第四讲 距离测量

1、1第四讲 距离测量(distance measure)（1）了解钢尺量距及数据处理）了解钢尺量距及数据处理（2）熟悉）熟悉视距测量原理方法视距测量原理方法（3）掌握）掌握全站仪光电测距原理步骤方法全站仪光电测距原理步骤方法教学目标教学目标 重点：重点：难点：难点：视距测量的原理和计算方法视距测量的原理和计算方法 全站仪测距全站仪测距测距技术方法直接测距法直接测距法步测：双步步测：双步1.5m1.5m2间接测距间接测距 光学测距方法光学测距方法视距视距光学测距仪光学测距仪几何光学测距方法几何光学测距方法步弓、尺链步弓、尺链线尺、竹尺、线尺、竹尺、皮尺、钢尺皮尺、钢尺 电磁波测距电磁波测距第一节

2、钢尺量距 (steel tape measuring)(steel tape measuring)3距离丈量距离丈量 指用工具在地面上直接量测两点指用工具在地面上直接量测两点之间的距离。之间的距离。丈量工作包括：丈量工作包括：点的标定点的标定、直线定线直线定线和和丈量丈量普通测量中，地面上两点的距离一般指普通测量中，地面上两点的距离一般指两点两点之间的之间的水平距离水平距离。当点位在地面上标定以后，用一定的丈量工当点位在地面上标定以后，用一定的丈量工具，沿着两点间的直线方向进行丈量。丈量具，沿着两点间的直线方向进行丈量。丈量方法按精度要求的不同而异。方法按精度要求的不同而异。 一、量距工具一、

3、量距工具 钢尺钢尺(steel tape)(steel tape) 标杆标杆(measuring bar)(measuring bar) 垂球垂球(plumb bob)(plumb bob) 测钎测钎(measuring rod)(measuring rod) 温度计温度计(thermometer)(thermometer) 弹簧秤弹簧秤( (spring balancespring balance) )45图4-1 钢尺 端点尺和刻线尺注意零分划位置6图4-2 温度计 弹簧秤 标杆 测钎二、钢尺一般量距二、钢尺一般量距最基本的要求最基本的要求平、准、直。平、准、直。按精度分：一般量距和精密量

4、距按精度分：一般量距和精密量距（一）一般量距步骤（一）一般量距步骤1 1直线定线直线定线(line alignment)(line alignment)：将地面点标定将地面点标定在一条直线上的工作。在一条直线上的工作。按精度分：目估法和经纬仪法。按精度分：目估法和经纬仪法。 78图图4-3 目估法定线示意图目估法定线示意图2 2、标志地面点、标志地面点点的标志有临时性和永久性两种点的标志有临时性和永久性两种 临时性标志临时性标志：用木桩标定。：用木桩标定。 永久性标志永久性标志：混凝土桩或石桩。：混凝土桩或石桩。 9图4-5（1）图4-410图4-5（2）临时性标记永久性标记3丈量11整尺段长

5、余长整尺段数，00llnlnlS距离丈量分为：距离丈量分为：平坦地面平坦地面和和斜坡地面斜坡地面丈量丈量丈量工作要求：丈量工作要求：平、直、准平、直、准。1 1）距离丈量原理（平坦地面）距离丈量原理（平坦地面）图4-6 距离丈量原理AB测钎测钎llllll l220hsDlnlS122 2）倾斜地面的距离丈量法）倾斜地面的距离丈量法： （1） 斜量法：按倾斜角或高差计算斜量法：按倾斜角或高差计算 图4-7斜量法原理（2） 平量法：平量法：13图4-8 平量法示意3）内业成果整理 丈量精度用丈量精度用“相对误差相对误差”来衡量（来衡量（往返丈量的结果较差与平均值的比值，化成分子为1的分数形式称为

6、相对误差。） 14XXXDDDDK/121返往返往 15基本步骤1 钢尺检定2 经纬仪定线 3 量距 5 人组成，2人拉尺，2 人读数，1人指挥、记录兼读温度。4 测定桩顶间高差5 成果计算 尺段长度的计算：尺长改正、温度改正、倾斜改正 计算全长 钢尺量距误差 1）钢尺误差：名义长度与实际长度不符，属于系统误差 2）人为误差：定线误差、拉力误差 3）外界条件的影响161、尺长鉴定钢尺长度方程式测量时的钢尺温度设定的标准温度钢尺的温度线膨胀系数数际长度与名义长度的差在标准温度下，钢尺实钢尺的名义长度ttlttlllkkt00000弹性模量张力强度。EPlEPdl钢是弹性体，在拉力作用下会变形（伸

