章的学习 掌握全站仪的基本操作方法 能正确地使用全站仪进行基本测设工作 了解gps的基本工作原理 gps测量系统的基本配置 gps的施测实施方法 6 1全站仪及其基本操作 6 1 1概述全站仪又称全站型电子速测仪 是一种可以同时进行角度测量和距离测量 由机械 光学 电子元件组合而成的测量仪器 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 从结构上分 全站仪可分为组合式和整体式两种 整体式全站仪是在一个仪器内装配测距 测角和电子记录三部分 测距和测角共用一个光学望远镜 方向和距离测量只需一次照准 使用十分方便 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 竖直角等信息进行处理 可以获得各种改正后的数据 在只读存储器中固化了一些常用的测量程序 如坐标测量 导线测量 放样测量等 只要进入相应的测量程序模式 输入已知数据 便可依据程序进行测量过程 获取观测数据 通过输入 输出设备 可以与计算机交互通讯 将测量数据直接传输给计算机 在软件的支持下 进行计算 编辑和绘图 全站仪的应用可归纳为四个方面 一是在地形测量中 可将控制测量和碎步测量同时进行 二是可用于施工放样测量 将设计好的管线 道路 工程建设中的建筑物 构筑物等的位置按图纸设计数据测设到地面上 三是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 四是通过数据输入 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 从而大大提高测绘工作的质量和效率 6 1 2全站仪的基本结构及功能 全站仪的种类很多 各种型号仪器的基本结构大致相同 现以日本拓普康公司生产的gts 330系列全站仪为例进行介绍 gts 330系列的外观与普通电子经纬仪相似 是由电子经纬仪和电子测距仪两部分组成 1 仪器部件的名称图6 1标示出了仪器各个部件的名称 2 显示1 显示屏显示屏采用点阵式液晶显示 lcd 可显示4行 每行20个字符 通常前三行显示的是测量数据 最后一行显示的是随测量模式变化的按键功能 如下图所示 6 1 2全站仪的基本结构及功能 2 对比度与照明显示窗的对比度与照明可以调节 具体可在菜单模式或者星键模式下依据其中文操作指示来调节 3 显示符号在显示屏中显示的符号如表所示 6 1 2全站仪的基本结构及功能 3 操作键显示屏上的各操作键的具体名称及功能说明如表所示 6 1 2全站仪的基本结构及功能 4 功能键 软键 1 软键软键共有四个 即f1 f2 f3 f4键 每个软键的功能见相应测量模式的相应显示信息 在各种测量模式下分别有其不同的功能 2 标准测量模式标准测量模式有三种 即角度测量模式 距离测量模式和坐标测量模式 各测量模式又有若干页 可以用f4键翻页 具体操作及模式说明见下图 6 1 2全站仪的基本结构及功能 角度测量模式 距离测量模式 坐标测量模式 5 星键模式按下 键即可看到下列仪器设置选项 具体说明见表 1 调节显示屏的黑白对比度 0 9级 按 或 键 2 调节十字丝照明亮度 1 9级 按 或 键 3 显示屏照明开 关 f1键 4 设置倾斜改正 f2键 5 定线点指示灯开 关 f3键 仅适用于有定线点指示器的仪器 6 设置音响模式 s a f4键 6 1 2全站仪的基本结构及功能 6 rs 232c串行信号接口gts 330系列上的串行信号接口用来与计算机或者拓普康公司数据采集器进行连接 使得计算机或者采集器能够从仪器接收到数据或发送预置数据 如水平角等 到gts 330 7 反射棱镜可根据需要选用拓普康公司生产的各种棱镜框 棱镜 标杆连接器 三角基座连接器以及三角基座等系统组件 并可根据测量的需要进行组合 形成满足各种距离测量所需的棱镜组合 棱镜数应根据全站仪的测程和所测距离来选择 棱镜有单棱镜 三棱镜 测杆棱镜等不同种类 如图所示 拓普康的棱镜常数为0 设置棱镜改正为0 若使用其他厂家生产的棱镜 则在使用之前应先设置一个相应的常数 6 1 2全站仪的基本结构及功能 无论何种类型的全站仪 在初次使用仪器或是在不同的工作环境下开始测量前 都应进行一些必要的准备工作 如仪器参数和使用单位的设置 棱镜常数改正值和气象改正值的设置 水平度盘及竖直度盘指标设置等 仪器的设置工作完成后 方可开始在各测量模式下 进行各相关测量任务的测量工作 下面以gts 330系列为例介绍其基本设置方法 其他类型的全站仪可依据仪器使用说明书参照设置 1 仪器的初始设置初始项目的设置工作有 单位设置 模式设置 其他设置三种 该设置项在初次使用仪器时进行 