全站仪认识与使用(二学位).ppt
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1、全站仪的认识与使用,定义,全站仪:即全站型电子速测仪(Electronic Total Station)。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。,全站仪的主要品牌,TOPCON 拓普康,AP-LIA,GTP 8000,GTS 810,全站仪的主要品牌,LEICA 徕卡,TPS 1100,TCA 2003,TPS 400,全站仪的主要品牌,SET 4120,SET 610,SOKKIA 索佳,SET 4110R,全站仪的主要品牌,NIKON 尼康,NPL 821,NPL 350,C 100,全站仪的主要品牌,ZEISS
2、 蔡司,ELTA S,ELTA C,ELTA R,二.全站仪测角、测距原理,三.影响全站仪精度的因素分析,四.仪器的基本认识和操作,五.仪器的校正,一.全站仪的构造,探讨的主要内容,六.与电脑的通讯,七、测量前的准备工作,一、全站仪的构造,全站仪(total station)构造,全站仪构造,二、全站仪测角、测距原理,全站仪测角原理,根据测角原理分类:1、光栅增量式 2、绝对编码式 3、动态测角(制作难度大,研发中),1、光栅增量式原理,仪器光栅盘上刻了16200对黑白相间的条纹,盘在旋转的过程中交产生明暗交替的光信号(莫尔干涉条纹),再由光电转换器把光信号转换成电信号送给计数器进而计算出角度
3、,光栅盘,模拟器读数原理,光栅增量测角的特点,1、仪器关机后必须重新照后视2、开机旋转望远镜过零3、使用增量式光栅度盘测角时,照准部转动的速度要均匀,不可突快或太快,以保证计数的正确性。4、精度一般5、维修麻烦6、市面上采用这种测角方式的主要有:早期南方、尼康、苏光、北光、早期拓普康,2、绝对编码式,在编码盘上刻画有明暗相间的二进制代码(相当于直接把角度刻在盘上),最后由光电探测器(CCD)送到CPU译码,最后得到角度值,光栅增量式测角的特点,1、开机直接出角度2、仪器关机后不必须重新照后视3、照准部转动的速度没有要求。4、精度高5、维修方便6、市面上采用这种测角方式的主要有:主流南方、索佳、
4、天宝、徕卡、部分拓普康,3、动态光栅度盘测角 动态光栅度盘测角原理如下图所示。度盘光栅可以旋转,另有两个与度盘光栅交角为的指标光栅S和R,S为固定光栅,位于度盘外侧;R为可动光栅,位于度盘内侧。同时,度盘上还有两个标志点a和b,S只接收a的信号,R只接收b的信号,测角时,S代表任一原方向,R随着照准部旋转,当照准目标后,R位置已定,此时启动测角系统,使度盘在马达的带动下,始终以一定的速度逆时针旋转,b点先通过R,开始计数。接着a通过S,计数停止,此时计下了RS之间的栅距(0)的整倍n和不是一个分划的小数0,则水平角为=n0+0。事实上,每个栅格为一脉冲信号,由R、S的粗测功能可计数得n;利用R
5、、S的精测功能可测得不足一个分划的相位差0,其精度取决于将0划分成多少相位差脉冲。,动态测角除具有前两种测角方式的优点外,最大的特点在于消除了度盘刻划误差等,因此在高精度(0.5级)的仪器上采用。但动态测角需要马达带动度盘,因此在结构上比较复杂,耗电量也大一些。,4、补偿器补偿原理,倾斜:仪器在架设、精确整平以后,由于受作业条件、地面疏松、各种气象等条件的影响,会使仪器整平失常;也就是仪器的竖轴偏离垂直,存在一定的倾斜,这种竖轴不垂直的误差称为竖轴误差。,X轴、Y轴:竖轴的倾斜实际上有两种。一种是在望远镜的纵转方向(X 轴)的倾斜,另一种是在与X 轴垂直的横轴方向(Y 轴)的倾斜。若不是正对X
6、 轴和Y 轴倾斜,根据几何关系可以将倾斜方向解析到X 轴和Y 轴方向。,单轴倾斜。仪器竖轴倾斜时能自动改正由于竖轴倾斜对竖盘读数的影响。,双轴倾斜。双轴倾斜补偿器。双轴倾斜补偿器的功能是,仪器竖轴倾斜时能自动改正由于竖轴倾斜对竖盘以及水平度盘读数的影响。,全站仪测距原理,根据测距原理分类:1、相位式测距 2、脉冲式测距 3、变频法测距,1、相位式测距,零光路=误差+0M,外光路=误差+实际距离,外光路-零光路=实际距离,特点:精度高,速度稍慢,图45,相位式测距原理框图,2、脉冲式测距,测距仪发射激光的同时打开计时器,激光经被测量物体反射后又被测距仪接收,接收的同时关闭计时器;两次相差的时间t
