测量学课件(全站仪和GPS).ppt
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- 测量学 课件 全站仪 GPS
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1、一、全站仪一、全站仪(total station)(total station)的发展的发展 optical theodoliteelectronic theodoliteSteel tape EDM(图片图片)第十二章 测量新技术应用12.1 全站仪(total station) 功能介绍二、全站仪(total station)构造简介徕卡徕卡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全站仪全站仪三
2、、全站仪的功能介绍 A角度测量角度测量(angle observation)(1)功能:)功能: 测水平角(测水平角(horizontal anglehorizontal angle) 竖直角竖直角(vertical angle)(vertical angle)(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
3、用经纬仪操作,配置度盘时,可以用可以用“置盘置盘”(H SETH SET)提问:测回法操作步骤?提问:测回法操作步骤?AaobBOB距离测量(distance measuring)uPSM、PPM设置设置测距、坐标、放样前。测距、坐标、放样前。1 1)棱镜常数()棱镜常数(PSMPSM)的设置。)的设置。一般:一般: PRISM=0PRISM=0(原配棱镜),(原配棱镜),-30mm-30mm(国产棱镜)(国产棱镜)2 2)大气改正数()大气改正数(PPMPPM)(乘常数)设置。)(乘常数)设置。 输入测量时的气温(输入测量时的气温(TEMPTEMP)、气压)、气压(PRESSPRESS),或
4、经计算后,输入),或经计算后,输入PPMPPM的值。的值。(1)功能:)功能:可测量平距、高差和斜距(全站仪可测量平距、高差和斜距(全站仪 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)(2)方法:)方法: 照准棱镜点,按照准棱镜点,按MEAS。 全站仪全站仪(total station)反光棱镜反光棱镜(reflector)S=ct/2C坐标测量(coordinate measuring) (1)功能:)功能:测出目标点的测出目标点的(X,Y,H)(X,Y,H)(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)方法后视点后
5、视点测站点测站点待测量点待测量点1) 输入测站输入测站X,Y,H,仪器高,仪器高i,棱镜高,棱镜高t。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) 瞄准目标棱镜点,按瞄准目标棱镜点,按MEAS(测量)键。(测量)键。D、点位放样 (Layout)(1)功能:)功能: 根据设计的待放样点根据设计的待放样点P P及已知点的坐标,及已知点的坐标,在实地标出在实地标出P P点的平面位置及填挖高度。点的平面位置及填挖高度。XY后视点后视点测站点测站点待放样点待放样点P(2)原理 1 1)先在待放样点的大致位置立棱镜对其)先
6、在待放样点的大致位置立棱镜对其进行观测,测出进行观测,测出当前棱镜位置当前棱镜位置的坐标。的坐标。XY后视点后视点测站点测站点待放样待放样点点P位置位置当前棱当前棱镜位置镜位置 2)将当前坐标与放样点的坐标相比较,计算出其差值。距离差值dD和角度差dHR或纵向差值X和横向差值Y。XY后视点后视点测站点测站点当前棱当前棱镜位置镜位置待放样点待放样点PdDdHR3)根据显示的dD、dHR或X、Y,逐渐找到放样点的位置。XY后视点后视点测站点测站点当前棱当前棱镜位置镜位置待放样点待放样点PdDdHRdHR=000000”dHD=0 mE程序测量 (1)数据采集)数据采集(2)坐标放样)坐标放样(3
