全站仪的测量方法
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发布时间：2022-04-29 22:02
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时间：2023-10-09 13:38
随着现代科学技术的发展和计算机的广泛应用，一种集测距装置、测角装置和微处理器为一体的新型测量仪器应运而生。这种能自动测量和计算，并通过电子手簿或直接实现自动记录、存储和输出的测量仪器，称为全站型电子速测仪，简称全站仪。全站型电子速测仪是数字测图中常用的数据采集设备。全站仪分为分体式和整体式两类。分体式全站仪的照准头和电子经纬仪不是一个整体，进行作业时将照准头安装在电子经纬仪上，作业结束后卸下来分开装箱；整体式全站仪是分体式全站仪的进一步发展，照准头和电子经纬仪的望远镜结合在一起，形成一个整体，使用起来更为方便。对于基本性能相同的各种类型的全站仪，其外部可视部件基本相同。全站仪主要由五个系统组成：控制系统、测角系统、测距系统、记录系统和通讯系统。全站仪组成及各系统间关系见图8.5。 专业的3S站 3s8.cn
图全站仪组成及各系统间关系示意图
控制系统是全站仪的核心，主要由微处理机、键盘、显示器、存储卡、制动和微动旋钮、控制模块和通讯接口等软硬件组成。根据要求，通过键盘（面板）可以进行各种控制操作。如：参数预置，选择显示和记录模式，进行存贮卡格式化，建立或选择工作文件，数据输入输出，确定测量模式等。
全站仪的测角系统与传统光学经纬仪测角系统相比较，主要有两个方面的不同：
（1）传统的光学度盘被绝对编码度盘或光电增量编码器所代替，用电子细分系统代替了传统的光学测微器；
（2）由传统的观测者判读观测值及手工记录变为观测者直接读数并自动记录。
全站仪的测距系统与一般测距仪基本一致，只是体积更小，通常采用半导体砷化镓发光二极管作为光源。不同厂家生产的不同类型及系列的全站仪，其最大测程和距离测量误差均有较大变化。
全站仪的记录系统又称为电子数据记录器，它是一种存储测量资料的具有特定软件的硬件设备。数据记录器也有许多类型，但基本功能都一样，起着全站仪与电子计算机之间的桥梁作用，它使野外记录工作实现了自动化，减少了记录计算的差错，大大提高了野外作业的效率。目前，全站仪记录系统主要有三种形式：接口式、磁卡式和内存式。
全站仪的通信系统是野外数据采集到计算机和绘图仪自动成图的桥梁。所涉及的仪器设备有：全站仪、计算机、存储卡和读卡器、电子手薄、接口电缆等。根据全站仪记录系统的不同，有三种不同的的通讯方案：
（1）全站仪 电子手簿 计算机（接口式全站仪）；
（2）全站仪 存贮卡 读卡器 计算机（磁卡式全站仪）；
（3）全站仪 计算机（内存式全站仪）。
全站仪以控制系统为核心，由控制系统进行测前准备，选择测量模式，控制数据记录，保证数据通讯。控制系统是中枢系统，其他系统均需与其进行信息互访而完成自身使命。
在数字测图系统中，全站仪主要用于外业数据的采集，包括控制测量和碎部点测量。用于数字测图外业数据采集的全站仪的测距精度一般根据情况而定，测角精度一般为2 〃~5 〃。在规划数字测图系统时，应该将仪器的技术指标综合考虑，根据本单位的实际情况选择合适的全站仪。
全站仪通过自身微处理器的控制可以自动完成距离、水平方向、竖直方向、坐标的观测和显示、存贮，是数字测图外业数据采集中最常用的一种设备。
★全站仪的技术指标
全站仪的技术指标主要用全站仪的测距标称精度和测角精度来表示。
全站仪的测距标称精度表达式为：
式中：mD——测距中误差（mm）；
a——标称精度中的固定误差（mm）；
b——标称精度中的比例误差系数（mm/km）；
D——测距长度（km）。
工程中常用全站仪的测角精度一般为2〃~5〃。
★全站仪的主要特点及各部件的名称
1.全站仪的主要特点
目前工程中所使用的全站仪基本都具备以下主要特点：
（l）采用同轴双速制、微动机构，使照准更加快捷、准确。
（2）控制面板具有人机对话功能。控制面板由键盘和显示屏组成。除照准以外的各种测量功能和参数均可通过键盘来实现。仪器的两侧均有控制面板，操作十分方便。
（3）设有双向倾斜补偿器，可以自动对水平和竖直方向进行修正，以消除竖轴倾斜误差的影响。
（4）机内设有测量应用软件，可以方便地进行三维坐标测量、导线测量、对边测量、悬高测量、偏心测量、后方交会、放样测量等工作。
（5）具有双路通讯功能，可将测量数据传输给电子手簿或外部计算机，也可接受电子手簿和外部计算机的指令和数据。这种传输系统有助于开发专用程序系统，提高数据的可靠性与存储安全性。
2.全站仪各部件名称
由于全站仪生产厂家不同，全站仪的外形、结构、性能和各部件名称略有区别，但总的来讲是大同小异，为了说明问题，这里以拓普康GTS-211D电子全站仪为例。
