拓普康全站仪及其在工程测量中的运用

拓普康全站仪及其在工程测量中的运用[导读]全站仪上半部分包含有测量的四大光电系统，即水平角测量系统、竖直角测量系统，水平补偿系统和测距系统。李闽(福建交通职业技术学院)摘要：本文以拓普康全站仪GTS-330为例，阐述了全站仪的基本原理，全站仪的操作与使用，以及全站仪在工程测量中的运用。通过边桩放样，介绍了采用拓普康GTS-330系列进行测量放样工作的具体操作过程，指出拓普康GTS-330系列自带的中桩边桩计算软件在放样过程中只需输入曲线要素就可以直接进行放样，从而使测量工作人员强度越来越小，而工作效率越来越高。关键词：全站仪操作工程测量运用0引言电子全站仪是一种集光、机、电及精密机械加工等高精尖技术于一体的先进测量仪器，用它可准确、高效、方便地完成多种工程测量工作。它不仅精度高，而且速度快、操作简便，还带有丰富的内置软件，具有常规测量仪器无法比拟的优点，在测绘、测试、监测等领域应用日渐广泛。本文就拓普康全站仪来简述一下全站仪在工程测量中的应用。拓普康公司2002年最新推出的全中文化全站仪——GTS-330系列全站仪。其机身小、画面大、全中文显示，最适合一线作业的需求。它的特点是：①GTS-330W是世界首创采用蓝牙无线通讯技术的全站仪，野外使用更方便，数字输入更简单。②优越的距离和角度测量功能：测角精度：±2”/5”，绝对法测角，无需过零检验；测距精度：±（2mm+2ppm*D）；测程：3km/一块棱镜；高速测距：精测1.2秒、粗测0.7秒、跟踪0.4秒。③装有双轴补偿器，可提供电子气泡用于整平，并可自动改正由于整平误差对水平角和竖直角观测的影响。④装有应用测量程序，可做偏心测量、对边测量、后方交会以及面积测算等项目。⑤特别耐用，防尘等级达IP66级。⑥结构紧凑，重量轻（主机含电池仅4.9KG），携带方便。⑦充足的内存空间供数据存储用，可存储8000个观测点16000个坐标点。⑧装备长效电池（BT-52QA），作业时间达10小时。⑨操作面板简单，屏幕显示全中文化，易学易用。1全站仪基本原理全站仪是全站型电子测速仪的简称，又被称为“电子全站仪”，是指由电子经纬仪、光电测距仪和电子记录器组成的，可实现自动测角，自动测距、自动计算和自动记录的一种多功能高效率的地面测量仪器。电子全站仪进行空间数据采集与更新，实现测绘的数字化。它的优势存在于数据处理的快速与准确性。全站仪自身带有数据处理系统，可以快速而准确的对空间数据进行处理，计算出放样点的方位角与该点到测距点的距离，全站型电子速测仪简称全站仪。它是一种可以同时进行角度（水平角、竖直角）测量、距离（斜距、平距、高差）测量和数据处理，由机械、光学、电子元件组合而成的测量仪器。由于只需一次安置，仪器便可以完成测站上所有的测量工作，故被称为“全站仪”。全站仪上半部分包含有测量的四大光电系统，即水平角测量系统、竖直角测量系统，水平补偿系统和测距系统。通过键盘可以输入操作指令、数据和设置参数。以上各系统通过I/O接口接入总线与微处理机联系起来。微处理机（CPU）是全站仪的核心部件，主要有寄存器系列（缓冲寄存器、数据寄存器、指令寄存器）、运算器和控制器组成。微处理机的主要功能是根据键盘指令启动仪器进行测量工作，执行测量过程中的检核和数据传输、处理、显示、储存等工作，保证整个光电测量工作有条不紊地进行。输入输出设备是与外部设备连接的装置（接口），输入输出设备使全站仪能与磁卡和微机等设备交互通讯、传输数据。2全站仪的操作与使用电子全站仪装备有中央处理单元、存储单元和输入输出单元等等，可以根据田野测量的水平角、竖直角、倾斜距离等数据，实时计算、显示和输出所需要的点与点之间的方位角、水平距离、高差或点的三维坐标等测量成果。通过输入输出单元，能够输入测站点坐标、起始方向的方位角等基础数据，并将测量结果直接输出到电子计算机中进行计算、编辑和自动成图，同时可以根据需要自动生成等高线。测量的图形既可以存储在计算机中，也能够根据需要以多种比例尺打印输出，同时还能够输入到地理信息系统等软件中作进一步的加工、处理和应用，生成数字地面模型.