建筑工程坐标测量施工技术培训讲义PPT

1、第六章 坐标测量 知识目标： 掌握坐标测量基本原理；掌握利用全站仪进行坐标测量的外业工作程序与方法；能力目标： 掌握全站仪的基本操作方法1第一节 坐标测量概述 测量工作的基本任务是确定地面点的空间位置。确定地面点的空间位置需用三个量，通常是确定地面点的平面坐标和地面点的高程。 坐标是用于表示地面或空间点在平面坐标系中的平面位置，常用（X，Y）表示。我国所使用的平面坐标系统有：1954年北京坐标系、1980年国家坐标系统、地方城市坐标系统，在局部小范围地区，也可使用独立的坐标系统。 2测量坐标方法 传统的方法有三角测量（一、二、三、四等三角测量、小三角测量）、导线测量（单一导线、结点导线、导线网

2、）和交会测量（前方、侧方、后方、测边交会等） 现代的方法有全站仪法和GPS法 3第二节 全站仪的操作方法 全站仪是在电子经纬仪和电子测距技术基础上发展起来的一种智能化测量仪器，是由电子测角、电子测距、电子计算机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仪器。由于该仪器能较完善地实现测量和处理过程的一体化，所以人们称之为全站型电子速测仪，简称全站仪。 4全站仪的类型 瑞士徕卡的TC系列、日本尼康DTM系列、日本拓普康GTS-720系列、德国欧普同的E系列，蔡司Elta CElta SElta R系列、美国Trimble3600系列、瑞士捷创力的GD

3、M500系列、日本宾得的PCS-315系列、日本索佳的SET2010系列、苏州一光OTS600系列和中国南方的NTS-350系列。 5全站仪的特点 全站仪有使用方便、功能强大、自动化程度高、兼容性强等诸多优点，已作为常用测量仪器普遍使用。 全站仪是一种多功能仪器，除能自动测距、测角和测高差三个基本要素外，还能直接测定坐标以及放样等。具有高速度、高精度和多功能的特点。因此，它既能完成一般的控制测量，又能进行建筑施工放样和地形图的测绘。6全站仪尼康宾得索佳拓普康徕卡7全站仪的构造 拓普康GTS系列全站仪外形及部件名称 8全站仪的结构全站仪的基本结构如下图所示：其基本装备包括光电测角系统、光电测距系

4、统、双轴液体补偿装置和微处理器（测量计算机系统）。有些自动化程度高的全站仪还有自动瞄准和自动跟踪系统。全站仪通过测量计算机有序地实现每一专用设备的功能。接口微处理器显示器键 盘数据程序存储器光电测角系统双轴液体补偿装置自动瞄准与跟踪I/O总线光电测距系统9光电测量系统全站仪有两大光电测量系统，即光电测角系统和光电测距系统，它是全站仪的技术核心。电子测角系统的机械转动部分及光学照准部分与一般光学经纬仪基本相同，其主要的不同点在于电子测角采用电子度盘而非光学度盘。光电测距机构与普通电磁波测距仪相同，与望远镜集成在一起。光电测角系统与光电测距系统使用共同的光学望远镜，使得角度和距离测量只需照准一次。

5、光电测量系统通过I/O接口与测量计算机联系起来，由测量计算机控制光电测角、测距，并实时处理数据。在现代全站仪的光电测距系统中，有的还具有无棱镜激光测距技术（如拓普康GPT系列），它是在测距时将激光（可见或不可见）射向目标，经目标表面漫反射，测距仪接收到漫反射光而实现距离测量。目前，无棱镜测距范围，由于漫反射信号衰减一般在200m以内。10双轴液体补偿系统 由于竖轴不严格在铅垂线方向上,对角度的影响无法通过一测回取平均消除，一些较高精度的全站仪都装有双轴液体补偿器，以补偿竖轴倾斜对观测角度的影响。双轴液体补偿器补偿范围一般在3以内。除双轴光电液体补偿之外，有的全站仪还有视准差、横轴误差、指标差等

6、修正，以提高单盘位观测精度。11自动瞄准与跟踪 全站仪正向着测量机器人的方向发展，自动瞄准与跟踪是重要的技术标志。全站仪自动瞄准的原理是用CCD摄像机获取棱镜反射器影像与内存的反射器标准图像比较，获取目标影像中心与内存图像中心的差异量，同时启动全站仪内部的伺服电机转动全站仪照准部、望远镜，减少差异量，实现正确瞄准目标。比较与调整是反复的自动过程，同时伴随有自动对光等动作。全站仪自动跟踪是以CCD摄像技术和自动寻找瞄准技术为基础，自动进行图像判断，指挥自身照准部和望远镜的转动、寻找、瞄准、测量的全自动的跟踪测量过程。12测量计算机系统 全站仪是测量光电化技术与计算机技术的有机结合，全站仪配有测量

