数字测图系统硬件设备中

使用全站仪测图

第1页2.6使用全站仪测图

1示意

2惯用术语

3地面控制点作用

4全站仪数据采集步骤5测量前准备6角度测量7距离测量8坐标测量

9专用测量

10存放数据卡使用

第2页1示意观看测量工作录像第3页4.5全站仪及特点因为全站仪集测角、测距于一体，由微处理机控制能自动进行测距、测角，能自动归算水平距离、高差和坐标等，还能进行施工放样，能自动统计观察数据，所以使用极为方便，深受广大测量工作者欢迎。

我国从80年代早期开始小批量引进外国制造全站仪，到90年代已能自主研制并批量生产。当前，全站仪已在国民经济各个部门得到广泛应用。

全站仪独立观察值是斜距、水平方向值和垂直角，其它数据如平距、高差、坐标等可由全站仪内微处理机计算而得，无须另行观察，这是在全站仪使用过程中应该注意。全站仪发展历程第4页WildT电子经纬仪+DI5相位式红外测距仪Wild新T2+DI1000相位式红外测距仪第5页

4.5全站仪及特点三同轴望远镜

在全站仪望远镜中，照准目标视准轴、光电测距红外光发射光轴和接收光轴是同轴，所以，测量时使望远镜照准目标棱镜中心，就能同时测定水平角、垂直角和斜距。第6页

4.5全站仪及特点同时测角（水平角和竖角）和测距；望远镜视准轴和测距仪视准轴是同轴；对水平角和竖角进行赔偿（含有双轴赔偿器）；数据电子显示，并存入内存放器，无须读数，无须统计。普通可存3000点数据（角度、距离、坐标）数据输出——提供RS232C串口和电子手簿、掌上电脑、计算机等外部设备连接；提供各种测量模式——距离测量、角度测量、坐标测量、高级测量（后方交会、放样测量、对边测量、悬高测量）第7页

三维坐标测量、放样对边测量4.5全站仪及特点方位角设置悬高测量第8页

面积计算4.5全站仪及特点角度偏心测量

测站点高程后方交会测量第9页

4.5全站仪及特点

自动全站仪是一种能自动识别、照准和跟踪目标全站仪，又称测量机器人。本图为徕卡企业TPS1100系列全站仪。第10页

自动全站仪徕卡企业TPS1100系列全站仪特征马达驱动与自动目标识别；自动跟踪；镜站遥控测量；无反射棱镜测量；支持用户自编应用程序。第11页2惯用术语1)控制点（导线点）2)测站点

3)后视点

4)碎部点

5)距离（平距、斜距）DHDSD

6)水平角H

7)竖直角(天顶距)V第12页ACBbαβV0c90270180第13页3地面控制点作用121110151413181716ABECD561234789第14页水平角测量原理第15页

如图所表示，O、A、B为地面上任意三个点，其高程不相等。现将这三个点沿铅垂线方向，投影到同一水平面上，得到o，a，b，三个点。水平线oa与ob间夹角

，就是地面上直线OA和OB两方向之间水平角。由此可知地上一点到两目标方向线之间水平角就是经过该两方向线所作竖直面间两面角。也就是说经过倾斜线OA和OB分别作两个铅垂面与水平面相交，其交线oa与ob所组成夹角

∠

aob就是空间夹角∠AOB水平投影，也即水平角。

水平角定义第16页

为了测出水平角大小，假设在O点（称为测站点）铅垂线上，水平地安置一个有一定刻划圆形度盘，并使圆盘中心位于O点铅垂线上。假如用一个既能在竖直面内上下转动以瞄准不一样高度目标，又能沿水平方向旋转望远镜，依次从O点瞄准目标A和B，设经过OA和OB两竖直面在圆盘上截得读数分别为m和n，则水平角β就等于n减去m，即β=n-m依据以上分析，用于测量水平角经纬仪，必须具备一个水平度盘，并没有能在该刻度盘上进行读数指标为了瞄准不一样高度目标经纬仪望远镜不但能在水平面内转动，而且能在竖直面内旋转。水平角测量原理第17页竖直角测量原理

