gAAA電子經(jīng)緯儀編碼度盤測(cè)量原理

1、作者：劉杰土木工程8班 全站儀，即全站型電子速測(cè)儀（electronic total station）。是一種集光、機(jī)、電為一體的高技術(shù)測(cè)量?jī)x器，是集水平角、垂直角、距離（斜距、平距）、高差測(cè)量功能于一體的測(cè)繪儀器系統(tǒng)。因其一次安置儀器就可完成該測(cè)站上全部測(cè)量工作，所以稱之為全站儀。廣泛用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程測(cè)量或變形監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。 全站儀全站儀是一種集光、機(jī)、電為一體的新型測(cè)角測(cè)距是一種集光、機(jī)、電為一體的新型測(cè)角測(cè)距儀器儀器，與光學(xué)，與光學(xué)經(jīng)緯儀經(jīng)緯儀比較電子經(jīng)緯儀將光學(xué)度盤換為比較電子經(jīng)緯儀將光學(xué)度盤換為光電光電 全站全站儀掃描儀掃描度盤，將人工光學(xué)測(cè)微讀數(shù)代之以度盤，將人

2、工光學(xué)測(cè)微讀數(shù)代之以自動(dòng)記錄和顯示讀數(shù)，使測(cè)角操作簡(jiǎn)單化，且可避免自動(dòng)記錄和顯示讀數(shù)，使測(cè)角操作簡(jiǎn)單化，且可避免讀數(shù)誤差的產(chǎn)生。電子經(jīng)緯儀的自動(dòng)記錄、儲(chǔ)存、計(jì)讀數(shù)誤差的產(chǎn)生。電子經(jīng)緯儀的自動(dòng)記錄、儲(chǔ)存、計(jì)算功能，以及數(shù)據(jù)通訊功能，進(jìn)一步提高了測(cè)量作業(yè)算功能，以及數(shù)據(jù)通訊功能，進(jìn)一步提高了測(cè)量作業(yè)的自動(dòng)化程度。的自動(dòng)化程度。 全站儀全站儀與光學(xué)經(jīng)緯儀區(qū)別在于度盤讀數(shù)及顯示系統(tǒng)，與光學(xué)經(jīng)緯儀區(qū)別在于度盤讀數(shù)及顯示系統(tǒng)，電子經(jīng)緯儀的水平度盤和豎直度盤及其讀數(shù)裝置是分電子經(jīng)緯儀的水平度盤和豎直度盤及其讀數(shù)裝置是分別采用兩個(gè)相同的光柵度盤（或編碼盤）和讀數(shù)別采用兩個(gè)相同的光柵度盤（或編碼盤）和讀數(shù)傳感傳

3、感器器進(jìn)行角度測(cè)量的。根據(jù)測(cè)角精度可分為進(jìn)行角度測(cè)量的。根據(jù)測(cè)角精度可分為0.5，1，2，3，5，10等幾個(gè)等級(jí)，等幾個(gè)等級(jí)，全站儀采用了光電掃描測(cè)角系統(tǒng)，其類型主要有：編碼盤測(cè)角系統(tǒng)、光柵盤測(cè)角系統(tǒng)及動(dòng)態(tài)（光柵盤）測(cè)角系統(tǒng)等三種。全站儀按其外觀結(jié)構(gòu)可分為兩類：（1）積木型（modular，又稱組合型） 早期的全站儀，大都是積木型結(jié)構(gòu)，即電子速測(cè)儀、電子經(jīng)緯儀、電子記錄器各是一個(gè)整體，可以分離使用，也可以通過電纜或接口把它們組合起來(lái)，形成完整的全站儀。（2）整體型（integral） 隨著電子測(cè)距儀進(jìn)一步的輕巧化，現(xiàn)代的全站儀大都把測(cè)距，測(cè)角和記錄單元在光學(xué)、機(jī)械等方面設(shè)計(jì)成一個(gè)不可分割的整體

