第六章全站仪

第六章全站仪第一页，共三十一页，编辑于2023年，星期四§6.1全站仪的基本组成及分类一、全站仪的基本组成全站仪主要包括：数据采集设备（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）、过程控制机两大部分。1、积木式（组合式）将电子经纬仪和测距仪既可以分离又可以组合，用户可根据实际工作情况，选择测角和测距设备进行组合。2、整体式（集成式）将电子经纬仪与测距仪有机的构成一个整体，不可分离。二、全站仪的分类第二页，共三十一页，编辑于2023年，星期四§6.2全站仪的使用目前世界上许多著名的测绘仪器生产厂家均生产全站仪。虽然，他们所生产的仪器机械结构、测角及测距原理、控制和显示系统不尽相同，但其基本功能和使用方法基本一致。本书以SET2110型全站仪为例一、SET2110全站仪1、仪器结构部件第三页，共三十一页，编辑于2023年，星期四2．主要技术指标第四页，共三十一页，编辑于2023年，星期四3、仪器结构特点1）、三轴光学系统发射光束的轴线、接收光束的轴线、视准轴三轴重合。第五页，共三十一页，编辑于2023年，星期四2）、轴系误差补偿技术补偿竖轴倾斜误差、视准轴误差和横轴误差对水平方向及竖直角的影响。

注意：？a.向上(天顶)投点时，应关闭补偿器，并应精确整平仪器；b.若在放样一条水平直线时，不能简单的采取纵转望远镜的方法，而应采取选转照准部的方法进行放样，或者采用纵转望远镜后将水平度盘读数调整至相差的位置进行放样；c.若放样一条竖线时，亦不能只简单地纵转望远镜，而应采取在纵转望远镜的同时，旋转水平微动螺旋，并使显示的水平角读数保持不变。第六页，共三十一页，编辑于2023年，星期四3）、模块结构的操作菜单模块结构方式，便于使用者操作仪器。第七页，共三十一页，编辑于2023年，星期四二、测量前的准备1、仪器的检定与校准1）、仪器加常数在100m长的一条直线上选择A、B、C三点，并分别架设脚架。首先将仪器安量于A点的三脚架上测得SAB、SAC两段距离，然后再将仪器安置于B点的三脚架上，测得SBC，则其加常数C为第八页，共三十一页，编辑于2023年，星期四2）、补偿器零点差的设置a.在设置模块中，选取“2.InstrConst”后，按回车键进入仪器常数设置状态；b.选取“1.Tilt”后，按回车键进入补偿器零点差设置状态。c.用盘左精确照准一参考点（距仪器50m以外）后，按YES键，记录下盘左观测值，此时显示窗口提示“Take”（进行盘右观测）。d.倒转望远镜，以盘右精确照准同一参考点，按YES键，记录下盘右观测值。此时显示窗中显示出补偿器零点的原值（Current）和新值（New）。第九页，共三十一页，编辑于2023年，星期四2）、轴系的误差设置a.在按住±、／和F1三个键后，再按开机键ON，其按键将持续约2秒，使仪器能够调入维修程序；b.用↑和↓键（上行和下行光标），选择“1.Cnfiguration”功能，并按回车键。然后再用↑和↓键将光标移到“1.Voffset,ES,EL”功能，按回车键；c.用盘左照准目标Ⅰ（显示窗显示F1），按键OSET清零，并按回车键；d.用盘右照准目标Ⅰ（显示窗显示F2），按回车键；e.用盘左照准目标Ⅱ（显示窗显示F1），按回车键，再用盘右照准目标Ⅱ（显示窗显示F2），按回车键；f.显示窗显示竖盘指标差Voffset、视准轴误差ES及横轴误差EL的原值（NOW）和新值（NEW）。g.按回车键将新值存入内存，按ESE键退出，并保留原值。第十页，共三十一页，编辑于2023年，星期四2、仪器的安置1）、利用补偿器整平仪器a.按SFT键进入功能切换状态后，按O键，显示窗内以图形形式显示出圆水准器，中间的黑圈点表示圆水准器气泡，其内、外圆圈所对应的倾斜范围。b.按DIGIT键，则仪器显示竖轴在x轴（视准轴方向）和y轴（横轴方向）上的倾斜分量。c.利用脚螺旋A、B使x轴方向上的倾斜分量为零，用脚螺旋C使y轴方向上的倾斜分量为零。此时仪器就精确整平了。第十一页，共三十一页，编辑于2023年，星期四2）、利用光学对中器对中详见经纬仪对中整平3、仪器参数设置1）、气象改正直接将温度、气压、输入到仪器中。2）、加常数当使用不同的棱镜时，则应在仪器内设置不同的反射棱镜常数。为了在距离显示值中消除加常数的影响，直接输入仪器中。3）、补偿器及轴系误差改正功能应处于“开”的状态将全站仪竖直制动制定后，调整其基座脚螺旋，若天顶距读数发生变化，则表明补偿器处于“开”的状态；若天顶距读数不发生变化，则表明补偿器处于“关”的状态。第十二页，共三十一页，编辑于2023年，星期四§6.3全站仪在测量工作中的应用一、后方交会测量通过对多个已知点的测量来确定站点的坐标。①、当可以对已知点进行距离测量时，则最少需观测2个已知点；②、当无法对已知点进行距离测量时，则最少需对3个已知点进行方向值观测。第十三页，共三十一页，编辑于2023年，星期四二、放样测量1、距离放样2、坐标放样第十四页，共三十一页，编辑于2023年，星期四三、偏心测量偏心测量常用于测定测站至通视（无法设置棱镜）点，或者是测站至不通视点间的距离和角度。在测量时，将棱镜设于待测点（目标点）附近，通过测定测站至棱镜（偏心点）间距离和角度来定出测站至测点（目标点）间的距离和角度。待放样点棱镜位置（偏心点）测站(a)单距偏心待放样点棱镜位置（偏心点）测站(b)角度偏心待放样点棱镜位置（偏心点）B测站(c)双距偏心A第十五页，共三十一页，编辑于2023年，星期四