7、乘以光速就是测距仪和被测量物体之间的2倍距离。,特点:速度快,精度差,3、变频法测距,在中短程测距中早已被淘汰,棱镜,Single prism system单棱镜组,Mini prism 微型棱镜,Triple prism system三棱镜组,Wood Tripod 木脚架,Aluminum Tripod 铝脚架,脚架,Compression Lock拧式锁紧机构,Quick Lock握式锁紧机构,Twist Lock拧式锁紧机构,Graduation 刻度,Quick Lock握式锁紧机构,Circle Level圆水准器,Prism Pole 对中杆,Bipod 支架,棱镜杆,Diago
8、nal eyepiece弯管目镜,Through compass管状指南针,Solar filter太阳滤光镜,Solar reticle太阳十字丝,其它附件,Superior Basic Function for Measuring Distance&Angle 强大的测距、测角功能Increased Internal Memory for Data Storage 大容量内存Dual-Axis Compensator 双轴补偿器Compact and Light Weight 小巧轻便Waterproof IPX6!防水等级达IPX6Easy to Use 容易使用,主要特点,Waterp
9、roof IPX6!IPX6 Defined as Water projected in powerful jets against enclosure from any direction shall have no harmful effects.从任何方向用水龙头喷射不会造成影响,防水,操 作 键 盘,操作面板,操作键盘,操作键盘,显示 显示屏使用液晶点阵显示,每屏4行,每行20个字符。通常,上面三行显示测量数据,最下面一行显示对应于功能键的功能信息,这些功能信息随测量模式的不同而变化。对比度与照明,显示窗口的对比度与照明是可调整的。,显示面板,示例:,V:901020HR:120304
10、00SET HOLD HSET P1,HR:1203040HD*65.432 mVD 12.345 mMEAS MODE S/A P1,角度测量模式竖直角:901020水平角:1203040,距离测量模式水平角:1203040水平距离:65.432m高差:12.345m,显示面板,显示的简写标志,显示面板,H-BZ R/L CMPS P3,TILT REP V%P2,V:901020HR:12030400SET HOLD HSET P1,F1 F2 F3 F4,功能键,功能键的功能显示在屏幕的最底行。功能键的功能按对应的功能信息确定。,角度测量模式,功能键,第一页,角度测量模式,功能键,第二页
11、,角度测量模式,功能键,第三页,角度测量模式,功能键,角度测量,第一步:,测量水平角与竖直角,操作:,瞄准第一个目标点A。,显示:,V:901020HR:12030400SET HOLD HSET P1,(确保当前是角度测量模式),角度测量,第二步:,测量水平角与竖直角,操作:,设置目标点A的水平角度数为 00000.先按F1功能键(0 set),再按F3功能键(YES)。,显示:,H ANGLE 0 SET OK?YES NO,V:901020HR:000000SET HOLD HSET P1,角度测量,第三步:,测量水平角与竖直角,操作:,瞄准第二个目标点(B),即可显示水平角读数。,显示
12、:,V:983620HR:16040200SET HOLD HSET P1,角度测量,距离测量,第一步:,距离测量(连续测量模式),操作:,瞄准目标棱镜的中心。,显示:,V:901020HR:12030400SET HOLD HSET P1,(确保当前模式为角度显示模式。),距离测量,第二步:,距离测量(连续测量模式),操作:,按下 键后,仪器便开始测量距离。(当电子测距系统EDM在工作时,屏幕上会显示星号“*”。),显示:,HR:1203040HD*mVD:mMEAS MODE S/A P1,HR:1203040HD*123.456 mVD:5.678 mMEAS MODE S/A P1,距
