全站儀在工程測量中的應用

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上江蘇省南京工程高等職業(yè)學校江蘇聯合職業(yè)技術學校南京工程分院Nanjing Engineering Vocational College畢業(yè)設計 全站儀在工程測量中的應用學生姓名： 袁晨曦 學號： 20 指導教師： 江卉 職稱： 專 業(yè)： 工程測量 系（部）： 地質工程系 2011年月日目 錄摘要.（3）一 全站儀的基本理論（一） 全站儀的概述（3）（二） 全站儀的組成（3）二 全站儀操作及應用（一） 全站儀操作（4）（二） 計算機管理（5）（三） 優(yōu)勢（6）三. 工程中的應用（一）傳統(tǒng)三角高程測量.（7）（二）使用全站儀配合跟蹤桿測量位置點高程.（8）（三）施工中進行

2、高程測量.（9）四.全站儀使用注意事項總結.（11）參考文獻.（11）致謝 全站儀在工程測量中的應用論文摘要文章介紹了全站儀的控制方法并總結了AutoCAD，全站儀在工程測量中內業(yè)資料的計算及管理的應用，以及全站儀使用注意事項和其再測量中的優(yōu)勢性。關鍵詞： 全站儀 優(yōu)勢 操控 應用一、 全站儀的基本理論1 全站儀的概述：隨著電子技術和計算機技術日新月異的發(fā)展及其在測繪領域的廣泛應用，集電子測角、電子測距、數據采集與存儲的全站儀已經取代了常規(guī)的光學經緯儀和S3光學水準儀。各測繪儀器廠商生產出各種型號的全站儀，出現了大內存、多功能、防水型、防爆型、電腦型等，全站儀正朝著功能全、效率高、全自動、易操

3、作、體積小、重量輕的方向發(fā)展，使野外測繪作業(yè)的勞動強度逐漸地減輕，工作效率得到不斷提高，測繪技術水平也相應地得到了提升，從根本上更新了測量的觀念和理論。傳統(tǒng)的測量方式正逐步被不斷涌現的新儀器、新技術、新方法所取代。目前在建筑工程測量經常采用的儀器就是全站儀。全站儀是全站型電子速測儀的簡稱，因其一次安置儀器就可完成該測站上全部測量工作，所以稱之為全站儀，又被稱為“電子全站儀”是指由電子經緯儀、光電測距儀電子記錄器組成。它除了能自動測距和測角外，還能快速完成一個測站所需完成的各種工作，包括平距、高差、高程、坐標以及放樣等方面功能的計算，并且可實現自動測距、自動計算和自動記錄的多功能的地面測量儀器。

4、電子全站儀還可以進行空間數據采集與更新來實現測繪的數字化，它的出現使得測量工作的自動化，全能化變?yōu)楝F實。而隨著電腦的廣泛普及和應用，全站儀和CAD在建筑工程測量上也得到了廣泛的應用，二者的合二為一減少了大量的人力去計算，這也是工程技術和電腦結合的一個典范。2、全站儀的組成從總體上看全站儀分兩大部分組成1 為采集數據而設置的專用設備，主要有電子測量系統(tǒng)、電子測距系統(tǒng)、數據存儲系統(tǒng)，還有自動補償設備。2 過程控制機。主要用于有序的實現上述每一專用設備的功能。過程控制機包括與測量相連接的外傳設備及進行計算，產生指令的微機處理。二、 全站儀的操作和使用1全站儀的操作：水平角測量（1） 按角度測量鍵，使

5、全站儀處于角度測量模式，找準第一個目標A。（2） 設置A方向的水平讀盤度數為0度00分00秒。（3） 找準第二個目標B，此時顯示的水平度盤度數即為兩方向間的水平夾角距離測量：（1） 設置棱鏡常數測距前須將棱鏡常數輸入儀器中，儀器會自動對所測距離進行改正。（2） 設置大氣改正值或氣溫、氣壓值 光在大氣中的傳播速度會隨大氣的溫度和氣壓而變化，15攝氏度和760mmHg是儀器設置的一個標準值，此時的大氣改正為0ppm。實測時，可輸入溫度和氣壓值，全站 儀會自動計算大氣改正值（也可直接輸入大氣改正值），并對測距結果進行改正（3） 量儀器高、棱鏡高并輸入全站儀（4） 距離測量找準目標棱鏡中心，按測距鍵，