当仪器的使用环境与仪器出厂时的默认设置一致时 也可采用仪器的默认设置 而不用改变 如若需要重新设置 必须在仪器开机时 按住 f2 键的同时按 power 键 开机进入参数组2后 再根据菜单项分别予以设置 1 单位设置在参数组2界面下 按 f1 键即进入单位设置界面 共包括温度和气压单位 角度单位 距离单位和英尺单位四项 1 温度和气压单位设置内容为选择大气改正用的温度单位和气压单位 在此菜单界面中 温度单位有 f两个选项 气压单位有hpa mmhg inhg三个选项 在菜单中根据实际采用的单位分别选择并按 f4 回车予以确认 设置好后即自动返回单位设置菜单界面 6 1 3全站仪的有关设置 例 设置气压和温度单位为hpa和 f的设置方法的具体操作步骤如下 6 1 3全站仪的有关设置 2 角度单位设置在此菜单界面中 角度单位有deg gon mil 度 哥恩 密位 三个选项 一般选择deg角度单位 即 模式 确定好后即自动返回单位设置菜单界面 3 距离单位设置在此菜单界面中 距离单位有m ft ft in 即米 英尺 英尺 英寸 三个选项 一般选择m这一距离单位 确定好后即自动返回单位设置菜单界面 英尺单位的设置有两个选项 即美国英尺和国际英尺 一般可以不选 按默认即可 单位设置的具体操作步骤参见温度与气压的设置方法 2 模式设置模式设置主要是确定仪器在工作时的状态 在模式设置菜单界面下 主要有开机模式 精测 粗测 跟踪 平距 斜距 竖角测量 esc键模式及坐标检查等若干模式 其设置内容可根据工作需要 按菜单提示予以设置并确认 开机模式一般选择测角模式 即正常开机时 直接进入测角模式状态 精测 粗测 跟踪模式主要是选择距离测量时所采用的方式 一般在进行控制测量时选精测模式 在数据采集时可选粗测模式 而在施工放样测量时选跟踪测量模式 放样精度要求高时除外 平距 斜距模式一般选平距和高差测量模式等 3 其他设置该项设置有许多项 一般选择仪器的默认值即可 6 1 3全站仪的有关设置 初始设置完成后 关机以保存设置参数 然后 按 power 键重新开机 以进行其它项目的设置或是进行测量工作 2 仪器工作参数的设置仪器在正常工作时 需根据工作时的气候条件 所处的地理位置即工作时的海拔高度和工作成果要达到的精度要求 来进行相关工作参数的设置 设置时应如实对环境的温度及气压进行测量 以测得准确的设置数据 1 温度及大气改正的设置仪器的标准大气状态为 温度为15 59 f 气压为1013 25hpa 标准状态下大气改正为0ppm 大气改正值在关机后仍可保留在仪器内存中 如果以后工作环境不变要继续工作 便不需重新设置了 直接利用仪器来进行相应的测量工作 1 直接设置温度和气压的方法预先测得测站周围的温度和气压 例 温度为 26 气压为1017hpa 其输入操作步骤如下 输入时先进入相应菜单界面 可以在 键操作界面下的s a菜单下 距离测量或坐标测量模式下进行该项输入操作 然后进行操作 以下是进入距离测量或坐标测量模式后的输入过程 首先按显示屏面板上的基本按键距离测量 或坐标测量 进入距离测量 或坐标测量 菜单界面 然后顺次进行下面操作即可完成其数据的设置 6 1 3全站仪的有关设置 操作步骤 6 1 3全站仪的有关设置 附 数字及字符的输入方法在测量时 常需要输入温度和气压 仪器高 棱镜高 测站点和后视点等参数信息 为此必须掌握仪器的数字及字符的输入方法 首先进入待进行参数输入的界面 然后参照以下具体步骤进行字符或数字的输入 2 直接设置大气改正值的方法测定温度和气压 然后从大气改正图上或根据改正公式求得大气改正值ppm 然后将查得的大气改正值ppm输入到仪器中 其操作步骤如下 6 1 3全站仪的有关设置 2 棱镜常数的设置测量时 还必须设置仪器的棱镜常数 如果使用的是拓普康仪器配套的棱镜 其棱镜常数设置为0 即在s a菜单中将psm值设为0即可 若使用的是其他厂家生产的棱镜 要按其棱镜的参数予以相应设置 如南方公司生产的棱镜 其常数为 30 则psm值设为 30即可 一旦设置好后 即使电源关闭 所设置的值也仍被保存在仪器中 所以 在使用仪器时 若所用棱镜改变 则必须重新按新的棱镜进行设置 3 设置大气折光和地球曲率改正在进行距离测量和高差测量时 仪器是基于电子测距原理进行的 由于大气折射造成光波在空气中发生弯曲 并由此造成测距误差 同时地球曲率对平距和高差也会产生一定的误差影响 为了最大限度降低其不利影响 必须在测量时进行相应的误差改正 以保正测量成果的精度 因而应根据测量的环境条件 计算出相应的大气折光和地球曲率改正 并在仪器中事先予以大气折光和地球曲率改正数的设置 gts 330系列仪器在进行距离测量时已将该项改正顾及在内 