全站仪的结构组成和基本操作方法

1、全站仪第一节 全站仪的结构组成和基本操作方法第一节 全站仪的结构组成和基本操作方法 数字化测图的关键仪器是电子全站仪。它具有功能强、精度高、用途广和使用方便、快捷等特点，备受欢迎。 目前，世界各国生产的全站仪品种、规格、型号繁多，并朝着自动化、智能化的方向发展，如增加自动调焦、自动锁定跟踪目标、激光对点、数字键、免棱镜观测、dos操作等等。但无论哪一种规格型号，其中最主要的几种指标是：测程、测角精度、测距精度、存点数量。(图5-1)为南方测绘公司的全站仪系列产品。 各种全站仪的基本操作上略有不同。但基本原理和主要功能基本相同。本章将以拓普康电子全站仪为例，介绍全站仪的有关知识。 一、 gts3

2、32电子全站仪的组成 gts332电子全站仪由电子经纬仪、光电测距仪 和微机三部分组成，主要技术指标是：单棱鏡测程3km，测角精度2，测距精度（2mm+2ppmd），野外测量最多能存8000个点，能进行数据采集、数据文件存储并通过rs232c串行信号接口与其它计算机进行数据通讯。全站仪的各部件名称如(图5-2)。 二、基本操作方法 全站仪的安置操作（对中、整平、瞄准等）与经纬仪基本相同，所不同的是，全站仪有一操作键盘和显示屏（图5-3），通过观测和键盘的操作，会在显示屏上显示出各种数据。 1、键盘操作 各种操作键的功能见(表5-1)。按power键打开电源开关后，可直接进入角度测量，如按 键或

3、 键可进行距离测量或坐标测量，若按menu键，将进入菜单测量模式。 操作键 表5-1 键名称功 能 power电源电源开关 星键1显示屏对比度 2十字丝照明 3背景光 4倾斜改正 5设置大气改正和棱镜常数 坐标测量键坐标测量模式 距离测量键距离测量模式 ang角度测量键角度测量模式 menu菜单键在菜单角模式和之间切换，在菜单角模式下可设应用测量与照明调节、仪器系统误差改正 esc退出键1 返回测量或上一层模式 2 从正常测量直接进入数据采集模式或放样模式 3 也可用作为正常测量模式下的记录键 ent确认输入键在输入值末尾按此键 f1-f4软键（功能键）对应于显示的软键功能信息 2、显示屏显示

4、的符号(表5-2) 显示屏 表5-2 显示内容显示内容 v（v%）垂直角（坡度显示）n北向坐标（x） hr水平角（右角）e东向坐标（y） hl水平角（左角）z 高程（h） hd水平距离*edm（电子测距）正在进行 vd高差m以米为单位 sd倾斜距离f以英尺/英寸为单位 在显示屏右边的各操作键与显示屏下方的软键（功能键）配合，将组合成各种各样的功能，并在显示屏上显示出各种信息（图5-4）。 3、角度测量模式下各功能键的功能(表5-3) 角度测量模式 表5-3 页数软键显示符号功 能 1f1置零水平角置为00000 f2锁定水平角读数锁定 f3置盘通过键盘输入数字设置水平角 f4p1显示第2页软键

5、功能 2f1倾斜设置倾斜改正开或关，若选择开，则显示倾斜改正值 f2复测角度重复测量模式 f3v%垂直角度百分比坡度（%）显示 f4p2显示第3页软键功能 3f1h-蜂鸣仪器每转动水平角90是否要发出蜂鸣声的设置 f2r/l水平角右/左计数方向的转换 f3竖盘垂直角显示格式（高度角/天顶距）的切换 f4p3显示下一页（第1页）软键功能 请操作： 4、距离测量模式下各功能键的功能(表5-4) 距离测量模式 表5-4 页数软键显示符号功 能 1f1测量启动测量 f2模式设置测距模式精测/粗测/跟踪 f3s/a设置音响模式 f4p1显示第2页软键功能 2f1偏心偏心测量模式 f2放样放样测量模式 f

6、3m/f/i米、英尺或英寸单位的变换 f4p2显示第1页软键功能 请操作： 5、坐标测量模式下各功能键的功能(表5-5) 坐标测量模式 表5-5 页数软键显示符号功 能 1f1测量开始测量 f2模式设置测距模式精测/精测/跟踪 f3s/a设置音响模式 f4p1显示第2页软键功能 2f1镜高输入棱镜高 f2仪高输入仪器高 f3测站输入测站点（仪器站）坐标 f4p2显示第3页软键功能 3f1偏心偏心测量模式 f3m/f/i米、英尺或英寸单位的变换 f4p3显示第1页软键功能 请操作： 6、星键用于各种设置(表5-6) 星键 表5-6 键显示符号功 能 f1照明显示屏背景光开关 f2倾斜设置倾斜改正

