全站仪原理及其应用PPT总结

全站仪仪原理理及其其应用用黄石职职业技技术学学院薛海兵兵xuehaibing@163.com高差角度距离传统方方法→水水准准仪仪→经经纬纬仪仪→钢钢尺尺→自动动安安平平水水准准仪仪→电子子水水准准仪仪→电子子经经纬纬仪仪→光电电测测距距仪仪→全站站仪仪测量量的的主主要要任任务务：：测测定定和和测测设设全站站仪仪与与经经纬纬仪仪相相比比机械械经经纬纬仪仪光光学学经经纬纬仪仪全全站站仪仪4主要要内内容容1、全全站站仪仪概概述述2、全全站站仪仪发发展展的的几几个个方方向向3、全全站站仪仪应应用用工工程程介介绍绍4、全全站站仪仪测测距距原原理理与与操操作作5、全全站站仪仪测测角角原原理理与与操操作作6、全全站站仪仪测测坐坐标标原原理理与与操操作作7、全全站站仪仪外外业业相相关关操操作作8、全全站站仪仪导导线线测测量量内内业业平平差差计计算算5全站站仪仪测测量量全站站型型电电子子速速测测仪仪是是由由电子子测测角角、电子子测测距距、电电子子计算算和数数据据存储储等单单元元组组成成的的三维维坐坐标标测测量量系系统统，能能自自动动显显示示测测量量结结果果，，能能与与外外围围设设备备交交换换信信息息的的多多功功能能测测量量仪仪器器。。由由于于仪仪器器较较完完善善地地实实现现了了测测量量和和处处理理过过程程的的电电子子一一体体化化，，通通常常称称之之为为全全站站型型电电子子速速测测仪仪（（ElectronicTotalStation）简简称称全全站站仪仪。。全站站仪仪的的基基本本结结构构组合合式式全全站站仪仪：组组合合式式结结构构的的全全站站仪仪是是由由测测距距头头、、光光学学经经纬纬仪仪及及电电子子计计算算部部分分拼拼装装组组合合而而成成。。整体体式式全全站站仪仪:整体体式式结结构构的的全全站站仪仪是是在在一一个个机机器器外外壳壳内内含含有有电电子子测测距距、、测测角角、、补补偿偿、、记记录录、、计计算算、、存存储储等等部部分分，，将将发发射射、、接接收收、、瞄瞄准准光光学学系系统统设设计计成成同同轴轴，，共共用用一一个个望望远远镜镜，，角角度度和和距距离离测测量量只只需需一一次次瞄瞄准准，，测测量量结结果果能能自自动动显显示示并并能能与与外外围围设设备备双双向向通通讯讯。。组合合式式全全站站仪仪整体体式式全全站站仪仪全站站仪仪的的基基本本组组成成及及结结构构：：全站站仪仪的的基基本本组组成成补偿部分测角部分测距部分CPUI/O接

口中央处理器输入输出电源显示屏键盘全站站仪仪的的精精度度及及等等级级全站站仪仪的的精精度度全站站仪仪是是由由光光电电测测距距、、电电子子测测角角、、电电子子补补偿偿、、微微机机数数据据处处理理为为一一体体的的综综合合型型测测量量仪仪器器，，其其主主要要精精度度指指标标是是测测距距精精度度和和测测角角精精度度。。如如SET500全站站仪仪的的标标称称精精度度为为：：测测角角精精度度=±±5〞〞；测测距距精精度度=±±（3+2ppmD）mm。全站站仪仪的的等等级级国家家计计量量检检定定规规程程（（JJG100－94）将将全全站站仪仪准准确确度度等等级级分分划划为为四四个个等等级级。。组成成部部分分Carryinghandle手柄柄Sightingcollimator粗瞄瞄镜镜Opticalplummettelescope光学学对对中中器器Operatingkey操作作健健Levelingscrew整平平脚脚螺螺旋旋Objectivelens物镜镜Displayunit显示示器器Base基座座Horizontalmotionclamp,Horizontaltangentscrew水平平制制动动、、微微动动螺螺旋旋Battery电池池Verticalmotionclamp,Verticaltangentscrew竖直直制制动动、、微微动动螺螺旋旋Connector计算算机机连连接接插插口口Telescopefocusingknob调焦焦手手轮轮Telescopeeyepiece目镜镜Platelevel管水水准准器器Circlelevel圆水水准准器器组成成部部分分棱镜镜Singleprismsystem单棱棱镜镜组组Miniprism微型型棱棱镜镜Tripleprismsystem三棱棱镜镜组组WoodTripod木脚脚架架AluminumTripod铝脚脚架架脚架架CompressionLock拧式式锁锁紧紧机机构构QuickLock