工程測量第五章全站儀

第五章全站儀及其應(yīng)用5.1簡介全站儀，即全站型電子速測儀（ElectronicTotalStation）。是一種集光、機、電為一體的高技術(shù)測量儀器，是集水平角、垂直角、距離(斜距、平距)、高差測量功能于一體的測繪儀器系統(tǒng)。因其一次安置儀器就可完成該測站上全部測量工作，所以稱之為全站儀。

廣泛用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程測量或變形監(jiān)測領(lǐng)域?！驹怼咳緝x是一種集光、機、電為一體的新型測角儀器。

電子經(jīng)緯儀+光電測距儀+存儲計算+數(shù)據(jù)通訊根據(jù)測角精度可分為0.5″，1″，2″，5″等幾個等級。

根據(jù)測距精度可分為1mm、2mm、3mm、5mm等。

根據(jù)測程可分為短程、中程、遠程等?！竞喪贰咳緝x的發(fā)展經(jīng)歷了從組合式即光電測距儀與光學經(jīng)緯儀組合，或光電測距儀與電子經(jīng)緯儀組合，到整體式即將光電測距儀的光波發(fā)射接收系統(tǒng)的光軸和經(jīng)緯儀的視準軸組合為同軸的整體式全站儀等幾個階段。

全站儀按測量功能分類，可分成四類：（1）經(jīng)典型全站儀（Classicaltotalstation）經(jīng)典型全站儀也稱為常規(guī)全站儀，它具備全站儀電子測角、電子測距和數(shù)據(jù)自動記錄等基本功能，有的還可以運行廠家或用戶自主開發(fā)的機載測量程序。其經(jīng)典代表為徠卡公司的TC系列全站儀。

徠卡TC1800高精度全站儀2）機動型全站儀（Motorizedtotalstation）

在經(jīng)典全站儀的基礎(chǔ)上安裝軸系步進電機，可自動驅(qū)動全站儀照準部和望遠鏡的旋轉(zhuǎn)。在計算機的在線控制下，機動型系列全站儀可按計算機給定的方向值自動照準目標，并可實現(xiàn)自動正、倒鏡測量。徠卡TCM系列全站儀就是典型的機動型全站儀。

（3）無合作目標性（免棱鏡）全站儀（Reflectorlesstotalstation）

無合作目標型全站儀是指在無反射棱鏡的條件下，可對一般的目標直接測距的全站儀。因此，對不便安置反射棱鏡的目標進行測量，無合作目標型全站儀具有明顯優(yōu)勢。如徠卡TCR系列全站儀，無合作目標距離測程可達200m，可廣泛用于地籍測量，房產(chǎn)測量和施工測量等。

（4）智能型全站儀（Robotictotalstation）

在機動化全站儀的基礎(chǔ)上，儀器安裝自動目標識別與照準的新功能，因此在自動化的進程中，全站儀進一步克服了需要人工照準目標的重大缺陷，實現(xiàn)了全站儀的智能化。在相關(guān)軟件的控制下，智能型全站儀在無人干預(yù)的條件下可自動完成多個目標的識別、照準與測量，因此，智能型全站儀又稱為“測量機器人”典型的代表有徠卡的TCA型全站儀等。全站儀按測距儀測距分類，還可以分為三類：

（1）短距離測距全站儀

測程小于3KM，一般精度為±（5mm+5ppm），主要用于普通測量和城市測量。

（2）中測程全站儀

測程為3-15km,一般精度為±（5mm+2ppm），±（2mm+2ppm)通常用于一般等級的控制測量。

（3）長測程全站儀

測程大于15km，一般精度為±（5mm+1ppm），通常用于國家三角網(wǎng)及特級導(dǎo)線的測量。

5.2全站儀的構(gòu)成【結(jié)構(gòu)】

全站儀幾乎可以用在所有的測量領(lǐng)域。電子全站儀由電源部分、測角系統(tǒng)、測距系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理部分、通訊接口、及顯示屏、鍵盤等組成。

同電子經(jīng)緯儀、光學經(jīng)緯儀相比，全站儀增加了許多特殊部件，因此而使得全站儀具有比其它測角、測距儀器更多的功能，使用也更方便。這些特殊部件構(gòu)成了全站儀在結(jié)構(gòu)方面獨樹一幟的特點。1.同軸望遠鏡

隨著電子測距儀進一步的輕巧化，現(xiàn)代的全站儀大都把測距，測角和記錄單元在光學、機械等方面設(shè)計成一個不可分割的整體,其中測距儀的發(fā)射軸、接收軸和望遠鏡的視準軸為同軸結(jié)構(gòu)。這對保證較大垂直角條件下的距離測量精度非常有利。2．雙軸自動補償