7、，若设置为开，则显示倾斜改正值 f3定线定线点指示器开关（仅适用于有定线点指示器类型） f4s/a显示edm回光信号强度（信号）、大气改正值（ppm）和棱镜常数值 或黑白调节显示屏对比度（09级） 或亮度调节十字丝照亮度（19级）十字丝照明开关和显示屏背景光开关是联通的 当通过主程序运行与星键相同的功能时，则星键模式无效。 7、菜单测量 按菜单键menu，仪器进入菜单模式，在此模式 下可进行数据采集、放样、存储管理、程序测量以及设置和调节工作（图5-5）： 请操作： 三、字母数字输入方法 当输入仪器高、棱镜高、测站点和后视点等有关字母与数字时，需要用键盘输入这些字符或数字。 1、利用键或键，使

8、箭头指示要输入的条目 例如：数据采集模式输入仪器高时，可按键或键，上下移动箭头至仪器高行（图5-6），按f1（输入）键，箭头即变成等于（=），即可输入仪器高数值。 2、输入字符（图5-7） 用键或 将箭头移到待输入的条目 按f1（输入）键，箭头即变成等于（=）这时在底行上显示字符 按相应的软键，依次输入数字（或字母），最后按ent确认即可。 若修改字符，可将箭头移动到修改的字符上并再次输入。 请操作： 四、南方带数字键的电子全站仪 近几年来，带数字键的电子全站仪开始使用，其键盘操作方法十分方便，输入数字时，就象敲电话机的号码一样。以下是几种南方测绘公司带数字键的电子全站仪： 1、南方电子全站仪

9、nts-350系列（图5-8） 2、南方电子全站仪nts-550系列（图5-9） 3、南方电子全站仪nts-660系列（图5-10） 4、nts-660数字键的操作 nts660操作简单，开机后直接按f1f6各键直接进入相应的界面，根据中文提示，进行相关的测量。（图5-11） 五、进口电子全站仪简介 以下列举几个国外知名厂家的部分型号的电子全站仪，这些仪器包含许多先进的功能，如激光对中、自动调焦、跟踪测量等，供学习参考。也可以从相关网站上查询所需信息。 1、拓普康电子全站仪gts-600系列（图5-12） 2、索佳电子全站仪set-030r系列（图5-13） 3、徕卡电子全站仪tps-700r

10、系列（图5-14） 六、电子全站仪的未来发展 电子全站仪正以惊人的速度发展，集控制测量、测图、工程放样于一体，外业数据采集、数据处理和绘图相结合，操作更加方便。 南方正在研制的电子全站仪nts-win（图5-15）1.1数字测图概念一.数字测图概述随着电子技术和计算机技术日新月异的发展及其在测绘领域的广泛应用，20世纪80年代产生了电子速测仪、电子数据终端，并逐步地构成了野外数据采集系统，将其与内外业机助制图系统结合，形成了一套从野外数据采集到内业制图全过程的、实现数字化和自动化的测量制图系统，人们通常称为数字化测图(简称数字测图)或机助成图。广义的数字测图主要包括：全野外数字测图(或称地面数

11、字测图、内外一体化测图)、地图数字化成图、摄影测量和遥感数字测图。我们将主要讲解全野外数字测图技术。二.数字测图的基本思想传统的地形测图（白纸测图）实质上是将测得的观测值（数值）用图解的方法转化为图形。这一转化过程几乎都是在野外实现的，即使是原图的室内整饰一般也要在测区驻地完成，因此劳动强调较大；再则，这个转化过程将使测得的数据所达到的精度大幅度降低。特别是在信息剧增，建设日新月异的今天，一纸之图已难载诸多图形信息；变更、修改也极不方便，实在难以适应当前经济建设的需要。数字测图数字测图就是要实现丰富的地形信息和地理信息数字化和作业过程的自动化或半自动化。它希望尽可能缩短野外测图时间，减轻野外劳

12、动强度，而将大部分作业内容安排到室内去完成。与此同时，将大量手工作业转化为电子计算机控制下的机械操作，这样不仅能减轻劳动强度，而且不会降低观测精度。 数字测图的基本过程通过采集有关的绘图信息并及时记录在数据终端（或直接传输给便携机），然后在室内通过数据接口将采集的数据传输给电子计算机，并由计算机对数据进行处理，再经过人机交互的屏幕编辑，形成绘图数据文件。最后由计算机控制绘图仪自动绘制所需的地形图，最终由磁盘、磁带等贮存介质保存电子地图。三.数字测图必需采集的测图信息地图图形的描述一切地图图形都可以分解为点、线、面三种图形要素，其中点是最基本的图形要素。这是因为一组有序的点可连成线，而线可以围成