故实际测量时并不需要进行设置 其相应的改正值已固化在相应的测量程序中 完成了以上仪器的参数设置之后 便可使用仪器进行角度 距离 高差和坐标等测量工作 并可利用菜单模式进行数据采集和施工放样测量工作 6 1 3全站仪的有关设置 利用全站仪进行角度 距离和坐标测量时 首先须进行仪器站点安置工作 安置好后 即可开机进行各项具体的测量 以获得测量外业数据或是进行工程放样测量 1 仪器的安置测量时 首先确定好站点 并在站点上架设三脚架 用配套的三脚架 然后使用直径为5 8英寸的中心连接螺旋将仪器固连在三脚架上 利用仪器上的光学对中器精确对中和整平 完成仪器的安置 建立好工作测站 全站仪的安置操作方法同光学经纬仪的安置步骤基本相同 一般采用光学对中器完成对中 利用长管水准器精平仪器 对于带有激光对中器的全站仪其安置过程 则更为方便 2 仪器的开机安置好仪器后 即可按电源开关 power 键 完成仪器的正常开机 一般而言 开机即进入到标准的测角模式 如果要进行距离测量 即可利用面板上的基本按键进行测量模式的转换 同时应确认仪器所设置的棱镜常数 psm 和大气改正值 ppm 是否与仪器的状态相合 并可按使用需要调节显示屏的对比度及明亮度 然后根据需要进行各项测量工作 3 角度测量利用仪器测量角度时 必须将仪器的测量模式转为角度测量模式 其基本的操作步骤同经纬仪测角相同 一般用测回法 在方向数较多的情况下 可使用方向观测法 在测角时 当仪器为盘左状态下 必须进行度盘零方向的设置 6 1 4全站仪的使用与操作 1 水平角 右角 和垂直角测量在测站点o观测a b两方向间的水平角 首先安置好仪器于站点o 然后开机进入角度测量模式 取盘左位 旋转仪器照准第一目标a 按以下操作完成盘左位测量 然后将仪器调置为盘右位 仿此步骤进行盘右位观测 不过在该盘位下 首先应照准目标b 且不得配置度盘 直接观测得到外业数据即可 在进行水平角度测量时 仪器状态有左角 右角之分 该两种状态相互间是可以切换的 一般观测时切换为右角模式 即界面上显示为hr 6 1 4全站仪的使用与操作 2 测量水平角时起始方向的设置方法 1 第一测回盘左位零方向的设置见上页图例 利用菜单界面中的置零功能键 f1 在照准起始方向后 按置零功能 进入询问页面菜单 然后按 是 键即 f3 功能键 完成设置 2 通过锁定方向读数值进行设置在角度测量模式下 欲配置某方向的读数为指定数值 按以下操作进行读数锁定予以设置方向值 首先转动仪器 使水平方向读数为指定数值 然后利用界面中的锁定键 f2 功能键进行锁定 然后再旋转仪器照准欲配置某方向 按 是 键即 f3 功能键即可完成设置 6 1 4全站仪的使用与操作 3 通过键盘输入进行设置在角度测量模式下 欲配置某方向的读数为指定数值 还可以通过键盘直接输入数据进行 首先对配置方向进行照准 然后通过界面中的置盘键 f3 功能键来完成方向读数的设置 如配置某方向读数为70 40 20 操作见下图 6 1 4全站仪的使用与操作 3 垂直角百分度 模式在角度测量模式下 进行竖直角测量 有时需进行竖直角与垂直角百分度 模式的相互转换 该仪器按以下操作进行 1 按 f4 键转到显示屏第二页 2 按 f3 v 键 显示屏即显示v 进入垂直角百分度 模式 4 距离测量在进行距离测量及坐标测量时 仪器必须设置好相关参数 如温度大气改正 棱镜常数 距离测量模式是连续测量还是n次测量 单次测量 以及是精测还是粗测等 然后在由测角模式切换为距离模式或是坐标模式 进行相关测量 测得合格观测值 相关项目的设置方法参见前面介绍 在此不作重复 1 距离测量 n次测量 单次测量 连续测量 开机后 完成或核对仪器相关设置参数 并准备好棱镜 将其立在目标点上 然后将仪器由角度测量模式切换为距离测量模式 旋转仪器 以照准观测目标 照准棱镜的照准中心 然后按以下步骤进行操作来测取距离 当输入测量次数后 gts 330系列就将按设置的次数进行测量 并显示出距离平均值 当输入测量次数为1时 因为是单次测量 仪器不显示距离平均值 该仪器出厂时已被设置为单次测量 6 1 4全站仪的使用与操作 距离测量操作步骤 6 1 4全站仪的使用与操作 2 精测模式 跟踪模式 粗测模式精测模式 这是正常的测距模式 最小显示单位有0 2mm和1mm两种精度方式 在不同的精度模式下 仪器的响应时间是不相同的 一般精度越高 测量时间越长 在0 2mm模式测一次距离大约需2 8秒 在1mm模式大约需1 2秒 在控制测量使用 跟踪模式 此模式观测时间要比精测模式短 最小显示单位为10mm 测量时间约为0 4秒 本模式通常在进行放样测量时使用 粗测模式 该模式观测时间比精测模式短 最小显示单位为10mm或1mm 