第18页

竖直角也称垂直角，就是地面上直线与其水平

投影线（水平视线）间夹角。如图，Aa垂直于水平面并交于a点，∠

Aoa就是直线OA竖直角，惯用α表示。

第19页

一样道理，假如在O点竖直放置一个有一定分划度盘，就能够在此度盘上分别读出倾斜视线OA读数p和水平视线oa读数q，则OA竖直角α就等于q减去p，即

α=q-p竖直角测量时，倾斜视线在水平视线以上时，如图所表示，A点α为正（“+”），称仰角，B点α为负（“-”），称俯角。第20页相关术语见课件术语第21页4全站仪数据采集步骤1测量前准备（SET2C）2数据采集准备(托普康211D)(1)测站设置

(2)参数设置

(3)检验内存空间

3数据采集操作步骤(托普康211D)(1)输入控制点坐标

(2)整置仪器

(3)输入数据采集文件名

(4)输入测站点数据

(5)输入后视点数据

(6)定向

(7)碎部测量

(8)数据统计第22页4.1测量前准备(SET2C)1．电池安装与检验

2．垂直度盘和水平度盘指标设置

3．倾角自动赔偿与使用倾角显示进行整平

4．照准目标调焦及显示窗和分划照明5.参数设置第23页4.1.1电池安装与检验电池未装入仪器之前，先检验电池开关是否在OFF位置。安装电池时关上电池解锁纽盖，使电定位导块与仪器安装电池凹处相吻合，按电池顶部，听到“咔嚓”声为安上。当电源接通时，自检功效将确保仪器正常工作。

第24页4.1.2垂直度盘和水平度盘指标设置松开垂直度盘制动纽，将望远镜纵转一周，随即听见一声鸣响，并显示垂直方向（ZA）读数，垂直指标已设置完成；松开水平度盘制动纽，旋转照准部360°，随即听见一声鸣响，同时显示水平角（HAR），水平指标已设置完成。

第25页4.1.3倾角自动赔偿与使用倾角显示进行整平当副显示窗出现“上十”符号时，则说明垂直和水平均经过双轴倾斜传感器已自动进行了小倾更正，在显示角值稳定后，再读取赔偿后角值。使用双轴（X，y)倾斜传感器所显示倾角X和y值可进行仪器整平。此倾角值可用于计算因垂直轴不垂直而引发垂直角和水平角误差。

第26页4.1.5参数设置依据测量要求，经过键盘操作来选择并设置仪器参数，如单位、坐标格式等。所设置仪器参数可储存在存放器中，直到下次改变选择项时才消失。

第27页4.2数据采集准备(托普康211D)(1)测站设置

(2)参数设置

(3)检验内存空间第28页4.2.1测站设置

输入测站点数据（测站点坐标、仪器高等）及后视点数据（后视点坐标或定向角度、目标高等），照准后视点，选择“测量”，即完成测站设置。

测站点数据可由以下两种方法设定：

①利用内存中坐标数据来决定。

②直接由键盘输入。后视点数据可按以下三种方法设定：

①利用内存中坐标数据决定。

②直接键人后视点坐标。

③直接键人定向角。

第29页4.2.2参数设置进行数据采集之前，应进行相关参数设置，如选择精测模式、单次测距、统计数据前要确认测量结果

第30页4.2.3检验内存空间

野外数据采集之前，应检验全站仪内存空间大小，删除无用文件。如全部文件无用，可将内存初始化。

第31页4.3数据采集操作步骤(托普康211D)(1)输入控制点坐标

(2)整置仪器

(3)输入数据采集文件名

(4)输入测站点数据

(5)输入后视点数据

(6)定向

(7)碎部测量

(8)数据统计第32页4.3.1输入控制点坐标输入便于记忆文件名（如班级代号或姓名声母）。输入点号PT#，普通从表面上1开始（也能够是字符串点名）。依次输入N（X）、E（Y)、Z（H）坐标数据。输入完坐标后，进入下一个点输入，点号

PT＃自动加1。

第33页4.3.2整置仪器在测站点上对中、整平仪器，按下仪器电源开关[POWER]，转动望远镜，使全站仪进入观察状态，再按[MENU]键，进入主菜单。

第34页4.3.3输入数据采集文件名在主菜单下，选择数据采集（DATACOLLECT），输入数据采集文件名。

第35页4.3.4输入测站点数据在数据采集菜单下，选择F1（OCC．

PT＃

INPUT），分别输入测站点点号（PT＃）或坐标（N，E，

Z）、测站编码（ID）、仪器高（INSHT）。

第36页4.3.5输入后视点数据在数据采集菜单下，按F2（BACKSIGHT）键进入后视点（定向点）数据设置状态。按F4（BS）键即可输入定向点坐标或定向角第37页4.3.6定向当测站点数据和后视点数据输入完成后，按F3（MEAS）键，再照准后视点，选择一个测量模式，如按F2（SD）键，进入斜距测量；按F3（NEZ）键，进入坐标测量。