13、面。但要准确地表示地图图形上点、线、面的具体内容，还要借助一些特殊符号、注记来表示。独立地物可以由地物定位点及其符号表示，线状地物、面状地物由各种线划、符号或注记表示，等高线由高程值表达其意义。测量的基本工作是测定点位传统方法是用仪器测得点的三维坐标，或者测量水平角、竖直角及距离来确定点位，然后绘图员按坐标（或角度与距离）将点展绘到图纸上。跑尺员根据实际地形向绘图员报告测的是什么点（如房角点），这个（房角）点应该与哪个（房角）点连接等等，绘图员则当场依据展绘的点位按图式符号将地物（房屋）描绘出来。就这样一点一点地测和绘，一幅地形图也就生成了。数字测图时必须采集测图信息，它包括点的定位信息、连接

14、信息和属性信息进行数字测图时不仅要测定地形点的位置（坐标），还要知道是什么点，是道路还是房屋，当场记下该测点的编码和连接信息，显示成图时，利用测图系统中的图式符号库，只要知道编码，就可以知道从库中调出与该编码对应的图式符号成图。地图图形的数据格式地图图形要素按照数据获取和成图方法的不同，可区分为矢量数据和栅格数据两种数据格式。矢量数据是图形的离散点坐标（x，y）的有序集合；栅格数据是图形像元值按矩阵形式的集合，对应的图形表示法如下图所示。数字测图通常采用矢量数据结构和画矢量图。栅格数据矢量数据四.数字测图需要解决的问题归纳起来，数字测图所要解决的问题是：1.使采集的图形信息和属性信息为计算机识

15、别。2.由计算机按照一定的要求对这些信息进行一系列的处理。3.将经过处理的数据和文字信息转换成图形，由屏幕输出或绘图仪输出各种所需的图形。4.按照一定的要求自动实现图形数据的应用问题。1.2数字测图系统一.数字测图系统的定义数字测图系统数字测图系统是以计算机为核心，在外连输入、输出设备硬件和软件的支持下，对地形空间数据进行采集、输入、成图、处理、绘图、输出、管理的测绘系统。二.数字测图系统的分类按输入方法可区分为原图数字化数字成图系统，航测数字成图系统，野外数字测图系统，综合采样（集）数字测图系统。按硬件配置可区分为全站仪配合电子手簿测图系统，电子平板测图系统等。按输出成果内容可区分为大比例尺

16、数字测图系统，地形地籍测图系统，地下管线测图系统，房地产测量管理系统城市规划成图管理系统等等。三.数字测图系统的组成及配置数字测图系统主要由数据输入、数据处理和数据输出三部分组成。目前大多数数字化测图系统内容丰富，具有多种数据采集方法，具有多种功能，应用广泛。一个优秀的数字测图系统结构如下图所示。数字测图系统所需硬件的基本配置及其联结方式如下所示四.数字测图系统与地理信息系统的关系地理信息系统(geographic informantion system 简称gis)是在计算机软硬件支持下的与采集、存储、管理、描述及分析地球表面与空间地理分布有关的数据的空间信息系统。它已在城市规划、管理、监测

17、、建设和决策等方面得到了广泛运用。现阶段利用基础gis平台建立一个应用系统，通常有以下步骤：a周密完善的系统设计，根据实际情况，面向最终目标进行底层的工作；b面向最终目标，利用基础gis进行二次开发，使gis数据得到广泛应用；c数据的输入与更新工作。而gis数据的获取、更新、维护工作主要由测绘行业承担。地面数字测图就是在这种背景下发展起来的,它日益成为获取大比例尺数字地图及城市各类地理信息系统以及为保持其现势性所进行的空间地理信息系统数据更新的主要手段。数字化测图主要经历了两种模式数字测记模式最初由外业电子手簿记录，同时人工配合画草图，符号标注，然后交由内业，依据草图人工编辑图形文件，自动成图

18、。之后发展为测注模式不变，但方式变化，利用智能化的外业采集的软件，不仅记录点位，而且记录成图的全部信息，人工键入减少，使测记法效率更高，数字测图也更加实用。对于这种阶段下的数字测绘，gis数据获取只能将原有的图纸利用gis或其相关软件提供矢量化方法进行转化。这种数字化过程会由于图纸变形，设备的精度及人为因素造成的误差而影响数据精度。下面是传统方法作业的地形图同gis的关系：野外测量内业描图上交成果图纸矢量化gis。电子平板模式在该阶段，野外现场测图，实时成图。尤其是便携机的出现，给数字测图提供了发展机遇。它利用便携机现场读取仪器数据，用高分辨率的显示屏作为图画，即测即显，外业实时成图，实时编辑

19、，纠正错误，使成图的质量与精度大大超过了白纸测图。随着商用软件的出现和不断完善，数字化测图不仅要面向测图，而且必须面向gis，因而出现了测图的成图数据同gis交换的工具软件。下面为电子平板出现后gis的数据获取图:野外测量上交成图或数据盘数据转换gis,这种方式使gis数据获取的精度与速度大大提高。gis建立后，系统的数据要具有一定的现势性，即数据要及时反映最新现实情况。数据的更新可以采用电子平板中特有的测图功能掏出数据。测图后再利用掏入进行野外补充，从而达到测图的更新,使数据保持连续、完整和现势性。尤其是部分商用软件，如武汉中地开发的mapsuv，不仅按照gis要求使测图与gis的层次对应，

