《建筑工程测量》-第7章

７．１全站仪基本知识７.１.１全站仪结构早期的全站仪，是将电子经纬仪与光电测距仪安置在一起，也可以拆卸、分离成经纬仪和测距仪两个独立的部分，称为分体式全站仪。后来又改进为整体式全站仪，将光电测距仪的光波发射接收系统的光轴，和经纬仪的视准轴组合为同轴，并且配置了电子计算机的中央处理单元（ＣＰＵ）、储存单元和输入/输出设备（Ｉ/Ｏ），能根据外业采集的基本数据，实时计算并显示出所需要的测量成果。通过输入/输出设备，可以与计算机交互通信，使测量数据直接输入计算机，进行计算、编辑和绘图。测量作业所需要的已知数据也可以从计算机输入到全站仪。下一页返回７．１全站仪基本知识这样，不仅使测量的外业工作高效化，而且实现整个测量作业的高度自动化。全站仪主要由测量部分、中央处理单元、输入/输出设备以及电源等部分组成，其结构原理如图７-１所示。各部分的作用如下：（１）测角部分相当于电子经纬仪，可以测定水平角、竖直角和设置方位角。（２）测距部分相当于光电测距仪，一般采用红外光源，测定仪器至目标点（设置反光棱镜或反光片）的斜距，并可归算为平距及高差。上一页下一页返回７．１全站仪基本知识（３）中央处理单元接受输入指令，分配各种观测作业，进行测量数据的运算，如多测回取平均值、观测值的各种改正、极坐标法或交会法的坐标计算，以及包括运算功能更为完备的各种软件，在全站仪的数字计算机中还提供程序存储器。（４）输入/输出部分包括键盘、显示屏和接口。从键盘可以输入操作指令、数据和设置参数；显示屏可以显示出仪器当前的工作方式、状态、观测数据和运算结果；接口使全站仪能与磁卡、磁盘、计算机交互通信，传输数据。７.１.２全站仪基本功能和特点目前，全站仪在各种工程建设中已经得到普及，世界上许多著名测绘仪器厂商均生产各种型号的全站仪。上一页下一页返回７．１全站仪基本知识全站仪作为一种先进的电子测量仪器，具有以下特点：（１）采用先进的同轴双速制、微动机构，使照准更加快捷、准确。（２）具有完善的人机对话控制面板，由键盘和显示屏组成，除照准目标以外的各种测量功能和参数均可通过键盘来实现。仪器两侧均有控制面板，操作方便。（３）设有双轴倾斜补偿器，可以自动对水平和竖直方向进行补偿，以消除竖轴倾斜误差的影响。（４）机内设有测量应用软件，能方便地进行三维坐标测量、放样测量、后方交会、悬高测量、对边测量等多项工作。上一页下一页返回７．１全站仪基本知识（５）具有双路通视功能，仪器将测量数据传输给计算机，也可接收计算机的指令和数据。（６）拥有内部存储器，以数据文件形式存储已知点和观测点的点号、编码和三维坐标等。（７）测角精度普遍可达２″，测距精度可达（２ｍｍ＋２ｐｐｍ），有的甚至更高。(8)可与GPS联合组成“超站仪”，与计算机联合组成智能观测系统（测量机器人），实现全自动瞄准、观测、记录、存储和数据处理。图７-２为几种常见品牌的全站仪实物图。上一页返回７．２全站仪使用方法本节以日本尼康（Ｎｉｋｏｎ）Ｎｉｖｏ２．Ｍ全站仪为例，介绍全站仪的使用方法。图７-３为Ｎｉ-ｖｏ２．Ｍ全站仪外观图，各部件名称注于图上。Ｎｉｖｏ２．Ｍ全站仪望远镜放大倍数３０倍，最大测程３０００ｍ（标准单棱镜），无棱镜模式下最大测量距离５００ｍ，测距精度２ｍｍ＋２ｐｐｍ，测角精度２″，圆水准器灵敏度１０′/２ｍｍ，质量约为３．８ｋｇ。Ｎｉｖｏ２．Ｍ全站仪的面板和ＬＣＤ显示屏如图７-４所示，各按钮的功能如表７-１所示。７.２.１使用前的准备１．开箱与装箱下一页返回７．２全站仪使用方法开箱时要抓紧仪器提柄，小心地从仪器箱取出仪器。