3角度距离测量与全站仪

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一、角度测量原理1、水平角测量原理水平角:空间相交两直线的夹角在水平面上的投影。原理:利用铅垂线获得水平度盘面来量取过两直线的铅垂面的二面角.ab第二章角度、距离测量与全站仪§1经纬仪和角度测量2、竖直角测量原理竖直角:目标方向和特定方向(水平方向或天顶方向)之间的夹角。其中和水平方向的夹角称高度角(习惯仍称竖直角),取值范围0˚~±90˚,上仰为正,下俯为负;和天顶方向的夹角称天顶距,取值范围0˚~180˚。任何竖盘水平方向读数为定值(90˚倍数),因此观测时只需瞄准目标点读数,即可计算出竖直角。二、光学经纬仪基本构造和分类1、结构组成照准部(望远镜、水准管、测微系统、度盘系统、转动控制装置)、水平度盘、基座等。2、分类(1)从读数系统分:游标、光学、电子经纬仪(2)按精度指标分:DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ15等(3)按作用分:激光定向、坡面、坐标、陀螺经纬仪等3、主要部件(1)望远镜用于精确照准测量目标并在标尺上读数的设备。十字丝分划板用于准确瞄准目标,主要有中丝(用于竖直角观测)、竖丝(用于水平角观测)、上丝、下丝(又称视距丝,用于视距测量)构成。(2)水准器(3)水平和竖直度盘4、读数(1)分微尺读数系统(DJ6型)(2)单平板玻璃测微读数系统(DJ6型)(3)双平板玻璃测微读数系统三、电子经纬仪利用电子测角系统代替光学读数系统,能自动显示、储存测量数据。1、仪器安置(1)对中目估三脚架大致水平,三脚架中心大致对准地面标志中心,踏紧一条架腿。双手分别握住另两条架腿,眼睛注视对中目镜,前后左右移动架腿,直至分划中心对准地面标志中心,放下两架腿并踏紧。调节架腿使圆气泡居中。(2)整平转动照准部,使长气泡与一对脚螺旋平行,转动该脚螺旋使气泡严格居中;转动照准部90°,与原方向垂直,转动第三脚螺旋使气泡居中。反复检查调整,直至气泡在任何方向居中。察看对中偏离情况,1、2反复调整进行。(3)照准(4)读数四、角度测量2、水平角测量(1)测回法观测程序:盘左A-盘左B-盘右B-盘右A左左左ab右右右ab)(右左21813914(2)方向法观测程序:盘左A、B、C、D-盘左A(归零)-盘右A-D、C、B、A(计算见下表)15163、竖直角测量(1)竖盘构造)()(180212127090LRRLRLRL(2)竖角计算)360)((21RLx(3)竖盘指标差视线水平时度盘读数和标准读数的差值。(4)竖直角观测(中丝法)(a)仪器安置对中、整平、量仪器高。(b)照准、读数盘左瞄准目标(量取目标高处),气泡居中后读数并记录下来,盘右同样操作。(c)成果整理计算、检核4、竖盘指标自动归零当经纬仪微量倾斜时,自动调整光路使读数为竖盘指标水准管气泡居中时的正确读数.在J2经纬仪中已经普遍采用,减少操作复杂程度和某些系统误差影响。§2距离测量地面上两点间的距离是指:两点沿铅垂线方向在大地水准面上投影点间的弧长。一定测区范围内,可用水平面代替水准面,此时两点连线在水平面上的投影长度称水平距离;不在同一水平面上的两点间连线的长度称为倾斜距离。测量两点间的水平距离是确定地面点位的基本测量工作。常用测距方法有:钢尺测距、视距测量、光电测距。一、钢尺量距1、丈量工具(1)钢尺(2)端点尺和刻线尺的区别(3)其它工具测钎、测杆、垂球、温度计、拉力计等。2、钢尺的检定尺长方程式:)(**0000ttlalllt时的尺长改正数:钢尺在温度00tl)(此时温度为:丈量时钢尺实际长度tlt长度):钢尺名义长度(刻划0l)(:钢尺膨胀系数(Cmm/105.126)准温度,一般为:钢尺鉴定时温度(标Ct200:丈量时钢尺温度t3、一般丈量方法一般后司尺员持零点端,前司尺员持末端,另有记录员记录。丈量时尽量使用整尺段,末段用零尺段,则一般需往返丈量,用相对误差衡量精度,精度允许范围内取往返测平均值作为最终成果。