7、3)对边测量、悬高测量、面积测量、导线)对边测量、悬高测量、面积测量、导线测量、后方交会等。测量、后方交会等。(4 4)数据存储管理。包括数据的传输、数据)数据存储管理。包括数据的传输、数据文件的操作(改名、删除、查阅)。文件的操作(改名、删除、查阅)。 四、拓普康全站仪的使用 见见“拓普康全站仪使用简介拓普康全站仪使用简介”讲义讲义 附:TOPCON全站仪放样点位的方法 以下介绍的是少量零星点的坐标放样方法:以下介绍的是少量零星点的坐标放样方法: 1 1、按、按MENUMENU进入主菜单测量模式。进入主菜单测量模式。2 2、按、按LAYOUTLAYOUT进入放样程序,再按进入放样程序,再按S
8、KPSKP略过选择文件。略过选择文件。3 3、按、按OOC.PTOOC.PT(F1F1),再按),再按NEZNEZ,输入测站,输入测站OO点的坐标(点的坐标(x0,y0,H0 x0,y0,H0);并在);并在INS.HTINS.HT一栏,输一栏,输入仪器高。入仪器高。4 4、按、按BACKSIGHTBACKSIGHT(F2F2),再按),再按NE/AZNE/AZ,输入后,输入后视点视点A A的坐标(的坐标(xA, yAxA, yA);若不知);若不知A A点坐标而已点坐标而已知坐标方位角,则可再按知坐标方位角,则可再按AZAZ,在,在HRHR项输入的值。项输入的值。瞄准瞄准A A点,按点,按Y
9、ESYES。5 5、按、按LAYOUTLAYOUT(F3F3):输入待放样点):输入待放样点B B的坐标的坐标(xB,yB,HBxB,yB,HB)及测杆单棱镜的镜高后,按)及测杆单棱镜的镜高后,按ANGLEANGLE(F1F1)。使用水平制动和水平微动螺旋,)。使用水平制动和水平微动螺旋,使显示的使显示的dHRdHR=0=0,即找到了,即找到了OBOB方向,指挥持测方向,指挥持测杆单棱镜者移动位置,使棱镜位于杆单棱镜者移动位置,使棱镜位于OBOB方向上。方向上。 6 6、按、按DISTDIST,进行测量,根据显示的,进行测量,根据显示的dHDdHD来指来指挥持棱镜者沿挥持棱镜者沿OBOB方向移
10、动,若方向移动,若dHDdHD为正,则为正,则向向OO点方向移动;反之若点方向移动;反之若dHDdHD为负,则向远为负,则向远处移动,直至处移动,直至dHDdHD=0=0时,立棱镜点即为时,立棱镜点即为B B点点的平面位置。其所显示的的平面位置。其所显示的dZdZ值即为立棱镜点值即为立棱镜点处的填挖高度,正为挖,负为填。处的填挖高度,正为挖,负为填。7、按、按NEXT放样下一个点放样下一个点C。 1 1、角度模式(左、右角,没零方向,对度盘、水平角、角度模式(左、右角,没零方向,对度盘、水平角、 竖直角等)竖直角等)2 2、距离测量模式、距离测量模式 (1 1)常数设置,气象改正数设置)常数设
11、置,气象改正数设置 (2 2)精测、粗测、距离跟踪方式的选择)精测、粗测、距离跟踪方式的选择 (3 3)施工放样值设定及测设)施工放样值设定及测设 (4 4)同时完成角度、距离、高差测量)同时完成角度、距离、高差测量3 3、坐标测量模式、坐标测量模式4 4、特殊模式(菜单模式),又称为、特殊模式(菜单模式),又称为“仪器内部程序测量仪器内部程序测量模式模式”五、 全站仪测量模式悬高测量、对边测量、支导线测量等悬高测量、对边测量、支导线测量等1 1、全站仪与棱镜安置、全站仪与棱镜安置2 2、开机(检查电池电量)、开机(检查电池电量)3 3、选择测角、测距模式、选择测角、测距模式4 4、输入棱镜常
12、数、输入棱镜常数5 5、输入仪器加、乘常数、输入仪器加、乘常数6 6、输入气象改正参数、输入气象改正参数 -自动完成气象改正自动完成气象改正7 7、输入仪器高与棱镜高、输入仪器高与棱镜高 -自动完成倾斜改正自动完成倾斜改正)(自动完成常数改正六、 全站仪操作1 1、全站仪每年按规定必须送仪器检定中心进行仪器检验、全站仪每年按规定必须送仪器检定中心进行仪器检验主要项目有主要项目有测程检测周期误差测定加、乘常数检定2 2、阳光下作业要打伞遮阳、阳光下作业要打伞遮阳3 3、防止仪器淋雨、进水、防止仪器淋雨、进水4 4、尽可能避开高压线、变电站等强电场干扰源、尽可能避开高压线、变电站等强电场干扰源七、
13、 全站仪使用注意事项5 5、搬站一定关机、装箱,不可以带脚架搬站、搬站一定关机、装箱,不可以带脚架搬站6 6、运输和存储过程中应防震、防潮、防高温、运输和存储过程中应防震、防潮、防高温7 7、电池要注意及时充电,仪器不用时,将电、电池要注意及时充电,仪器不用时,将电 池分开存放。池分开存放。一、一、GPS的定义及历史的定义及历史1定义定义 全球定位系统全球定位系统GPSGPS(Global Positioning Global Positioning SystemSystem), ,是一种可以授时和测距的空间交会定是一种可以授时和测距的空间交会定点的导航系统点的导航系统, ,可向全球用户提供连
