工程测量第五章全站仪测量

1、第五章 全站仪测量第五章 全站仪测量学习目标学习目标：明确明确全站仪测量技术全站仪测量技术的技术原理与方法，的技术原理与方法，明确明确全站仪全站仪的基本结构、功能和现代全站仪测量技术的作用和意义，的基本结构、功能和现代全站仪测量技术的作用和意义，掌握几种全站仪掌握几种全站仪基本应用基本应用和地面点定位的和地面点定位的速测技术手段速测技术手段。第一节第一节 全站仪测量技术概念全站仪测量技术概念 一、全站测量概念一、全站测量概念测量人员在测站上对地面点的坐标、高程等参数测量人员在测站上对地面点的坐标、高程等参数进行进行同时测定同时测定的方法。或者说，的方法。或者说，测量人员在测站测量人员在测站上上

2、快速测定快速测定地面点的坐标、高程等参数的技术地面点的坐标、高程等参数的技术。光学速测法、半站光电速测法和全站光电速测法光学速测法、半站光电速测法和全站光电速测法 二、光学速测法二、光学速测法利用利用光学经纬仪光学经纬仪及及视距法原理视距法原理迅速测定地面点位迅速测定地面点位置的方法。置的方法。 三、半站仪光电速测法三、半站仪光电速测法利用利用光学光学经纬仪器经纬仪器及及光电光电测距仪器测距仪器迅速测定地面迅速测定地面点位置的方法。点位置的方法。 四、全站光电速测法四、全站光电速测法利用利用光电光电经纬仪经纬仪(或称电子经纬仪或称电子经纬仪)及及光电光电测距仪测距仪迅速测定地面点位置的方法。迅

3、速测定地面点位置的方法。光学速测法光学速测法技术过程技术过程1.安置经纬仪，立标尺。量经纬仪高，瞄准起始方向，度盘置零。2.经纬仪盘左测量水平角，计算方位角AP ，即AP = AB + 3.经纬仪按视距法测量标尺视距差 l=N- M l=l下-l上4.经纬仪测量竖直角A ，或测量得竖直度盘读数LA 。 A =90- LA 5.测量点至点的平距,即 DAP=100 l DAP=100 l cos2 A 6.求点坐标7.经纬仪测量中，计算P点高程96sin86cosAPAPAAPApAPAPAAPApDyyyyDxxxx1062sin50中上下liLllHHAAP1062sin50中上下liLll

4、HHAAP7.经纬仪测量中，计算P点高程半站光电速测法半站光电速测法技术过程技术过程1.安置光学经纬仪和光电测距仪，量经纬仪高，瞄准起始方向，水平度盘置零。2.在点安置反射器，量反射器高。3.按光学速测法测量水平角 ，计算方位角AP ，即AP = AB + 4.测量P点反射器竖直角A ，或测量竖盘读数LA 。A =90- LA 。5.光电测距仪测量获得的平距DAP。 D=D+k+Dtp DAP =Dcos(A +14.1”Dkm) 必要的测量成果初处理6.求点坐标 。7.计算P点高程。166sin156cosAPAPAAPApAPAPAAPApDyyyyDxxxx1761 .14sin Pkm

5、AAPAAPApliDDHhHH1761 .14sin PkmAAPAAPApliDDHhHH全站光电速测法全站光电速测法(现代全站测量) 利用光电经纬仪(或称电子经纬仪)及光电测距仪迅速测定地面点位置的方法。 全站仪，光电经纬仪及光电测距仪组合而成，或者由光电经纬仪及光电测距仪集成而一测量仪器。 现代全站测量特点： 1.测量光电化。全站仪瞄准目标(反射器)以后启动测量，测角、测距、数据记录与处理几乎同步自动进行，并根据需要快速给出地面点的位置。 2.备有数据群的存储设备。第二节 全站仪基本技术装备 一、全站仪基本结构一、全站仪基本结构 1.全站仪结构形式，沿用了光学经纬仪的基本特点。全站仪结