13、离测量,第三步:,距离测量(连续测量模式),操作:,再次按下 键,屏幕将转换到显示水平角(HR)、竖直角(V)和斜距(SD)的状态。,Display,V:901020HR:1203040SD*131.678 mMEAS MODE S/A P1,距离测量,坐标测量,Remote Elevation Measurement(REM)悬高测量 Missing Line Measurement(MLM)对边测量Setting Z Coordinate of Occupied Point 测站点高程反算Area Calculation 面积计算Point-to-Line Measurement 点到线测
14、量,应用程序测量,悬高测量,This feature measures the height where a prism can not be placed directly.Measurement can be extended along the plumb line as the height is continuously displayed.该功能用来测量无法直接放置棱镜点的高程,实际测量时可连续地显示沿铅垂方向任一点的高度。,Remote Elevation Measurement(REM),应用程序测量,对边测量 Missing Line Measurement(MLM),Mul
15、tiple lines can be drawn between:1.the first point and the last point.2.the last 2 points.Horizontal distance,difference in height and slope distance are calculated.Coordinate file data and manual input data are available to be used.,对边测量有两种方式:1、第一点与最后一点;2、最后两点本程序可计算上述两种情况的平距、高差和斜距,计算可以使用坐标文件数据和手工输入
16、数据。,应用程序测量,测站点高程反算,Z coordinate and direction angle of the instrument can be calculated and reset by measuring Z coordinate of known points(Max.10 points)displayed.通过观测已知点的高程(最多10个点)来计算并重新设置测站点的高程与方位角。,Setting Z Coordinate of Occupied Point,应用程序测量,面积计算,Area can be calculated using measured data or f
17、ile data(Coordinate data).可使用直接观测值或文件数据(坐标数据)来计算面积。,Area Calculation,应用程序测量,点到线测量,Create a new coordinate by measuring to two points.The 1st point becomes the origin and the 2nd point becomes the N axis direction.通过观测两已知点即可确定一新点的坐标。坐标系为:第一个点作为坐标原点,而第一点到第二点的方向作为N(轴)方向。,Point-to-Line Measurement,应用程序测
18、量,三.影响全站仪精度的因素分析,1、正确的参数设置 棱镜常数 温度T、气压P 补偿器开关与否 格网因子 坐标格式 水平左右角的设置 2、棱镜杆的准直度 3、好的脚架,1、参数设置,棱镜常数,南方、北光等:以棱镜所标定的常数为准徕卡:进口以标定为准;国产的(mm+34.4)苏光、尼康:负改正。即30mm的南方棱镜其为+30mm,1.当温度的误差为1度时,将会给距离值带来1mm/km的误差;2.当气压的测量误差为1百帕时,将会给距离值带来0.3mm/km的误差;3.全站仪的气象参考点一般为15度,1013百帕(或760mmHg)。因此,当你不输入实时气象参数,当温度为30度时,将会给测距成果带来