第38页4.3.7碎部测量照准目标（棱镜），依次输入点号、编码、目标高（镜高），选择某一测量方式[如斜距（SD）或坐标（NEZ）］开始测量、统计。

第39页4.3.8数据统计1．文件状态

（FILESTATUS）

2．查阅（SEARCH）

3．文件管理（FILEMAINTAN）

4．输人坐标

（COORD．INPUT）

5删除坐标

（DELETECOORD）

6输入编码

（PCODEINPUT）

7数据传送（DATATRANSFER）

8初始化

（INITIALIZE）

第40页第41页5角度测量地面点相对位置，在传统地面测量中都是经过测量点与点之间方位（角度）、距离和高差，依据几何图形来确定，所以地面测量几何要素就是方位、距离和高差。

在角度开始测量前务必做三项检验：①

SETC应准确地安置在测站点上；②垂直和水平度盘指标已设置好；③仪器参数已设置完成。

角度测量1．测量两方向间水平角

2．将水平角设置为所要求角度

3．水平角复测

第42页水平角复测

第43页角度测量角度定义水平角垂直角天顶距测角仪器经纬仪第44页角度测量基本操作对点移动底座使垂球对准测站点标志中心整平借助水准器将垂直轴导至垂线方向最终使仪器垂直轴经过测站点标志中心照准旋转照准部借助望远镜瞄准器找到目标照准轴准确地经过目标读数关系到测量质量及时、客观、准确统计原始数据不可涂改第45页（1）按角度测量键，使全站仪处于角度测量模式，照准第一个目标A。（2）设置A方向水平度盘读数为0°00′00″。（3）照准第二个目标B，此时显示水平度盘读数即为两方向间水平夹角。第46页水平角测量方法经过观察方向方法实现水平角测量方向观察法盘左顺时针依次照准各个目标-上半测回盘右逆时针依次照准各个目标-下半测回上下半测回合称一个测回一个测站需要进行多个测回观察全圆方向观察法和方向观察法无本质差异,只是每半测回观察都起终于同一起始方向,能够更加好检核观察结果方向数多于三个时采取第47页水平角测量方法全组合测角法用于高精度水平角观察每次只取2个方向观察其间角度在一个测站上要将全部方向中任意两个方向所能组合全部角度都用相同测回数加以观察第48页水平角观察注意事项完全方向测回一个测站各测回观察应该包含全部方向不完全方向测回只在测量精度不高时用测站不超出三个方向才能够用方向法,不然要用全圆观察法每一个测回观察开始之前,先应该严格整平水准气泡,观察过程中气泡偏离量不可大于要求限值第49页垂直角观察方法中丝法观察望远镜丝网中水平中丝依次照准目标盘左盘右测站方向数较多时,采取分组观察三丝法观察用丝网上、中、下三根水平丝分别照准同一个目标进行观察，读数对于一个方向，每一测回观察能够得到三个结果能够适当降低测回数第50页垂直角观察注意事项观察照准目标应有明确部位普通照准目标顶部和上边缘量取标高和仪器高盘左盘右观察目标成象都是倒象，为了照准目标部位一致性，必须将目标象置于垂直丝左、右对称位置进行照准每次照准并进行读数之前,都应注意到指标水准器气泡必须居中第51页距离测量长度标准-米约为地球周长四千万分之一米原型尺存于巴黎国际度量衡局在刻划、照准、读数方法和永久性方面都存在较大缺点光在真空中，在1/299792458秒时间间隔内所传输旅程长度1983年国际计量大会经过自然界恒定不变准确值对于近代使用光波测距仪进行距离测量更为方便第52页6距离测量测量距离方法主要有两种：钢尺丈量和光波测量仪测量（全站仪测量距离原理与此相同）。详细使用那种方法主要看现场情况，因为现在绝大多数测量单位都已经装备了全站仪，所以钢尺丈量就比较少用了。