在儀器的檢驗校正中已介紹了雙軸自動補償原理，作業(yè)時若全站儀縱軸傾斜，會引起角度觀測的誤差，盤左、盤右觀測值取中不能使之抵消。而全站儀特有的雙軸（或單軸）傾斜自動補償系統(tǒng)，可對縱軸的傾斜進行監(jiān)測，并在度盤讀數(shù)中對因縱軸傾斜造成的測角誤差自動加以改正(某些全站儀縱軸最大傾斜可允許至±6′）。，也可通過將由豎軸傾斜引起的角度誤差，由微處理器自動按豎軸傾斜改正計算式計算，并加入度盤讀數(shù)中加以改正，使度盤顯示讀數(shù)為正確值，即所謂縱軸傾斜自動補償。

當處于打開狀態(tài)時，儀器能自動將豎軸傾斜量分解為視準軸方向和橫軸方向兩個分量進行傾斜補償，即雙軸補償。電子補償器的傾斜角值和模擬氣泡圖形顯示擺式二.SET22D操作面板SET22D操作面板操作鍵字母數(shù)字鍵軟鍵顯示屏3．鍵盤

鍵盤是全站儀在測量時輸入操作指令或數(shù)據(jù)的硬件，全站型儀器的鍵盤和顯示屏均為雙面式，便于正、倒鏡作業(yè)時操作。

4．存儲器

全站儀存儲器的作用是將實時采集的測量數(shù)據(jù)存儲起來，再根據(jù)需要傳送到其它設(shè)備如計算機等中，供進一步的處理或利用，全站儀的存儲器有內(nèi)存儲器和存儲卡兩種。

全站儀內(nèi)存儲器相當于計算機的內(nèi)存(RAM)，存儲卡是一種外存儲媒體，又稱PC卡，作用相當于計算機的磁盤。

5．通訊接口

全站儀可以通過BS—232C通訊接口和通訊電纜將內(nèi)存中存儲的數(shù)據(jù)輸入計算機，或?qū)⒂嬎銠C中的數(shù)據(jù)和信息經(jīng)通訊電纜傳輸給全站儀，實現(xiàn)雙向信息傳輸。

全站儀的組合框圖

1.水平角測量

（1）按角度測量鍵，使全站儀處于角度測量模式，照準第一個目標A。

（2）設(shè)置A方向的水平度盤讀數(shù)為0°00′00〃。

（3）照準第二個目標B，此時顯示的水平度盤讀數(shù)即為兩方向間的水平夾角。5.3全站儀的基本操作與使用方法2.距離測量

（1）設(shè)置棱鏡常數(shù)

測距前須將棱鏡常數(shù)輸入儀器中，儀器會自動對所測距離進行改正。

（2）設(shè)置大氣改正值或氣溫、氣壓值

光在大氣中的傳播速度會隨大氣的溫度和氣壓而變化，15℃和760mmHg是儀器設(shè)置的一個標準值，此時的大氣改正為0ppm。實測時，可輸入溫度和氣壓值，全站儀會自動計算大氣改正值（也可直接輸入大氣改正值），并對測距結(jié)果進行改正。

（3）量儀器高、棱鏡高并輸入全站儀。

（4）距離測量

照準目標棱鏡中心，按測距鍵，距離測量開始，測距完成時顯示斜距、平距、高差。

在測量模式下按“EDM”鍵，得到參數(shù)設(shè)置屏幕全站儀的測距模式有精測模式、跟蹤模式、粗測模式三種。精測模式是最常用的測距模式，測量時間約2.5S，最小顯示單位1mm；跟蹤模式，常用于跟蹤移動目標或放樣時連續(xù)測距，最小顯示一般為1cm，每次測距時間約0.3S；粗測模式，測量時間約0.7S，最小顯示單位1cm或1mm。在距離測量或坐標測量時，可按測距模式（MODE）鍵選擇不同的測距模式。

3.坐標測量

（1）設(shè)定測站點的三維坐標。

（2）設(shè)定后視點的坐標或設(shè)定后視方向的水平度盤讀數(shù)為其方位角。當設(shè)定后視點的坐標時，全站儀會自動計算后視方向的方位角，并設(shè)定后視方向的水平度盤讀數(shù)為其方位角。

（3）設(shè)置棱鏡常數(shù)。

（4）設(shè)置大氣改正值或氣溫、氣壓值。

（5）量儀器高、棱鏡高并輸入全站儀。

（6）照準目標棱鏡，按坐標測量鍵，全站儀開始測距并計算顯示測點的三維坐標。

NEZXY后視點測站點當前棱鏡位置待放樣點距離角度