4、，其中測(cè)距儀的發(fā)射軸、接收軸和望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸為同軸結(jié)構(gòu)。這對(duì)保證較大垂直角條件下的距離測(cè)量精度非常有利。全站儀按測(cè)量功能分類，可分成四類：全站儀按測(cè)量功能分類，可分成四類：（1）經(jīng)典型全站儀（）經(jīng)典型全站儀（classical total station） tcrp全站儀全站儀 經(jīng)經(jīng)典型全站儀也稱為常規(guī)全站儀，它具備全站儀電子測(cè)角、電子測(cè)典型全站儀也稱為常規(guī)全站儀，它具備全站儀電子測(cè)角、電子測(cè)距和數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄等基本功能，有的還可以運(yùn)行廠家或用戶自主開發(fā)的距和數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄等基本功能，有的還可以運(yùn)行廠家或用戶自主開發(fā)的機(jī)載測(cè)量程序。其經(jīng)典代表為徠卡公司的機(jī)載測(cè)量程序。其經(jīng)典代表為徠卡公司的tc系列

5、全站儀系列全站儀。（2）機(jī)動(dòng)型全站儀（）機(jī)動(dòng)型全站儀（motorized total station） 在在經(jīng)典全站儀的基礎(chǔ)上安裝軸系經(jīng)典全站儀的基礎(chǔ)上安裝軸系步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)，可自動(dòng)驅(qū)動(dòng)全站儀照準(zhǔn)，可自動(dòng)驅(qū)動(dòng)全站儀照準(zhǔn)部和望遠(yuǎn)鏡的旋轉(zhuǎn)。在計(jì)算機(jī)的在線控制下，機(jī)動(dòng)型系列全站儀可按計(jì)部和望遠(yuǎn)鏡的旋轉(zhuǎn)。在計(jì)算機(jī)的在線控制下，機(jī)動(dòng)型系列全站儀可按計(jì)算機(jī)給定的方向值自動(dòng)照準(zhǔn)目標(biāo)，并可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)正、倒鏡測(cè)量。徠卡算機(jī)給定的方向值自動(dòng)照準(zhǔn)目標(biāo)，并可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)正、倒鏡測(cè)量。徠卡tcm系列全站儀就是典型的機(jī)動(dòng)型全站儀。系列全站儀就是典型的機(jī)動(dòng)型全站儀。（3）無(wú)合作目標(biāo)性全站儀（）無(wú)合作目標(biāo)性全站儀（reflect

6、orless total station） 無(wú)無(wú)合作目標(biāo)型全站儀是指在無(wú)反射棱鏡的條件下，可對(duì)一般的目標(biāo)合作目標(biāo)型全站儀是指在無(wú)反射棱鏡的條件下，可對(duì)一般的目標(biāo)直接測(cè)距的全站儀。因此，對(duì)不便安置反射棱鏡的目標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，無(wú)合直接測(cè)距的全站儀。因此，對(duì)不便安置反射棱鏡的目標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，無(wú)合作目標(biāo)型全站儀具有明顯優(yōu)勢(shì)。如徠卡作目標(biāo)型全站儀具有明顯優(yōu)勢(shì)。如徠卡tcr系列全站儀，無(wú)合作目標(biāo)距離系列全站儀，無(wú)合作目標(biāo)距離測(cè)程可達(dá)測(cè)程可達(dá)1000m，可廣泛用于地籍測(cè)量，房產(chǎn)測(cè)量和施工測(cè)量等。，可廣泛用于地籍測(cè)量，房產(chǎn)測(cè)量和施工測(cè)量等。 免棱免棱鏡全站儀鏡全站儀（4）智能型全站儀（）智能型全站儀（robotic

7、 total station） 在在機(jī)動(dòng)化全站儀的基礎(chǔ)上，儀器安裝自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別與照準(zhǔn)的新功能，機(jī)動(dòng)化全站儀的基礎(chǔ)上，儀器安裝自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別與照準(zhǔn)的新功能，因此在自動(dòng)化的進(jìn)程中，全站儀進(jìn)一步克服了需要人工照準(zhǔn)目標(biāo)的重大因此在自動(dòng)化的進(jìn)程中，全站儀進(jìn)一步克服了需要人工照準(zhǔn)目標(biāo)的重大缺陷，實(shí)現(xiàn)了全站儀的智能化。在相關(guān)軟件的控制下，智能型全站儀在缺陷，實(shí)現(xiàn)了全站儀的智能化。在相關(guān)軟件的控制下，智能型全站儀在無(wú)人干預(yù)的條件下可自動(dòng)完成多個(gè)目標(biāo)的識(shí)別、照準(zhǔn)與測(cè)量，因此，智無(wú)人干預(yù)的條件下可自動(dòng)完成多個(gè)目標(biāo)的識(shí)別、照準(zhǔn)與測(cè)量，因此，智能型全站儀又稱為能型全站儀又稱為“測(cè)量機(jī)器人測(cè)量機(jī)器人”典型的代表有徠卡的典

