第5章-全站仪测量课件.ppt

1、第5章 全站仪测量 5-1 5-1 电子经纬仪电子经纬仪 电子经纬仪在结构及外电子经纬仪在结构及外观上和光学经纬仪相类似。观上和光学经纬仪相类似。主要不同点在于读数系统，主要不同点在于读数系统，它采用光电扫描和电子元它采用光电扫描和电子元件进行自动读数和液晶显示。件进行自动读数和液晶显示。v一、编码度盘测角原理一、编码度盘测角原理 v二、动态测角原理二、动态测角原理 5-2 5-2 电磁波测距仪测距电磁波测距仪测距v一、电磁波测距概述一、电磁波测距概述1.1.测距原理测距原理电磁波测距的基本原理是通过测定电磁波在电磁波测距的基本原理是通过测定电磁波在待测距离两端点间往返一次的传播时间，利待测距

2、离两端点间往返一次的传播时间，利用电磁波在大气中的传播速度，来计算两点用电磁波在大气中的传播速度，来计算两点间的距离。间的距离。ctD21 2.2.测距仪分类测距仪分类 （1 1）所采用的载波）所采用的载波（2 2）按时间测定方式）按时间测定方式 红外测距仪激光测距仪光电测距仪微波测距仪脉冲式测距仪相位式测距仪 远程远程几十公里几十公里 （3 3）按测程分）按测程分 中程中程数公里至十余公里数公里至十余公里 短程短程3 3公里以下公里以下 单载波单载波可见光；红外光；微波可见光；红外光；微波。(4)(4)按载波数分按载波数分 双载波双载波可见光可见光+可见光；可见可见光；可见 光光+红外光红外

3、光 三载波三载波可见光可见光+可见光可见光+微波；微波；可见光可见光+红外光红外光+微波等。微波等。漫反射目标（无合作目标）漫反射目标（无合作目标）（5 5）按反射目标分）按反射目标分 合作目标合作目标-平面反射镜，平面反射镜，角反射镜角反射镜 有源反射器有源反射器-同频载波应答机，同频载波应答机，非同频载波应答机等非同频载波应答机等 二、脉冲式光电测距二、脉冲式光电测距 三、相位式光电测距三、相位式光电测距1 1相位式测距的基本原理相位式测距的基本原理 2 2相位式测距的基本公式相位式测距的基本公式调制波的调制频率f，角频率 ，周期T，f2fccT ft2fcD4 2 2相位式测距的基本公式

4、相位式测距的基本公式设调制信号为正弦信号，包含2的整 倍数N2，和不足2的尾数部分，即：)(2)2(22NNNN2N)(2)(2NNNNfcD 3 3N N值的确定值的确定222111NNuDNNuD()()()(22221211NNKNNuuNN 四、全反射棱镜四、全反射棱镜由于光在玻璃中的折射率为由于光在玻璃中的折射率为1.51.51.61.6，而光在空，而光在空气中的折射率近似等于气中的折射率近似等于1 1，也就是说光在玻璃中的，也就是说光在玻璃中的传播要比空气中慢，因此光在棱镜中传播所用的传播要比空气中慢，因此光在棱镜中传播所用的超量时间会使所测距离增大某一数值，称为棱镜超量时间会使所

5、测距离增大某一数值，称为棱镜常数。常数。五、距离测量五、距离测量测距时，将测距仪和反射镜分别安置在测线测距时，将测距仪和反射镜分别安置在测线的两端，仔细地对中。接通测距仪的电源，的两端，仔细地对中。接通测距仪的电源，然后照准反射镜，检查经反射镜反射回的光然后照准反射镜，检查经反射镜反射回的光强信号。合乎要求后即可开始测距。强信号。合乎要求后即可开始测距。5-35-3概述概述一、全站仪的结构原理一、全站仪的结构原理全站型电子速测仪全站型电子速测仪简称全站仪，它由简称全站仪，它由光电测距仪、电子光电测距仪、电子经纬仪和数据处理经纬仪和数据处理系统组成。系统组成。二、全站仪的构造二、全站仪的构造1.

