教学材料《工 程 测 量》-4

４.１全站仪概述ＮＴＳ－３１２全站仪各部件名称如图４.１所示，操作面板如图４.２所示。ＮＴＳ－３１２全站仪操作面板上各按键名称及功能如表４.１所示，显示符号及内容如表４.２所示。上一页返回４.２全站仪测量操作４.２.１坐标计算１.正、反方位角换算如图４.３所示，对直线ＡＢ而言，过始点Ａ的坐标纵轴平行线指北端顺时针至直线的夹角αＡＢ是ＡＢ的正方位角，而过端点Ｂ的坐标纵轴平行线指北端顺时针至直线的夹角αＢＡ则是ＡＢ的反方位角，同一条直线的正、反方位角相差１８０°，即同一直线的正反方位角αＡＢ＝αＢＡ

±１８０°(４.１)上式右端，若αＡＢ

<１８０°，用“＋”号;若αＡＢ≥１８０°，用“－”号。下一页返回４.２全站仪测量操作２.坐标方位角的推算在实际工作中并不需要测定每条直线的坐标方位角，而是通过与已知坐标方位角的直线连测后，推算出各直线的坐标方位角。如图４.４所示，已知直线１２的坐标方位角α１２，观测了水平角β２和β３，要求推算直线２３和直线３４的坐标方位角。上一页下一页返回４.２全站仪测量操作由图４.４可以看出:α２３＝α２１－β２＝α１２＋１８０°－β２