测量时间约为0 7秒 通常在数据采集及地形测绘时使用 具体操作如下 6 1 4全站仪的使用与操作 3 距离模式下的放样测量在距离测量模式下 通过翻页键 可进入到放样测量菜单 因而可应用该功能进行工程放样 放样时可选择平距 hd 高差 vd 和斜距 sd 中的任意一种放样模式 在此模式下放样结束后 若要返回到正常的距离测量模式 可设置放样距离为0m或关闭电源 然后再进行正常的距离测量 利用该菜单来放样时需要输入待放样的已知放样数据 故在放样之前必须进行放样数据的准备工作 该功能进行放样的原理是通过仪器固化的公式计算出实测距离与输入的放样距离之差 并将差值显示于屏上 如菜单中的dhd值 放样者即可依据该数据 指挥跑尺员移动棱镜 直至显示的dhd值为0 即得到放样点位 其基本计算公式如下测量距离 放样距离 显示值具体的放样操作步骤见下页面 6 1 4全站仪的使用与操作 5 坐标测量在某已知点上 欲测定某未知点的坐标 即可采用仪器的坐标测量模式来完成 一般说来 进行坐标测量 要先设置测站点坐标 测站仪器高 目标棱镜高及后视方位角 即后视定向方向 该方向值一般需根据站点与定向点的已知坐标通过反算得到 然后即可在坐标测量模式下通过已知站点测量出未知点的坐标 具体测量流程如下 1 测站点坐标的设置首先在已知站点安置全站仪 完成对中整平工作 然后进行必要的设置 即可进入坐标测量模式界面 以进行未知点的坐标测量 切换方法同距离测量模式的切换 只需按基本键坐标测量键即可 在仪器坐标测量菜单下 按翻页键p1即 f4 功能键进入第二页面 在此页面中 按 f3 功能键进入测站设置菜单 具体步骤见下页图例 在测量时 若没有进行测站点的坐标设置 即输入站点的坐标 测站点的缺省坐标为 0 0 0 6 1 4全站仪的使用与操作 测站的设置操作步骤 6 1 4全站仪的使用与操作 2 仪器高的设置仪器站点设置好后 还要量取仪器高 并设置仪器高 电源关闭后 可保存仪器高 具体操作步骤见下图 若仪器高未输入时 仪器默认其值为0 并以0参与计算 6 1 4全站仪的使用与操作 3 目标高 棱镜高 的设置为了能测取出未知点的高程坐标 即界面中的z 还需要在仪器中设置好棱镜高度 该值可以事先定出或者是利用钢卷尺如实量取 电源关闭后 可保存目标高 具体操作步骤如下 若棱镜高未输入时 仪器默认其值为0 并以0参与计算 6 1 4全站仪的使用与操作 4 定向方向的设置依据坐标测量原理 测量坐标时还需设置测量的定向方向 此时需先计算出定向方向的坐标方位角 以便于设置定向边 设置时 首先应从坐标模式切换回角度测量模式 然后按锁定方向角度或利用键盘输入方向角的方法来进行设置 具体参见角度起始边的设置一节 在设置时 必须照准定向点 否则会产生较大的定向误差 而影响到数据结果的精度 5 坐标测量的过程定向完成后 再将仪器切换回坐标测量模式 并旋转仪器照准未知点上所立的棱镜 以保证准确照准 然后按测量键即 f1 功能键 进行坐标测量 最终显示出坐标值 定向及坐标测量的具体操作步骤见下页图例 6 1 4全站仪的使用与操作 定向及坐标测量操作步骤 6 1 4全站仪的使用与操作 6 菜单测量模式 即 menu 模式 gts 330系列除了标准的测量模式外 还有一种菜单测量模式 一般在开机后由角度测量模式切换得到 若仪器为角度测量模式 可直接在面板上按 menu 基本键 便进入菜单测量模式界面 该菜单中有两种主要的测量程序 即数据采集模式和放样模式 另外 还可以利用存储管理功能来进行测量数据的存储与通讯 并进行坐标文件及测量数据文件的管理 1 坐标文件的建立在进行菜单模式测量时 为了工作的方便 一般应事先建立好坐标测量文件 以便在该文件中保存建站时所需的各控制点的坐标 以方便在测量中进行调用 提高工作效率 具体过程介绍如下 1 在菜单模式界面中 按 f3 功能键 进入存储管理菜单 及1 3 2 在存储管理菜单界面中 按 f4 功能键 进行翻页 进入存储管理菜单的第二页 及2 3 3 在存储管理菜单的第二页界面中 按 f1 功能键 以进行坐标输入 此时即进入一个选择文件的界面 文件的选择可以新建 此时必须输新的文件名 以开始建文件 也可以对老坐标文件进行调用 以便添加或者删除坐标数据 对文件进行更新 取好坐标名 或选择调用文件 后 按 f4 功能键 进入输入坐标数据界面 4 在输入坐标数据界面中 输入点号 一般从1号编起 按 f4 功能键确认 即自动进入点位坐标数据输入状态 此时依次输入该点的 n e z 坐标数据 最终按 f4 功能键确认 便自动进入第二点的输入状态 如此逐点输入 直至输完所有控制点 建立该坐标文件 6 1 4全站仪的使用与操作 坐标文件的建立操作步骤 