8、型的代表有徠卡的tca型全站儀等。型全站儀等。全站儀按測(cè)距儀測(cè)距分類，還可以分全站儀按測(cè)距儀測(cè)距分類，還可以分為三類：為三類：（1）短距離測(cè)距全站儀）短距離測(cè)距全站儀測(cè)程小于測(cè)程小于3km，一般精度為，一般精度為（5mm+5ppm），主要用于普通測(cè)量），主要用于普通測(cè)量和和城市測(cè)量城市測(cè)量。（2）中測(cè)程全站儀）中測(cè)程全站儀測(cè)程為測(cè)程為3-15km，一般精度為，一般精度為（5mm+2ppm），），（2mm+2ppm）通常用于一般等級(jí)的控制測(cè)量。通常用于一般等級(jí)的控制測(cè)量。（3）長(zhǎng)測(cè)程全站儀）長(zhǎng)測(cè)程全站儀測(cè)程大于測(cè)程大于15km，一般精度為，一般精度為（5mm+1ppm），通常用于國(guó)家三角），通常

9、用于國(guó)家三角網(wǎng)及特級(jí)導(dǎo)線的測(cè)量。網(wǎng)及特級(jí)導(dǎo)線的測(cè)量。 水平角測(cè)量水平角測(cè)量 （1）按角度測(cè)量鍵，使全站儀處于角度測(cè)）按角度測(cè)量鍵，使全站儀處于角度測(cè)量模式，照準(zhǔn)第一個(gè)目標(biāo)量模式，照準(zhǔn)第一個(gè)目標(biāo)a。 （2）設(shè)置）設(shè)置a方向的水平度盤讀數(shù)為方向的水平度盤讀數(shù)為00000。 （3）照準(zhǔn)第二個(gè)目標(biāo)）照準(zhǔn)第二個(gè)目標(biāo)b，此時(shí)顯示的水平，此時(shí)顯示的水平度盤讀數(shù)即為兩方向間的水平夾角度盤讀數(shù)即為兩方向間的水平夾角。距離測(cè)量距離測(cè)量（1）設(shè)置棱鏡常數(shù)）設(shè)置棱鏡常數(shù)測(cè)距前須將棱鏡常數(shù)輸入儀器中，儀器會(huì)自動(dòng)對(duì)所測(cè)距離進(jìn)行改測(cè)距前須將棱鏡常數(shù)輸入儀器中，儀器會(huì)自動(dòng)對(duì)所測(cè)距離進(jìn)行改正。正。（2）設(shè)置大氣改正值或氣溫、氣

10、壓值）設(shè)置大氣改正值或氣溫、氣壓值光在大氣中的傳播速度會(huì)隨大氣的溫度和氣壓而變化，光在大氣中的傳播速度會(huì)隨大氣的溫度和氣壓而變化，15和和760mmhg是儀器設(shè)置的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值，此時(shí)的大氣改正為是儀器設(shè)置的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值，此時(shí)的大氣改正為0ppm。實(shí)。實(shí)測(cè)時(shí)，可輸入溫度和氣壓值，全站儀會(huì)自動(dòng)計(jì)算大氣改正值（也測(cè)時(shí)，可輸入溫度和氣壓值，全站儀會(huì)自動(dòng)計(jì)算大氣改正值（也可直接輸入大氣改正值），并對(duì)測(cè)距結(jié)果進(jìn)行改正?？芍苯虞斎氪髿飧恼担?，并對(duì)測(cè)距結(jié)果進(jìn)行改正。（3）量?jī)x器高、棱鏡高并輸入全站儀。）量?jī)x器高、棱鏡高并輸入全站儀。（4）距離測(cè)量）距離測(cè)量照準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡中心，按測(cè)距鍵，距離測(cè)量開始，測(cè)距完成時(shí)顯示

