土木工程测量全站测量

1、n第第5章章 全站仪及其使用全站仪及其使用n5.1 全站仪及其检验全站仪及其检验n全站仪(total station)是由电子经纬仪、光电测距仪、微处理器及其软件组合而成的智能型光电测量仪器，它通过测量斜距、竖直角、水平角，可以自动记录、计算并显示出平距、高差、高程和坐标等相关数据。由于仪器安置一次便可完成一个测站上的所有测量工作，故被称为全站仪。511全站仪的结构和功能l 全站仪按结构一般分为分体式(组合式或积木式)和整体式两类 分体式全站仪整体式全站仪l 全站仪按数据存储方式分为内存型和电脑型两种 南方NTS-960系列全站仪内存型全站仪的所有程序都固化在仪器的存储器中，不能添加或改写，也

2、就是说，只能使用全站仪提供的功能，无法扩充。而电脑型全站仪内置操作系统，所有程序均运行于其上，可根据实际需要添加相应程序来扩充其功能，使操作者进一步成为全站仪功能开发的设计者，更好地为工程建设服务。l 全站仪功能：放样、对边测量、悬高测量、面积测量、后方交会、偏心测量等一些特殊的测量功能；有的全站仪还具有免棱镜测量功能，有的全站仪则还具有自动跟踪照准功能，被喻为测量机器人。另外，有的厂家还将GPs接收机与全站仪进行集成，生产出了GPS全站仪。 512全站仪的主要性能指标 衡量一台全站仪性能的指标有精度(测角及测距)、测程、测距时间、补偿范围等 。表5一l中列出了一些常见全站仪的主要性能指标，供

3、参考。注：双轴自动补偿：仪器未精确整平致使竖轴倾斜引起的角度观测误差不能通过盘左、盘右观测取平均值的方法抵消。为了消除竖轴倾斜对角度观测的影响。全站仪一般设有电子传感器自动将竖轴倾斜量分解成视准轴方向和横轴方向两个分量进行补偿。513全站仪的检校 全站仪同其他测量仪器一样，要定期地到有关鉴定部门进行检验校正。其检校项目主要有以下三个方面：(1)光电测距部分的检验与校正 主要有发射、接收、照准三轴关系正确性检验、周期误差检验、仪器常数检验、精测频率检验、测程检验等。在全站仪的望远镜中，照准目标的视准轴、光电测距的红外光发射光轴和接收光轴是同轴的(2)电子测角部分的检验与校正：大部分检校项目与光学

4、经纬仪类似，主要有照准部水准管轴垂直于仪器竖轴的检验与校正，望远镜的视准轴垂直于横轴的检验与校正，横轴垂直于仪器竖轴的检验与校正，竖盘指标差的检验与校正等。 (3)系统误差补偿的检验与校正 目前许多全站仪自身提供了对竖轴误差、视准轴误差、竖直角零基准的补偿功能，对其补偿的范围和精度也要进行相应的检校。 52全站仪的操作使用 不同厂家生产的全站仪，同一厂家生产的不同等级的全站仪，甚至是同一厂家生产的同一等级而不同时期生产的全站仪，其外观、结构、功能、键盘设计、操作方法和步骤等都会有所区别。因此，在操作使用某一台全站仪之前，必须认真详细地阅读其使用说明书，严格按照其使用说明书进行操作，并注意以下事

5、项： 1)仪器要由专人使用、保管，运输过程中应注意防震，存放时要注意防潮。 2)迁站、装箱时只能握住仪器的把手，而不能握住镜筒，以免损坏仪器精度。 3)没有滤光片时不要将仪器正对太阳，否则会损坏内部电子元件。 4)旋转照准部时应匀速旋转，切记急速转动。 5)不要让仪器暴晒和雨淋，在阳光下应撑伞遮阳。 6)不用时应将电池取出保管，每月对电池充电一次和操作仪器一次。 7)要经常保持仪器清洁和干燥。 下面，仅结合WinCE RTS800系列，对全站仪的一般操作使用和测量原理进行介绍。 首先认识RTS800系列WinCE全站仪开机后的主界面启用向导当启用向导时，向导将会自动弹出有关的参数设置窗口，让您