对边测量常用于不移动仪器的情况下，间接测量某一起始点至其他点间的斜距、平距和高差。1、设仪器测得目标点Pi的斜距为Si，水平角（顺时针方向）为βi，天顶距为αi；则可得目标点Pi至起始点P1的水平距离为：2、目标点Pi至起始点P1的高差：3、目标点Pi至起始点P1的斜距：第十六页，共三十一页，编辑于2023年，星期四四、悬高测量悬高测量常用于不能设置棱镜的目标的（如高压线等）高度测量。Sh2hth1起始点待测点测站点θZ1θZ2第十七页，共三十一页，编辑于2023年，星期四§6.4全站仪测距误差检定仪器的检定项目如下：1、仪器外观及功能检查；2、测距轴与视准轴吻合性检定；3、室内短距离测量重复性标准差（测相误差）的检定；4、调制光相位不均匀误差及其检测；5、幅相误差的检定；6、测距内符合标准差的测定；7、测尺频率的检定；8、光学对点器的检验与校正；9、测程的检定及周期误差的检定；10、加常数的检定及乘常数的检定；第十八页，共三十一页，编辑于2023年，星期四一、仪器外观及功能检查①仪器表面不得有碰伤、划痕、脱漆及锈蚀，盖板及各部件接合完整，密封性好。②光学部件表面清洁、且无擦痕、霉斑、麻点及脱膜现象；望远镜十字丝成像清晰、粗细均匀、视场亮度均匀；目镜及物镜调焦转动平稳，不应有晃动或自行滑动现象。③圆水准器及管水准器不得松动、脚螺旋转动松紧适度，水平及竖直制动、微动螺旋运转平稳可靠。④操作键盘上各键反应灵敏，功能正常，液晶显示屏显示清晰、完整。⑤数据传输接口及外接电源完好，机载电池接触良好。⑥仪器标识（生产厂家或厂标、型号等）应完好。国产仪器必须具有计量器具制造许可编号、CMC标志及出厂合格证书。上述检查一般是针对新购仪器，对于使用中的仪器，只要求不影响测角和测距的准确度即可。第十九页，共三十一页，编辑于2023年，星期四二、测距轴与视准轴吻合性及测程的检定1、测距轴与视准轴吻合性的检定①将仪器和棱镜分别安置与50－100m线段的两端，并照准棱镜中心，读取水平方向读数H和天顶距读数Z；②用水平微动螺旋左、右偏转仪器，直至信号恰好减少到临界值为止，读取水平方向读数H1和H2；③照准中心后再利用垂直微动螺旋上、下转动望远镜，直至信号恰好减少到临界值为止，读数竖直方向读数Z1和Z2；④计算水平和竖直临角的绝对值。⑤当、时，则测距轴与视准轴吻合性合格，否则应送仪修中心，调整发光管位置。

