第3讲 数字测图系统硬件设备(中)

使用全站仪测图2.6使用全站仪测图1示意2常用术语3地面控制点的作用4全站仪数据采集步骤5测量前的准备6角度测量7距离测量8坐标测量9专用测量10存储数据卡的使用1示意观看测量工作录像4.5全站仪及特点由于全站仪集测角、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，能自动记录观测数据，所以使用极为方便，深受广大测量工作者的欢迎。我国从80年代初期开始小批量引进外国制造的全站仪，到90年代已能自主研制并批量生产。目前，全站仪已在国民经济各个部门得到广泛应用。全站仪的独立观测值是斜距、水平方向值和垂直角，其他数据如平距、高差、坐标等可由全站仪内的微处理机计算而得，不必另行观测，这是在全站仪的使用过程中应当注意的。全站仪发展历程WildT2000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4.5全站仪及特点•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，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。4.5全站仪及特点•同时测角（水平角和竖角）和测距；•望远镜的视准轴和测距仪的视准轴是同轴的；•对水平角和竖角进行补偿（具有双轴补偿器）；•数据电子显示，并存入内存储器，无须读数，无须记录。•一般可存3000点的数据（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；•提供多种测量模式——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）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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•准和跟踪目标的全•站仪，又称测量机•器人。•本图为徕卡公司•的TPS1100系列全•站仪。自动全站仪•徕卡公司的TPS1100系列全站仪的特性▫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。2常用术语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)VACBbαβV0c902701803地面控制点的作用121110151413181716ABECD561234789水平角测量原理如图所示，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间的夹角，就是地面上直线OA和OB两方向之间的水平角。由此可知地上一点到两目标的方向线之间的水平角就是通过该两方向线所作竖直面间的两面角。也就是说通过倾斜线OA和OB分别作两个铅垂面与水平面相交，其交线oa与ob所构成的夹角∠aob就是空间夹角∠AOB的水平投影，也即水平角。水平角定义为了测出水平角的大小，假设在O点（称为测站点）的铅垂线上，水平地安置一个有一定刻划的圆形度盘，并使圆盘的中心位于O点的铅垂线上。如果用一个既能在竖直面内上下转动以瞄准不同高度的目标，又能沿水平方向旋转的望远镜，依次从O点瞄准目标A和B，设通过OA和OB的两竖直面在圆盘上截得的读数分别为m和n，则水平角β就等于n减去m，即β=n-m根据以上的分析，用于测量水平角的经纬仪，必须具备一个水平度盘，并没有能在该刻度盘上进行读数的指标为了瞄准不同高度的目标经纬仪的望远镜不仅能在水平面内转动，而且能在竖直面内旋转。水平角测量原理竖直角测量原理竖直角也称垂直角，就是地面上的直线与其水平投影线（水平视线）间的夹角。如图，Aa垂直于水平面并交于a点，∠Aoa就是直线OA的竖直角，常用α表示。同样道理，如果在O点竖直放置一个有一定分划的度盘，就可以在此度盘上分别读出倾斜视线OA的读数p和水平视线oa的读数q，则OA的竖直角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，如图所示，A点α为正（“+”），称仰角，B点α为负（“-”），称俯角。相关术语见课件术语4全站仪数据采集步骤1测量前的准备（SET2C）2数据采集准备(托普康211D)–(1)测站设置–(2)参数设置–(3)检查内存空间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)数据记录4.1测量前的准备(SET2C)1．电池的安装与检查2．垂直度盘和水平度盘指标的设置3．倾角的自动补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4.1.1电池的安装与检查电池未装入仪器之前，先检查电池开关是否在OFF的位置。安装电池时关上电池解锁纽盖，使电的定位导块与仪器安装电池的凹处相吻合，按电池的顶部，听到“咔嚓”声为安上。当电源接通时，自检功能将确保仪器正常工作。4.1.2垂直度盘和水平度盘指标的设置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，垂直指标已设置完毕；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），水平指标已设置完毕。4.1.3倾角的自动补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通过双轴倾斜传感器已自动进行了小的倾改正，在显示角值稳定后，再读取补偿后的角值。