20、而且采用公共数据变换格式，并开发研制了gis前端软件，即将原始数据按gis的概念进行处理，使测图系统同gis方便接轨。其示意如下：野外数字测图数字测图系统gis前端软件gis。虽然数字化测图数据采集与gis数据要求有一定的差距，但是随着科技的发展和测绘工作者的努力,数字化测图必将同gis一道取得更大成功。1.3数字测图的优点大比例尺数字测图有力地冲击着传统的平板仪或经纬仪的白纸测图方法，大有取代白纸测图之势，这是因为数字测图具有诸多的优点。点位精度高传统的经纬仪配合小平板、半圆仪白纸测图，地物点平面位置的误差主要受解析图根点的展绘误差和测定误差、测定地物点的视距误差、方向误差、地形图上的地物点

21、的刺点误差的影响，综合影响使地物点平面位置的测定误差图上约为士0.59mm(1：1000比例尺)。主要误差源为视距误差和刺点误差。经纬仪视距高程法测定地形点高程时，即使在较平坦地区(0060)，视距为150m，地形点高程测定误差也达0.06m，而且随着倾斜角的增大，高程测定误差会急剧增加。用数字测图，测定地物点的误差在距离450m内约为22mm，测定地形点的高程误差在450m内约为21mm。若距离在300m以内，则测定地物点误差约为15mm，测定地形点的高程误差约为18mm.数字测图的精度明显高于白纸测图。便于成果更新数字测图的成果是以点的定位信息和绘图信息存入计算机，当实地有变化时，只需输入

22、变化信息的坐标、代码，经过编辑处理，很快便可以得到更新的图，从而可以确保地面的可靠性和现势性，数字测图可谓一劳永逸。避免因图纸伸缩带来的各种误差表示在图纸上的地图信息随着时间的推移图纸产生变形而产生误差。数字测图的成果以数字信息保存，避免了对图纸的依赖性。能以各种形式输出成果计算机与显示器、打印机联机时，可以显示或打印各种需要的资料信息。与绘图仪联机，可以绘制出各种比例尺的地形图、专题图，以满足不同用户的需要。成果的深加工利用数字测图分层存放，可使地面信息无限存放，不受图面负载量的限制，从而便于成果的深加工利用，拓宽测绘工作的服务面，开拓市场。比如cass软件总共定义26个层(用户还可根据需要

23、定义新层)。房屋、电力线、铁路、植被、道路、水系、地貌等均存于不同的层中，通过关闭层、打开层等操作来提取相关信息，便可方便地得到所需的测区内各类专题图、综合图，如路网图、电网图、管线图、地形图等.又如在数字地籍图的基础上，可以综合相关内容补充加工成不同用户所需要的城市规划用图、城市建设用图、房地产图以及各种管理的用图和工程用图。作为gis的重要信息源 地理信息系统(g1s)具有方便的信息查询检索功能、空间分析功能以及辅助决策功能。在国民经济、办公自动化及人们日常生活中都有广泛的应用。然而，要建立一个gls，花在数据采集上的时间和精力约占整个工作的80%。gis要发挥辅助决策的功能。需要现势性强

24、的地理信息资料。数字测图能提供现势性强的地理基础信息。经过一定的格式转换，其成果即可直接进人gis的数据库。并更新gis的数据库。一个好的数字测图系统应该是gis的一个子系统。1.4 数字测图的基本过程不论是测绘地形图，还是制作种类繁多的专题图、行业管理用图，只要是测绘数字图，都必须包括数据采集、数据处理和图形输出三个基本阶段。一.数据采集数据采集主要有以下几种方法：1gps法，即通过gps接收机采集野外碎部点的信息数据；2航测法，即通过航空摄影测量和遥感手段采集地形点的信息数据；3数字化仪法，即通过数字化仪在已有地图上采集信息数据；4. 大地测量仪器法，即通过全站仪、测距仪、经纬仪等大地测量

25、仪器实现碎部点野外数据采集。目前我国主要采用数字化仪法、航测法和大地测量仪器法采集数据。前两者主要是室内作业采集数据，大地测量仪器法是野外采集数据。野外数据采集野外数据采集（如下图所示）就是用全站仪或测距仪、经纬仪等大地测量仪器进行实地测量，并将野外采集的数据自动传输到电子手簿、磁卡或便携机，现场自动记录。原图数字化采集原图（如下图所示）数字化通常有两种方法：数字化仪数字化和扫描仪数字化。目前，我国主要采用扫描矢量化来数字化原图，再对原图进行修测，可较快的得到数字图。航片数据采集航片数据（如下图所示）采集就是利用测区的航空摄影测量获得的立体像对，在解析测图仪上或在经过改装的立体量测仪上采集地形