6、1.全站仪的望远镜全站仪的望远镜目前的全站仪基本上采用望远镜光轴（视准轴）和目前的全站仪基本上采用望远镜光轴（视准轴）和测距光轴完全同轴的光学系统，一次照准就能同时测距光轴完全同轴的光学系统，一次照准就能同时测出距离和角度。测出距离和角度。2.2.竖轴倾斜的自动补偿竖轴倾斜的自动补偿 竖轴误差对水平方向和竖直角的影响不能通过盘竖轴误差对水平方向和竖直角的影响不能通过盘左、盘右读数取中数消除。因此，在一些较高精度左、盘右读数取中数消除。因此，在一些较高精度的电子经纬仪和全站仪中安置了竖轴倾斜自动补偿的电子经纬仪和全站仪中安置了竖轴倾斜自动补偿器，以自动改正竖轴倾斜对水平方向和竖直角的影器，以自动

7、改正竖轴倾斜对水平方向和竖直角的影响响。3.3.数据记录与传输数据记录与传输观测数据的记录，随仪器的结构不同有三种方式：观测数据的记录，随仪器的结构不同有三种方式：(1)(1)一种是通过电缆，将仪器的数据传输接口和外接一种是通过电缆，将仪器的数据传输接口和外接的记录器连接起来，数据直接存储在外接的记录的记录器连接起来，数据直接存储在外接的记录器中；器中；(2)(2)另一种是仪器同部有一个大容量的内存，用于记另一种是仪器同部有一个大容量的内存，用于记录数据；录数据；(3)(3)还有的仪器是采用插入数据记录卡。还有的仪器是采用插入数据记录卡。三、三、SETSET仪器的结构特点仪器的结构特点 全站仪

8、的外形和电子经纬仪相类似，不同的是多了全站仪的外形和电子经纬仪相类似，不同的是多了一个可供进行各项操作的键盘。一个可供进行各项操作的键盘。四、自动全站仪与超站仪四、自动全站仪与超站仪自动全站仪是一种能自动识辨、照准和跟踪目标自动全站仪是一种能自动识辨、照准和跟踪目标的一种全站仪，又称为测量机器人。如徕卡公司的一种全站仪，又称为测量机器人。如徕卡公司生产的生产的TCA2003TCA2003全自动全站仪，该仪器测角精度为全自动全站仪，该仪器测角精度为0.50.5秒，测距精度为秒，测距精度为1mm+11mm+110-6D(D10-6D(D为所测距离为所测距离)。超站仪是全站仪（超站仪是全站仪（TPS

9、TPS）与）与GPSGPS完美结合，它是集完美结合，它是集成成GPSGPS接收机的高性能全站仪。无需控制点、长导接收机的高性能全站仪。无需控制点、长导线和后方交会操作，只需安装超站仪，并使用线和后方交会操作，只需安装超站仪，并使用GPSGPS确定该点的准确位置，然后就可以使用全站仪进确定该点的准确位置，然后就可以使用全站仪进行测量、放样。行测量、放样。5-45-4全站仪的使用全站仪的使用（一）测量前的准备（一）测量前的准备1.1.仪器的检定与校准仪器的检定与校准（1 1）仪器加常数）仪器加常数（2 2）补偿器零点差的设置）补偿器零点差的设置（3 3）轴系的误差设置）轴系的误差设置2 2仪器的安

10、置仪器的安置（1 1）用光学对中器安置仪器）用光学对中器安置仪器用光学对中器安置仪器的步骤与用光学对中器安置仪器的步骤与第三章经纬仪安置第三章经纬仪安置过程相同。过程相同。（2 2）利用补偿器整平仪器）利用补偿器整平仪器(SET2110(SET2110全站仪全站仪 )按按SETSET键进入功能切换状态后，按键进入功能切换状态后，按O O键，显示窗内键，显示窗内以图形形式显示出圆水准器。以图形形式显示出圆水准器。按按DIGITDIGIT键，则仪器显示竖轴在键，则仪器显示竖轴在x x轴（视准轴方向）轴（视准轴方向）和和y y轴（横轴方向）上的倾斜分量。轴（横轴方向）上的倾斜分量。利用脚螺旋利用脚螺

11、旋A A、B B使使x x轴方向的倾斜分量为零，用脚轴方向的倾斜分量为零，用脚螺旋螺旋C C使使y y轴方向上的分量为零。此时仪器就精确轴方向上的分量为零。此时仪器就精确整平了。整平了。（2 2）利用补偿器整平仪器）利用补偿器整平仪器(SET2110(SET2110全站仪全站仪 )3.3.仪器参数的设置仪器参数的设置(1)(1)气象改正气象改正:在测量中，可以直接将温度、气压输在测量中，可以直接将温度、气压输入到仪器中，让仪器进行自动改正。入到仪器中，让仪器进行自动改正。(2)(2)加常数加常数(3)(3)补偿器及轴系误差改正功能应处于补偿器及轴系误差改正功能应处于“开开”的状的状态态 （二）