14、续、实时、可向全球用户提供连续、实时、高精度的三维位置,三维速度和时间信息。高精度的三维位置,三维速度和时间信息。 12.2 GPS定位原理及应用简介2GPS的产生与发展由TRANSIT到GPS 19571957年年1010月第一颗人造地球卫星上天,天基电子导月第一颗人造地球卫星上天,天基电子导航应运而生航应运而生利用多普勒频移原理利用多普勒频移原理19641964年建成子午卫星导航定位年建成子午卫星导航定位系统系统(TRANSIT)(TRANSIT)。美国从美国从19731973年开始筹建全球定位系统,年开始筹建全球定位系统,19941994年投入年投入使用。使用。 经历经历2020年,耗资
15、年,耗资300300亿美元,是继阿波罗登月亿美元,是继阿波罗登月计划和航天飞机计划之后的第三项庞大空间计划。计划和航天飞机计划之后的第三项庞大空间计划。 二、GPS的组成 GPS GPS定位系统由定位系统由GPSGPS卫星空间部分、地面控制卫星空间部分、地面控制部分和用户部分和用户GPSGPS接收机三部分组成。接收机三部分组成。 空间部分空间部分:24颗卫星等间距分布在A B C D E F六个轨道面上,轨道倾角55度,轨道近圆形,周期11小时58分,卫星重464千克,主体呈圆形,直径1.5米。地面部分地面部分:四个监控站 一个上行注入站和一个主控站。监控站的主要任务是取得卫星观测数据并将数据
16、传送到主控站;主控站收集各监控站对GPS卫星的全部数据,利用这些数据计算每颗GPS卫星的轨道和卫星钟差改正值; 外推一天以上的卫星星历及钟差并按一定的格式转化成导航电文。上行注入站在每颗卫星运行到上空时把这类导航数据及主控站的指令注入卫星,每天进行一次。用户接收机用户接收机 接收卫星信号获得伪距和导航电文以及接收机本振产生的信号相位与卫星信号的相位之差。 1973年始建至1994年结束,历经二十年耗资三百多亿美元,共发射39颗卫星(Block I 15颗,Block II 24颗)保证在世界任何地方至少同时看到4颗卫星。1、空间部分由21颗工作卫星和3颗备用卫星。 GPS卫星图片卫星图片1GP
17、S卫星图片卫星图片22、地面控制部分。Colorado springs5 55 5HawaiiAscencionDiego Garciakwajaleinu1 1个主控站个主控站:Colorado springs(:Colorado springs(科罗拉多科罗拉多. .斯平士斯平士) )。u3 3个注入站个注入站:Ascencion:Ascencion( (阿森松群岛阿森松群岛) )、 Diego Garcia(Diego Garcia(迭哥伽西亚迭哥伽西亚) )、kwajaleinkwajalein( (卡瓦加兰卡瓦加兰) )。u5 5个监控站:个监控站: 以上主控站、注入站及以上主控站、
18、注入站及Hawaii(Hawaii(夏威夷夏威夷) )。3、用户接收机部分uGPSGPS接收机的基本类型分导航型和大地型。接收机的基本类型分导航型和大地型。u大地型接收机又分单频型和双频型。大地型接收机又分单频型和双频型。图片:导航型GPS机手持型手持型GPS机机车载型车载型GPS机机图片:大地型GPS接收机单频机单频机双频机双频机三、GPS定位方法分类 (1 1)绝对)绝对/ /单点定位单点定位(point positioning)(point positioning)确定观测点在确定观测点在WGS-84WGS-84系中的坐标,即绝对位置。系中的坐标,即绝对位置。(2 2)相对定位)相对定位
19、(relative positioning)(relative positioning)确确定观测点在国家或地方独立坐标系中的坐标,定观测点在国家或地方独立坐标系中的坐标,即相对位置。即相对位置。 四四.GPS定位原理定位原理 (一一).伪距导航与定位伪距导航与定位s1s2s3s4本振信号卫星信号(二二)、载波相位法精密定位、载波相位法精密定位本振信号卫星信号1 OBS1=2 *N1+ 12本振信号卫星信号OBS2=2 *N2+ 1(X Y Z)基线矢量D1(X1,Y1,Z1)D2(X2,Y2,Z2)+=VRS结构示意图三个站控制北京市区 一个70KM北京市区面积900多平方公里 ,最大跨度3
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