qlnDABDDDK返往4、精密丈量方法(1)定线(2)量距(3)测量桩顶高(4)长度归算改正(a)尺长改正(b)温度改正(c)倾斜改正二、光电测距1、光电测距的优点:精确、方便、快捷2、电磁波测距仪(EDM):利用电磁波作为载波和调制波进行长度测量的仪器。3、基本原理4、分类(1)按测定时间分类脉冲式、相位式(2)按测程分类长程、中程、短程(3)按载波源分类微波、光电(4)按精度分类Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级DtCD2*215、标称精度一般形式:±(a+b*Dppm)mm如:±(5+5*Dppm)mm,则1公里误差为±10mm。6、测距原理(1)脉冲式光电测距脉冲发射-开门-目标反射-接收、关门-显示(2)相位式光电测距原理:通过测定连续调制信号在待测距离上往返传播的相位变化来间接测定传播时间从而求得被测距离。)(*2)2(**212*2*21,*212*2*2222NNDNfcDNfcDtcDfttftsDDDD§3全站仪及其使用一、概述1、全站仪:全站型电子速测仪的简称,指在测站上一经观测,必要的观测数据如水平角、竖直角、距离等均能一并自动采集、显示和储存,并能同时得到高差、坐标等数据的一种测量仪器。2、结构:电子测角、电子测距、电子补偿、微机处理装置四大部分。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。其主要功能是:根据键盘指令启动仪器进行测量工作,由微处理器对获取的倾斜距离、水平角、竖直角、垂直轴倾斜误差、视准轴误差、垂直度盘指标差、棱镜常数、气温、气压等信息加以处理,从而获得各项改正后的观测数据和计算数据。输入、输出包括键盘、显示屏、双向数据通信接口,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。GTS335W的面板GTS335W和PC机数据通信全站仪按其结构可分为:组合式(积木式)、整体式。1)组合式全站仪:由测距头、光学经纬仪及电子计算部分拼装组合而成。出现较早,经改进可将光学角度读数通过键盘输入到测距仪并对倾斜距离进行计算处理,最后得出平面距离、高差、方位角和坐标差,并可自动地传输到外部存储器中。发展:把测距头、电子经纬仪及电子计算部分拼装组合在一起。优点:能通过不同的构件进行多样组合,当个别构件损坏时,可以用其它构件代替,具有很强的灵活性。早期的全站仪都采用这种结构。(也称半站仪)2)整体式全站仪:在一个机器外壳内含有电子测距、测角、补偿、记录、计算、存储等部分。将发射、接收、瞄准光学系统设计成同轴,共用一个望远镜,角度和距离测量只需一次瞄准,测量结果能自动显示并能与外围设备双向通讯。优点:体积小,结构紧凑,操作方便、精度高。近期的全站仪都采用整体式结构。如果仪器有水平方向和竖直方向同轴双速制动及微动手轮,瞄准操作只需单手进行,更适合移动目标的跟踪测量及空间点三维坐标测量,操作更方便、应用更为广泛。3、全站仪的技术指标主要精度指标:测角精度、测距精度。目前测角精度最高为0.5”,如徕卡的TC2003,测距精度最高的为1mm+1ppm。其它重要技术指标还有内存大小、电池使用时间、倾斜补偿的范围和类型(单轴/双轴?)、是否有免棱镜功能、自动调焦功能,仪器内置的软件丰富程度,仪器是否可升级,防水、防尘,耐用性能、性价比等。4、全站仪的合作目标主要包括棱镜和各种反射片、反射靶,为全站仪提供观测和反射目标。5、演变历程opticaltheodolite—electronictheodoliteSteeltape———EDM1968年原西德奥普托厂(OPTON厂)将电子经纬仪和电磁波测距仪设计于一体,研制出了世界上第一台全站型电子速测仪RegElta14全站仪,1996年我国南方测绘仪器公司生产出了第一台全站仪NTS202。