7、长）181）直接比长法在平坦的地面（宜在室内，使两尺温度相同）把在平坦的地面（宜在室内，使两尺温度相同）把待检定的尺子与高精度的标准尺比较而求得尺待检定的尺子与高精度的标准尺比较而求得尺长改正长改正k k lkkkklllt)(00ll标准尺)000000ttllttlllllkkt（高精度尺192 2）基线检定法：）基线检定法：在平整的条形场地两端地面，埋设两个稳定的标在平整的条形场地两端地面，埋设两个稳定的标志，其间距为待检定钢尺长度的若干倍。志，其间距为待检定钢尺长度的若干倍。高精高精度测量（如因瓦尺或高精度短程光电测距仪）度测量（如因瓦尺或高精度短程光电测距仪）两标志的间距作为标准长度

8、两标志的间距作为标准长度L L标准标准。0lLLLlk标准设尺子的温度膨胀系数已知。用待检定的尺子设尺子的温度膨胀系数已知。用待检定的尺子（先假定（先假定k=0），在正常拉力（如），在正常拉力（如30米尺为米尺为10kg）下，测量检定场两标志的间距）下，测量检定场两标志的间距L 。则尺。则尺长改正为：长改正为：20钢尺尺长鉴定测回程序 丈 量时间丈 量温度t温 度差t-20测量值m温度改正值mm改正后的平距m1往返9：50 293295+9.3+9.5119.973119.973+13.4+13.7119.9864119.98672往返30.430.5+10.4+10.5119.970119.

9、970+15.0+15.1119.9850119.98513往返10:40 30.231.1+10.2+11.1119.972119.973+14.7+16.0119.9867119.9890L=119.9865 L=119.9793mmlLLLl8.1301202.70mmtmmml)20(36. 08 . 130尺号: 015名义长度 : 30m膨胀系数:0.0120.012120(t-t0)212 2、经纬仪定线、经纬仪定线安置经纬仪于端点，照准另一端，制动照准部，上安置经纬仪于端点，照准另一端，制动照准部，上下移动望远镜确定各定线点桩位，在桩顶画出下移动望远镜确定各定线点桩位，在桩顶画

10、出十字线十字线。3 3、精密丈量、精密丈量（1 1）后尺手零端用标准拉力拉紧钢尺。）后尺手零端用标准拉力拉紧钢尺。（2 2）前读尺员发）前读尺员发“预备预备”，后读尺员发，后读尺员发“好好”；此时前后尺手同时读数。此时前后尺手同时读数。22（3 3）移动后尺整厘米刻划，按上述方法再测二次，）移动后尺整厘米刻划，按上述方法再测二次，三次较差不超限时（一般不得超过三次较差不超限时（一般不得超过2-3mm2-3mm），取），取平均值作为尺段结果。每测完一尺段，用温度平均值作为尺段结果。每测完一尺段，用温度计读取一次温度。计读取一次温度。（4 4）进行）进行往返测量。往返测量。 记录格式见表。记录格式

11、见表。4、测定桩顶高程利用水准仪测量高差，以便确定高差改正数。利用水准仪测量高差，以便确定高差改正数。 23高差改正数温度改正数尺长改正数htkhtkSSSSSSSS2cos222ShhSSSSh0ttSSt0lSSkk5、成果整理名义丈量结果名义丈量结果：余长整尺段数，lnlnlS0最终成果：最终成果：24256.6.钢尺量距的成果整理举例mSSSSShtk936.234mShhSSSSh0137.02cos222mttSSt0209.0)204 .27(3036.0943.2340mlSSkk0141.0308.1943.2340mmtmmml)20(36.08 .130已知量得s=234

12、.943m; t=27.4; h=2.54m1、某钢尺的名义长度为30米，经检定实长为29.998m,检定温度为t=20C,拉力P=100N,用该尺丈量某距离得300 m ,丈量是温度t=35C,拉力P=100N,两点间高差为0.95m,求水平距离。2、已知AB的往返测距离分别为254.26254.31m，CD的往返测距离分别为385.27385.34m，这两段距离的量测精度是否相同，为什么？26计算与思考题27第二节 视 距 测 量视距测量视距测量利用测量望远镜的视距丝，根据几何利用测量望远镜的视距丝，根据几何光学和三角测量原理，间接测定距离和高差的方法光学和三角测量原理，间接测定距离和高差