6、轻易完成必要的设置。如您比较熟练操作时，可以关闭向导，在下次运行此软件时将不再显示向导，如想显示向导，则可以在 配置管理 记录方式 中恢复”显示向导”。 完成向导设置界面后，最终程序运行到完成向导设置界面后，最终程序运行到“主窗体主窗体”界面。界面。进入主菜单进入主菜单5.2.1测量准备工作 1安装内部电池 2安置仪器 操作方法和步骤与经纬仪类似，包括对中和整平。若全站仪具备激光对中和电子整平功能，在把仪器安装到三脚架上之后，应先开机，然后选定对中整平模式后再进行相应的操作。1进行距离测量前，应先进行以下设置：测距模式：精测、粗测、跟踪观测目标类型：棱镜、反射片、无协作目标（解释为什么）棱镜常

7、数改正值：气象常数改正值：2然后瞄准反射棱镜，按相应的测量键，几秒之后即显示出距离值,中间会进行测距信号检测。5.2.2距离测量5.2.3角度测量 角度测量的基本操作方法和步骤与经纬仪类似。目前的全站仪都具有水平度盘自动置零和任意方位角设置功能，使测角更加方便。当瞄准某一目标，并进行水平度盘置零或方位角设置后，转动照准部瞄准另一目标时，屏幕所显示的水平角值即为它们的水平夹角或该目标的方位角。角度测量和距离测量均属基本测量：测量界面(RTS800系列Wince）如下: 524三维坐标测量 如图5-2所示，将全站仪安置于测站点A上，选定三维坐标测量模式后，首先输入仪器高i，目标高v。以及测站点的三

8、维坐标值(xA，yA，HA)；然后照准另一已知点设定方位角；接着再照准目标点P点上的反射棱镜；按下坐标测量键，仪器就会用自身内存的计算程序自动计算并瞬时显示出目标点P的三维坐标值 (xP，yP，Hp)。测站设置：525三维坐标放样 如图5-3所示，将全站仪安置于测站点A上，选定三维坐标放样模式后，首先输人仪器高i，目标高v以及测站点A和待测设点P的三维坐标值(xA，yA，HA)、(xP，yP，Hp)，并照准另一已知点设定方位角；然后照准竖立在待测设点P的概略位置Pl处的反射棱镜；按键测量即可自动显示出水平角偏差、水平距离偏差D和高程偏差H使用操作：1设立测站：如果没有设置测好测站，则在上图点击

9、 进入测站设置界面。测站设置参考9.2节2测站设置后，在上图中，输入（选取）放样点的点名、X、Y、Z 后，仪器自动计算并提示当前仪器的旋转方向、角度、离放样点的距离。3按当前界面右边的角度提示操作仪器，指挥架棱镜者移动方向。4按 测距，参考仪器提示（可切换极坐标法、直角偏差法）的差距，指挥架棱镜者移动方向。5重复上述3，4步，将当前放样点在实地上测设出来。（如果想要所测设点的坐标可按 记录）526对边测量 对边测量就是测定两目标点之间的平距和高差(如图5-4所示)，即在两目标点P1、P2上分别竖立反射棱镜，在与P1、P2通视的任意点P安置全站仪后，先选定对边测量模式，然后分别照准P，、P2上的

10、反射棱镜进行测量，仪器就会自动按下式计算并显示出P1、P2两目标点间的平距D12和高差h12式中 S1、S2仪器至两反射棱镜的斜距(m)； 1、2仪器至两反射棱镜的竖直角； PP1与PP2两方向间的水平夹角。但需指出，应用上述公式计算地面点P1和P2间高差的前提条件是P1和P2两点间的目标高v1、v2应相等。否则，应按下式计算97对边测量对边测量（窗体位置：主菜单 常规测量 对边测量。显示下图窗口：）使用操作：1、瞄准参考目标点按起点，仪器自动测距并记忆当前点作为起算基点2、瞄准测量目标点按辐射，仪器自动测距并计算显示出起点（基点）到当前目标点的斜距、平距、高差；如瞄准测量目标点后按连续，仪器

11、自动测距并计算显示出前一个目标点到当前目标点的斜距、平距、高差。3、如起点（基点）不变，可重复上2、3步骤操作继续测量目标点与起点的斜距、平距、高差；如起点须重新设定上1，2步骤的操作。527悬高测量 悬高测量就是测定空中某点距地面的高度(如图5-5所示)。把全站仪安置于适当位置，并选定悬高测量模式后，把反射棱镜设立在欲测高度的目标点C的天底B(即过目标点C的铅垂线与地面的交点)处，输入反射棱镜高v；然后照准反射棱镜进行测量；再转动望远镜照准目标点C，便能实时显示出目标点C至地面的高度H。显示的目标点高度H，由全站仪自身内存的计算程序按下式计算而得5.2.8 面积测量面积测量（窗体位置：主菜单