26、特征点，自动转换成为数字信息。这种方法工作量轻，采集速度快，是我国测绘基本图的主要方法。二.数据处理数据处理阶段是指在数据采集以后到图形输出之前对图形数据的各种处理。数据处理主要包括数据传输、数据预处理、数据转换、数据计算、图形生成、图形编辑与整饰、图形信息的管理与应用等。经过数据处理后，可产生平面图形数据文件和数字地面模型文件。数据处理是数字测图的关键阶段。在数据处理时，既有对图形数据进行交互处理，也有批处理。数字测图系统的优劣取决于数据处理的功能。三.成果输出输出图形是数字测图的主要目的，通过对层的控制，可以编制和输出各种专题地图（包括平面图、地籍图、地形图、管网图、带状图、规划图等），以

27、满足不同用户的需要。1.5数字测图作业模式 由于软件设计的思路不同，使用的设备不同，数字测图有不同的作业模式（如下图），但可区分为数字测记模式和电子平板测绘模式。一、主要作业模式如上图，主要有七种作业模式，描述如下：第一种作业模式第一种作业模式是测记式，为绝大部分软件所支持。该模式使用电子手簿自动记录观测数据，作业自动化程度较高，可以较大地提高作业工作的效率。在采用这种作业模式时的主要问题是地物属性和连接关系的采集。第二种作业模式第二种作业模式适合暂时还没有条件购买全站仪的用户，它采用手工健入观测数据到电子手簿，其它与第一种作业模式相同。第三种作业模式第三种作业模式的基本作法是先用平板测图方法

28、测出白纸图，然后在室内用数字化仪将白纸图转为数字地图。第四种作业模式第四种作业模式是我国早期的数字测图的主要作业模式。第五种作业模式第五种作业模式即平板模式，它的基本思想是用计算机屏幕来模拟图板，用软件中内置的功能来模拟铅笔、直线笔、曲线笔，完成曲线光滑、符号绘制、线性生成等工作。这种模式适合条件较好的测绘单位，用于房屋密集的城镇地区的测图工作。第六种作业模式第六种作业模式将现代化通讯手段与电子平板结合起来，有持便携式电脑的作业员在跑点现场指挥立镜员跑点，并发出指令遥控驱动全站仪观测，观测结果通过无线传输到便携机，并在屏幕上自动展点。第七种作业模式第七种作业模式的基本方法是：用解析测图仪或经过

29、改造的立体坐标量测仪量测像片点的坐标，并将量测结果传送到计算机，形成数字化测图软件能支持的数据文件。二、我国数字测图主要作业模式1全站仪+电子手簿测图模式2普通经纬仪+电子手簿测图模式3平板仪测图+数字化仪数字化测图模式4旧图数字化成图模式5测站电子平板测图模式6镜站遥控电子平板测图模式7航测像片量测成图模式1.6数字测图的发展与展望一、数字测图的发展数字测图发展概述数字测图首先是由机助地图制图开始的。机助地图制图技术酝酿于20世纪50年代。到70年代末和80年代初自动制图主要包括数字化仪、扫描仪、计算机及显示系统四部分，数字化仪数字化成图成为主要的自动成图方法。20世纪50年代末，航空摄影测

30、量都是使用立体测图仪及机械连动坐标绘图仪，采用模拟法测图原理，利用航测像对测绘出线划地形图。到60年代就有了解析测图仪。80年代末、90年代初，又出现了全数字摄影测量系统。大比例尺地面数字测图，是20世纪70年代在轻小型、自动化、多功能的电子速测仪问世后，在机助制图系统的基础上发展起来的。我国大比例尺数字化测图系统的发展历程80年代初到1987年为第一阶段，主要是引进外国大比例尺测图系统的应用与开发及研究阶段。该阶段我国研制的数字化测图的代表作是北京市测绘院研制的dgj大比例尺工程图机助成图系统。1988-1991年为第二阶段，这一阶段研制成功了数十套大比例尺数字化测图系统，并都在生产中得到应

31、用。1991-1997年为总结、优化和应用推广阶段，提出了一些新的数字化测图方法。1997年后为数字测图技术全面成熟阶段，数字测图系统成为gis（地理信息系统）的一个子系统。我国测绘事业开始进入数字测图时代。二、数字测图的展望目前要在我国全面实现数字测图还有许多困难，主要问题是资金问题、人才问题和观念问题，而不是技术问题。进口仪器(全站仪和自动绘图仪等)价格昂贵，使测绘成本提高。我国测绘技术人员对传统测绘技术掌握较好，但由于缺少进修机会，很多测绘技术人员对数字测图技术很陌生，数字测图产品的使用与管理更缺乏人才。另外在推广数字化测图过程中，一定要更新观念，应充分认识数字化测图的优点。数字测图必须