13、的方法 优点优点：测量速度快，不受地测量速度快，不受地 形限制。形限制。不足不足：精度低，距离相对误：精度低，距离相对误 差一般约为差一般约为1/3001/300，高，高 差一般为分米级。差一般为分米级。用途用途：主要用于地形图测绘：主要用于地形图测绘 ( (地形点的距离与高差地形点的距离与高差) )。十字丝板上有两根视距丝，它们在物镜光十字丝板上有两根视距丝，它们在物镜光心处的张角心处的张角基本是不变的。两根视距基本是不变的。两根视距丝的物象间距与距离成正比丝的物象间距与距离成正比28claflDDlfa所以lDaf100100，所以fDl一般制作仪器时令一般制作仪器时令（一）视线水平时视距

14、测量公式（l =ab尺间隔）视距丝张角张角基本不变，其值为：基本不变，其值为：ltglaflD100)2/(所以43，所以1002由于afctgfDn30l2l1l2l1s1s2lDbalab100（尺间隔）siHhHHsihAAB311.视距公式视距公式： (4-2-1) (4-2-2)2.高差公式高差公式： （一）视线水平时视距测量公式(4-2-3)（二）视线倾斜时视距公式32)(bacD由于视线与水准尺不垂直，显然b)(bacD显然应确定下述关系： aa , bb ,llnbhialDlaD 如图，假设有一水准尺（红尺）与视线垂直，则有cos)coscos22ballll（33由于视距丝

15、在光心处的张角由于视距丝在光心处的张角很小，故可近似地将很小，故可近似地将aal和和bbl看作直角三角形，故有：看作直角三角形，故有：bbalaSl342cos)(100coscos)(100baDDbaDsiDtghblbhialDlaD 倾斜视距的一般公式归纳如下：二、视距测量的外业观测 1. 1.观测：观测：在在A A点安置经纬仪，量取仪器高度点安置经纬仪，量取仪器高度i i。转动。转动照准部和望远镜瞄准照准部和望远镜瞄准B B点标尺，分别读取点标尺，分别读取中丝、上丝、下丝读数中丝、上丝、下丝读数s s、b b、a a。调整竖。调整竖盘读数指标水准管气泡居中，读取盘读数指标水准管气泡居

16、中，读取竖盘读竖盘读数数。 352.计算:尺间隔尺间隔: : l l=a-b =a-b 竖直角竖直角: :=90=90-L-L水平距离水平距离:D=100(a-b)cos:D=100(a-b)cos2 2高差高差: :36siDtgh三、视距测量误差及注意事项 1 1读数误差读数误差 读数时应注意消除视差。 2 2标尺不竖直误差标尺不竖直误差 选用安装圆水准器的标尺 。3 3外界条件的影响外界条件的影响 尽可能使仪器视线高出地面lm，并选择合适的天气作业。 此外，还有标尺分划误差、竖直角观测误差、视距常数误差等。 37点点号号上丝读数上丝读数下丝读数下丝读数尺间隔尺间隔中丝中丝读数读数竖盘竖盘

17、读数读数竖直竖直角角高差高差水平水平距离距离高程高程备注备注11.8450.9601.40862822.1650.6351.40972431.8801.2421.56871842.8751.1202.00931838i=1.563、根据下列视距测量成果，计算各点的水平距离和高差。测站高程H0=50.00m计算与思考题第三节 光电测距（EDM）39一、电磁波测距仪的分类按按载波载波分分微波测距仪微波测距仪激光测距仪激光测距仪红外光测距仪红外光测距仪按按测程测程分分远（长）程测距仪远（长）程测距仪中、短程测距仪中、短程测距仪根据测定时间根据测定时间t的方式，分为直接测定时间的的方式，分为直接测定时

18、间的脉脉冲测距法冲测距法和间接测定时间的和间接测定时间的相位测距法相位测距法。高精。高精度的测距仪，一般采用相位式。度的测距仪，一般采用相位式。40南方测绘公司生产的南方测绘公司生产的ND3000红外相位式测距仪红外相位式测距仪 自带望远镜，望远镜的视自带望远镜，望远镜的视准轴、发射光轴和接收光轴同轴，有垂直制动和微动螺旋，可以安装准轴、发射光轴和接收光轴同轴，有垂直制动和微动螺旋，可以安装在光学经纬仪上或电子经纬仪上。在光学经纬仪上或电子经纬仪上。n测距时，测距时，测距仪测距仪瞄准棱镜测瞄准棱镜测斜距斜距，经纬仪经纬仪瞄准棱镜测量瞄准棱镜测量竖直角竖直角，通过，通过测距仪面板上的键盘，将经纬