仪器使用结束后，盖好望远镜镜盖，使照准部的垂直微动旋钮和三角基座的圆水准器朝上，将仪器平卧（望远镜物镜端朝下）放入箱中，轻轻旋紧垂直微动旋钮，盖好箱盖关上锁扣。２．安置仪器将全站仪安装在三脚架上，精确对中和整平，具体操作方法与经纬仪相同。３．设定测量模式Ｎｉｖｏ２．Ｍ全站仪有两种测量模式：棱镜模式（棱镜）和无反射镜模式（无棱镜）。上一页下一页返回７．２全站仪使用方法无论何时，按下［ＭＳＲ１］或［ＭＳＲ２］键１ｓ便可以改变模式。４．设定棱镜常数方法是：按住［ＭＳＲ１］或［ＭＳＲ２］１ｓ，如图７-５所示。尼康棱镜的棱镜常数总是０，不论它接在单棱镜支架或是三棱镜支架。其他国外产棱镜一般是０，国产棱镜一般是－３０ｍｍ，详见使用说明书。５．开机与关机按［ＰＷＲ］打开仪器电源，出现开机屏幕，如图７-６所示。它显示仪器型号名称、当前温度、气压、日期和时间。上一页下一页返回７．２全站仪使用方法２ｓ后，显示自动改变为电子水准器，如图７-７所示。按［ＰＷＲ］和［ＥＮＴ］，可以使仪器进入关机过程，如图７-８所示，再次按［ＥＮＴ］，仪器关机；选择“重设”，将重新启动程序，再次开启仪器；选择“休眠”，仪器进入节电模式；按［ＥＳＣ］，取消电源关闭过程，返回到先前的屏幕。６．创建新任务按［ＭＥＮＵ］打开菜单屏幕，按［１］打开任务管理器，按“创建”软键打开创建任务屏幕，输入任务名称，如图７-９所示。按“设定”软键检查任务的设定。一旦创建了任务，便不可以改变任务的设定。在任务设定屏幕的最后一栏按［ＥＮＴ］以创建新任务。上一页下一页返回７．２全站仪使用方法７.２.２距离测量１．照准棱镜反射器用望远镜照准棱镜反射器中心的十字丝，如图７-１０所示。２．测量距离在基本测量屏幕（ＢＭＳ）或任何观测屏幕上按［ＭＳＲ１］或［ＭＳＲ２］可测量距离。仪器进行测量期间，棱镜常数以较小字体显示，如图７-１１所示。７.２.３角度测量１．角度设置上一页下一页返回７．２全站仪使用方法在基本测量屏幕（ＢＭＳ）中按［ＡＮＧ］打开角度菜单，如图７-１２所示。要从此菜单选择操作命令，按相应的数字键，或者按［＜］或［＞］突出显示操作命令，然后再按［ＥＮＴ］。如果要把水平角度重设为０，在角度菜单按［１］，或选择“０设定”。显示将返回到基本测量屏幕（ＢＭＳ）。如果要输入水平角度，按［２］或在角度菜单选择“输入”，然后用数字键输入水平角度，最后按［ＥＮＴ］。２．测量角度用盘左、盘右进行水平角和竖直角观测，方法与经纬仪测角相同。测量结果直接显示在屏幕上，如图７-１４所示。上一页下一页返回７．２全站仪使用方法７.２.４坐标测量１．设立测站在基本测量屏幕（ＢＭＳ）中按［ＳＴＮ］打开测站设立菜单，如果要从此菜单选择操作命令，按相应的数字键，或者按［＜］或［＞］突出显示操作命令，然后按［ＥＮＴ］，如图７-１５所示。可按［＾］或［∨］上翻或下翻页面。按［１］或在测站设立菜单中选择“已知”，在ＳＴ中输入一个点名称或编号。如果输入点的编号或名称是已有点，它的坐标将显示出来，同时光标移到ＨＩ（仪器高度）。如果是新点，出现坐标输入屏幕，输入这个点的坐标。上一页下一页返回７．２全站仪使用方法在ＣＤ中按［ＥＮＴ］时，新点被存储。在ＨＩ中输入仪器高度，在ＣＤ中输入编码，然后按［ＥＮＴ］，如图７-１６所示。完成上述操作后，出现“后视”屏幕，如图７-１７所示。为后视点选择一个输入方法。如要为后视点（ＢＳ）输入坐标，按［１］。输入后视点名称。如果点存在于任务中，它的坐标就会显示出来。在ＨＴ中输入目标高度，如图７-１８所示。用仪器盘左照准后视点，按［ＥＮＴ］完成设定，如图7-19所示。２．