2 放样测量模式在利用菜单模式进行放样测量或是数据采集工作时 都需要建立测站 并建立后视定向方向 此时即可调用坐标数据文件中的坐标作为测站点或后视点坐标用 施工放样工作的步骤为 1 首先确定好施工场地上的施工控制点 编制坐标文件 并在仪器中建立该文件 2 建立待放样点的测设数据文件 并将其各点数据均添加到控制点的坐标文件中 3 在某施工测量控制点上安置好全站仪 并切换到菜单测量模式 4 按 f2 功能键 即进入放样模式菜单界面 按 f2 功能键 进行文件调用 找到编制好的坐标文件名 再按 f4 功能键确认 仪器跳转到放样程序状态 5 按 f1 功能键 进入到测站点设置界面 首先通过调用方式找到该施工控制点对应的点号 再按 f4 功能键确认 仪器自动显示该点的坐标 并予以询问 若无误 按 f3 功能键进行设置 仪器又自动跳转到仪器高的设置页面 此时可将量好的仪器高数据输入进去 并按 f4 功能键 完成站点设置 跳转至放样界面 6 站点设置好后 按 f2 功能键 即进入到后视方向的设置页面 同样通过调用找到该定向控制点对应的点号 按 f4 功能键确认 仪器自动显示该点的坐标 并予以询问 若无误 按 f3 功能键进行设置 此时仪器完成后视方向方位角的计算 并要求进行定向点目标照准 所以立即旋转仪器 准确照准定向点 再按 f3 功能键 完成后视方向的设置 仪器又自动跳转到放样程序主界面 6 1 4全站仪的使用与操作 7 按 f3 功能键进入到放样工作界面 采用调用方式 确定好待放样点后 按 f4 功能键确认 仪器显示该点的坐标 并予以询问 若无误 按 f3 功能键 仪器进入镜高设置界面 设置好棱镜高度 并按 f4 功能键 仪器显示出进行放样的测设数据 计算出的角度hr和距离hd 按 f4 功能键 进行角度差的计算 并显示出目前照准方向与待定出方向之间的角差 随后操作者旋动仪器 减小角差直至为0 并用固定螺旋锁定方向 用微动螺旋精确使角差达到要求 方向定准后 指挥跑尺员在地面标记该方向 随后按 f2 功能键 进入距离放样状态 在界面中可选择坐标 或是测距模式 以便通过实际测量 计算出dhd 根据该数值即可指挥跑尺员在该方向的地面上移动 直至dhd为零 最后用桩予以标定该待测点 8 如若还需进行高度放样 参照仪器说明书进行 放完一点后 务必进行检核 最终保证点位误差在施工对象的规范所允许的限度内 即满足建筑限差对放样工作的要求 以后 即可按照相同步骤进行其它待放样点的实地放样 直至完成整个工作任务 当在进行放样工作之前 若没有建立坐标文件 那么在设置测站点和后视方向时 便不能采用坐标调用的方式来输入控制点坐标 而只能在各自进行设置时 采用键盘输入方式来输入站点坐标 或定向点坐标 测站点的设置方法可按下页图例中的步骤进行 6 1 4全站仪的使用与操作 1 键盘输入方式设置测站点 6 1 4全站仪的使用与操作 2 键盘输入方式设置后视方向完成测站点设置后 便可进行后视方向的设置 在放样主界面中 按 f2 功能键 即进入后视方向设置页面 其设置步骤如下 6 1 4全站仪的使用与操作 测站点与定向方向的设置在放样测量模式 数据采集模式和正常坐标测量模式是相互通用的 因而当在任意模式下设好站点及后视方向后 便不需在其他模式下重新设置 利用gts 330系列仪器 或是nts 350系列仪器 时 为了方便和实用 通常是在放样测量模式下进行测站点的设置和后视方向的设置 然后若需要进行坐标测量或是数据采集 只需切换测量模式 直接工作 而不必重新设置仪器 但假若工作中间 出现中断或是仪器发生移动 则必须重新安置仪器 并完成设置工作 6 1 4全站仪的使用与操作 3 数据采集测量gts 330系列可将测量数据存储于仪器内存中 内存划分为测量数据文件和坐标文件 测量中被采集的数据一般应存储在测量数据文件中 由于仪器的内存是供数据采集模式和放样模式共同使用的 因此当在放样模式下有存储数据时 可存储测点的数目就会减少 无论是在放样模式下还是数据采集模式下 若要结束该工作 关闭电源时应确认仪器处于主菜单显示屏或角度测量模式 这样可以确保存储器输入 输出过程完成 避免存储的数据出现丢失现象 即菜单模式结束时 必须退回到主菜单显示屏或角度测量模式下 不得在未退回状态中关机 由于数据采集模式 是数字测图中的主要野外数据的采集手段 其测量原理是依据控制点来测取其所控制范围内的大量碎步特征点 一般按三角高程原理进行工作 因而为了野外数据采集的方便 必须事先建立控制点坐标数据文件 以便于在建立测站时调用 同时在测量时还需建立碎步点数据采集文件 以便测完后 进行文件的存储 传输 增删 编辑与管理等工作 最终利用采集的数据来完成测绘图纸的编辑工作 形成测绘产品 