19、仪测量出的天顶距输入到测距仪后，计测距仪面板上的键盘，将经纬仪测量出的天顶距输入到测距仪后，计算出水平距离和高差。算出水平距离和高差。n右图为与仪器配套的棱镜对中杆与支架，它用于放样测量非常方便。右图为与仪器配套的棱镜对中杆与支架，它用于放样测量非常方便。 41徕卡公司生产的徕卡公司生产的DI1000红外相位式测距仪红外相位式测距仪，它不带望远镜，发射光，它不带望远镜，发射光轴和接收光轴是分立的，仪器通过专用连接装置安装到徕卡公司轴和接收光轴是分立的，仪器通过专用连接装置安装到徕卡公司生产的光学经纬仪或电子经纬仪上。生产的光学经纬仪或电子经纬仪上。n测距时，当经纬仪的望远镜瞄准棱镜下的照准觇牌

20、时，测距仪的测距时，当经纬仪的望远镜瞄准棱镜下的照准觇牌时，测距仪的发射光轴就瞄准了棱镜，使用仪器的附加键盘将经纬仪测量出的发射光轴就瞄准了棱镜，使用仪器的附加键盘将经纬仪测量出的天顶距输入到测距仪中，即可计算出水平距离和高差。天顶距输入到测距仪中，即可计算出水平距离和高差。 42 电磁波测距分类电磁波测距分类光波测距仪光波测距仪 AGA 2AAGA 2A激光测距仪激光测距仪 AGA8AGA8微波测距仪微波测距仪 CMW20CMW20红外测距仪红外测距仪 DI5DI543全站仪、棱镜照片全站仪、棱镜照片二、电磁波测距原理（electro-magnetic distance measuringe

21、lectro-magnetic distance measuring）设电磁波在测距仪与反光镜（合作目标）之间往返设电磁波在测距仪与反光镜（合作目标）之间往返的时间为的时间为t t。则测距仪至反光镜的距离：。则测距仪至反光镜的距离：44光在真空中的传播速度为C0=299792458米/秒。B测距仪测距仪(EDM instrument)反光棱镜反光棱镜(reflector)CtS21451. 1. 脉冲法测距脉冲法测距tcD21测定发射光脉冲与接受光脉冲的时间差t 46脉冲法测距原理框图脉冲法测距原理框图时标脉冲电子门计数显示触发器放大器光脉冲发生器光电接收器fcpt2D47激光往返时间激光往返

22、时间t t距离距离D合作目标合作目标 ERS-2ERS-2卫星卫星48脉冲法测距应用-激光测卫上海人卫站上海人卫站2 2、相位差测距1 1）测距测距原理原理由光源发出的光通过调制器后，成为光强随高频信号变化的由光源发出的光通过调制器后，成为光强随高频信号变化的调制光调制光。通过测量调制光在待测距离上。通过测量调制光在待测距离上往返传播的相位差往返传播的相位差来解算距离。来解算距离。光是电磁波，其数学表达式为光是电磁波，其数学表达式为: :它表达了光波在转播空间任一位它表达了光波在转播空间任一位置上电磁振动的状态。置上电磁振动的状态。49)sin(0tAEOTAM50fCfCCTTffTtA；故

23、有：表示用传播的距离称为波长，又波在一个振动周期内表示频率，用，则有：（周期），为设循环变化一次的时间，次的相位差为由于正弦波循环变化一的值；是单位时间内相位变化为初始相位；是相位；是振幅；式中，102000tfT，2251Dft2)(2)(2)2(2122)(22NNNNfcNfcDNNNNN故：，为不足整周期的比例数相位移尾数，是不足一个整周期的又2N2D返D往 = N2+ 2221fcctD2）调 制 波短程电磁波测距仪常用砷化镓GaAs发出的红外激光,波长约0.87m。显然不能直接用它作为测距的信号。52无线电技术可以对电磁波的振幅、频率、相位加以调制使无线电技术可以对电磁波的振幅、频

24、率、相位加以调制使其随时间按一定的规律变化。在其随时间按一定的规律变化。在GaAsGaAs激光器上注入激光器上注入按调制规按调制规律变化的电流律变化的电流后后, ,可以使激光器按同样的规律改变发光的强可以使激光器按同样的规律改变发光的强度。调制波的频率远小于红外激光频率，还可以用多个频率度。调制波的频率远小于红外激光频率，还可以用多个频率的调制波加载在红外激光波上。的调制波加载在红外激光波上。光从发射器发出后，分出一路直接进入处理装置，称为信号1；另一部分抵达反光镜后返回仪器的接收器，称为信号2。只要测量这两个信号之间存在不足一个整周的相位差和整周数N便可确定距离，即53是余尺长称为光尺长，而