握式式锁锁紧紧机机构构TwistLock拧式式锁锁紧紧机机构构Graduation刻度度QuickLock握式式锁锁紧紧机机构构CircleLevel圆水水准准器器PrismPole对中中杆杆Bipod支架架棱镜镜杆杆Diagonaleyepiece弯管管目目镜镜Throughcompass管状状指指南南针针Solarfilter太阳阳滤滤光光镜镜Solarreticle太阳阳十十字字丝丝其它它附附件件SuperiorBasicFunctionforMeasuringDistance&Angle强大大的的测测距距、、测测角角功功能能IncreasedInternalMemoryforDataStorage大容容量量内内存存Dual-AxisCompensator双轴轴补补偿偿器器CompactandLightWeight小巧巧轻轻便便WaterproofIPX6!!防水水等等级级达达IPX6EasytoUse容易易使使用用主要要特特点点WaterproofIPX6!!IPX6Definedas"Waterprojectedinpowerfuljets"againstenclosurefromanydirectionshallhavenoharmfuleffects.从任任何何方方向向用用水水龙龙头头喷喷射射不不会会造造成成影影响响防水水角度度测测量量距离离测测量量坐标标测测量量测量量仪仪器器发发展展的的几几个个方方向向1、长长测测程程无无棱棱镜镜技技术术2、高高度度集集成成化化技技术术3、WinCE可视视化化技技术术4、与与图图像像技技术术相相结结合合5、全全自自动动化化6、国国产产化化无棱棱镜镜测测距距离离的的起起源源1997年，，徕徕卡卡率率先先推推出出了了无无棱棱镜镜测测距距全全站站仪仪，，测测程程80米。。1、长长测测程程无无棱棱镜镜技技术术2004年，，拓拓普普康康开开创创了了无无棱棱镜镜测测量量的的新新纪纪元元，，1200米无无棱棱镜镜测测距距，，2006年又又研研发发了了2000米无无棱棱镜镜测测程程的的技技术术实测测距距离离：1060.392m成都都西西藏藏饭饭店店全中文数数字键脉脉冲全站站仪：GTS-3000LN测量对象象：远处建筑筑物2、高度集集成化技技术随着网络络GPS的发展，，2005年，徕卡卡率先提提出了高高度集成成化的全全站仪，，徕卡smartstation3、WINDOWS可视化技技术拓普康GTS-720天宝S6宾得W-800南方NTS-960PC机Windows操作系统统的小型化全中文图形化操作界面面具有标准准WinCE二次开发发功能免费全面面开放二次开发发指令WindowsCE操作平台台应用软件件：隧道道断面测测量软件件TOPTunnelGPT-7000机载软件件在野外显显示超欠欠挖内置两台台数码相相机：广广角数码码相机（（Wide）、长焦焦数码相相机（Finder）4、与图像像技术相相结合地形测绘绘放样拓普康领领先技术术彩屏WinCE智能脉冲冲图像全全站仪GPT-7000i图像全站站仪分别别安置在在两个测测站上对对准目标标进行摄摄影，获获得一个个立体像像对。由由于已知知方位元元素，可可以对此此立体象象对进行行立体量量测低精度测测量模式式：使用用GPT-7000i拍摄的广广角影像像和PI-3000进行三维维测量，，无需定定向。高精度测测量模式式：使用用数码相相机拍摄摄的影像像和PI-3000进行三维测量量。GPT-7000i作为测量工具具进行野外定向。先进的三维影影像量测软件件快速进行数字字三维建模TIN格网模型纹理贴图后的的模型PI-3000建模等高线使用数码相机机拍摄像控点测量4、与图像技术术相结合5、全自动化新的时尚彩色面板GPT-9000AFC-200RC-3内置2.4GHz电台快速伺服马达高亮度WindowsCE彩色显示屏超远无棱镜测距2000m!超长有棱镜跟踪1000m!520MHz处理器内置2.4GHz电台WindowsMobile5.0PPC内置蓝牙支持W-LAN小巧,园形设计400m快速锁定范围拓普康领先技技术GPT9000系列测量机器器人拓普康领先技技术GPT9000系列测量机器器人一体化设计更小巧、轻便便更快速、更远远自动照准棱镜镜自动跟踪棱镜镜拓普康领先技技术GPT9000系列测量机器器人全站仪的无合合作目标测距距有的时候，在在目标点上要要摆反射棱镜镜是比较麻烦烦的，甚至是是不可能的，，此时要测距距怎么办呢？？