12、 常规测量 面积测量。显示下图窗口：）面积测量是通过仪器顺序实测三个或更多个点坐标数据，计算出由点顺序构成封闭图形的面积。使用操作：1设立测站：在上图点击 进入测站设置界面。测站设置参考9.2节2如上图连续依次测量P3，P2，P1，P5，P4,每次测点可按记录该点坐标数据。3当连续测量点数达3个时，仪器将自动计算出构成封闭图形面积大小并显示于界面“面积：”处。4提供面积单位切换。如上图。配置管理配置管理 14配置管理（窗体位置：主菜单配置管理）如下图 141 仪器设置仪器设置（窗体位置：主菜单配置管理仪器设置）如下图 界面语言：可选项默认值 蜂鸣器：可选项默认值Chinese (P.R.C)

13、开 English 关143观测条件观测条件（窗体位置：主菜单配置管理观测条件）如下图 观测条件：默认值距离模式：斜距提供斜距、平距、高差可选项。倾斜改正：总是关闭 提供水平&竖直、竖直、不补偿、总是关闭可选项。视准改正：不改正提供改正、不改正可选项。两差改正：不改正提供不改正、K=0.142、K=0.20可选项。海平面改正：不改正提供改正、不改正可选项。竖角类型：天顶距提供天顶距、垂直角、水平90可选项。坐标格式：N-E-Z提供X-Y-Z、X-Y-H、N-E-Z、E-N-Z可选项。144测距参数测距参数（窗体位置：主菜单配置管理测距参数）如下图 测距参数：默认值测距模式：单次精测提供

14、单次粗测、单次精测、重复精测、跟踪测量可选项。反射类型：棱镜 提供棱镜、反射片、无棱镜可选项。测距次数：2提供可选项，也可以自己输入。棱镜常数：-30 用户自己输入。温度： 20用户自己输入。气压： 1013 用户自己输入。PPm： 0 用户自己输入。146单位设置单位设置（窗体位置：主菜单配置管理单位设置）如下图 单位设置：默认值角度： 度 提供 度、哥恩、密位可选项。角度显示：1 Sec 提供1Sec 、.5Sec可选项。距离： 米 提供 米、英尺、英尺-英寸、美国英尺、美国英尺-英寸可选项。距离显示：1 mm 提供1mm、0.1mm可选项。面积： 平方米 提供 平方米、公倾，平方英尺、英

15、亩可选项。温度： 摄氏度 提供 摄氏度、华氏度可选项。气压： 百帕 提供 百帕、毫帕、英尺汞柱、磅/平方英寸可选项。148光线照明光线照明（窗体位置：主菜单配置管理光线照明）如下图 149记录方式记录方式本功能用于设定仪器的数据记录方式、自动保存时间和开机是否使用向导。（窗体位置：主菜单配置管理记录方式）如下图 n(1) 三同轴望远镜三同轴望远镜n在全站仪的望远镜中，照准目标的视准轴、光电测距的红外光发射光轴和接收光轴是同轴的，其光路如图5-2所示。因此，测量时使望远镜照准目标棱镜的中心，就能同时测定水平角、垂直角和斜距。 n5.2 NTS-355全站仪的基本操作全站仪的基本操作n图5-3所示

16、是南方测绘仪器公司生产的NTS-355中文界面全站仪，它带有数字/字母键盘，其主要技术参数为：一测回方向观测中误差为5，竖盘指标自动归零补偿采用液体电子传感补偿器，补偿范围为3；在良好大气条件下的最大测量距离为2.6km(使用三块棱镜)，距离测量误差为2mm+2ppm；带有内存的程序模块可以储存3440个点的测量数据和坐标数据；仪器采用6V镍氢可充电电池供电，一个充满电的电池可供连续测量810个小时。 n5.2 NTS-355全站仪的基本操作全站仪的基本操作n图5-3所示是南方测绘仪器公司生产的NTS-355中文界面全站仪，它带有数字/字母键盘，其主要技术参数为：一测回方向观测中误差为5，竖盘

