土木工程测量全站测量

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第,5,章 全站仪及其使用,5.1,全站仪及其检验,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。,5,1,1,全站仪的结构和功能,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,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。,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,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“主窗体”界面。,进入主菜单,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,。,距离测量,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,。以及测站点的三维坐标值(,x,A，,y,A，,H,A)；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(,x,P，,y,P，,H,p)。,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(,x,A，,y,A，,H,A)、(,x,P，,y,P，,H,p)，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,P,l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 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,P,1、,P,2上分别竖立反射棱镜，在与,P,1、,P,2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上的反射棱镜进行测量，仪器就会自动按下式计算并显示出,P,1、,P,2两目标点间的平距,D,12和高差,h,12,式中,S,1、,S,2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；,PP,1与,PP,2两方向间的水平夹角。,但需指出，应用上述公式计算地面点,P,1和,P,2间高差的前提条件是,P,1和,P,2两点间的目标高,v,1、,v,2应相等。否则，应按下式计算,97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,（窗体位置：主菜单 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。,(1),三同轴望远镜,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。,5.2 NTS-355,全站仪的基本操作,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。,5.2 NTS-355,全站仪的基本操作,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。,1)P1,页菜单,P1,页菜单有“置零”、“锁定”、“,置盘,”三个选项。,“置零”选项,将当前视线方向的水平度盘读数设置为,0,。,“锁定”选项,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。,“置盘”选项,将当前视线方向的水平度盘读数设置为输入值。,2)P2,页菜单,“倾斜”选项,当仪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。,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。,“,V%”,选项,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。,3)P3,页菜单,“,H-,蜂鸣”选项,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。,“,R/L”,选项,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。,“竖角”选项,使竖盘读数在天顶距,(,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。,用户可以在图,5-25,所示的通讯软件,NTS320.exe,中输入编码值，,输入时，每行一个编码，格式是“,编码号,赋值,”。,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),。,NTS320.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