6、构形式，沿用了光学经纬仪的基本特点。1)在外形结构上类似光学经纬仪。在外形结构上类似光学经纬仪。2 )在内部结构关系保留光学经纬仪的基本轴系。在内部结构关系保留光学经纬仪的基本轴系。3 )人工基本操作部件、旋钮的功能与经纬仪基本相同。人工基本操作部件、旋钮的功能与经纬仪基本相同。2 .全站仪基本技术装备。外表不同的外表不同的: :增加键盘、显示屏、蓄电池盒等。更重要的是基本技术装备。增加键盘、显示屏、蓄电池盒等。更重要的是基本技术装备。全站仪基本技术装备全站仪基本技术装备: :1)1)基本型全站仪基本型全站仪。全站仪基本技术装备包括有。全站仪基本技术装备包括有光电测量系统光电测量系统、光电液体

7、光电液体补偿技术补偿技术、测量计算机系统测量计算机系统。2)2)自动型全站仪自动型全站仪。除。除光电测量系统光电测量系统、光电液体补偿技术光电液体补偿技术、测量计算机系测量计算机系统统, ,还设有还设有光电自动瞄准和跟踪系统光电自动瞄准和跟踪系统。二、全站仪测量系统二、全站仪测量系统全站仪测量系统，即光电测距系统、光电测角系统。光电测角系统即水平角、竖直角的光电测量系统。全站仪测量系统是全站仪的技术核心。有的光电测距系统中，装备有、无棱镜激光测距技术。有棱镜激光测距技术，即测距系统必有反射器，无棱镜激光测距系统，即测距系统没有反射器。无反射器激光测距，光电测距时光射向目标，光在目标表面的光反射

8、，是反射方向杂乱的漫反射。漫反射的光损失严重，如果返回的反射光强度足够，测距仪可探测到反射光实现距离测量，这就是无棱镜光电测距。三、光电液体补偿技术三、光电液体补偿技术1. 补偿补偿，即对仪器存在不精密水平状态的一种修正。机械摆式的补偿。2. 液体补偿。原理上，液体补偿把补偿器自身重力转化为液体自身液平面的形式提供水平补偿功能。 如何提供？ 如图，把读数指标以对径符合读数技术放在水平位置上，图的顶端是一个“液体盒”。若仪器精确水平，对径指标(箭头)射入液体盒，在液平面全反射后与处指标重合。此时对径指标反映在读数窗口上是正确符合。这种情况无须补偿。 若仪器不精确水平，对径指标(箭头)偏离水平位置

9、，存在一个角。对径指标偏离值等于2 角。对径符合读数技术使指标重合起来，实现对角的测定，达到竖直角修正，即补偿的目的。3 3双轴光电液体补偿双轴光电液体补偿 只对竖直角进行修正，故称为单轴光电液体补偿。只对竖直角进行修正，故称为单轴光电液体补偿。一般全站仪都装备有单轴一般全站仪都装备有单轴光电液体补偿。光电液体补偿。 双轴光电液体补偿就是对竖直角、水平角同时误差修正的精密补偿系统双轴光电液体补偿就是对竖直角、水平角同时误差修正的精密补偿系统 。 上述上述 角又称为角又称为竖轴误差竖轴误差。从式。从式(2-24)(2-24)可见，只要能测定可见，只要能测定 ，就可以利用水，就可以利用水平角及竖直

10、角修正竖轴误差对水平角的影响。这就是全站仪进行平角及竖直角修正竖轴误差对水平角的影响。这就是全站仪进行竖直角修正竖直角修正基础基础上的上的水平角的修正水平角的修正。 所谓的全站仪所谓的全站仪双轴光电液体补偿双轴光电液体补偿就是对就是对竖直角竖直角、水平角水平角同时误差修正的精密同时误差修正的精密补偿系统。补偿系统。 全站仪在粗平后的全站仪在粗平后的光电自动补偿光电自动补偿功能是以功能是以光电传感技术光电传感技术、倾斜测微倾斜测微技术为基技术为基础，实现双轴自动误差修正。础，实现双轴自动误差修正。双轴光电液体补偿是全站仪高精度测量的基本条件双轴光电液体补偿是全站仪高精度测量的基本条件之一。之一。