所以电子全站仪配合计算机测图能够提高测量和成图的精度，实现测量的高度自动化。2.1水平角测量2.1.1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。2.1.2设置A方向的水平度盘读数为0°00′00″。2.1.3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。2.2距离测量2.2.1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改正。2.2.2设置大气改正值或气温、气压值实测时，可输入温度和气压值，全站仪会自动计算大气改正值（也可直接输入大气改正值），并对测距结果进行改正。2.2.3量仪器高、棱镜高并输入全站仪。2.2.4距离测量照准目标棱镜中心，按测量键，距离测量开始，测距完成时显示斜距、平距、高差。应注意有些型号的全站仪在距离测量时不能设定仪器高和棱镜高，显示的高差值是全站仪横轴中心与棱镜中心的高差。2.3坐标测量2.3.1设定测站点的三维坐标。2.3.2设定后视点的坐标或设定后视方向的水平度盘读数为其方位角。当设定后视点的坐标时，全站仪回自动计算后视方向的方位角，并设定后视方向的水平度盘读数为其方位角。2.3.3设置棱镜常数。2.3.4设置大气改正值或气温、气压值。2.3.5量仪器高、棱镜高并输入全站仪。2.3.6照准目标棱镜，按坐标测量键，全站仪开始测距并计算测点的三维坐标。3全站仪在工程测量中应用全站仪在工程测量中的应用，不仅提高了工作效率，而且还提高精度。应用有很多种，例如：施工放样、后方交会、导线测量、对边测量、悬高测量等。本文简单介绍施工放样、后方交会。3.1施工放样在现代交通土木建设中随着测量仪器的不断发展和更新，从而使测量技术人员的工作强度越来越小而工作效率越来越高，就施工放样这方面，由过去的经纬仪交会法到运用全站仪直接输入坐标放样，工作效率的提高是不言而喻的，近几年出现的自带中桩边桩计算软件的一系列全站仪在放样过程中只需输入曲线要素就可以直接进行放样了，使测量工作基本实现了傻瓜化。拓普康GTS-330系列就具有此项功能，全站仪可以进行三维x、y、z的放样，通过已知点建站和后视点（或后视方位角）进行坐标的放样。操作程序：施工放样模式——输入站点坐标——输入后视点坐标—输入放样点坐标——实施放样。放样时应注意：在一点放样完毕后应进行放样点坐标测量工作，测出x、y、z与放样点原始数据进行比较，应做到步步校核。另外，在整个放样结束后，需再测一次其他导线点的x、y、z坐标，比较所测数据，以保证仪器在放样中没有错误。3.2后方交会一般可由二个以上已知点建站，输入仪器高，依次输入已知点坐标及高程，并用全站仪测出未知点与已知点的水平距离。当已知点全部输入后，全站仪会自动计算出建站点坐标、高程以及自动保存计算结果。测站点坐标由多个已知点计算而得，要获得坐标，至少必须两个水平角，一个距离或三个水平角，否则就会显示“计算所需数据不足！需要2个角和1个距离或者3个角”。全站仪在工程测量中的应用不仅提高了工作效率，减少了外业计算、记录和外业工作时间，而且提高了作业精度。提高了人们对全站仪的认识，使全站仪更好的应用于工程测量。4结语电子全站仪是近年普遍使用的一种新型的测量仪器，它同时具备了光学经纬仪和电子测距仪的功能，能够方便、快捷地进行高精度测距仪的测量工作。而工程测量则是一项专业性很强，带有普遍性的工作。随着技术的进步、仪器工具的更新和改进，促使工程测量工作越来越简化，精度也越来越高。而合理科学的运用全站仪进行测量，仍需我们进一步的积累经验和继续探讨。参考文献：[1]工程测量学.测绘出版社.1995年6月.[2]拓普康使用手册.我用拓普康全站仪测碎步点，首先进入放样菜单，输入测站点坐标，仪高，再输入后视点坐标，仪器显示照准后视点，选择是后，退出放样菜单，进入数据采集菜单，直接点F3，进行碎步点的测量，请问下这样测出的坐标数据准据吗？