25、22222ND相位法测距相当于用“光尺”代替钢尺量距，而/2为光尺长度。3）光尺、测程和精度相位器只能测定，无法求得“整周数N”，故只可求得“余长”，不能求得整长，只能将调制波频率变小，测尺变长，使整周数为零。但测相的精度是有限的。例如可以把细分1000倍，则测量的精度为测尺的1/1000。若测尺长为10m，最小读数为1cm；测尺长1000m，则最小读数为1m.产生下述问题：54如要达到精度，就应缩短测尺如要达到精度，就应缩短测尺, ,但但精度高测程小精度高测程小。如用长测尺能扩大测程，但如用长测尺能扩大测程，但测程大精度低测程大精度低。55为解决上述矛盾，采为解决上述矛盾，采用用两个频率的调

26、制波两个频率的调制波（两个不同光（两个不同光尺）进行测量，一个测量距离的大数，另一个精确测量尺）进行测量，一个测量距离的大数，另一个精确测量距离尾数。便可以既扩大测程又保证精度。如果需要还距离尾数。便可以既扩大测程又保证精度。如果需要还可以用更多的频率测量。可以用更多的频率测量。测尺频率15MHz1.5MHz150kHz15kHz1.5kHz测尺长度10m100m1000m10km100km精度1cm10cm1m10m100mcf224）相位测量工作过程目的：测量目的：测量测距信号测距信号（U1U1）与）与参考信号参考信号（U2U2）的）的相位差相位差（1 1）滤波：取出调制波（频率低）信号）

27、滤波：取出调制波（频率低）信号（2 2）混频：把调制波信号与）混频：把调制波信号与“本振本振”信号混合，经处理后可以信号混合，经处理后可以得到频率更低（以便于更精确测量相位差）、但相位依旧的得到频率更低（以便于更精确测量相位差）、但相位依旧的差频信号。差频信号。56反光镜5）电磁波测距成果的处理（1 1）仪器常数改正）仪器常数改正A A、乘常数乘常数改正数改正数57RSSR电磁波测距好象是用电子尺丈量的。电子尺不电磁波测距好象是用电子尺丈量的。电子尺不准产生的系统误差就是乘常数。准产生的系统误差就是乘常数。乘常数主要是由调制频率偏离设计值引起的。乘常数主要是由调制频率偏离设计值引起的。乘常数是

28、尺度比例系数，可以经检定求得。乘常数是尺度比例系数，可以经检定求得。B、加常数改正数测距仪的机械中心与调制波发射和接收的等效面不一致；测距仪的机械中心与调制波发射和接收的等效面不一致；测距仪的机械中心与内光路等效面不一致使仪器产生（与测距仪的机械中心与内光路等效面不一致使仪器产生（与所测距离长短无关的）加常数。所测距离长短无关的）加常数。加常数通过检定可以求得。加常数通过检定可以求得。58CSc内光路当内光路棱镜移到出光当内光路棱镜移到出光口时测量到内光路的口时测量到内光路的“距离距离”。移开内光路棱镜后测量移开内光路棱镜后测量到外光路的到外光路的“距离距离”。外光路外光路“距离距离”减去内减

29、去内光路光路“距离距离”后才是需后才是需要测量的距离。要测量的距离。这是消除仪器系统误差这是消除仪器系统误差的重要措施之一。的重要措施之一。5960（2 2）气象改正）气象改正ASSA工具可在手算时使用。等改正数。也有辅助表格象参数后对所测距离加气，可自动感知测站上的现在多数仪器有传感器的函数。，气压，气温是波长气象改正系数ptA气象改正实例气象改正实例电子尺长是光速的函数电子尺长是光速的函数而光速又是折射率的函数而光速又是折射率的函数空气的折射率首先与波长有关空气的折射率首先与波长有关61fC22nCC0421CBAn777210136. 010288.161004.2876%03. 007