19、15mm/km的误差。建议应该根据当天的天气预报所预测的平均气温为温度、1013百帕(或760mmHg)为气压输入测距仪,一般就能够满足普通放样要求。,温度与气压,高程、气压换算表,补偿器开关与否,1.严格整平,水平方向误差较小;2.俯仰角太大,影响很大。,坐标格网因子 h,坐标格网因子是考虑地球表面上不同的点间平距在大地坐标系中参考椭球体表面上的标高投影后平距的变化影响,一般情况下不使用格网因子。格网因子的计算:H=R/R+H h=H*M有格网因子是距离的计算:HDg=HD*hR地球半径HD地球上两点间的平距HDg坐标格网上两点间距离H高程因子M比例尺因子(0.9900001.010000)
20、,坐标格式 NEZ(XYZ)ENZ(YXZ)水平左右角的设置 HR HL,其他,2、棱镜杆的准直度,不正最大会有公分级误差,所以建议一个月左右校正一次,3、好的脚架,木脚架(稳定性好)铝脚架(方便),四、仪器的基本认识和操作,全站仪操作键,(一)全站仪键盘功能,(二)显示符号,全站仪的基本操作,一、电池装卸在关机情况下更换电池,按下电池盒顶部的电池锁紧杆,取下电池,将充好电的电池底部插入仪器的槽中,按压电池盒顶部的电池锁紧杆,使电池卡入仪器中固定归位。电池剩余容量显示级别与测量模式有关,测角模式下电池剩余容量够用,并不代表测距模式下够用。当从测角模式转为测距模式,由于电池容量不足可能导致测距中
21、止,这是因为测距模式耗电量高于测角模式。,全站仪的基本操作,二、安置仪器包括对中、整平和仪器就位。采用光学对中器或激光对中,进行精确对中距离测量时,在测量目标处同样进行对中整平、安置棱镜组,然后目测,调整棱镜的俯、仰角大小,让棱镜与望远镜粗略位于同一直线上。,快速对中整平(方法同经纬仪),对中粗平精平再对中再精平1、拿起三脚架,概略放平;安装仪器,紧固连接螺旋2、通过光学对点器(或激光、锤球)对已知点,要点是一只脚架不动,左右手各握一个脚架腿,眼睛通过对点器对点,基本对好后落实手握脚架踏实3、通过仪器脚螺旋调整对中偏差 4、调节脚架使圆水准气泡居中,只要调节近身体一侧的2个脚架即可 5、调节管
22、水准气泡居中6、松动仪器连接螺旋,平移仪器再次精确对中并紧固螺7、最后再N次调节管水准气泡居中,全站仪的基本操作,三、开机、瞄准安置仪器后,长按电源键开机,屏幕出现仪器型号等,翻转望远镜后,仪器自动进入测角模式。通过粗瞄器照准目标处棱镜,调节目镜、物镜调焦螺旋,使目标成像清晰,制动水平和竖直螺旋,调整水平和竖直微动螺旋精确瞄准棱镜中心。,第二节 全站仪的基本操作,四、参数设置和输入 按*键进入*键模式下,可进行对中器强度设置,对比度调节、照明、补偿器,参数的设置。按或键直接调节液晶屏显示的对比度;按键来选择激光对中的强度;按F1选择开关背景灯;按F2选择开关垂直补偿器;按F4对棱镜常数和温度大
23、气压进行设置。基本参数设置 按MENU键进入菜单界面,按F4向下翻到2/3页,按F2键进入参数设置页面,F1:单位设置;F2:模式设置;F3:其他设置,单位设置F1:英尺类别 F2:角度单位F3:距离单位 F4:温度单位模式设置(按F4进行翻页)开机模式(角度测量;距离测量;坐标测量)测距模式(单次精测;N次测量;重复测量;跟踪)格网因子(使用或不使用格网因子)坐标显示顺序(NEZ;ENZ)天顶零/水平零 平距/斜距(斜距/平距和高差)关测距时间(几分钟/关),其他设置最小读数(角度最小读数;距离最小读数)盘左盘右测坐标(不等/相等)自动开关机水平角蜂鸣声 测距蜂鸣声 两差改正(关;0.14;
24、0.2)日期和时间设置蜂鸣,数字的输入(1)数据的输入(如要设置测站点的仪高)按MENU进入菜单选择F1:数据采集,按F3进行字母和数字的切换,按数字键盘输入文件名,按F4进入数据采集菜单,按F1:设置测站点,按键移动箭头到仪器高栏,按F2进入输入模式,按1.5输入,最后按F4确认。(2)字符的输入(如要输入测站编码)同上法进入设置测站点菜单,按键移动箭头到编码栏,按F2进入输入模式,当输入的字母有连续两个在同一键上,可采用连续按键来选择键上的三个字母。修改可按键移动光标到要修改的数字上,并再次输入,五、测量模式按键操作 在测量模式下的按键操作以软键(F1F4)操作 为主。软键的功能根据测量模
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