最佳答案准确的，只要没有重新设置后视，没有置过盘，方位角就还是准的如果是绝对编码度盘的话哪怕关了机再打开都没有问题，如果是老型号的光栅度盘的关机了再打开就不行了，需要重新对后视的。第二篇全站仪，即全站型速测仪（ElectronicTotalStation）。是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器，是集水平角、垂直角、距离(斜距、平距)、高差测量功能于一体的测绘仪器系统。因其一次安置仪器就可完成该测站上全部测量工作，所以称之为全站仪。广泛用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程测量或变形监测领域。【原理】全站仪是一种集光、机、电为一体的新型测角仪器，与光学经纬仪比较电子经纬仪将光学度盘换为光电扫描度盘，将人工光学测微读数代之以自动记录和显示读数，使测角简单化，且可避免读数误差的产生。电子经纬仪的自动记录、储存、计算功能，以及数据通讯功能，进一步提高了测量作业的自动化程度。全站仪与光学经纬仪区别在于度盘读数及显示系统，电子经纬仪的水平度盘和竖直度盘及其读数装置是分别采用两个相同的光栅度盘（或编码盘）和读数传感器进行角度测量的。根据测角精度可分为0.5″，1″，2″，3″，5″，10″等几个等级，【简史】全站仪是人们在角度测量自动化的过程中应用而生的，各类电子经纬仪在各种测绘作业中起着巨大的作用。全站仪的发展经历了从组合式即光电测距仪与光学经纬仪组合，或光电测距仪与电子经纬仪组合，到整体式即将光电测距仪的光波发射接收系统的光轴和经纬仪的视准轴组合为同轴的整体式全站仪等几个阶段。最初速测仪的距离测量是通过光学方法来实现的，我们称这种速测仪为“光学速测仪”。实际上，“光学速测仪”就是指带有视距丝的经纬仪，被测点的平面位置由方向测量及光学视距来确定，而高程则是用三角测量方法来确定的。带有“视距丝”的光学速测仪，由于其快速、简易，而在短距离（100米以内）、低精度（1/200(1/500）的测量中，如碎部点测定中，有其优势，得到了广泛的应用。随着电子测距的出现，大大地推动了速测仪的发展。用电磁波测距仪代替光学视距经纬仪，使得测程更大、测量时间更短、精度更高。人们将距离由电磁波测距仪测定的速测仪笼统地称之为“电子速测仪”（ElectronicTachymeter）。然而，随着电子测角技术的出现。这一“电子速测仪”的概念又相应地发生了变化，根据测角方法的不同分为半站型电子速测仪和全站型电子速测仪。半站型电子速测仪是指用光学方法测角的电子速测仪，也有称之为“测距经纬仪”。这种速测仪出现较早，并且进行了不断的改进，可将光学角度读数通过输入到测距仪，对斜距进行化算，最后得出平距、高差、方向角和坐标差，这些结果都可自动地传输到外部存储器中。全站型电子速测仪则是由电子测角、电子测距、电子计算和数据存储单元等组成的三维坐标测量系统，测量结果能自动显示，并能与外围设备交换信息的多功能测量仪器。由于全站型电子速测仪较完善地实现了测量和处理过程的电子化和一体化，所以人们也通常称之为全站型电子速测仪或简称全站仪。20世纪八十年代末，人们根据电子测角系统和电子测距系统的发展不平衡，将全站仪分成两大类，分体式和整体式。20世纪九十年代以来，基本上都发展为整体式全站仪。【分类】全站仪采用了光电扫描测角系统，其类型主要有：编码盘测角系统、光栅盘测角系统及动态（光栅盘）测角系统等三种。全站仪按其外观结构可分为两类：（1）积木型（Modular，又称组合型）早期的全站仪，大都是积木型结构，即电子速测仪、电子经纬仪、电子记录器各是一个整体，可以分离使用，也可以通过电缆或接口把它们组合起来，形成完整的全站仪。（2）整体性（Integral）随着电子测距仪进一步的轻巧化，现代的全站仪大都把测距，测角和记录单元在光学、电子机械等方面设计成一个不可分割的整体,其中测距仪的发射轴、接收轴和望远镜的视准轴为同轴结构。这对保证较大垂直角条件下的距离测量精度非常有利。全站仪按测量功能分类，可分成四类：（1）经典型全站仪（Classicaltotalstatio