全站仪原理与应用课件

全站仪原理与应用建筑工程系联系电话：全站仪的定义全站仪是由电子经纬仪、光电测距仪、电子补偿器和微型机及软件组合而成的智能型测量仪器。一.全站仪的测角原理电子测角的度盘主要有编码度盘、光栅度盘、动态度盘三种形式。因此，电子测角也就有编码测角、光栅测角和动态测角三种形式。二．全站仪的测距原理随着各种光源的相继问世，以激光、红外光和其它光源为载波的光电测距仪和以微波为载波的微波测距仪，通称为电磁波测距仪，简称测距仪（EDM）。以微波和激光为载波的测距仪多属于长程测距，测程可达到60km，一般用于大地测量，而以红外光为载波的测距仪属于中、短程测距仪，测程一般为15km，用于小地区控制测量、地形测量、地籍测量和工程测量。1.光电测距仪的基本原理

如图1所示，光电测距仪是通过测量光波在待测距离D上往、返传播一次所需要的时间t2D，依式（1）来计算待测距离D。图1光电测距原理图式中，

c为光在真空中的传播速度即

c=299792458m/s±1.2m/s。但测量工作都是在大气中进行的，这就要求我们在光电测距作业中，必须实时测定现场的大气温度和气压，并对所测距离施加气象改正。根据测量光波在待测距离D上往、返一次传播时间t2D方法的不同，光电测距仪可分为脉冲式和相位式两种。图2脉冲测距原理图3.相位式光电测距仪相位式光电测距仪是将发射光波调制成正弦波的形式，通过测量连续的调制信号在待测距离上往返传播的相位变化来间接测定传播时间，从而求得被测距离三．全站仪的补偿器原理全站仪补偿器是测量仪器由光学型转向光电型后出现的一种全新的误差改正器件，用传统的光学经纬仪的思路来理解全站仪是不对的，只有对补偿器的基本原理有了一定的认识，才能在实践中更好地使用全站仪，以便提高测量精度和减少劳动强度。2.补偿器的工作原理补偿器是全站仪的一个重要部分。按工作原理可划分为摆式补偿器和液体补偿器；按补偿范围可划分为单轴补偿器、双轴补偿器和三轴补偿器。（1）单轴补偿器在电子经纬仪上一般采用单轴补偿，它只能自动改正由于竖轴倾斜误差对竖直度盘读数的影响。（2）双轴补偿器双轴补偿器是当仪器竖轴倾斜时，它只能自动改正由于竖轴倾斜误差对竖直度盘和水平度盘读数的影响。目前，绝大部分具有双轴补偿的仪器均采用液体补偿器。（3）三轴补偿器三轴补偿器不仅能自动补偿竖轴倾斜误差引起的竖直度盘和水平度盘的读数误差，而且还能补偿由于横轴倾斜误差和视准轴误差引起的水平度盘读数的影响。3.在使用全站仪补偿器的补偿功能时应注意（1）在使用全站仪时，当水平方向制动螺旋制动，垂直方向转动望远镜时，水平度盘读数会不断地变化，这正是全站仪自动补偿改正的结果。

单轴补偿只能对垂直度盘读数进行改正，没有改正水平度盘读数的功能。即照准部水平方向固定，上下转动望远镜时水平角度读数不会变化。（2）双轴补偿只能改正由于垂直轴倾斜误差对垂直度盘和水平度盘读数的影响。当照准部水平方向固定，上下转动望远镜时水平角度读数会发生变化。（3）全站仪补偿器的补偿功能提供了3种选择模式，即【双轴】、【单轴】、【关】。选择【单轴】即只对垂直度盘读数进行；选择【双轴】即对水平和垂直度盘读均进行补偿；选择【关】即补偿功能不起作用。四．全站仪在测量工程中的应用全站仪与传统的测量仪器相比，具有操作方便、功能强、精度高、速度快等特点。其应用范围已不仅局限于测绘工程、建筑工程、水利工程、交通与道路工程、地籍与房地产测量，而且在大型工业生产设备与构件安装和调试、大桥、水坝的变形观测、地质灾害监测及体育竞技等领域中都得到了广泛应用。全站仪的应用可归纳为以下几个方面。1.控制测量在控制测量中，使用全站仪的基本测量功能全站仪导线，特别适用于带状地形和隐蔽地区，如线路控制测量和城市控制测量；布设导线网和边角网十分灵活，观测方便，精度高；特别是与GPS全球定位系统配合，布网形式更灵活，观测更方便，精度更可靠。但需按相应的等级测量要求进行观测和计算，不能使用坐标测量功能。平面和高程控制可同时进行，用全站仪三角高程测量完全可以代替四等水准测量。2.地形测量在地形测量过程中，使用全站仪的程序测量功能进行三维坐标测量、侧方测量、后方交会等，不但操作简单，而且速度快、精度高；并可将控制测量和碎部点测量同时进行；通过传输设备可将全站仪与计算机、绘图仪相连形成内外业一体化的测绘系统，从而大大提高地形图测绘的质量和效率。4.变形监测在建（构）筑物的变形观测、地质灾害的动态监测中，使用全站仪的坐标测量功能对变形部位的三维坐标进行实时监测，可以及时掌握变形规律，保障结构安全。五．注意全站仪的程序测量功能均为单镜位观测数据或计算数据。在地形测量和一般工程测量、施工放样测量中精度已足够；但在等级测量中仍需要按规范要求观测、检核、记录、平差计算等。在观测数据方面，全站仪的观测数据为水平角度、天顶距（竖直角度）、倾斜距离，其他测量方式实际上都是由这三个原始观测数据通过内置程序间接计算并显示出来的。应特别注意的是，所有观测数据和计算数据都只是半个测回的数据，因此在等级测量中不能用内存功能，记录水平角、天顶距（竖直角）、倾斜距离。在度盘配置方面，全站仪由于是采用电子度盘，测量时无需进行度盘配置。在正、倒镜观测方面，虽然全站仪具有自动补偿改正功能，但在不同的观测条件下，预置参数可能会发生变化导致改正数出现错误，另外仪器自动改正后的残余误差也会给观测结果带来影响，所以在等级测量中仍需要正、倒镜观测，同样需要做记录、检核。在RH、LH观测设置方面，应特别注意，正常情况应采用RH模式，否则观测的水平角度会出现错误，导致测定与测设的数据正好相反。在多组进行碎部测量时，全站仪的坐标显示应一致，否则数据无法对接上。在等级测量中不应使用存储器记录，仍需人工记录。当视线正对着太阳光时应加望远镜遮光罩，否则会灼伤眼睛和无法测距。以上问题，在测量过程中只要观测者认真、仔细观察仪器的工作状态和数据显示内容，完全可以及时发现和避免错误发生。只有掌握全站仪的工作原理、熟悉操作步骤、明确测量功能、合理设置仪器参数、正确选择测量模式，才能真正充分发挥全站仪在测量工作中的优势。在放样，后方交会