30、600CBACOmmHgemmHgPCt，在标准大气条件下空气的折射率也与气象条件有关空气的折射率也与气象条件有关制造者根据仪器所用电磁波的波长并顾及一般工作时的参考温度及标准气压的湿度设定空气的折射率。如果实际工作时的大气条件与此参考条件相同，就不加气象改正数。否则要相对于参考折射率加改正数。62是空气膨胀系数折射率就是标准大气条件下的式中16.273110155. 0760111070ggqntePtnn63（3）倾斜改正21cos2ShSS第四节 全站仪1 1、定义、定义 全站仪即全站仪即全站型电子速测仪全站型电子速测仪（Electronic Total StationElectroni

31、c Total Station）。是由电子测角、）。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电子测距、电子计算和数据存储单元等组成的, ,集光、机、电为一体的三维坐标测量系统，测量集光、机、电为一体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功能测量仪器因其一次安置仪器就可完成该测站上全部测量工作，因其一次安置仪器就可完成该测站上全部测量工作， 即集即集水平角水平角、垂直角垂直角、距离距离( (斜距、平距斜距、平距) )、高差、高差测量功能于一体。所以称之为全站仪。测量功能于一体。所以称之为全站仪。一、全

32、站仪概述2 2、全站仪的分类、全站仪的分类全站仪按其外观结构可分为两类：全站仪按其外观结构可分为两类：积木式积木式全站仪（全站仪（ModularModular，又称组合型），又称组合型）早期的全站早期的全站仪，大都是积木型结构，即电子速测仪、电子经纬仪、电仪，大都是积木型结构，即电子速测仪、电子经纬仪、电子记录器各是一个整体，可以分离使用，也可以通过电缆子记录器各是一个整体，可以分离使用，也可以通过电缆或接口把它们组合起来，形成完整的全站仪。或接口把它们组合起来，形成完整的全站仪。整体式或集成式整体式或集成式（IntegralIntegral） 光电测距仪的光波发射、接收系统的光轴和经纬光电测

33、距仪的光波发射、接收系统的光轴和经纬仪的视准轴组合成同轴的整体式全站仪。仪的视准轴组合成同轴的整体式全站仪。积木式整合式徕卡徕卡TPS700TPS700系系列卓越中文全列卓越中文全站仪站仪拓普康拓普康GTS 332W 全站仪全站仪索佳索佳10系列全站仪系列全站仪尼康尼康DTM801 系列全站仪系列全站仪宾得全站仪宾得全站仪PTS V2南方南方NTS 202 205全站仪全站仪按测距仪测距的大小可以分为： （1）短距离测距全站仪 测程小于3KM，一般精度为（5mm+5ppm），主要用于普通测量和城市测量。 （2）中测程全站仪 测程为3-15km,一般精度为（5mm+2ppm）-，（2mm+2pp

34、m)通常用于一般等级的控制测量。 （3）长测程全站仪 测程大于15km，一般精度为（5mm+1ppm），通常用于国家三角网及特级导线的测量。3、全站仪的基本构造1）数据采集设备主要包括电子测角系统、电子测距系统、数据存储系统及自动补偿设备等。2）过程控制机主要用于有序实现上述各专用功能，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。两部分的有机结合，真正地体现了“全站”功能，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。70全站仪剖视图全站仪剖视图倾斜传感器自动旋转装置自动目标识别系统电子指示灯能量搜索二、全站仪的构成特点二、全站仪的构成特点1 1同轴望远镜同轴望远

35、镜 （三轴光学系统）（三轴光学系统）全站仪的望远镜实现了视准轴、测距光波的发射、接收光轴同轴化。同轴性使得望远镜一次瞄准即可实现同时测定水平角、垂直角和斜距等全部基本测量要素的测定功能。加之强大、便捷的数据处理功能，使用极其方便。基本原理：在望远物镜与调焦透镜间设置在望远物镜与调焦透镜间设置分光棱镜系统分光棱镜系统，使望，使望远镜具有多功能远镜具有多功能. . 瞄准目标，使之成像于十字丝分划板，瞄准目标，使之成像于十字丝分划板，观测角度观测角度； 测距测距部分的部分的外光路系统外光路系统同时使发光二极管发射的同时使发光二极管发射的调制红外光调制红外光经物镜射向反光棱镜后，经同一路径反经物镜射向

36、反光棱镜后，经同一路径反射回来，再经分光棱镜使回光被光电二极管接收；射回来，再经分光棱镜使回光被光电二极管接收； 为测距需要在仪器内部另设一为测距需要在仪器内部另设一内光路系统内光路系统。通过。通过分光棱镜系统分光棱镜系统中的光导纤维将由发光二极管发射的中的光导纤维将由发光二极管发射的调制红外光传也送给光电二极管接收调制红外光传也送给光电二极管接收 ，进而由，进而由内、内、外光路调制光的相位差外光路调制光的相位差间接计算光的传播时间，计间接计算光的传播时间，计算实测距离。算实测距离。 2 2双轴自动电子补偿双轴自动电子补偿器(轴系误差补偿技术轴系误差补偿技术) )作业时，若全站仪作业时，若全站