以下介绍数据采集方法的具体工作流程 6 1 4全站仪的使用与操作 数据采集的操作具体步骤 1 建立控制点坐标数据文件 并事先存储仪器中 参见文件建立操作的相关内容 2 在测区内某控制点安置全站仪 完成对中 整平及量取仪器高的工作 同时检查或者设置仪器的工作参数 确保正确无误 准备好棱镜杆和定向用的目标架 并确定好镜高 3 按 power 键开机 然后按 menu 键进入菜单模式 4 在菜单模式下 首先按 f2 功能键进入到放样程序界面 以完成测站点的设置和定向点后视方向的设置工作 最后返回到菜单模式界面 5 在菜单模式界面中 按 f1 键进入数据采集模式下的数据文件选择页面 进行数据文件的建立 或调用 以确定本站工作所采集的测量数据的存储位置 如果是第一次开始本测区的数据采集工作 还未建立数据文件 则可按键盘输入方式新键一个文件 如果在此之前已建好了本测区的采集数据文件 则可通过调用方式来查找到老文件 以此建立本站数据采集的文件 建立好文件后 按 f4 键 仪器进入到数据采集主程序界面 6 在数据采集主菜单中 直接按 f3 键 进入到碎步点数据采集界面中 然后按以下操作步骤来采集各碎步点 并逐一存储在数据文件中 见下页 6 1 4全站仪的使用与操作 碎步点数据采集操作步骤 6 1 4全站仪的使用与操作 碎步点数据采集操作步骤 6 1 4全站仪的使用与操作 就gts 330系列全站仪而言 除了上面这些基本的和常用的测量方式之外 还有一些其他的测量工作方式 如悬空测量 偏心测量等在此不作介绍 另外 在数据通讯方面 必须配合相关的数据传输软件 在软件的支持下 只要利用数据线连接好全站仪与计算机 并设置好相应的通讯参数 便可方便的进行双向数据通讯 完成数据的下载及上传工作 1 一般操作注意事项 1 使用前应结合仪器仔细阅读使用说明书 熟悉仪器各功能和实际操作 2 望远镜的物镜不能直接对准太阳 以避免损坏测距部的发光二极管 3 在阳光下作业时 必须打伞 防止阳光直射仪器 4 迁站时即使距离很近 也应取下仪器 装箱后方可移动 5 仪器安置在三脚架架头之前 应旋紧三脚架的三个伸缩螺旋 仪器安置在三脚架上时 应旋紧中心连接螺旋 6 运输过程中必须注意防震 7 仪器和棱镜在温度的突变中会降低测程 影响测量精度 要使仪器和棱镜逐渐适应周围温度后方可使用 8 作业前检查电压是否满足要求 9 仪器应存放在温度为 30 至 60 范围的房间内 10 在需要进行高精度观测时 应采取遮阳措施 防止阳光直射仪器和三脚架 影响测量精度 11 三脚架架开使用时 应检查其各部件 包括各种螺旋应活动自如 6 1 5全站仪使用须知 2 仪器的维护 1 每次作业后 应用毛刷扫去仪器上面的灰尘 然后用软布轻擦 镜头不能用手擦 可先用毛刷扫去浮尘 再用镜头纸擦净 2 无论仪器出现任何现象 切不可拆卸仪器 添加任何润滑剂 而应与厂家或维修部门联系 仪器应存放在清洁 干燥 通风 安全的房间内 并有专人保管 3 电池充电时间不能超过充电器规定的时间 仪器长时间不用 一个月之内应充电一次 仪器存放温度保持在 30 至 60 以内 复习思考题 1 电子全站仪由哪几部分组成 2 简述全站仪的基本功能 在用全站仪正式测量之前 应进行哪些设置 3 简述nts 350系列仪器进行观测的基本工作内容 4 在使用全站仪进行菜单模式测量时 如何进行测站点设置 后视方向的设置 写出具体的操作步骤 6 1 5全站仪使用须知 6 2gps测量简介及静态定位应用 6 2 1全球定位系统gps简介全球定位系统作为新一代的卫星导航定位系统 经过二十多年的发展已经成为一种被广泛采用的系统 是一种借助于分布在空中的多个gps卫星确定地面点的位置的新型定位系统 其应用领域和应用前景已远远超出了该系统设计者当初的设想 几乎在所有的领域中 都被作为一项非常重要的技术手段和方法 在测量中 最初主要用于高精度大地测量和控制测量 建立各种类型和等级的测量控制网 现在 它除了继续在这些领域发挥着重要作用外 还在测量领域的其他方面得到充分的应用 如用于各种类型的施工放样 测图及变形观测等 尤其是在测量控制网的建立这一方面 gps定位技术已基本上取代了常规测量手段 成为主要的技术手段 在工程建筑测量中 也已开始采用gps技术 gps全球定位系统能独立 迅速和精确地确定地面点的位置 与常规控制测量技术相比 有许多优点 不要求测站间的通视 因而可以按需布点 且不需建造测站觇标 控制网的网形已不再是决定精度的重要因素 点与点之间的距离可以自由布设 可以在较短时间内以较少的人力消耗来完成外业观测工作 观测 卫星信号接收 的全天候优势更为显著 由于接收仪器的高度自动化 内外业紧密结合 软件系统的日益完善 可以迅速提交测量成果 