6、距離測量開始，測距完成時顯示斜距、平距、高差。全站儀的測距模式有精測模式、跟蹤模式、粗測模式三種。精測模式是最常用的測距模式，測量時間約2.5S，最小顯示單位1mm；跟蹤模式，常用與跟蹤移動目標或放樣時連續(xù)測距，最小顯示一般為1cm。在距離測量或坐標測量時，可按測距模式（MODE）鍵選擇不同的測距模式。應注意，有些型號的全站儀在距離測量時不能設定儀器高和棱鏡高，顯示的高差值是全站儀橫軸中心與棱鏡中心的高差。坐標測量：（1）設定測站點的三維坐標。（2）設定后視點的坐標或設定后視方向的水平度盤讀數為其方位角。當設定后視點的坐標時，全站儀會自動計算后視方向的方位角，并設定后視方向的水平度盤讀數為其方

7、位角。（3）設置棱鏡常數。（4）設置大氣改正值或氣溫、氣壓值。（5）量儀器高、棱鏡高并輸入全站儀。（6）照準目標棱鏡，按坐標測量鍵，全站儀開始測距并計算顯示測點的三維坐標。如何全站儀數據導入電腦中，進行讀取：（以索佳為例）例：索佳SET210全站儀的數據文件轉換成CAD圖形文件打開數據工具欄的讀取全站儀數據，出現一個全站儀內存數據轉換屏幕，在屏幕下儀器選項為索佳SET系列；通訊口選擇COM1，波特率為1200；數據位為8位；停止位為1位；檢驗為無校驗；超時為30秒；連機處打鉤；通訊臨時文件，選擇文件為：C:Program FileCASS60STEMtongxun.SSCASS坐標選擇文件：選

8、擇文件 （自己選擇一個文件目錄）然后點擊轉換鍵。再在全站儀上設定.確保儀器主機與計算機連接.在內存模式下選取“文件”.選取“通訊輸出”顯示工作文件名表將光標移至所需文件名上后按回車鍵，此時所選文件名后則出現“OUT”按上述方法選取全部需輸出的工作文件。按OK鍵確認。 所下載文件為DAT文件，（可在記事本里打開）。需在CASS軟件里的繪圖處理工具欄的展高程點，展野外測點點號，然后保存，便可在CAD里成圖。2 AutoCAD的典型內業(yè)資料計算及管理在上學期間，我們曾有過測量實習周。當時讓我們最頭疼的不是外業(yè)測量，而是內業(yè)計算的繁瑣。達到預期的精度要求是我們每個人所不愿面對的。全站儀的使用和它可以方

9、便的將數據資料傳輸電腦，使我們能夠快捷的完成內業(yè)計算，在工程中同時利用CAD設定坐標、繪圖、取點的功能解決了我們工程中極坐標放樣 的難點例如在測區(qū)內加密控制點，經常使用測角交會或測距交會或兩者結合的方法，如果我們運用數學公式來計算，則非常繁瑣，而且不易檢查錯誤。相反，如果我們利用AUTOCAD來繪圖計算，就簡單多了?，F針對測角和測距兩種方法分別作如下說明：前方測角交會:如圖所示，A、B為坐標已知的控制點，P為待求點，在A、B兩點已觀測了角度a和b。我們就可以利用AUTOCAD系統(tǒng)軟件，根據A、B兩點坐標在桌面繪制出A、B兩個點，連接AB得到AB線段，然后分別以A點和B點為基點旋轉AB線段a、b