37、仪纵轴倾斜纵轴倾斜，会引起角度观测的误，会引起角度观测的误差，不能用盘左、盘右观测取中值的方法抵消。差，不能用盘左、盘右观测取中值的方法抵消。双轴（或单轴）倾斜自动补偿系统双轴（或单轴）倾斜自动补偿系统，可自动将竖轴，可自动将竖轴倾斜量分解成视准轴方向和横轴方向两个分量进倾斜量分解成视准轴方向和横轴方向两个分量进行补偿。行补偿。即对即对纵轴的倾斜纵轴的倾斜进行进行监测监测，并在度盘读数中对因纵，并在度盘读数中对因纵轴倾斜造成的测角误差轴倾斜造成的测角误差自动加以改正自动加以改正( (某些全站某些全站仪纵轴最大倾斜可允许至仪纵轴最大倾斜可允许至66）；或由）；或由微处理微处理器器自动按竖轴倾斜改

38、正计算式计算，并加入度盘自动按竖轴倾斜改正计算式计算，并加入度盘读数中加以改正，使度盘显示读数为正确值。读数中加以改正，使度盘显示读数为正确值。 3 3键盘键盘 全站仪在测量全站仪在测量时输入操作时输入操作指令或数据指令或数据的硬件。的硬件。全站型仪器的全站型仪器的键盘和显示键盘和显示屏均为屏均为双面双面式式，便于正、，便于正、倒镜作业时倒镜作业时操作。操作。 4 4存储器存储器 包括包括内存储器内存储器和和存储卡存储卡两种。两种。 内存储器相当于计算机的内存内存储器相当于计算机的内存(RAM)(RAM)，存储卡是一种外存储，存储卡是一种外存储媒体，又称媒体，又称PCPC卡，作用相当于计算机的

39、磁盘卡，作用相当于计算机的磁盘 5 5通讯接口通讯接口 全站仪可以通过全站仪可以通过BS232CBS232C通讯接口和通讯电缆将内存中通讯接口和通讯电缆将内存中存储的数据输入计算机，或将计算机中的数据和信息经存储的数据输入计算机，或将计算机中的数据和信息经通讯电缆传输给全站仪，实现通讯电缆传输给全站仪，实现双向信息传输双向信息传输。816、免棱镜测距近年来，很多全站仪都设置了此项功能，这给测近年来，很多全站仪都设置了此项功能，这给测量和放样工作都带来了方便。量和放样工作都带来了方便。除脉冲式测距仪外，相位式测距仪上，也设置了除脉冲式测距仪外，相位式测距仪上，也设置了高精度的免棱镜测距模式，精度

40、可达毫米级。高精度的免棱镜测距模式，精度可达毫米级。一般是在同一仪器中设置一般是在同一仪器中设置两个发射光源两个发射光源： 红外光束红外光束 保证相位测距的精度和测程；保证相位测距的精度和测程； 红外激光束红外激光束 使光斑压缩得很小，光能力增大，使光斑压缩得很小，光能力增大，从而保证漫反射的回波能测出距离，但测程较棱从而保证漫反射的回波能测出距离，但测程较棱镜测距短。镜测距短。三、全站仪的基本功能三、全站仪的基本功能测量测量坐标坐标（NEZENZ)NEZENZ)测量测量距离距离( (斜距、平距、高差、悬高）斜距、平距、高差、悬高）测量测量角度角度（水平角、垂直角）（水平角、垂直角）放样放样工

41、作（平距、高差、高程、坐标等放样元素）工作（平距、高差、高程、坐标等放样元素）测量参数设置测量参数设置数据处理数据处理1 1角度测量角度测量(angle observation)(angle observation)（1 1）功能：）功能：水平角（水平角（horizontal anglehorizontal angle）竖直角竖直角(vertical angle)(vertical angle)（2 2）方法：）方法：与经纬仪相同。与经纬仪相同。若要测出水平角若要测出水平角AOBAOB，则：，则：aobAOBu当精度要求不高时只需半测回：瞄准瞄准A A点点置零（置零（0SET0SET）瞄准瞄准