拓普康GTS-211D电子全站仪有两面操作按键及显示窗，操作很方便。借助于其内部液体双轴补偿器能自动进行水平和垂直倾斜改正，补偿范围为±3′。GTS-21lD全站仪的测角最小读数为l 〃，测角精度为5 〃，采用增量法读数；测距的最小读数为1mm，测距精度为（3mm+2ppm），单棱镜测距为l.1~1.2km，三棱镜测距为1.6～1.8km；内有自动记录装置，可存储2 400个测量数据（角度、距离、座标）及提供信息。GTS-211D全站仪除能进行角度测量、距离测量、坐标测量、偏心测量、悬高测量和对边测量外，还能进行数据采集、放样及存储管理。
GTS-211D显示窗采用点阵式液晶显示（LCD），可显示4行，每行20个字符。通常前三行显示测量数据，最后一行显示随测量模式变化的按键功能。
★全站仪的基本功能
1.测角功能：测量水平角、竖直角或天顶距；
2.测距功能：测量平距、斜距或高差；
3.跟踪测量：即跟踪测距和跟踪测角；
4.连续测量：角度或距离分别连续测量或同时连续测量。
5.坐标测量：在已知点上架设仪器，根据测站点和定向点的坐标或定向方位角，对任一目标点进行观测，获得目标点的三维坐标值。
6.悬高测量[REM]：可将反射镜立于悬物的垂点下，观测棱镜，再抬高望远镜瞄准悬物，即可得到悬物到地面的高度。
7.对边测量[MLM]：可迅速测出棱镜点到测站点的平距、斜距和高差。
8.后方交会：仪器测站点坐标可以通过观测两坐标值存储于内存中的已知点求得。
9.距离放样：可将设计距离与实际距离进行差值比较迅速将设计距离放到实地。
10.坐标放样：已知仪器点坐标和后视点坐标或已知仪器点坐标和后视方位角，即可进行三维坐标放样，需要时也可进行坐标变换。
11.预置参数：可预置温度、气压、棱镜常数等参数。
12.测量的记录、通讯传输功能。
以上是全站仪所必须具备的基本功能。当然，不同厂家和不同系列的仪器产品，在外形和功能上略有区别，这里不再详细列出。
★全站仪的使用
以上对全站仪的结构、精度、类型、功能作过总体的介绍。在使用上，不同厂家生产的仪器有着一定的差异，但进行数据采集操作过程大致是相同的。全站仪采集碎部点的过程如下：
1.测站安置仪器。在测站上将仪器进行整平、对中，其具体作法与常规仪器的整平对中工作相同。
2.打开电源。开启电源的方法将开关打开，显示屏显示，所有点阵发亮，几秒后即可进行测量。对各种类型的仪器可参照仪器使用说明书进行操作。
3.设置垂直零点。松开望远镜制动螺旋将望远镜上下转动，当望远镜通过水平线时，将指示出垂直零点，并显示垂直角。
4.仪器参数设置。仪器参数是控制仪器测量状态、显示状态数据改正等功能的变量，在全站仪中一般都可根据测量要求通过键盘进行改变，并且所选取的选择项可保存到下一次改变为止。
5.设置度盘初始值。可先照准定向目标，然后按“0 SET”键设置度盘初值为0度。也可用水平制动和微动螺旋转动全站仪使其水平角为要求的值，用“HOLD”键锁定度盘，再转动照准部瞄准定向目标，第二次用“HOLD”键解锁，完成初始设置。
6.照准待测目标进行水平角和距离测量。在完成测量后全站仪将根据用户的设置在屏幕上显示测量结果。
以上是全站仪进行角度测量和距离测量的工作过程，全站仪的其它功能用户可根据所购买的仪器说明书进行操作。
★电子手簿
电子手簿是野外测量数据采集与存储的电子数据记录器。它以一种方便数字测图软件处理的文件格式记录数据，同时还包括一些野外工作常用的功能（如导线测量与平差、数据通讯等），在数字测图中得到广泛应用。
电子手簿实质上是一个取代手工记录的电子数据记录器。从硬件上讲，主要有三种类型：仪器内藏的存储模块或插入式磁卡；仪器厂家生产的与全站仪相配套的专用电子手簿；以通用的袖珍计算机或掌上电脑为依托开发的电子手簿。
各种类型的电子手簿都具有微处理器，能以各自设计的格式记录、存贮观测数据、计算数据以及其它信息。电子手簿通过标准接口可与测距仪、电子经纬仪连接。也能与电子计算机连接进行数据传输。通常专用的电子手簿分固有程序型和可编程序型两种类型。所谓固有程序型是指进行各种野外测量（如导线测量、后方交会、碎部测量、放样测量等等）时，都按电子手簿事先编制好的测量操作程序一步一步进行，并能同时得到点的坐标和高程。这些测量程序是厂家提供的，用户只要根据自己的需要选择调用即可。可编程序型电子手簿除具有获取和存贮观测值的功能外，厂家未提供编制好的测量程序。但这类手簿具有常用语言程序模块，用户可根据需要自行编制测量程序，测量时，再选择调用。相比之下，后者具有更大的灵活性。但前者省去了用户编程的复杂过程。
由于各种电子手簿设计思想不同，使用前必须仔细阅读使用说明书，方能掌握各种电子手簿的使用方法。http://www.topcon17.com.cn/news/1-63/
参考资料：http://www.topcon17.com.cn
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时间：2023-10-09 13:39