7、专用计算机，微处理器是全站仪的核心部件，它如同计算机CPU，由它来控制和处理电子测角、测距的信号，控制各项固定参数，如温度、气压等信息的输入、输出，还由它进行安置、观测误差的改正、有关数据的实时处理及自动记录数据或控制电子手簿等。微处理器通过键盘和显示器指挥全站仪有条不紊地进行光电测量工作。 13电子测角系统 电子经纬仪的测角系统一般分为三大类： 编码度盘测角系统 增量式光栅度盘测角系统 动态光栅度盘测角系统14全站仪的操作方法全站仪的功能很多，它是通过显示屏和操作键盘来实现的。不同型号的全站仪操作键盘不同，大致可区分为两大类：一类是操作按键比较多（15个左右），每个键都有23个功能，通过按某

8、个键执行某个功能；另一类是操作按键比较少，只有几个作业模式按键和几个软键（功能键），通过选择菜单达到执行某项功能。下面以拓普康GTS系列全站仪为例，介绍全站仪的使用。 15全站仪的按键名称及功能按键名 称 功 能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菜单键在菜单模式和正常测量模式之间切换，在菜单模式下设置应用测量与调节方式ESC退出键返回测量模式或上一层模式从正常测量模式直接进入数据采集模式或放样模式POWER电源键电源开关F1 - F4软键（功能键）对应于显示的软键信息16角度测量模式 页码软键显示符号功能1F1F2F3F4OSETHOLDHSETP

9、1水平角置为00000锁定水平角通过键入数字设置水平角显示第2页软键功能2F1F2F3F4TILTREPV%P2设置倾斜改正,如果选择ON,显示窗显示倾斜改正数角度重复测量模式，这个功能仅GTS211D才有垂直角、百分比坡度模式显示第3页软键功能3F1F2F3F4HBZR/LCMPSP3对每隔90水平角设置蜂鸣声变换水平角的右/左旋转计数方向变换天顶距/高度角显示第1页软键功能17距离测量模式 1F1F2F3F4MEASMODES/AP1启动测量设置测量模式精测/粗测/跟踪设置音响模式显示第2页软键功能2F1F2F3F4OFSETS.Om/f/iP2偏心测量模式放样测量模式米,英尺,或者英尺、

10、英寸单位的变换显示第1页软键功能18坐标测量模式 1F1F2F3F4MEASMODES/AP1开始测量设置测量模式精测/粗测/跟踪设置音响模式显示第2页软键功能2F1F2F3F4R.HTINS.HTOCCP2通过输入设置棱镜高度通过输入设置仪器高度通过输入设置测站点坐标显示第3页软键功能3F1F2F3F4OFSETS.Om/f/iP2偏心测量模式放样测量模式米,英尺,或者英尺、英寸单位的变换显示第1页软键功能19显示窗内常用符号的意义 显示内 容显示内 容V垂直角N北向坐标HR水平角（右）E东向坐标HL水平角（左）Z高 程HD水平距离*EDM（电子测距）正在进行VD高 差m以米为单位SD斜 距

11、ft以英尺为单位fi以英尺与英寸为单位20测量准备 将全站仪对中、整平 打开电源，显示器初始化 ,检查电量纵转望远镜，使显示器显示垂直度盘读数和水平度盘读数设置各种参数和测量模式21角度测量 水平角右角（HR）和垂直角（V）测量 水平角右角（HR）、左角（HL）的切换水平角读数设置 （0SET /HOLD ）竖直角读数设置 （天顶距、高度角坡度的切换 ）22距离测量 距离测量可设为单次测量和N次测量。一般设为单次测量，以节约用电。距离测量可分为三种测量模式，即精测模式、粗测模式、跟踪模式。一般情况下用精测模式观测，最小显示单位为1mm，测量时间约2.5s。粗测模式最小显示单位为10mm，测量时

12、间约0.7s。跟踪模式用于观测移动目标，最小显示单位为10mm，测量时间约0.3s。 23直接距离测量 当距离测量模式和观测次数设定后，在测角模式下，照准棱镜中心，按 键，即开始连续测量距离，显示内容从上往下为水平角（HR）、 平距（HD）和高差（VD）。若再按 键一次，显示内容变为水平角（HR）、垂直角（V）和斜距（SD）。当不再需要连续测量时，可按F1（MEAS）键，按设定的次数测量距离，最后显示距离平均值。 注：当光电测距正在工作时，HD右边出现“*”标志。 24偏心测量 当棱镜直接架设有困难时，如要测定电线杆中心位置，偏心测量模式是十分有用的。如图所示，只要在与仪器平距相同的点P安置棱