32、突破图的概念，而突出数的概念，测量数据一定要全息保存。测量数据应全社会共享。今后数字化测图软件的发展方向应该是一种无点号、无编码的镜站电子平板测图系统。测站上的仪器照准镜站反光镜后，自动将经处理的以三维坐标形式的数据，用无线电传输入电子平板，并展点和注记高程。这种自动化测图系统，走出了当今困扰我们的编码困难和编码机内处理麻烦的圈子，可能成为今后数字化测图的主要系统。今后数字化测图软件的界面一定很友好，操作很简单，一学就会。第二章数字测图系统硬件一、目的和要求了解全站仪的测量原理，熟练使用全站仪。二、重点和难点 全站仪的测量原理 全站仪的使用三、内容提要 电子计算机简介 全站仪的结构及其测量原理

33、 全站仪的使用 电子速测仪的检校 电子手簿 数字化仪、扫描仪、数控绘图仪和数据通信四 、学习方法介绍 该章需要结合教学实践学习。对于全站仪的测量原理，可以参考其它更专业的书籍，获取更深入的了解。2.1电子计算机简介计算机硬件计算机硬件是指那些以物理形式存在的计算机和有关物理设备，包括中央处理器（亦称微处理器，cpu）、内存储器、输入设备、输出设备、总线等几部分。计算机软件计算机软件是共用程序的集合以及一个系统有关的计算机化的文件资料的总称。计算机软件是计算机硬件和使用者之间的接口。硬件在软件管理下才能正常工作，才能最有效地利用硬件全部的处理能力，也就是说软件的质量影响着计算机系统的总体性能。就

34、其功能和服务对象而言，软件可划分为两大类：系统软件和应用软件。系统软件系统软件是以管理计算机和便于用户使用计算机为目的的那部分软件，是扩充计算机功能、合理调度计算机资源、为应用软件创造良好运行环境的软件。它有两个重要特点：一是共用性，无论是哪个应用领域，还是哪个计算机用户，都要使用它们；二是基础性，应用软件要用它们来编写和实现，并要在它们的支持下运行。计算机系统软件主要有两类：一类是负责人们与计算机之间的通信，如高级语言的编译程序、数据库管理系统及各种工具软件等；另一类是负责组织计算机的活动，以完成人们交给的任务，如操作系统等。应用软件除系统软件以外的其它软件都可称为应用软件。应用软件是处理某

35、种专门类型的数据或实现特定功能的程序，如计算机语言处理程序、文字编辑程序、数值计算程序、工资管理软件、仓库管理软件、数字化绘图软件等。自动制图对计算机的要求计算机是整个机助制图（包括成图与编图）过程中不可缺少的设备。自动制图对计算机提出了较高的多方面的要求。数字计算计算机自动制图工作的数字计算，内容相当广泛。主要有数学基础计算，该计算工作的特点是计算量较大但并不复杂，对计算机的计算速度、精度、内存容量并无太高要求，一般微机都能胜任。但当使用扫描系统设备时，则由于数据量大、栅格、矢量数据之间的转换计算量大，以及系统的制图工作自动化程度提高，相应地对计算机提出较高的要求。 数据处理由于地图信息量极

36、大，数据处理工作是计算机的一项重要任务，它包括数据输入和预处理、分类和整理、分离和合并建立文件等。它的特点是工作量大但数字模型比较简单，要求计算机具有较大的内存和多种外存装置，计算机应有较多的通道以及较强的逻辑计算功能。数据库管理自动制图的一项重要任务就是建立地图数据库，把通过各种手段获取的数据储存起来，提取多方面用户和各种目的使用。地图数据库是通过精心设计、严密组织的地图数据汇集系统，并利用电子计算机管理来实现的数据储存、检索和更新的自动化，为此要求计算机具备必须的硬件条件，包括大容量的外存储器，以及必要的软件，如图形数据库管理系统。设备控制自动制图系统中，计算机除配有基本的外部设备以外，还

37、配有多种制图专用设备，如数字化仪、绘图仪、图形显示器等。对这些设备的控制，可因对象而定。例如数字化仪，采用手扶跟踪作业方式，速度很慢，获取数据的格式比较单一，因为控制也很简单。对于这种情况，完全可以采用一般微机控制。但在图形显示、动态漫游和图形编辑作业中，为了实现人机对话实时处理图形，要求在极短时间内为处理图形实现上百万次运算，需要较高档次的微机。故可采用多种类型的微机组成分布系统，以降低费用并提高效率，保证大型制图系统有效运行。 2.2全站仪的结构及其测量原理全站仪的发展游标经纬仪20年代，游标盘光学经纬仪40年代,光电测距、激光测距仪红外测距仪70年代电子经纬仪+测距仪=电子速测仪器目标：

38、自动化全站型电子速测仪=全站仪电子经纬仪+测距仪+电子记录测量、显示、记录水平角、竖直角、水平距离、斜距、高差、高程、坐标全站仪的概念全站仪，即全站型电子速测仪（electronic total station）。为了能准确地定义全站仪，我们首先介绍一下有关概念。在传统的测量中，人们已经提到了“速测法”，它是指一种从仪器站同时测定某一点的平面位置和高程的方法。有时，这种方法也称作“速测术”（tachymetry），而速测仪（tachy-meter）就是根据速测法原理而设计的测量仪器。最初速测仪的距离测量是通过光学方法来实现的，我们称这种速测仪为“光学速测仪”。实际上，“光学速测仪”就是指带有视