17、指标自动归零补偿采用液体电子传感补偿器，补偿范围为3；在良好大气条件下的最大测量距离为2.6km(使用三块棱镜)，距离测量误差为2mm+2ppm；带有内存的程序模块可以储存3440个点的测量数据和坐标数据；仪器采用6V镍氢可充电电池供电，一个充满电的电池可供连续测量810个小时。 n1) P1页菜单nP1页菜单有“置零”、“锁定”、“置盘”三个选项。n“置零”选项n将当前视线方向的水平度盘读数设置为0。n“锁定”选项n将当前水平度盘读数锁定，该选项用于将某个照准方向的水平度盘读数配置为指定的角度值。n“置盘”选项n将当前视线方向的水平度盘读数设置为输入值。n2) P2页菜单n“倾斜”选项n当仪

18、器竖轴发生微小的倾斜时，打开倾斜补偿器可以自动改正垂直角。n一般将望远镜视准轴的水平投影方向定义为X轴，仪器横轴方向定义为Y轴，NTS-355内的倾斜补偿器只能测量出仪器竖轴在X轴方向的倾斜角度，因此，只能计算并显示垂直角观测的改正值并自动对垂直角观测值进行改正。n“V%”选项n使竖盘读数在以角度制显示或以斜率百分比(也称坡度)显示间切换。n3) P3页菜单n“H-蜂鸣”选项n开关蜂鸣声。当水平度盘读数分别为0、90、180、270、1时发出蜂鸣声。n“R/L”选项n使水平盘读数在右旋和左旋水平角之间切换。右旋等价于水平度盘为顺时针注记，左旋等价于水平度盘为逆时针注记。n“竖角”选项n使竖盘读

19、数在天顶距(竖盘0位于天顶方向)和高度角(竖盘0位于水平方向)之间切换。 n用户可以在图5-25所示的通讯软件NTS320.exe中输入编码值，n输入时，每行一个编码，格式是“编码号, 赋值”。n图5-25中“5,HangDi”表示旱地，“50,WeiQiang”表示围墙。传送编码文件到仪器内存中的操作方法见本节(7)。nNTS320.exe软件由南方测绘仪器公司免费提供，它放置在随书光盘“南方公司全站仪与计算机通讯软件”文件夹下，建议读者在Windows资源管理器将其拖放到Windows桌面上，然后在桌面上双击它，就可以启动。n如果当前测量工作不是为了数字成图，则不需要为编码赋值。 n5.6

20、 新型全站仪简介新型全站仪简介n某些型号的进口全站仪，除具有普通全站仪的功能外，还具有一些更先进更实用的功能。n(1) 拓普康拓普康GTS-600系列全站仪系列全站仪n图5-44为日本拓普康公司的GTS-600系列全站仪，它具有如下的特点：n1) 仪器的ROM中固化有MS-DOS3.22操作系统，用户可以修改仪器自带的应用程序，也可以开发适合特殊需要的应用程序，系统提供给用户存储应用程序的空间达2MB。n2) 仪器用于存储测量数据的内存为320KB，可以存储约5000个点的坐标数据，如果不够，可以使用闪存卡。仪器使用16MB或32MB两种PCMCIA(personal computer mem

21、ory card internation association)闪存卡，数据采集完成后，可以从仪器中取出闪存卡，并将其插入卡适配器中，再将插入了闪存卡的卡适配器装入计算机的PCMCIA卡槽中(笔记本电脑一般都带有PCMCIA卡槽)，即可将闪存卡中的数据读入计算机。 n3）仪器除带有一个RS-232C串行接口外，还带有一个12针的并行接口，将Centronics标准(12针)的打印机连接到并行接口，操作仪器可以直接打印测量成果。n4) 自动调焦。观测员只需要使望远镜大致照准棱镜，按下仪器上的“AF”键，仪器就会立刻对目标棱镜进行自动调焦。n5) 防水。仪器按照IEC529标准制造，具有超强的防水性能，当水龙头的水从任何方向喷射仪器的外壳时，均不会对仪器的性能产生影响。n6) 可选配的定线点指示器。定线点指示器可以同时发射两束光，其中一束为恒定激光，用于指向；另一束为闪烁光，用于帮助司镜员正确识别定线方向。n7) 屏幕显示采用全中文菜单界面，便于