10、角。使用ID命令選擇交點P，就可以得出P點坐標了。如果圖形有檢校條件，仍然可以進行坐標差的計算。如果在近似平差的情況下能滿足需要，則可以在圖形上進行平均計算并作出標記。前方距離交會：如圖所示，A、B為坐標已知的控制點，P為待求點，在A、B兩點已分別利用全站儀測量距離Ra和Rb。同樣可以利用AutoCAD系統(tǒng)軟件，根據A、B兩點坐標繪制出A、B兩個點，連接AB點得到AB線段，然后分別以A點和B點為圓心，以Ra和Rb為半徑左圓，則得到P點和P點。使用ID命令選擇交點P，就可以得出P點坐標了。在實際過程中，我們通常會將前方測角交會與前方距離交會進行組合應用，當然那就不一定要將所有條件都完成測量了。另

11、外對于以上幾項對坐標的應用，應該注意的就是AUTOCAD中的坐標順序與我們測量中的大地坐標系是有區(qū)別的，也就是要注意X坐標和Y坐標的對應關系。對作業(yè)資料的管理：AutoCAD在工程中除了對測量內業(yè)資料計算有其優(yōu)勢一面，在外業(yè)資料的管理方面，同樣有著非常廣泛的應用。AutoCAD作為有名的工程系列應用軟件平臺，已經為廣大工程技術人員所熟悉并掌握。在測量外業(yè)資料中，主要是控制點網絡圖及其計算資料的管理，另一方面是各種開挖橫斷面、縱斷面圖的繪制，以及橫斷面面積的計算，包括其他一些需要的圖紙的繪制。由于AutoCAD已經有很強的數學計算功能和很高的數學精度，其有效位數已完全能夠滿足我們在工程測量中的需

12、要了。4、全站儀與CAD結合的優(yōu)勢（1）數據處理的快速與準確性。全站儀自身帶有數據處理系統(tǒng)，可以快速而準確地為空間數據進行處理，計算出放樣點的方位角與該點到測站點的距離。 （2 定方位角的快捷性。全站儀能根據輸入點的坐標值計算出放樣點的方位角，并能顯示目前鏡頭方向與計算方位角的差值，只要將這個產值調為0，就定下了要放樣點的方向，然后就可以進行測距定位。（3）測距的自動與快速性。全站儀能夠自動讀出距離數值，只要將棱鏡對準全站儀的鏡頭，全站儀便可很快讀出實測的距離，同時比較它自動計算出的理論上的數據，并在屏幕上顯示出兩者的差值，從而可以判斷棱鏡應向哪個方向在移動多少距離。到顯示的距離差值為0時，表

13、明那時棱鏡所在的位置就是要放樣點的實際位置。（5）由于全站儀體積小重量輕且靈活方便，較少受到地形限制，且不易受處界因素的影響，只要合理保護全站儀，即使在復雜的自然條件下也可以照常工作。（6）由于所有的計算是由全站儀自動完成，所以放線過程中不會受到參與者個人的住觀影響。（7）現場擬定坐標測量出現有建筑物的輪廓和具體位置：在大型廠房、車庫、球場等改造或擴建前，需要對原有建筑物輪廓或墻柱等位置進行準確測量，可以利用全站儀，在現場擬定坐標利用無棱鏡精確測量原有建筑物各個部位的點，利用AUTOCAD可以準確繪畫出原有建筑物。（8）全站儀在公路、橋梁以及鐵路隧道等工程使用較多，同時在室外管網及園林施工放線

14、中也經常使用。從實踐中，我們干啊哦全站儀能夠在高大工程施工中精確放線，提高工作效率，減少了儀器的誤差。（9）全站儀的角度測量里自動掃描消除了以前光學儀器讀盤分劃誤差和偏心誤差的優(yōu)點。同時還減少了移動測站所產生的誤差，全站儀基本上架一次儀器就可以完成整個測量任務。三、全站儀在實際工程中的應用比方說在市政工程施工過程中，常常涉及到高程測量，傳統(tǒng)的方法是使用水準儀進行水準測量，這是一種直接測高法。它的特點是精度高、速度快。但水誰測量受地形起伏限制，而且當前、后視距離差較大時，也影響測量精度，再者，水準測量前后視距也不能太大，一般應在100米以內。否則讀數困難，也影響精度。因此在大比例尺地形圖測繪、市