39、距丝的经纬仪，被测点的平面位置由方向测量及光学视距来确定，而高程则是用三角测量方法来确定的。带有“视距丝”的光学速测仪，由于其快速、简易，而在短距离(110米以内）、低精度（1/200(1/500)的测量中，如碎部点测定中，有其优势，得到了广泛的应用。随着电子测距技术的出现，大大地推动了速测仪的发展。用电磁波测距仪代替光学视距经纬仪，使得测程更大、测量时间更短、精度更高。人们将距离由电磁波测距仪测定的速测仪笼统地称之为“电子速测仪”（electronic tachymeter）。然而，随着电子测角技术的出现。这一“电子速测仪”的概念又相应地发生了变化，根据测角方法的不同分为半站型电子速测仪和全

40、站型电子速测仪。半站型电子速测仪是指用光学方法测角的电子速测仪，也有称之为“测距经纬仪”。这种速测仪出现较早，并且进行了不断的改进，可将光学角度读数通过键盘输入到测距仪，对斜距进行化算，最后得出平距、高差、方向角和坐标差，这些结果都可自动地传输到外部存储器中。全站型电子速测仪则是由电子测角、电子测距、电子计算和数据存储单元等组成的三维坐标测量系统，测量结果能自动显示，并能与外围设备交换信息的多功能测量仪器。由于全站型电子速测仪较完善地实现了测量和处理过程的电子化和一体化，所以人们也通常称之为全站型电子速测仪或简称全站仪。2.2.1全站仪的基本组成 全站型电子速测仪是由电子测角、电子测距、电子计

41、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，全站仪由下列两大部分组成：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联接的外围设备及进行计算、产生指令的微处理机。只有上面两大部分有机结合，才能真正地体现“全站”功能，即既要自动完成数据采集，又要自动处理数据和控制整个测量过程。八十年代末、九十年代初，人们根据电子测角系统和电子测距系统的发展不平衡，将全站仪分成两大类，即积木式和整体式。积木式（modular），也称组合式，它

42、是指电子经纬仪和测距仪既可以分离也可以组合。用户可以根据实际工作的要求，选择测角、测距设备进行组合。整体式（integrated），也称集成式，它是指电子经纬仪和测距仪做成一个整体，无法分离。 九十年代以来，基本上都发展为整体式全站仪。随着计算机技术的不断发展与应用以及用户的特殊要求与其它工业技术的应用，全站仪出现了一个新的发展时期，出现了带内存、防水型、防爆型、电脑型等等的全站仪，使得全站仪这一最常规的测量仪器越来越满足各项测绘工作的需求，发挥更大的作用。积木式整合式2.2.2光电测距仪原理 光电测距仪的种类比较多。按其测程大小，可分为短程(3km以内)、中程(3-15km)和远程(大于15

43、k)三种；如按载波来分，采用可见光或红外光作为载波的称为光电测距，采用微波段的无线电波作为载波的称为微波测距。光电测距仪中利用氦氖(he-ne)气体激光器，其波长为0.6328m的红色可见光的就是激光测距仪。它的测程长，精度也高。光电测距仪中使用的载波在电磁波红外线波段，波长一般为0.860.94mm的称红外测距仪。由于红外测距仪是以砷化镓(gaas)发光二极管为载波源，发出红外线的强度随注人的电信号的强度而变化，因此这种发光管兼有载波源和调制器的双重功能。又由于电子线路的集成化，仪器可以做得很小，与测角设备和计算机结合，自动化程度较高。按其所用光源分，一般有 红外测距仪和激光测距仪两种；按其

44、精度的高低，又可分为、级，如下表。光电测距仪精度分类表等级精度表达式级|md| 5mmmd=(a+bd)为测距中误差；a为固定误差（加常数），b为比例误差（乘常数）（ppm）级5mm|md|10mm级10mm|md|20mm1、光电测距仪的基本工作原理光电测距仪是通过测量光波在待测距离上往、返一次所经过的时间t，间接地确定两点间距离d的一种仪器。如图2-2-21，测定两点间的距离时，在a点安置光电测距仪，在b安置反光棱镜，仪器发出的光束由a到达b，经反光棱镜反射后又返回到仪器一设光速。为已知，如果再知道光束在待测距离刀上往、返传播的时间f，则距离d就可由下式求得:d=t2dc/22.2.212