现在有同轴型的全站仪，可可以无合作目标测测距，即所谓的“测测站”单人测测量系统。39全站仪的自动动控制远离测站的几几种测量操作作方式：（1）计算机在线线控制GeoCOM方式（2）机载软件控控制GeoBASIC方式40超站仪徕卡GLPS：精确自动定位位和定向的仪仪器。全站仪（激光光测距）陀螺仪GPS测量机器人的的来临！度盘读数自动动化！目标照准自动动化！基座安平自动动化！仪器对中自动动化？仪高量取自动动化？LeicaViva徕卡GLPS：精确自动定位位和定向的仪仪器。支持中国北斗斗卫星系统可组合成手持持GPS、超站仪、镜镜站仪GPS+全站仪GTS-100N系列—拓普康普及型型数字全站仪仪主要特点：1、主要部件完完全进口2、绝对编码度度盘3、长效电池4、大内存，24000点5、多种应用软软件6、国产化TOPCON拓普康/AP-LIAGTP8000GTS810全站仪的主要要品牌LEICA徕卡TPS1100TCA2003TPS400全站仪的主要要品牌SOKKIA索佳SET4120SET610SET4110R全站仪的主要要品牌NIKON尼康http://www.ave.nikon.co.jp/survey-e/NPL821NPL350C100全站仪的主要要品牌ZEISS蔡司ELTASELTACELTAR全站仪的主要要品牌SOUTH南方NTS-960rNTS-372rNTS-352r全站仪的主要要品牌全站仪用于道道路工程全站仪用于道道路工程测量学第四章章全站仪在桥梁梁工程中应用用全站仪用于电电力系统测量量§4.4全站仪测量系系统应用举例例1、大坝及边坡监测全站仪测量系系统应用举例例自动变形监测测系统—ADMS章全站仪仪测量系统的的开发与应用用3自动变形监测测系统自动变形监测测系统—ADMS2、大桥变形监监测3、地铁变形监监测全站仪的测距原理电磁波测距是用电磁波（（光波或微波波）作为载波波传输测距信信号以测量两两点间距离的的一种方法。。根据载波的不不同可分为：：1、光电测距（（可见光、红红外光、激光光）2、微波测距（（无线电波、、微波）测距仪分类（一）按光光源分类（按其所采用的的载波）1.微波测距仪(microwaveEDMinstrument)：用微波段无无线电波作为为载波;2.激光测距仪(laserEDMinstrument)：采用固体激激光器、气体体激光器或半半导体激光器器发出的方向向性强、亮度度高、相干性性好的激光作作光源；3.红外测距仪(infraredEDMinstrument)：采用砷化镓镓发光二极管管发出不可见见的红外光作作光源，λ＝0.85～0.93μm.激光测距仪、、红外测距仪仪又统称为光电测距仪。微波和激光测测距仪多属于于长程测距，，一般用于大大地测量；红红外测距仪属属于中、短程程测距仪(测程为15km以下)，工程测量等等。2022/10/26测量学第四章章58(二)按测程分类1.短程光电测距距仪：测程小于3公里，用于工工程测量。2.中程光电测距距仪：测程为3～15公里，通常用用于一般等级级控制测量。。3.远程光电测距距仪：测程大于15公里，通常用用于国家三角角网及特级导导线.(三）按测距距精度分类测距精度按1公里测距中误误差(即mD=A+BD,当D=1km时),划分为3级:Ⅰ级：mD≤5mm；Ⅱ级：5mm<mD≤10mm；Ⅲ级：10mm<mD≤20mm。其中：A为固定误差，，以mm为单位；B为每公里的比比例误差系数数，以mm/km为单位；D为测距边长，，以km为单位。1967年第13届国际计量会会议定义:1秒是相应于铯铯原子基态的的两个超精细细能量级间的的跃迁辐射的的9192631770个周期的时间间.1983年第17届国际计量会会议定义:1米是光在真空空中于1／299792458秒的时间间隔隔内所经路径径的长度.AB两点距离：D＝c·t/2式中c——电磁波信号在在大气中的传传播速度，其值约为c≈3×108米/秒。t—测量2D所需的时间。。一、光电测距距原理w测量距离的精精度将主要取取决于测量时间的精精度w在电子测距中中测量时间一一般采用两种种方法(1)直接测定时间间：如电子脉冲法(美：最先进仅仅达到±0.3m的精度）(2)间接的测定时时间：相位法(通过测量电磁磁波信号往返返传播所产生生的相位移来来间接的测定定时间)。测定t方法有①直接接测时：脉冲冲式测距仪②间接测时：：相位式测距距仪1、脉冲式测距距原理计数显示电子门时标脉冲触发器脉冲发射脉冲接收反射器DBA特点：直接测时一类类测距仪称为为脉冲式测距距仪，该仪器器因其精度较较低，通常只只用于精度较较低的远距离离测量、地形形测量和炮瞄瞄雷达测距。。