12、基本测量（二）基本测量1 1角度测量角度测量用水平制动钮和微动螺旋精确照准后视点；用水平制动钮和微动螺旋精确照准后视点；在测量度模式将后视点方向设置成零；在测量度模式将后视点方向设置成零；精确照准前视点；精确照准前视点；所显的值，即为两点间的夹角。所显的值，即为两点间的夹角。2 2距离测量距离测量（1 1）测量前的检查）测量前的检查 电池电量已充足；电池电量已充足；度盘指标已设置好；度盘指标已设置好；仪器参数已按观测条件设置好；仪器参数已按观测条件设置好；气象改正数、棱镜常数改正数和测距模式已设置完毕；气象改正数、棱镜常数改正数和测距模式已设置完毕；已准确照准棱镜中心，返回信号强度适宜测量。已

13、准确照准棱镜中心，返回信号强度适宜测量。（2 2）距离类型选择和距离测量）距离类型选择和距离测量在测量模式下按测距模式转换键选取距离类型：在测量模式下按测距模式转换键选取距离类型：斜距；平距。斜距；平距。按测距键，开始距离测量。按测距键，开始距离测量。距离测量完成时仪器发出一短声响，并将测得距距离测量完成时仪器发出一短声响，并将测得距离值显示，在多次测距求取平均值测量时，仪器离值显示，在多次测距求取平均值测量时，仪器在完成所指定测距次数后显示出距离的平均值。在完成所指定测距次数后显示出距离的平均值。3 3坐标测量坐标测量（1 1）三维坐标测量原理）三维坐标测量原理BABABANNEE1tanl

14、iSZZSEESNNBBBsinsincoscoscos111 （2 2）坐标测量前准备）坐标测量前准备仪器已正确地安置在测点上；仪器已正确地安置在测点上；电池已充足电；电池已充足电；度盘指标已设置好；度盘指标已设置好；仪器参数已按观测条件设置好；仪器参数已按观测条件设置好；气象改正数、棱镜类型、棱镜常数改正数和测距气象改正数、棱镜类型、棱镜常数改正数和测距模式已准确设置；模式已准确设置；已准确照准棱镜中心，返回信号强度适宜测量；已准确照准棱镜中心，返回信号强度适宜测量；测站数据已输入。测站数据已输入。（3 3）坐标测量的步骤）坐标测量的步骤 将全站仪安置在已知点将全站仪安置在已知点B B，棱

15、镜设置在待定点，棱镜设置在待定点1 1，输入输入B B点已知坐标及仪器高和棱镜高后，先后视已知点已知坐标及仪器高和棱镜高后，先后视已知点点A A 并输入并输入A A点坐标，然后瞄准点坐标，然后瞄准1 1点处棱镜并进行观点处棱镜并进行观测，仪器即可显示待定测，仪器即可显示待定1 1的三维坐标。的三维坐标。三三.高级测量高级测量1 1后方交会测量后方交会测量全站仪安置在某一待定全站仪安置在某一待定点上，通过对两个以上点上，通过对两个以上的已知点处的棱镜进行的已知点处的棱镜进行观测，并输入各已知点观测，并输入各已知点三维坐标及仪器高和棱三维坐标及仪器高和棱镜高后，全站仪即可镜高后，全站仪即可显示待定

16、点的三维坐标。显示待定点的三维坐标。2 2放样测量放样测量将要测设的角度和边长将要测设的角度和边长（或坐标值）输入全站（或坐标值）输入全站仪，在放样过程中仪器仪，在放样过程中仪器显示角度和边长的实测值显示角度和边长的实测值与放样值之差，根据显示的偏离值及符号与放样值之差，根据显示的偏离值及符号调整棱镜位置，直至偏离值为零，此时棱镜调整棱镜位置，直至偏离值为零，此时棱镜所处位置即为要测设的点位。有的电子全站所处位置即为要测设的点位。有的电子全站仪还可通过图形显示出棱镜上下左右前仪还可通过图形显示出棱镜上下左右前后的移动方向。后的移动方向。D 3 3对边测量对边测量如图，分别瞄准两个目标如图，分别

17、瞄准两个目标点处的棱镜并观测后，点处的棱镜并观测后，仪器即可显示出两个仪器即可显示出两个棱镜之间的平距棱镜之间的平距(HD)(HD)、斜距斜距(S)(S)、高差、高差(V)(V)和和坡度（坡度（%）。）。SHD%4 4悬高测量悬高测量要测量某些不能设置反射棱镜的要测量某些不能设置反射棱镜的目标（目标（高压电线、桥梁桁架）的高度时，可在目标正的高度时，可在目标正上方或正下方处安置棱上方或正下方处安置棱镜，输入棱镜高镜，输入棱镜高h1h1，瞄，瞄准棱镜并观测后，再瞄准棱镜并观测后，再瞄准目标，仪器即可显示准目标，仪器即可显示目标的高度目标的高度H H。Hh1h2 8-5 8-5 南方全站仪的使用南