45、-2-212、相位式光电测距仪相位式光电测距仪就是通过测量调制光在测线上往返传播所产生的相位移，间接地测定时间t2d按式(2.2.21)求出距离d。由光源经调制器后射出的光强随高频信号调制后，经反射镜反射后被接收器所接收，然后由相位计将发射信号(又称参考信号)与接收信号(又称测距信号)进行相位比较，并由显示器显示出调制光在被测距离上往返传播所引起的相位移。如果将调制波的往返测程摊平，则有如图2-2-22所示的波形。2-2-223、仪器的构造测距仪的型号很多，但其构造及使用方法基本类似。以威特di5为，它是一种相位式红外测距仪。在一般气象条件下，一块反射棱镜的测程为2.5km，3块棱镜达3.5k

46、m，7块棱镜可达4.5km，11块棱镜可达5km。最大测程可达7km。测距精度为3mm+2ppm。利用接合器可将t)巧的照准头安置茌该厂生产的t1、t2或t2000一等型号的经纬仪上，仪器采用砷化镓(gaas)半导体 极管的红外荧光(波长为0.885m、)作为光源。调制频率为f1=4.870255mhz，相应的精测尺长度为30.7692m，f2=74.927khz，相应粗测尺长为2000m，其主要由照准头、控制器、反光镜等组成。照准头照准头内装有发射和接收光学系统，光调制器和光接收器电路。照准头内的电子元件及两个伺服机构：一个用于控制内、外光路自动转换；另一个控制两块透过率不同的滤光片以减弱近

47、距离时反回的过强信号。利用平衡锤使安置照准头后起到平衡作用。照准头侧面有电缆与控制器相连接。控制器控制器是测距仪的核心部分，内装有低频电子线路、相位计及计算器等部件，它直接装在经纬仪上。通过控制面板来进行距离操作。控制面板上有电源开关，检验/起动开关，距离选择开关，测量单位互换开关等。面板上还有显示器的选择开关，白天是液晶显示，天暗和地下工程作业能自动打开内部传感器进行显示。在2km以内，最小计算单位为0.001mm；大于2km时为0.01mm。反射镜反射镜的作用是在被测点将发射来的调制光反射至接收系统。随着测程的不同，使用的反射棱镜数目也不同。但当测距小于100m时，由于反射镜反回的光强很大

48、，应使用滤光器以减弱光强。4、测量距离的步骤将测距仪和反射镜分别安置于测线两端点。反射棱镜面与入射光线方向大致垂直，照准反射镜，检查经反射镜反回的光强信号，合乎要求后即可开始测距。为避免错误和减少照准误差的影响，重新照准反射镜。每次可读取若干次读数，称为一测回。根据不同精度的要求规定测回数。最好在不同的时间段进行往返测量(精度要求不高也可单向测量)。同时应由温度计和气压计读取大气温度和气压值。所有观测结果均记入相应的记录手簿中。2.2.3电子测角原理光电度盘一般分为两大类：一类是由一组排列在圆形玻璃上具有相邻的透明区域或不透明区的同心圆上刻得编码所形成编码度盘进行测角；另一类是在度盘表面上一个

49、圆环内刻有许多均匀分布的透明和不透明等宽度间隔的辐射状栅线的光栅度盘进行测角。也有将上述二者结合起来，采用“编码与光栅相结合”的度盘进行测角。1、编码度盘测角原理在玻璃圆盘上刻划几个同心圆带，每一个环带表示一位二进制编码，称为码道(如下图所示）。如果再将全圆划成若干扇区，则每个扇形区有几个梯形，如果每个梯形分别以“亮”和“黑”表示“0”和“1”的信号，则该扇形可用几个二进数表示其角值。例如，用四位二进制表示角值，则全圆只能刻成2416个扇形，则度盘刻划值为360o/16=22.5o，如图所示，这显然是没有什么实际意义的。如果最小值为20”，则需刻成(3606060)/20=64800个扇形区，

50、而64800216个码道。因为度盘直径有限，码道愈多，靠近度盘中心的扇形间隔愈小，又缺乏使用意义，故一般将度盘刻成适当的码道，再利用测微装置来达到细分角值的目的。2、增量式光栅度盘测角原理 均匀地刻有许多一定间隔细线的直尺或圆盘称为光栅尺或光栅盘。刻在直尺上用于直线测量的为直线光栅（如图 2-2-31(a) ），刻在圆盘上的等角距的光栅称为径向光栅（如图 2-2-31 (b) ）。设光栅的栅线（不透光区）宽度为 a ，缝隙宽度为 b ，栅距 d a b ，通常 a b ，它们都对应一角度值。在光栅度盘的上下对应位置上装上光源、计数器等，使其随照准部相对于光栅度盘转动，可由计数器累计所转动的栅距数，从而求得所转动的角度值。因为光栅度盘上没有绝对度数，只是累计移动光栅的条数计数，故称为增量式光栅度盘，其读数系统为增量式读数系统。 2-2-31(a)2-2-31(b)增量式光栅度盘测角原理如图2-2-32所示。指示光栅、接收管、发光管位置固定在照准部上。当度盘随照准部移动时，莫尔条纹落在接收管上。度盘每转动