第二十页，共三十一页，编辑于2023年，星期四2、测程的检定测程的检验应在大气能见度良好、且无明显大气抖动的阴天进行。由于检验基线一般较短，因此，只检验使用单棱镜时其测程是否满足仪器规定的指标。在检定时，分别将仪器和反射棱镜安置于基线两端，进行10次重复距离测量（每次读数需重新照准），并按下式计算一次距离测量标准差：求得的标准差应小于或等于仪器标称的距离精度。第二十一页，共三十一页，编辑于2023年，星期四三、调制光标相位不均匀性误差及幅相误差检定1、调制光相位不均匀性误差检定当向发光管注入调制电流时，发光面上各点由于电子和空穴复合速度不同而导致各部分发出光的相位不同，这种现象称为调制光相位不均匀。当仪器照准反射棱镜有偏差时，则调制光相位不均匀性就会对距离测量带来误差影响，另外，即使仪器照准正确，但在远近不同测距时由于发光管相位不均匀性，使得所载取光斑百分比面积的不同而接收到的平均相位产生变异，并呈现为一种系统性误差。选择长约50m的检定场地，两端分别安置全站仪和反射镜，并使仪器与反射镜同高。用望远镜十字丝精确照准反射镜标志，读取一组距离值，然后用水平微动螺旋对反射镜进行左右扫描，并在水平度盘每微动一个小角时，读取一组距离观测值；然后用垂直微动螺旋在垂直方向微动一个小角，再对水平方向进行左右扫描，每微动一个小角取一组读数，并注记出各测点距离值的尾数，再象勾绘等高线那样勾绘出相位曲线。第二十二页，共三十一页，编辑于2023年，星期四第二十三页，共三十一页，编辑于2023年，星期四2、幅相误差检定在不同测程的情况下接收信号的强弱不同会使其幅度发生变化，由此而引起的测距误差称为仪器的幅相误差。第二十四页，共三十一页，编辑于2023年，星期四四、测尺频率的检定根据测距原理可知，发射信号的载波频率（即精测尺频率）影响测距成果的准确度。方法：在全站仪开机后即可每隔一定时间从频率计上读取fi，共测定30次。若全站仪有实时显示频率，应同步记录仪器的显示频率f0i，则频率实测值：频率显示值：

相对频偏为一般情况下，要求相对频偏不应大于该仪器标称测距准确度比例项的倍。第二十五页，共三十一页，编辑于2023年，星期四五、周期误差的检定在平坦场地上设置一平台，平台的长度应与仪器精测尺长度相适应。若某类型仪器精测尺长度为10m，则可设置长度略大于10m的平台，并在平台上标出标准长度，作为移动反射镜时对准之用。把仪器安置于平台延长线的一端大约30－50m处，其高度应与反射镜高度一致，以免引入倾斜改正。123n-1n0ddd第二十六页，共三十一页，编辑于2023年，星期四五、仪器常数的测定全站仪除存在加常数之外，还应包括比例改正项，他包括了大气折射改正和精测尺频率偏移改正。大量的实测数据表明：由于仪器发光管和接收管相位不均匀及幅相误差等因素，使仪器产生与距离相关的改正项（称之为乘常数R）。乘常数R通常采用与已知基线比较的方法进行求解。在求解时，仍可将仪器加常数K作为未知数一同解算，该方法被称为比较法。为了提高求解未知数K、R的可靠性，并减少基线点个数，一般在同一条基线上设7个点，按全组合法进行测量。因此，这种测定的方法亦称六段比较法。第二十七页，共三十一页，编辑于2023年，星期四§6.5全站仪测角误差检定一、全站仪轴系关系

①、视准轴垂直横轴；②、横轴垂直竖轴；③、水准管轴垂直竖轴V。二、补偿器零点差的调整①在设置“Config”的模式下，选择“2.instrConst”后，按回车键进入仪器常数设置，仪器显示“1．Tilt”，即显示补偿器零点位置参数，如“1.Tilt398Y410”。②选取“1．Tilt”后，按回车键进入补偿器零点设置程序。③在盘左位置精确照准一平行光管分划板的十字丝后，按YES键记录此时的观测值。④在盘右位置精确照准同一目标，再按YES键，记录观测值。此时屏幕上将显示补偿器零点的新位置（同时也将原有补偿器零位置显示在同一显示屏上），若要保存新测定值，按YES键，要保持原有值，按NO键。第二十八页，共三十一页，编辑于2023年，星期四三、照准部旋转时基座位移产生的误差检定1、误差产生的原因1）、空隙带动误差仪器脚螺旋与螺孔之间存在着空隙，当旋转照准部时，则可能使脚螺旋在其螺孔内移动，从而导致基座和水平度盘发生微小的方位变动。2）、弹性带动误差若竖轴与其转套之间存在较大摩擦，在照准部旋转时就可能带动基座而产生弹性扭曲，同时使水平度盘产生微小的方位变动2、检定方法在仪器墩台上安置好仪器并照准一平行光管，顺转照准部一周照准目标读数，再顺转一周照