6、全站仪的应用范围与特点全站仪的应用范围:测绘工程、建筑工程、交通与水利工程、地籍与房地产测量;大型工业生产设备和构件的安装调试、船体设计施工、大桥水坝的变形观测、地质灾害监测及体育竞技等领域中都得到了广泛应用。其应用特点:1)在同一个测站点,可以一次完成全部测量的基本内容,包括角度测量、距离测量、高差测量;实现数据存储和传输。2)控制测量中,导线测量、前方交会、后方交会等程序功能,操作简单、速度快、精度高;其它程序测量功能方便、实用、应用广泛。3)地形测量过程中,可将控制测量和地形测量同时进行。4)施工放样测量中,可将设计好的管线、道路、工程建筑的位置测设到地面上,实现三维坐标快速施工放样。5)变形观测中,可对建筑(构筑)物的变形、地质灾害等进行实时动态监测。6)通过传输设备,可以将全站仪与计算机、绘图机相连,形成内外一体的测绘系统,从而大大提高地形图测绘的质量和效率。1、中国南方测绘NTS202全站仪1)能完成基本的电子测角(±2“)、测距±(5mm+5PPM)功能;2)实现数据实时传输(标准RS-232接口,可与计算机或PCE-500等电子手簿通讯);3)有悬高测量、对边测量、坐标放样等应用软件;但:显示屏字符显示为8段式,不便于显示字母等字符;无内置数据采集功能;性能也不够稳定(测距功能)。二、主要品牌全站仪简介2、日本宾得(PENTAX)PTS-V2全站仪能完成基本的电子测角(±2“)、测距±(2mm+2PPM)功能并实现数据实时传输,有悬高测量、对边测量、坐标放样等多种应用软件,能自动测量环境温度、气压,自动修正;具有三轴补偿功能;性能稳定。但无内置数据采集功能。能完成基本的电子测角(±5“)、测距±(2mm+2PPM)功能并实现数据实时传输,有偏心测量、悬高测量、对边测量、坐标放样、后方交会、面积测算等多种应用软件;能自动测量环境温度、气压,自动修正;性能稳定。有内置数据采集、编辑、传输功能(可存储8000个观测点,或16000个坐标点)。全中文显示,是世界首创采用蓝牙无线通讯技术的全站仪,最适合野外作业的需求(不太实用)。特别耐用,防水防尘等级达IP66级。装备长效电池(BT-52QA),作业时间达10小时/8小时。3、日本拓普康(TOPCON)GTS-335W全站仪4、日本拓普康(TOPCON)GTS-335N全站仪1)全中文数字键全站仪,带有数字/字符键,野外输入更方便;2)扩充数据功能,可存储24000个观测点或24000个坐标点;3)在全站仪内部定制安装了道(线)路定线、设计和放样软件,让以前繁杂的计算工作都变得简单和有效,在道路放样外业工作中可以完全抛开计算器(宣传语言,无非常规缓和曲线计算、边距放样计算功能);4)可选配激光对点器。5、日本拓普康(TOPCON)GTS720全站仪精度:±1″\±(2mm+2ppm)主要性能特点:1)WinCE.NET操作系统,界面友好,二次开发变得实际可行2)首台运用64K彩屏技术,触摸屏设计,全中文操作3)内置应用软件TopSURV功能较强,涵盖道路定线设计、道路放样、横断面设计、边坡放样程序等,能与GPS的数据不经任何转换直接使用。4)采用USB接口,同时具备RS-232接口5)通用的存储卡系统,可使用CF卡(和较多数码相机存储卡兼容)扩充或转存数据,比以往的PCMCIA卡更易购买、价格更低廉、容量更大。其它如GPT-7000系列,具有独特的小型光学系统脉冲激光技术使得GPT-7000系列在无棱镜模式下仅使用1级激光,即可测量250米的范围。实现了无棱镜模式下的窄光束测量,能够精确地测量铁丝网另一侧地建筑物和建筑物地拐角。能分辨出不同点地信号,从而正确地辨识目标。GPT-8200A系列,具有自动追踪、自动照准功能,无棱镜实现1200m测距,对灾区、危险地带、以及机场等禁止通行地地方,也能让测量变得轻而易举;自动跟踪功能,对于高速移动物体能够自动跟踪。GPT-7000i系列,内置两个CCD数码相机(广角和长焦),测量坐标与影像数据同步记录。Trimble5600系列配置四速伺服马达操作

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