精度高 用载波相位进行相对定位 可达到 5mm 1ppm d 的精度 节省经费和工作效率高 用gps定位技术建立测量控制网 要比常规测量技术节省70 80 的外业费用 同时 由于作业速度快 使工期大大缩短 所以经济效益显著 6 2 2全球定位系统的组成 gps系统由三部分组成 即空中gps卫星星座 地面监控部分和用户设备部分 gps接收机 1 gps卫星星座gps卫星星座由24颗卫星构成 其中21颗工作卫星 3颗备用卫星 24颗卫星均匀分布在6个轨道面上 轨道面倾角为 各轨道面之间相距 轨道平均高度20200km 卫星运行周期为11小时58分12 恒星时 此种gps卫星星座卫星的空间布置 保证了在地球上任何地点 任何时刻至少均能同时观测到4颗卫星 以满足精密导航与定位的需要 每颗gps卫星上装备有4台高精度原子钟 它为gps定位提供高精度的时间标准 另外还携带无线电信号收发机和微处理机等设备 恒量时 它是以地球自转周期为基准所建立的一种时间系统 其测量方法是选取春分点作为参考点 其连续两次过测站上中天所经历的时间 称为一恒星时 称为一恒星日 一个恒星日分为24恒星小时 一个恒小时分为60恒星分 一恒星分分为60恒星秒 2 地面监控部分地面监控部分主要由分布在全球的9个地面站组成 其中包括卫星监测站 主控站和信息注入站 监控站5个 在主控站的直接控制下对gps卫星进行连续观测和收集有关的气象数据 进行初步处理并储存和传送到主控站 用以确定卫星的精密轨道 主控站1个 协调和管理所有地面监控系统的工作 推算各卫星的星历 钟差和大气延迟修正参数 并将这些数据和管理指令送至注入站 注入站3个 在主控站的控制下 将主控站传来的数据和指令注入到相应卫星存储器 并监测注入信息的正确性 3 gps用户接收机gps接收机包括接受机主机 天线和电源 其主要功能是接收gps卫星发射的信号 以获得必要的导航和定位信息及观测量 并经初步数据处理而实现实时导航和定位 现国内常用的静态定位gps接收机主要有trimble leica ashtech novatel sokkia 中海达 南方等厂家生产的接收机 6 2 2全球定位系统的组成 目前 gps静态定位被广泛应用于大地测量 工程测量 地籍测量及变形监测中 其主要作用是用以建立各种级别 不同用途的控制网 1 gps静态定位布设控制网的优点gps静态定位在测量中主要用于测定各种用途的控制点 其中 较为常见的是利用gps建立各种类型和等级的控制网 在这些方面 gps技术已基本上取代了常规的测量方法 成为了主要手段 较之与常规方法 gps在布设控制网方面具有以下一些特点 1 测量精度高 gps观测的精度要明显高于一般的常规测量手段 gps基线向量的相对精度一般在 之间 这是普通测量方法很难达到的 2 选点灵活 不需要造标 费用低 gps测量 不要求测站间相互通视 不需要建造觇标 作业成本低 大大降低了布网费用 3 全天候作业 在任何时间 任何气候条件下 均可以进行gps观测 大大方便了测量作业 有利于按时 高效地完成控制网的布设 4 观测时间短 采用gps布设一般等级的控制网时 在每个测站上的观测时间一般为1 2小时左右 采用快速静态定位的方法 观测时间更短 5 观测 处理自动化 采用gps布设控制网 观测工作和数据处理过程均高度自动化 6 2 3gps静态定位在控制网中的应用 2 布设gps基线向量网的方法与步骤1 gps基线向量网的等级根据我国1992年所颁布的全球定位系统测量规范 gps基线向量网被分成了a b c d e五个级别 a级网一般为区域或国家框架网 区域动力学网 b级网为国家大地控制网或地方框架网 c级网为地方控制网和工程控制网 d级网为工程控制网 e级网为测图网 gps网的精度指标为 通常是以网中相邻点之间的距离误差来表示的 6 2 3gps静态定位在控制网中的应用 不同等级的gps网的精度要求 2 gps向量网布设的方法gps向量网常见的布设形式有跟踪站式 会战式 多基准站式 枢纽点式 同步图形扩展和单基准站式 在此介绍建立gps网时最常用一种同步图形扩展布网形式的布设方法 1 同步图形扩展 就是指多台接收机在不同测站上进行同步观测 在完成一个时段的同步观测后 又迁移到其他的测站上进行同步观测 每次同步观测都可以形成一个同步图形 同步观测时各gps点组成的图形称为同步图形 在测量过程中 不同的同步图形间一般有若干个公共点相连 整个gps网由这些同步图形构成 同步图形扩展式布网形式具有扩展速度快 图形强度较高 且作业方法简单的优点 2 同步图形扩展布设的作业方式 观测作业方式主要有点连式 边连式 网连式和混连式几种 点连式 在观测作业时 相邻的同步图形间只通过一个公共点相连 