第53页距离测量选择测量模式

输入棱镜常数气象更正返回信号检验斜距、水平距和高差测量

第54页（1）设置棱镜常数测距前须将棱镜常数输入仪器中，仪器会自动对所测距离进行更正。（2）设置大气更正值或气温、气压值光在大气中传输速度会随大气温度和气压而改变，15℃和760mmHg是仪器设置一个标准值，此时大气更正为0ppm。实测时，可输入温度和气压值，全站仪会自动计算大气更正值（也可直接输入大气更正值），并对测距结果进行更正。（3）量仪器高、棱镜高并输入全站仪。（4）距离测量照准目标棱镜中心，按测距键，距离测量开始，测距完成时显示斜距、平距、高差。第55页全站仪测距模式有精测模式、跟踪模式、粗测模式三种。精测模式是最惯用测距模式，测量时间约2.5S，最小显示单位1mm；跟踪模式，惯用于跟踪移动目标或放样时连续测距，最小显示普通为1cm，每次测距时间约0.3S；粗测模式，测量时间约0.7S，最小显示单位1cm或1mm。在距离测量或坐标测量时，可按测距模式（MODE）键选择不一样测距模式。第56页第57页7坐标测量地面点高程都是相对于某一起算点垂直距离。为了统一高程系统，必须有一个统一高程基准面和高程起算点。从实用出发，通常是采取平均海水面为基准。各个国家都在适当港湾海面设置验潮站，长久观察和统计海水升降，从而得到海水面平均位置作为高程起算位置，地面点海拔高程就是由此而来。地球表面上任何一点都受到重力作用，作用力方向就是垂线方向。由重力位（势）相同点所形成面，称为重力等位面或称为水准面。等位面上任何点垂线都与等位面正交。在地球表面上，任何点都在一定等位面上。在小范围内，能够忽略相邻等位面不平行性，所要测高差就是两点等位面之间间距。由已知高程点经过测量得到被观察点高程测量通常称为水准测量，使用仪器是水准仪和水准标尺，现在因为全站仪使用，在地形测量中，能够同时得到一个点大地坐标和高程值（或者是水平角、天顶距和距离），所以水准仪使用比较少。

第58页全站仪测量三维坐标（1）设定测站点三维坐标。（2）设定后视点坐标或设定后视方向水平度盘读数为其方位角。当设定后视点坐标时，全站仪会自动计算后视方向方位角，并设定后视方向水平度盘读数为其方位角。（3）设置棱镜常数。

4）设置大气更正值或气温、气压值。（5）量仪器高、棱镜高并输入全站仪。（6）照准目标棱镜，按坐标测量键，全站仪开始测距并计算显示测点三维坐标。第59页高程测量高程基准平均海水面作为基准建立高程原点1956年青岛原点高程值为72.289米1985年青岛原点高程值为72.260米由高程原点起算海拔高程称为高程系1956年黄海高程系1985年国家高程基准第60页高程测量工具水准仪在测站点建立一条严格水平,并能准确照准视线水准标尺在待测高差相邻两点分别竖立一根严格垂直,并可读数标志第61页8专用测量专用测量主要包含：后方交会、导线型坐标测量、目标偏心测量、悬高测量、对边测量、放样测量。详细操作详见使用说明书。

第62页9存放数据卡使用（SETC）经过

SETC，可在存放卡上统计、存放数据，并可对数据进行查阅和调回至SETC。存放卡统计、查阅和调阅方式。数据统计分为：仪器参数统计、测站数据统计、测量数据统计。

第63页存放数据卡调用流图第64页2数据统计示例

00NMSDR33V04-04.0223-Feb-9908:4011111110NM10412111106NM1.0000000001NM:SET2110V00-21023881SET2110V00-21023881310.00003NM1.23008TP123241.56156498.783-0.376WT08TP223241.23956504.8150.02811.25WT08TP323241.23956506.8710.256WT08TP423240.90056513.7350.144WT08TP523223.58056510.638-1.116WT08TP623223.30756515.252-1.203WT08TPD123228.36756737.582-0.80011.25WT08TP723216.04856734.335-1.50445WT08TP823213.59656731.741-1.73845WT08TP923213.51356730.082-1.869ST02TPM9223217.67755936.3550.0001.45011.25WT08TP1023230.62656055.244-0.765WT……第65页2.7数据通讯野外数字测图时，假如采取数字测记式测图模式，则必须包括到两个问题：一个是将全站仪采集数据自动统计到电子手薄中，另一个是将电子手薄中存放数据向计算机传输假如采取电子平板测图模式，则包括到全站仪和便携机之间数据相互传输问题，或计算机与计算机之间数据传输问题。第66页§2.7数据通讯