11、 = c o st g ( 2 - 2 4 ) 四、自动瞄准与跟踪四、自动瞄准与跟踪1 1自动瞄准自动瞄准。全站仪的自动瞄准技术，或称为自动识别目标技术，在原理上有三个基本技术环节。1)目标标准位置图像的存储。2)初次瞄准目标的图像获取与识别。3)全站仪自动寻标瞄准。自动寻标瞄准过程往往存在微小差异，仪器可以将其转化为改正数对测量结果进行修正。2自动跟踪自动跟踪现代全站仪的自动跟踪，以摄像技术和自动寻标瞄准技术为基础，完全是全站仪按设计要求自身进行图像判断、指挥自身照准部和望远镜的转动寻标、瞄准、测量的全自动的跟踪测量过程。五、测量计算机系统与功能五、测量计算机系统与功能全站仪的测量全站仪的测

12、量光电化技术与光电化技术与计算机技术计算机技术的有机结的有机结合，合，是全站仪测量自动化、智能化的发展基础是全站仪测量自动化、智能化的发展基础，全站仪的形成、发展与计算机技术密切相关。图全站仪的形成、发展与计算机技术密切相关。图下半部下半部(虚线框虚线框)实际是全站仪配有的测量专用计实际是全站仪配有的测量专用计算机。算机。全站仪的基本功能全站仪的基本功能1.快速测量功能。快速测量功能。1)单测量：单测量：2)全测量：全测量：3)跟踪跟踪测量：测量：4)连续测量：连续测量：5)程式测量。程式测量。2.参数输入储备功能。参数输入储备功能。1)角度、距离、高差；角度、距离、高差；2)点位坐标、方位角

13、、高程；点位坐标、方位角、高程；3)修正参数修正参数(如距离改如距离改正数正数)；4)测量术语、代码、指令。测量术语、代码、指令。3.计算与显示功能。计算与显示功能。1)观测值观测值(水平角、竖直角、水平角、竖直角、斜距斜距)；2)水平距离、高差；水平距离、高差；3)点位坐标、高程；点位坐标、高程；4)储备的指令与参数。储备的指令与参数。4.测量的记录、通讯传输功能。测量的记录、通讯传输功能。有线形式或无线有线形式或无线形式与有关的其他设备进行测量数据的交换。形式与有关的其他设备进行测量数据的交换。第三节 几种全站仪及其基本应用 一、一、TC600全站仪全站仪 TC系列全站仪的技术指标，一般地

14、测距精度在(2mm+2ppm D)、测角精度1.5以上的是精密型全站仪精密型全站仪。 TC 600全站仪是普通型全站仪普通型全站仪，测距精度(3mm+3ppm D)，测程在12km。键盘与显示窗键盘与显示窗 1)显示窗显示窗。600开机开机(按按“ON”键键)后显后显示窗显示测量样式，显示窗有示窗显示测量样式，显示窗有4个显示个显示行，分别表示点号、水平方向值、天行，分别表示点号、水平方向值、天顶距、斜距。顶距、斜距。2)按键的主功能按键的主功能。ALLALL：起动测量，光电测距，光电测角，：起动测量，光电测距，光电测角，记录全部测量成果。记录全部测量成果。DISTDIST：光电测距，光电测角。：光电测距，光电测角。RECREC：记录测量成果。：记录测量成果。 MENUMENU：调用第二功能，返回第一功能。：调用第二功能，返回第一功能。 ：照明开关。：照明开关。 CE CE ：清除错误，终止功能，退出输：清除错误，终止功能，退出输入等。入等。ON/OFF：电源开关。：电源开关。 TC307TC307二、南方全站仪二、南方全站仪 广州南方测绘仪器公司 键盘操作键功能