6 2 3gps静态定位在控制网中的应用 点连式 边连式 网连式 边连式 在观测作业时 相邻的同步图形间有一条边 即两个公共点 相连 网连式 在观测作业时 相邻的同步图形间有3个 含3个 以上的公共点相连 混连式 混连式观测作业方式是实际作业中最常用的作业方式 它是点连式 边连式和网连式的一个结合体 点连式观测作业方式的优点是作业效率高 图形扩展迅速 缺点是图形强度低 如果连接点发生问题 将影响到后面的同步图形 采用此作业方式 当有m台仪器共同作业时 每观测一个时段 就可以测得 m 1 个新点 当这些仪器观测了s个时段后 就可以测得1 s m 1 个点 边连式观测作业方式具有较好的图形强度和较高的作业效率 采用此作业方式 当有m台仪器共同作业时 每观测一个时段 就可以测得 m 2 个新点 当这些仪器观测了个时段后 就可以测得2 s m 2 个点 采用网连式观测作业时 当有m台仪器共同作业时 每观测一个时段 就可以测得 m k 个新点 即k个公共点 当这些仪器观测了个时段后 就可以测得k s m k 个点 在实际的gps作业中 一般并不是单独采用上面所介绍的某一种观测作业模式 而是根据具体情况 有选择地灵活采用这几种方式作业 6 2 3gps静态定位在控制网中的应用 3 gps基线向量网布设步骤布设gps基线向量网主要分测前 测中和测后三个阶段进行 1 测前工作 项目的提出对于一项gps测量工程项目 一般有如下一些要求 测区位置及其范围 测区的地理位置 范围 控制网的控制面积 用途和精度等级 控制网将用于何种目的 其精度要求是多少 要求达到何种等级 点位分布及点的数量 控制网的点位分布 点的数量及密度要求 是否有对点位分布有特殊要求的区域 提交成果的内容 用户需要提交哪些成果 所提交的坐标成果分别属于何种坐标系 所提交的高程成果分别属于哪种高程系统 除了提交最终的结果外 是否还需要提交原始数据或中间数据等 时限要求 对提交成果的时限要求 即何时是提交成果的最后期限 投资经费 对工程的经费投入数量 技术设计负责gps测量的单位在获得了测量任务后 需要根据项目要求和相关技术规范进行测量工程的技术设计 6 2 3gps静态定位在控制网中的应用 测绘资料的收集与整理在开始进行外业测量之前 收集与整理现有测绘资料也是一项极其重要的工作 需要收集整理的资料主要包括测区及周边地区可利用已知点的相关资料 点之记 坐标等 和测区的地形图等 仪器的检验对将用于测量的各种仪器包括gps接收机及相关设备 气象仪器等进行检验 以确保仪器能够正常工作 踏勘 选点埋石在完成技术设计和测绘资料的收集与整理后 需要根据技术设计的要求对测区进行踏勘 并进行选点 埋石工作 2 测量实施中的工作 实地了解测区情况主要了解的内容包括点位情况 点的位置 上点的难度等 测区内经济发展状况 民风民俗 交通状况 测量人员生活安排等 卫星状况预报根据测区的地理位置 以及最新的卫星星历 对卫星状况进行预报 作为选择合适的观测时间段的依据 所需预报的卫星状况有卫星的可见性 可供观测的卫星星座 随时间变化的pdop值 随时间变化的rdop值等 6 2 3gps静态定位在控制网中的应用 确定作业方案根据卫星状况 测量作业的进展情况 以及测区的实际情况 确定出具体的作业方案 作业方案的内容包括作业小组的分组情况 gps观测的时间段以及测站等 外业观测各gps观测小组在得到作业指挥员所下达的作业指令后 应严格按照作业规范 作业指令的要求进行外业观测 数据传输与转储在一段外业观测结束后 应及时地将观测数据传输到计算机中 并根据要求进行备份 在数据传输时需要对照外业观测记录手簿 检查所输入的记录是否正确 基线处理与质量评估对所获得的外业数据及时地进行处理 解算出基线向量 并对解算结果进行质量评估 作业指挥员需要根据基线解算情况作下一步gps观测作业的安排 重复确定作业方案 外业观测 数据传输与转储 基线处理与质量评估四步 直至完成所有gps观测工作 6 2 3gps静态定位在控制网中的应用 3 测后工作 结果分析 网平差处理与质量评估 对外业观测所得到的基线向量进行质量检验 并对由合格的基线向量所构建成的gps基线向量网进行平差解算 得出网中各点的坐标成果 如果需要利用gps测定网中各点的正高或正常高 还需要进行高程拟合 技术总结根据整个gps网的布设及数据处理情况 进行全面的技术总结 成果验收按照gps测量规范要求对测量成果进行验收 6 2 3gps静态定位在控制网中的应用 目前国内外和gps接收机配套的gps数据处理软件有多种 国外比较有影响的有徕卡公司的ski 该软件包是wild200 300gps测量系统静态与动态定位的通用后处理软件包 另外 还有美国天