13、镜，在设置仪器高度、棱镜高后，用偏心测量（第2页F1）即可测得到被测物中心A0的距离和被测物中心的坐标。 25偏心测量 在距离测量模式下，选择偏心测量（0FSET）模式，接着照准棱镜P点，按F1（MEAS）键，测定仪器到棱镜的水平距离；再按F4（SET）键，确定棱镜的位置，接着用水平制动螺旋照准目标A0点；然后，每按一次距离测量键，即 键，平距（HD）、高差（VD）和斜距（SD）依次显示。若在偏心测量之前，设置（输入）了仪器高、棱镜高、测站点坐标，每按一次坐标测量键，即 键，N，E和Z坐标依次显示。最后按ESC键返回前一个模式。 26存储管理 在主菜单(MENU)下按F3键，进入存储管理模式，

14、共有三项八条菜单，具体内容有： 文件状态(FILE STATUS)：显示已存储的测量数据(MEAS.)文件和坐标数据(COORD.)文件总数和数据个数。 查阅(SEARCH)：查阅记录数据，即可查阅测量数据(MEAS.DATA)、坐标数据(COORD.DATA)和编码库(PLODE LIB)。共有三种查阅方式：查阅第一个数据(FIRST DATA)，查阅最后一个数据(LAST DATA)，按点号或登记号查阅(PT# DATA)。在查阅模式下，点名(PT# ，BS#)、标识符ID、编码PCODE和高度数据(INS.HT,R.HT)可以更正，但观测数据不能更改。 文件管理(FILE MAINTAN

15、)：删除文件(DEL)/编辑文件名(REN)/查阅文件中数据(SRCH)。 输入坐标(COORD.INPUT)：将控制点或放样点坐标数据输入并存入坐标数据文件。 删除坐标(DELETE COORD)：删除坐标数据文件中的坐标数据。 输入编码(PCODE INPUT)：将编码数据输入并存入编码库，共有150个编号。 数据传送(DATA TRANSFER)：可以直接将内存的测量数据或坐标数据或编码库数据传送到计算机。也可以从计算机将坐标数据或编码库数据直接装入仪器内存。还可进行通讯参数数据设置。 初始化(INITIALIZE)：用于内存初始化，可对所有测量数据和坐标数据文件(FILE DATA)初

16、始化，对编码库数据(PCODE DATA)初始化及对文件数据和编码数据(ALL DATA)初始化，但对测站点坐标，仪器高和棱镜高不会被初始化。27全站仪操作注意事项 （1）仪器应由专人使用、保管。迁站、装箱时只能握住仪器的支架，而不能握住镜筒，以免对仪器造成损伤，影响观测精度。 （2）日光下测量应避免将物镜直接瞄准太阳。若在太阳下作业应安装滤光器。 （3）避免在高温和低温下存放仪器，亦应避免温度骤变（使用时气温变化除外）。在高温天气作业时，必须撑伞，否则仪器内部温度容易升到6070C，从而缩短仪器的使用寿命。 （4）仪器不使用时，应将其装入箱内，置于干燥处，注意防震、防尘和防潮。 （5）若仪器

17、工作处的温度与存放处的温度差异太大，应先将仪器留在箱内，直至它适应环境温度后再使用仪器。 （6）仪器长期不使用时，应将仪器上的电池卸下分开存放。电池应每月充电一次。28全站仪操作注意事项 （7）仪器运输应将仪器装于箱内进行，运输时应小心避免挤压、碰撞和剧烈震动，长途运输最好在箱子周围使用软垫。 （8）仪器安装至三脚架或拆卸时，要一只手先握住仪器，以防仪器跌落。 （9）外露光学件需要清洁时，应用脱脂棉或镜头纸轻轻擦净，切不可用其他物品擦拭。 （10）仪器使用完毕后，用绒布或毛刷清除仪器表面灰尘。仪器被雨水淋湿后，切勿通电开机，应用干净软布擦干并在通风处放一段时间。 （11）作业前应全面仔细检查仪

18、器，确信仪器各项指标、功能、电源、设置和改正参数均匀符合要求时再进行作业。 （12）即使发现仪器功能异常，非专业维修人员不可擅自拆开仪器，以免发生不必要的损坏。 （13）其他使用要点与光学经纬仪相同。29第三节 坐标测量方法 坐标测量实际上也是测量角度和距离，再通过机内软件由已知点坐标计算未知点坐标，因此坐标测量需先输入测站点坐标和后视点坐标或已知方位角。 GTS全站仪可在坐标测量模式下直接测定碎部点（立棱镜点）坐标。在坐标测量之前必须输入测站点坐标，进行后视定向。若测量三维坐标，还必须输入仪器高和棱镜高。具体操作如下：3031二、仪器高和目标高的设置要想测得未知点的正确高程（Z）值，还需要正确设置仪器高和目标高（镜高）