(４.２)α３４＝α３２＋β３＝α２３＋１８０°＋β３

(４.３)因为β２在推算路线前进方向的右侧，该转折角称为右角;β３在左侧，称为左角。从而可归纳出推算坐标方位角的一般公式为:α前＝α后＋１８０°＋β左(４.４)α前＝α后＋１８０°－β右(４.５)计算中，如果α前>３６０°，应自动减去３６０°;如果α前<０°，则自动加上３６０°。上一页下一页返回４.２全站仪测量操作３.象限角由坐标纵轴的北端或南端起，沿顺时针或逆时针方向量至直线的锐角，称为该直线的象限角，用Ｒ表示，其角值范围为０°~９０°。如图４.５所示，直线Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３和Ｏ４的象限角分别为北东ＲＯ１、南东ＲＯ２、南西ＲＯ３和北西ＲＯ４。４.坐标方位角与象限角的换算关系由图４.６可以看出坐标方位角与象限角的换算关系:在第Ⅰ象限，Ｒ＝α;在第Ⅱ象限，Ｒ＝１８０°－α;在第Ⅲ象限，Ｒ＝α－１８０°;在第Ⅳ象限，Ｒ＝３６０°－α。上一页下一页返回４.２全站仪测量操作５.坐标转换建筑坐标系又称施工坐标系。设计图上建(构)筑物点位坐标及施工控制测量的建筑方格网大多采用施工坐标系，而施工坐标系与测量坐标系往往不一致，因此施工测量前需将施工坐标系与测量坐标系进行转换。如图４.７所示，设ｘＯｙ为测量坐标系，ｘ′Ｏ′ｙ′为施工坐标系，ｘＯ′、ｙＯ′为施工坐标系的原点Ｏ′在测量坐标系中的坐标，α为施工坐标系的纵轴ｘ′Ｏ′在测量坐标系中的方位角。设已知ｐ点的施工坐标为(ｘ′ｐ，ｙ′ｐ)，则可按下式将其换算为测量坐标(ｘｐ，ｙｐ):如果已知ｐ点的测量坐标(ｘｐ，ｙｐ)，则可将其转换为施工坐标(ｘ′ｐ，ｙ′ｐ):上一页下一页返回４.２全站仪测量操作６.坐标正算和坐标反算如图４.８所示，Ａ为已知点，Ｂ为未知点，假设已知水平距离ＤＡＢ和ＡＢ的方位角αＡＢ，则可以计算出Ｂ点的坐标。由图４.８可知:如图４.８所示，假设已知Ａ、Ｂ两点的平面坐标值，则可以由此计算Ａ、Ｂ两点间的水平距离ＤＡＢ和方位角αＡＢ:上一页下一页返回４.２全站仪测量操作需要特别说明的是:式(４.９)中的方位角αＡＢ，其值域为０°~３６０°，而等式右侧的ａｒｃｔａｎ函数，其值域为０°~９０°，两者是不一致的。故当按式(４.９)的反正切函数计算坐标方位角时，计算器上得到的是象限值，因此应根据坐标增量Δｘ、Δｙ的符号按表４.３决定其所在象限再把象限角转换成相应的坐标方位角。４.２.２坐标测量输入测站点坐标、仪器高、棱镜高和后视坐标方位角后，用坐标测量功能可以测量目标点的三维坐标。坐标测量原理如图４.９所示。进行坐标测量时，要先设置测站坐标、测站高、棱镜高及后视方位角(表４.４)。上一页下一页返回４.２全站仪测量操作１.测站点坐标的设置设置仪器(测站点)相对于坐标原点的坐标，仪器可自动转换和显示未知点(棱镜点)在该坐标系中的坐标。电源关闭后，将保存测站点坐标。测站设置如图４.１０和表４.５所示。２.仪器高的设置电源关闭后，可保存仪器高(表４.５)。３.棱镜高的设置此项功能用于获取Ｚ坐标值，电源关闭后，可保存棱镜高(表４.６)。４.后视方位角的设置在这里可以快捷地设置后视方位角(表４.７)。上一页返回４.３数字化成图４.３.１准备、控制测量和碎部测量原则当在一个测区内进行等级控制测量时，应该尽可能多选制高点(如山顶或楼顶)，在规范或甲方允许范围内布设最大边长，以提高等级控制点的控制效率。完成等级控制测量后，可用辐射法布设图根点，点位及点之密度完全按需要测设，灵活多变。在进行碎部测量时，对于比较开阔的地方，在一个制高点上可以测完大半幅图，就不要因为距离“太远”(其实也不过几百米)而忙于搬站，如图４.１１所示。对于比较复杂的地方，就不要因为麻烦而不愿搬站，要充分利用电子手簿的优势和全站仪的精度，测一个支导线点是很容易的，如图４.１２所示。下一页返回４.３数字化成图４.３.２测区分幅及进程平板测图是把测区按标准图幅划分成若干幅图，再一幅一幅地往下测，如图４.１３所示数字化测图是以路、河、山脊等为界线，以自然地块进行分块测绘，如图４.１４所示。例如，有甲、乙两个作业小队，甲队负责路南区域，乙队负责路北区域(包括公路)。甲队再以山谷和河为界，乙队再以公路和河为界，分块分期测绘。上一页下一页返回４.３数字化成图４.３.３碎部测量数字化测图的碎部测量数据采集一般用全站仪或速测仪等电子仪器进行，工作时应将全站仪与南方电子手簿用数据传输电缆正确地连接[南方电子手簿有ＨＰ２１１０、ＭＧ(测图精灵)，具体连接方法见«南方电子手簿ＮＦＳＢ使用说明书»、«测图精灵用户手册»，如果采用带内存的全站仪则不用接电子手簿];当地物比较规整时，如图４.１５所示，可以采用“简码法”模式，在现场可输入简码，室内自动成图。当地物比较杂乱时，如图４.１６所示，最好采用“草图法”模式，现场绘制草图，室内用编码引导文件或用测点点号定位方法进行成图。上一页下一页返回４.３数字化成图当所测地物比较复杂时，如图４.１７所示，为了减少镜站数，提高效率，可适当采用皮尺丈量方法测量，室内用交互编辑方法成图。需要注意的是，待测点的高程不参加高程模型的计算时，在ＣＡＳＳ７.０中可利用“坐标显示”功能，将是否参加建模一项设置为“是”即可，设置方法如图４.１８所示。上一页下一页返回４.３数字化成图注:如果是６.１以下版本，则应在数据采集过程中对高程是否参加建模予以控制，在ＮＦＳＢ上，将觇标高置为０，则待测点的高程就自动为零;若使用测图精灵采集时，则在同步采集面板上选择“不参加建模”选项，则建模中这些点的高程不参加建模计算。在进行地貌采点时，可以用多镜测量，一般在地性线上要采集足够密度的点，尽量多观测特征点。如图４.１９所示，例如在沟底测了一排点，也应该在沟边再测一排点，这样生成的等高线才真实;而在测量陡坎时，最好坎上、坎下同时测点，这样生成的等高线才能真实地反映实际地貌。在其他地形变化不大的地方，可以适当放宽采点密度。上一页下一页返回４.３数字化成图４.３.４人员安排根据ＣＡＳＳ７.０的特点，一个作业小组可配备:测站１人，镜站１~３人，领尺员２人;如果配套使用测图精灵，则一般测站１人，镜站１~３人即可，无需领尺员。如图４.２０所示，根据地形情况，镜站可用单人或多人。领尺员负责画草图和室内成图，是核心成员，一般外业一天，内业一天，２人轮换，也可根据本单位实际情况自由安排(有些单位在任务紧时，白天进行外业工作，晚上进行内业工作)。需要注意的是:领尺员必须与测站保持良好的通信联系(可通过对讲机)，使草图上的点号与手簿上的点号一致。上一页返回图４.１全站仪各部件名称

图返回图４.２ＮＴＳ－３１２全站仪操作面板返回表４.１全站仪操作面板上各按键名称及功能返回表４.２显示符号及内容返回图４.３坐标正、反方位角返回图４.４坐标方位角的推算返回图４.５象限角返回图４.６象限角的推算返回图４.７施工坐标系和测量坐标系返回图４.８坐标正算和反算返回表４.３方位角的计算返回图４.９坐标测量原理返回表４.４坐标测量返回图４.１０测站设置返回表４.５测站设置返回表４.６棱镜高的设置返回表４.７