使用双轴（X，y)倾斜传感器所显示的倾角X和y值可进行仪器的整平。此倾角值可用于计算因垂直轴不垂直而引起的垂直角和水平角的误差。4.1.5参数设置根据测量的要求，通过键盘操作来选择并设置仪器参数，如单位、坐标格式等。所设置的仪器参数可储存在存储器中，直到下次改变选择项时才消失。4.2数据采集准备(托普康211D)(1)测站设置(2)参数设置(3)检查内存空间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。测站点数据可由如下两种方法设定：–①利用内存中的坐标数据来决定。–②直接由键盘输入。后视点数据可按如下三种方法设定：–①利用内存中的坐标数据决定。–②直接键人后视点坐标。–③直接键人定向角。4.2.2参数设置进行数据采集之前，应进行有关参数设置，如选择精测模式、单次测距、记录数据前要确认测量结果4.2.3检查内存空间野外数据采集之前，应检查全站仪的内存空间的大小，删除无用的文件。如全部文件无用，可将内存初始化。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)数据记录4.3.1输入控制点坐标输入便于记忆的文件名（如班级代号或姓名声母）。输入点号PT#，一般从表面上1开始（也可以是字符串点名）。依次输入N（X）、E（Y)、Z（H）坐标数据。输入完坐标后，进入下一个点的输入，点号PT＃自动加1。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，使全站仪进入观测状态，再按[MENU]键，进入主菜单。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。4.3.4输入测站点数据在数据采集菜单下，选择F1（OCC．PT＃INPUT），分别输入测站点的点号（PT＃）或坐标（N，E，Z）、测站编码（ID）、仪器高（INSHT）。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，选择一种测量模式，如按F2（SD）键，进入斜距测量；按F3（NEZ）键，进入坐标测量。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、记录。4.3.8数据记录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）5角度测量地面点的相对位置，在传统的地面测量中都是通过测量点与点之间的方位（角度）、距离和高差，根据几何图形来确定，因此地面测量的几何要素就是方位、距离和高差。在角度开始测量前务必做三项检查：–①SETC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．测量两方向间的水平角–2．将水平角设置为所要求的角度–3．水平角复测水平角复测角度测量角度的定义–水平角–垂直角–天顶距测角仪器–经纬仪角度测量的基本操作对点移动底座使垂球对准测站点的标志中心整平借助水准器将垂直轴导至垂线方向最终使仪器的垂直轴通过测站点的标志中心照准旋转照准部借助望远镜的瞄准器找到目标照准轴准确地通过目标读数关系到测量质量及时、客观、准确记录的原始数据不可涂改（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方向的水平度盘读数为0°00′00″。（3）照准第二个目标B，此时显示的水平度盘读数即为两方向间的水平夹角。水平角的测量方法通过观测方向的方法实现水平角测量方向观测法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测全圆方向观测法和方向观测法无本质差别,只是每半测回观测都起终于同一起始方向,可以更好的检核观测结果方向数多于三个时采用水平角的测量方法全组合测角法用于高精度的水平角观测每次只取2个方向观测其间的角度在一个测站上要将所有方向中任意两个方向所能组合的全部角度都用相同的测回数加以观测水平角观测的注意事项完全方向测回–一个测站各测回观测应当包括全部方向–不完全方向测回只在测量精度不高时用测站不超过三个方向才可以用方向法,否则要用全圆观测法每一个测回观测开始之前,先应该严格整平水准气泡,观测过程中气泡的偏离量不可大于规定的限值垂直角观测方法中丝法观测–望远镜丝网中的水平中丝依次照准目标–盘左盘右–测站方向数较多时,采用分组观测三丝法观测–用丝网的上、中、下三根水平丝分别照准同一个目标进行观测，读数–对于一个方向，每一测回观测可以得到三个结果–可以适当减少测回数垂直角观测的注意事项观测照准的目标应有明确部位–一般照准目标的顶部和上边缘–量取标高和仪器高盘左盘右观测目标的成象都是倒象，为了照准目标部位的一致性，必须将目标象置于垂直丝左、右对称的位置进行照准每次照准并进行读数之前,都应注意到指标水准器的气泡必须居中距离测量长度标准-米–约为地球周长的四千万分之一–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秒的时间间隔内所传播的路程的长度1983年国际计量大会通过自然界恒定不变的精确值对于近代使用光波测距仪进行距离测量更为方便6距离测量测量距离的方法主要有两种：钢尺丈量和光波测量仪测量（全站仪测量距离的原理与此相同）。具体使用那种方法主要看现场的情况，因为现在绝大多数的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。距离测量选择测量模式输入棱镜常数气象改正返回信号的检查斜距、水平距和高差测量（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