2、相位式相位式光电测测距仪是将发发射光强调制制成正弦波的形式式，通过测量量正弦光波在在待测距离上往、返传传播的相位移移来解算时间间。将返程的正弦弦波以棱镜站站为中心对称称展开后的图形形：2、相位式测距距原理公式它是用一种连连续波作为“运输工具”（称为载波）），通过一个个调制器使载载波的振幅或或频率按照调调制波的变化化做周期性变变化。测距时时，通过测量量调制波在待待测距离上往往返传播所产产生的相位变变化，间接地地确定传播时时间t，进而求得待待测距离D。设调制波在距离D往返一次产生的相位变化为调制信号一个周期相位变化为2π，则调制波的传播时间t为：设调制信号为为正弦信号，，包包含2π的整倍数N2π，和不足2π的尾数部分ψ，即：单位长，“测测尺”，“电电子尺”相位式测距仪仪是用长度为为u的“测尺”去量测距离，，量了N个整尺段加上上不足一个u的长度就是所所测距离。1）仪器常数改改正（测距仪的乘常常数R和加常数K）加常数K=L–L´（mm）乘常数R的单位是mm/km对于观测值为为L´的距离，其常常数改正值为为：三、距离计算算2）倾斜改正正L——经过常数改正正和气象改正正后的斜距；；α——经纬仪测定的的测线竖直角角。（1）设置——测距、坐标、、放样前。1）棱镜常数的的设置。棱镜常数=0（原配棱镜）），=-30mm（国产南方棱棱镜）2）大气改正数数（乘常数））设置。输入测量时的的气温、气压压。全站仪距离测测量（1）功能：可测测量平距、高高差和斜距（（全站仪镜点点至棱镜镜点点间高差及斜斜距）（2）方法：照照准棱镜点点，按测距。。全站仪(totalstation)反光棱镜(reflector)S=cΔt/2测角是由仪器器内集成的电子经纬仪完成的。电子经纬仪的的测角与光学学经纬仪主要要不点：电子子经纬仪采用用光电扫描度度盘自动计数数、自动数据据处理、自动动显示及储存存、输出数据据。电子经纬仪的的测角系统主主要有三类：绝对式编码度度盘测角、增量式光栅度度盘测角以及动态式（编码码、光栅度盘盘）测角。全站仪的测角角原理电子度盘分类类全站仪的测角原理静态度盘测角动态度盘测角编码度盘测角光栅度盘测角电子测角原理理条码度盘测角角1、编码度盘测测角原理纯二进制码盘盘测角出现粗粗差的主要原原因是相邻两两个区域的码码道状态同时时有几个发生生变化。葛莱莱码使整个码码盘的相邻码码道只有一个个码道发生变变化，所以也也称为循环码码。编码度盘测角角原理主要特点：工工艺复杂、制制作成本高。。徕卡静态绝对对读盘扫描系系统——条码度盘测角角条码是一组按按一定编码规规则排列的条条、空符号，，用以表示一一定的字符、、数字及符号号组成的信息息。

电子度盘读数系统条码编码CCD传感器二极管棱镜2、光栅度盘测测角原理光栅是用玻璃、树树脂或含属制制成的表面具具有密集等宽宽、等距线条条的光学元件件。Wd莫尔干涉条纹主要特点：制制作工艺相对对简单。全站仪角度测测量1．角度测量（1）功能：测水平角竖直角（2）方法：与经经纬仪相同。。若要测出水平平角∠AOB，则：aobAOB瞄准A点——置零——瞄准B点，记下水平平度盘HR的大小。aobAOB当精度要求不不高时——只需半测回：：步骤同用经纬纬仪操作aobAOB当精度要求高高时——可用测回法：：坐标测量（1）功能：测出目标点的的(X,Y,H)（2）原理1)平面坐标（X，Y）测量原理全站仪测坐标标全站仪高程测测量原理后视点测站点待测量点P1)输入测站X，Y，H，仪器高i，P点棱镜高t。2)瞄准后视点，，将水平度盘盘读数设置为为测站至后视视点的坐标方位角。3)瞄准目标棱镜镜点，按测量量键。全站仪测坐标标方法未知点坐标的的计算和显示示过程如下：：测站点坐标：：(N0,E0,Z0)；棱镜高：R.HT；仪器高：INS.HT；定向点方位角角：α；定向点和目目标点的水平平夹角：β；坐标计算过程仪器中心至棱棱镜中心的坐坐标差n,e,z由以下公式得得出：n=HD×cos(α+ββ)e=HD×sin(α+β)z=VD未知点坐标N,E,Z由以下公式得得出：Ｎ＝Ｎ０＋ｎｎＥ＝Ｅ０＋ｅｅZ=Z0+z+INS.HT−−R.HT坐标测量外业示意图全站仪的安置置与使用1）垂球法（对对中误差一般般可小于3mm）垂球尖对准测测站点标志中中心。1．对中：（（垂球法、光学学对中法）使仪器中心位位于测站点