11、照準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡中心，按測(cè)距鍵，距離測(cè)量開始，測(cè)距完成時(shí)顯示斜距、平距、高差。斜距、平距、高差。全站儀的測(cè)距模式有精測(cè)模式、跟蹤模式、粗測(cè)模式三種。精測(cè)全站儀的測(cè)距模式有精測(cè)模式、跟蹤模式、粗測(cè)模式三種。精測(cè)模式是最常用的測(cè)距模式，測(cè)量時(shí)間約模式是最常用的測(cè)距模式，測(cè)量時(shí)間約2.5s，最小顯示單位，最小顯示單位1mm；跟蹤模式，常用于跟蹤移動(dòng)目標(biāo)或放樣時(shí)連續(xù)測(cè)距，最小顯示一跟蹤模式，常用于跟蹤移動(dòng)目標(biāo)或放樣時(shí)連續(xù)測(cè)距，最小顯示一般為般為1cm，每次測(cè)距時(shí)間約，每次測(cè)距時(shí)間約0.3s；粗測(cè)模式，測(cè)量時(shí)間約；粗測(cè)模式，測(cè)量時(shí)間約0.7s，最，最小顯示單位小顯示單位1cm或或1mm。在距離測(cè)量或坐標(biāo)測(cè)量

12、時(shí)，可按測(cè)距模。在距離測(cè)量或坐標(biāo)測(cè)量時(shí)，可按測(cè)距模式（式（mode）鍵選擇不同的測(cè)距模式。）鍵選擇不同的測(cè)距模式。應(yīng)注意，有些型號(hào)的全站儀在距離測(cè)量時(shí)不能設(shè)定儀器高和棱鏡應(yīng)注意，有些型號(hào)的全站儀在距離測(cè)量時(shí)不能設(shè)定儀器高和棱鏡高，顯示的高差值是全站儀橫軸中心與棱鏡中心的高差。高，顯示的高差值是全站儀橫軸中心與棱鏡中心的高差。坐標(biāo)測(cè)量坐標(biāo)測(cè)量（1）設(shè)定測(cè)站點(diǎn)的三維坐標(biāo)。）設(shè)定測(cè)站點(diǎn)的三維坐標(biāo)。（2）設(shè)定后視點(diǎn)的坐標(biāo)或設(shè)定后視方向的水）設(shè)定后視點(diǎn)的坐標(biāo)或設(shè)定后視方向的水平度盤讀數(shù)為其平度盤讀數(shù)為其方位角方位角。當(dāng)設(shè)定后視點(diǎn)的坐標(biāo)。當(dāng)設(shè)定后視點(diǎn)的坐標(biāo)時(shí)，全站儀會(huì)自動(dòng)計(jì)算后視方向的方位角，并時(shí)，全站儀

13、會(huì)自動(dòng)計(jì)算后視方向的方位角，并設(shè)定后視方向的水平度盤讀數(shù)為其方位角。設(shè)定后視方向的水平度盤讀數(shù)為其方位角。（3）設(shè)置棱鏡常數(shù)。）設(shè)置棱鏡常數(shù)。（4）設(shè)置大氣改正值或氣溫、氣壓值。）設(shè)置大氣改正值或氣溫、氣壓值。（5）量?jī)x器高、棱鏡高并輸入全站儀。）量?jī)x器高、棱鏡高并輸入全站儀。（6）照準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡，按坐標(biāo)測(cè)量鍵，全站儀）照準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡，按坐標(biāo)測(cè)量鍵，全站儀開始測(cè)距并計(jì)算顯示測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。開始測(cè)距并計(jì)算顯示測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展與應(yīng)用以及用戶的特殊要求隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展與應(yīng)用以及用戶的特殊要求與其它工業(yè)技術(shù)的應(yīng)用，全站儀出現(xiàn)了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)與其它工業(yè)技術(shù)的應(yīng)用，全站儀出現(xiàn)了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期，出現(xiàn)了帶內(nèi)存、防水型、防爆型、電腦型等等的全期，出現(xiàn)了帶內(nèi)存、防水型、防爆型、電腦型等等的全站儀。站儀。 目前，世界上最高精度的全站儀：測(cè)角精度（一測(cè)回方目前，世界上最高精度的全站儀：測(cè)角精度（一測(cè)回方向標(biāo)準(zhǔn)偏差）向標(biāo)準(zhǔn)偏差）0.52，測(cè)距精度，測(cè)距精度 1mm+1ppm。利用。利用atr（auto targets recognition，自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別）功能，白，自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別）功能，白天和黑夜（無(wú)需照明）都可以工作。全站儀已經(jīng)達(dá)到令天和黑夜（無(wú)需照明）都可以工作。全站儀已經(jīng)達(dá)到令人不可致信的角度和距離測(cè)量精度，既可人工操作也可人不可致信的角度和距離