42、B B点，记下水平度盘点，记下水平度盘HRHR的的大小。大小。aobAOBu当精度要求高时可用测回法步骤同用经纬仪操作，配置度盘时，步骤同用经纬仪操作，配置度盘时，可以用可以用“置盘置盘”（H SETH SET）2距离测量(distance measuring)1)PSM1)PSM、PPMPPM设置设置测距、坐标、放样前。测距、坐标、放样前。A A）棱镜常数（）棱镜常数（PSMPSM）的设置。一般：）的设置。一般： PRISM=0PRISM=0（原配棱镜），（原配棱镜），-30mm-30mm（国产棱镜）（国产棱镜）B B）大气改正数（）大气改正数（PPMPPM）（乘常数）设置。）（乘常数）设置

43、。 输入测量时的气温（输入测量时的气温（TEMPTEMP）、气压（）、气压（PRESSPRESS），），或经计算后，输入或经计算后，输入PPMPPM的值。的值。（2 2）功能：）功能：可测量平距、高差和斜距（全站可测量平距、高差和斜距（全站仪仪 镜点至棱镜镜点间高差及斜距）镜点至棱镜镜点间高差及斜距）（3 3）方法：）方法： 照准棱镜点，按照准棱镜点，按MEAS(MEAS(测量）。测量）。 全站仪全站仪(total station)反光棱镜反光棱镜(reflector)S=ct/23坐标测量(coordinate measuring) （1 1）功能：）功能：测出目标点的测出目标点的(X,Y,

44、H)(X,Y,H)（2 2）原理）原理1)1)平面坐标（平面坐标（X X，Y Y）测量）测量原理原理 2）高程（Z）测量原理 （3 3）方法1) 1) 输入测站输入测站X X，Y Y，H H，仪器高，仪器高i i，棱镜高，棱镜高t t。2) 2) 瞄准后视点，将水平度盘读数设置为测站瞄准后视点，将水平度盘读数设置为测站至后视点的坐标方位角。至后视点的坐标方位角。3) 3) 瞄准目标棱镜点，按瞄准目标棱镜点，按MEASMEAS（测量）键。（测量）键。后视点后视点测站点测站点待测量点待测量点四、NTS-305R全站仪简介1、仪器的构造和主要性能NTS-305R是高智能化程度的全站仪，仪器采用菜单图

45、标，光栅数码度盘，配备单轴补偿器，一测回方向观测中误差为5，竖盘指标自动归零补偿为电子液体补偿器，补偿范围3。仪器最大测程2.3km（三块棱镜），测距误差3mm+2ppm；无棱镜测距测程为120m，测距精度5mm。内存可存储3456个点的测量数据或坐标数据，由6V镍氢可充电电池供电，一块充满电的电池可供连续测量6h。9399按键按键名称名称功能功能F1F4F1F409/ A/09/ A/ENTENTPOWERPOWERESCESC功能软键数字键/字母键回车键电源键星键退出键参见显示屏最后一行显示的信息输入数字/字母数据输入结束并认可电源开/关仪器若干常用功能操作退回到前一个显示屏或前一个模式N

46、TS-305R全站仪操作面板的按键名称和功能2、全站仪的使用1 1）测量）测量前的准备工作前的准备工作（1）整置仪器 在测站点上安置仪器，对中、整平；（2）电池的安装与检查 装入电池前，先检查电池开关是否在OFF的位置。安装时关上电池解锁纽盖，使电池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。（3）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

47、置完毕。（4 4）倾角的自动补偿与使用倾角显示进行整平）倾角的自动补偿与使用倾角显示进行整平 当显示窗出现“上十”符号时，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斜改正，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。（5 5）仪器参数的设置）仪器参数的设置 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，直到下次改变选项时才消失。102符号符号含义含义符号符号含义含义V VV%V%HRHRHLHLHDHDVDVDN NSDSDZ ZE E竖直角百分度水平角（右角）水平角（左角）平距高差北向坐标斜距天顶方向坐标东向坐标*mftFNTRSpsmppm点子测距正在进行以米为单位以英尺为单位精测模式N次测量跟踪模式（10mm）重复测量单次测量棱镜常数值大气改正数NTS-305R屏幕显示符号及其含义2 2）角度）角度测量测量 （1 1）按角度测量键，使全站仪处于）按角度测量键，使全站仪处于角度测量模式，照准第一个目标角度测量模式，照准第一个目标A A。 （2 2）设置）设置A A方向的水平度盘读数为方向的水平度盘读数为0 000000000。 （3 3）照准第二个目标）照