2.7.1数据通信基本概念

1数据通信方式

2数据信息表示

3数据信息校验

4数据信息传输方式

5同时传输与异步传输

6有没有应答数据传输

7数据传输速度

2.7.2全站仪通信参数设置

第67页1数据通信方式1单工方式

2半双工方式

3全双工方式

第68页(1)单工方式发送单元接收单元任一时刻只允许在要求方向上传输数据，而不允许向相反方向传输数据。

第69页(2)半双工方式通信双方中，每一方都具备发送和接收功效，但当一方是发送单元时，另一方必须是接收单元。

第70页(3)全双工方式任何时刻都允许在两个方向上传输数据。

第71页2数据信息表示用二进制来表示字母、数字和一些特殊符号，国际上通常使用美国家标准准信息交换码（AmericanStan－dardCedeforInformationInterchange），即

ASCll码。数据通信时所传输数据信息二进制位数叫做数据位。它通惯用7位二进制数表示，但有时也用8位二进制数表示。

比如：字母

A

ASCll为

41H（或

065）二进制信息为：1000001数字4

ASCll为34H（或052）

二进制信息为：0110100第72页3数据信息校验

校验位，又称奇偶校验位，是指数据传输时接在每个7位二进制数据信息后面发送第八位，它是一个检验传输数据正确是否方法。即将1个二进制数（校验位）加到发送二进制信息串后，让全部二进制数（包含校验位）总和总保持是奇数或是偶数，方便在接收单元检核传输数据是否有误。校验位通常有五种校验方式：

1．无校验（NONE）

2．偶校验（EVEN）

3．奇校验（ODD）

4标识校验（MARK）

5．空号校验（SPACE）

第73页4数据信息传输方式数据传输有串行传输和并行传输两种方式

第74页(1)串行传输(COM1COM2)当采取串行方式通信时，数据信息是按二进制位次序由低到高一位一位地在一条信号线上传送

这种方式传输速度慢，但设备要求简单，价格低廉，同时因为是在一条线上传输，每一个二进制数不论传输快慢，但最终均能组成完整而准确信息，信号质量高，所以是惯用信息交换方法。

第75页(2)并行传输(LPT1LPT2)

所谓并行传输，是指经过多条数据线将数据信息各位二进制数同时并行传送，每位数要各占用一条数据线。

第76页并行传输特点这种方式通信速度快，但各位数据必须要求同时发送，并按同一速度传送，接收单元才能收到完整而准确信息，若各位数据发送速度快慢不一时，就可能收到错误信息。因而，必须使用专门技术和专门设备进行接收，制作成本较大。这种方式惯用于计算机内部指令和数据传输。与并行传输相对应，在计算机主机上都配有适合用于各种打印机、绘图仪并行接口，如

LPT1，

LPT2等。

第77页5同时传输与异步传输1．同时传输

2．异步传输第78页（1）同时传输

同时传输是指每一个数据位都是用相同时间间隔发送，而接收时也必须以发送时相同时间间隔接收每一位信息。

第79页（2）异步传输串行通信常采取异步传输方式。在这种方式下，因为接收单元不能准确预计什么时候要接收下一个数据串，所以发送单元在发送任意数据串之前首先发送一位二进制数进行报警，称为起始位，起始位之值为“0’。在发送起始位“0”后，马上就接着发送数据串。当发送数据信息完成后，对应地在其后加上1位或2位二进制数，用来表示数据传送结束，叫做停顿位，其值为“1”。

第80页第81页6有没有应答数据传输数据发送单元能够要求接收单元在接收到数据后发出回答信号，也能够不要求发出回答信号。假如是前者，发送单元在发送一组数据后，必须等候接收单元回答信号，即认可信号（ACK）或不认可信号（NCK），当收到认可信号后，再传送下一组数据，假如收到不认可信号，发送单元将原数据再传送一次。假如是后者，发送单元将不考虑接收单元反应，一个接一个地发送数据。第82页7数据传输速度数据传输速度（也叫波特率）快慢，用位／秒（b/s）表示，即每秒钟传输数据位数。