18、方全站仪的使用一、全站仪的常用功能一、全站仪的常用功能.1.1.角度测量角度测量2.2.距离测量距离测量3.3.标准测量标准测量4.4.对边测量对边测量5.5.悬高测量悬高测量6.6.点放样点放样7.7.距离放样距离放样8.8.面积测量面积测量二、全站仪的安置二、全站仪的安置.1 1、安置三脚架、安置三脚架2 2、将仪器安置到三脚架上、将仪器安置到三脚架上3 3、利用圆水准器粗平仪器、利用圆水准器粗平仪器4 4、利用长水准器精平仪器、利用长水准器精平仪器5 5、利用光学对中器对中、利用光学对中器对中6 6、最后精平仪器、最后精平仪器 三、角度测量三、角度测量1.1.水平角和垂直角的测量水平角和

19、垂直角的测量确认处于角度测量模式，按下列操作步骤进行：确认处于角度测量模式，按下列操作步骤进行：2.2.水平角的设置水平角的设置1 1）通过锁定角度值进行设置）通过锁定角度值进行设置确认处于角度测量模式。确认处于角度测量模式。2 2）通过键盘输入进行设置）通过键盘输入进行设置确认处于角度测量模式确认处于角度测量模式 四、距离测量四、距离测量1.1.连续测量：确认处于测角模式连续测量：确认处于测角模式 2.N2.N次测量次测量/单次测量单次测量 当输入测量次数后，仪器就按设置的次数进行当输入测量次数后，仪器就按设置的次数进行测量，并显示出距离平均值。当输入测量次数为测量，并显示出距离平均值。当输

20、入测量次数为1 1，因为是单次测量，仪器不显示距离平均值。，因为是单次测量，仪器不显示距离平均值。确认处于测角模式。确认处于测角模式。五、标准测量五、标准测量 （一）设置测站点（一）设置测站点可利用内存中的坐标数据来设定或直接由键盘输入可利用内存中的坐标数据来设定或直接由键盘输入利用内存中的坐标数据来设定利用内存中的坐标数据来设定 （二）设置后视点（二）设置后视点 通过输入点号设置后视点将后视定向角数据寄通过输入点号设置后视点将后视定向角数据寄存在仪器内存在仪器内 （三）碎部测量：即进行待测点测量，并存储数据（三）碎部测量：即进行待测点测量，并存储数据 六、对边测量六、对边测量对边测量模式有两

21、个功能。对边测量模式有两个功能。1 1、MLM-1MLM-1（A-BA-B，A-CA-C）：）：测量测量A-BA-B，A-CA-C，A-DA-D2 2、MLM-2MLM-2（A-BA-B，B-CB-C）：）：测量测量A-BA-B，B-CB-C，C-DC-D必须设置仪器的方向角必须设置仪器的方向角 例例MLM-1MLM-1（A-BA-B，A-CA-C）MLM-2MLM-2（A-BA-B，B-CB-C）模式的）模式的测量过程与测量过程与MLM-1MLM-1模式完成模式完成相同。相同。七、悬高测量七、悬高测量 为了得到不能放置棱镜的为了得到不能放置棱镜的目标点高度，只须将棱镜架设目标点高度，只须将棱

22、镜架设于目标点所在铅垂线上的任一于目标点所在铅垂线上的任一点，然后进行悬高测量。点，然后进行悬高测量。1 1）有棱镜高（）有棱镜高（h h）输入的情形）输入的情形（例：（例：h=1.3mh=1.3m）2 2）没有棱镜高输入的情形）没有棱镜高输入的情形 九、面积计算九、面积计算 该模式用于计算闭合图形的面积，面积计算有如下两种该模式用于计算闭合图形的面积，面积计算有如下两种方法：方法：用坐标数据文件计算面积用坐标数据文件计算面积 用测量数据计算面积用测量数据计算面积注意：注意：如果图形边界线相互交叉，则面积不能正确计算。如果图形边界线相互交叉，则面积不能正确计算。混合坐标文件数据和测量数据来计算面积是不可能的。混合坐标文件数据和测量数据来计算面积是不可能的。面积计算所用的点数是没有限制的。所计算的面积不能超面积计算所用的点数是没有限制的。所计算的面积不能超过过200000200000平方米或平方米或20000002000000平方英尺。平方英尺。用坐标数据文件计算面积用坐标数据文件计算面积 2)2)用测量数据计算面积用测量数据计算面积