测量坐标用望远镜照准棱镜反射器中心的十字丝，在基本测量屏幕（ＢＭＳ）或任何观测屏幕上按［ＭＳＲ１］或［ＭＳＲ２］，测得距离后按［ＤＳＰ］切换到坐标页面，按［ＥＮＴ］记录点，如图7-２０所示。上一页下一页返回７．２全站仪使用方法７.２.５放样按［Ｓ－Ｏ］显示放样菜单，如图７-２１所示。如果通过角度和距离放样，在放样菜单中按［１］或选择“ＨＡ－ＨＤ”，屏幕显示如图７-２２所示。输入数值并按［ＥＮＴ］。旋转仪器，使ｄＨＡ接近0°00′00″。照准目标并按［ＭＳＲ１］或［ＭＳＲ２］。当测量完成时，目标位置与放样点之间的差值显示出来，如图７-２３所示，其中ｄＨＡ为水平角度到目标点的差值。如要通过已知坐标放样，在放样菜单中按［２］或选择“ＸＹＺ”，如图７-２４所示。输入要放样的点名称，然后按［ＥＮＴ］。上一页下一页返回７．２全站仪使用方法也可以根据代码或半径从仪器内存中选择点，如图７-２５所示。此时，放样点到目标的角度变化量和距离就显示出来。旋转仪器，直到ｄＨＡ接近于０°００′００″。按［ＭＳＲ１］或［ＭＳＲ２］，如图７-２６所示，其中，ｄＨＡ为水平角到目标点的差值，ＨＤ为到目标点的距离。指挥跑尺员调整目标位置。当目标处在正确的位置时，显示的误差变成０．０００ｍ，如图７-２７所示，其中，ｄＨＡ为水平角度到目标点的差值，Ｒ/Ｌ为右／左（横向误差），ＩＮ/ＯＵＴ为内/外（纵向误差），ＣＵＴ/ＦＩＬ为挖／填。上一页返回７．３全站仪使用注意事项及维护１．全站仪使用注意事项全站仪在使用中应注意以下事项：（１）使用前应仔细阅读仪器使用说明书，熟悉仪器各种功能和操作方法。（２）望远镜的物镜不能直接对准太阳，避免损坏测距部分的发光二极管。（３）在阳光下作业时，必须撑测伞，防止阳光直射仪器。（４）迁站时即使距离很近，也应取下仪器装箱后方可移动。（５）仪器安置在三脚架上之前，应旋紧三脚架的三个伸缩螺旋。下一页返回７．３全站仪使用注意事项及维护仪器安置在三脚架上，应立即旋紧中心连接螺旋，防止仪器从三脚架上碎落。（６）仪器运输过程中必须注意防震。（７）仪器和棱镜在温度突变时会降低测程，影响测量精度。要在仪器和棱镜逐渐适应周围环境温度后，方可开始工作。２．全站仪维护（１）禁止在高粉尘、无通风、易燃物附近等环境下使用仪器，禁止自行拆卸和重装仪器，禁止用望远镜观察经棱镜或其他反光物体反射的阳光；禁止坐在仪器箱上或使用锁扣、背带、手提柄损坏的仪器箱；严禁直接用望远镜观测太阳；确保仪器提柄固定螺栓和三角基座制动控制杆紧固可靠。上一页下一页返回７．３全站仪使用注意事项及维护（２）禁止使用电压不符的电源或受损的电线、插座等；严禁给电池加热或将电池扔入火中，禁止用湿手插拔电源插头，以免爆炸伤人或造成触电事故；确保使用指定的充电器为电池充电。（３）务必正确关上电池护盖，套好数据输出和外接电源插口的护套；禁止电池护盖和插口进水或受潮，保持电池护盖和插口内部干燥、无尘；确保装箱前仪器和箱内干燥。（４）严禁将仪器直接放置于地面上；防止仪器受强烈的冲击或振动；观测者不能远离仪器；务必在取出电池前关闭电源，仪器装箱前取出电池。仪器长期不用时，至少每三个月通电检查一次，以防电路板受潮。为确保仪器的观测精度，应定期对仪器进行检验和校正。上一页返回图7-1全站仪的结构原理返回图7-2几种常见品牌的全站仪返回图7-3Nivo2.M全站仪外观返回图7-4Nivo2.M全站仪的面板和LCD显示屏返回表7-1各按钮的功能下一页返回表7-1各按钮的功能上一页下一页返回表7-1各按钮的功能上一页返回图7-5设定棱镜常数返回图7-6开机屏幕返回图7-7电子水准器返回图7-8关机过程返回图7-9创建任务返回图7-10照准棱镜返回图7-11测量距离返回图7-12角度菜单返回图