15、政工程(管網)工程施工測量中，特別是當地形起伏較大時，常常也使用三角高程法。但傳統(tǒng)的三角高程測量，必須每站量取儀器高（i）及覘標高（v），又麻煩又增加了誤差來源，且普通經緯儀進行視距測量的誤差也比較大，因此很少使用。而使用全站儀配合跟蹤桿進行三角高程測量，較之傳統(tǒng)的三角高程測量，速度快、精度高、效果好。1 傳統(tǒng)的三角高程測量如圖所示：設A點的高程HA為已知，則B點的高程HB=HA+S*sin+i-vS：A、B兩點間的斜距 i：儀器高（儀器中心至A點的垂直高度）v：覘標高（視準點C至B點的垂直高度）：前視點C相對于儀器中心的傾角，仰角為正，俯角為負。這一方法，由于在沒有全站儀時斜長S往往用經緯儀

16、視距或用鋼尺丈量，而且必須量取儀器高和覘標高，既麻煩又精度低，所以很少使用，在地形起伏不太大時，寧可多轉幾站，也采用水準測量方法測量未知點高程，但有了全站儀，情況就大不相同了。2、使用全站儀配合跟蹤桿測量未知點高程隨著科技的進步，全站儀的應用越來越廣泛，普遍因為全站儀可以在一個測站點上同時測出前視點的斜距、水平角和傾角，并可以通過微電腦直接算出高程、座標等數據，十分方便，將這些特點用于三角高程測量中，可以取得很好的效果。如圖所示： 仍然設A點高程HA為已知，欲測算B點的高程HB，將儀器置于A、B之外的任意一點C，則：HA=HC+SA*sinA+ i -vA HB=HC+SB*sinB+ i-v

17、B SA、SB分別為C至A、B兩點的觀測斜長令SA*sinA=h A SB*sinB=hB由、可得：HB=HA-h A +hB +VA-VB因為VA、VB在實際施測過程中為跟蹤桿棱鏡中心距測點（B）上平面的垂直高度，使用同一跟蹤桿或同一規(guī)格的跟蹤桿，在忽略瞄準誤差的情況下，VA=VB所以有：HB = HA -h A+h B使用全站儀進行測量時，只要將起始高程HA置入微電腦，儀器便會自動顯示出h A、hB和待測點（B）的高程，非常方便。3、施工中進行高程測量在工程的施工過程中，常常涉及到高程測量。傳統(tǒng)的測量方法是水準測量、三角高程測量。兩種方法雖然各有特色，但都存在著不足。水準測量是一種直接測高

18、法，測定高差的精度是較高的，但水準測量受地形起伏的限制，外業(yè)工作量大，實測速度較慢。三角高程測量是一種間接測高法，它不受地形起伏的限制，且實測速度較快，在大比例地形圖測繪、線型工程、管網工程等工程測量中廣泛應用，但其精度較低，且每次測量都得兩區(qū)一起搞、棱鏡高，麻煩而且增加了誤差來源。隨著傳統(tǒng)的三角高程測量方法已經顯示出了它的局限性。經過人們長期摸索，總結出一種新的方法經行三角高程測量。這種方法既結合了水準測量的任一置站的特點，又減少了三角高程的誤差來源，同時每次測量時還不必量取儀器高、棱鏡高。使三角高程測量精度進一步提高，施測速度更快。 中山公路地處平原微丘，雖地勢較平坦，但一些GPS高程共指

19、點離路線較遠，高差較大，這些都加大水準點復測以及施工過程中的水準點加密的工作量。如采用上述新的全站儀測量高程不但提高了施測速度及精度，且滿足了工程進度的需要。基本原理： Ha=Ho+D1*tga1+i-t Hb=Ho+D1*tga2+i-t如上圖所示 把全站儀假設在任意點HO，把棱鏡跟蹤桿的高度定死后假設在已知高程水準點A之上。根據三角高程的基本原理：全站儀的視線高為： W=Ha+t-D1*tga1=Ho+1在把棱鏡桿架設到未知高點B，由于儀器架設完畢后i值不變。棱鏡桿架設到B點后部改變高度，t值不變。 Hb=Ho+D2*tga1+i-t =Ha-D1* tga1-i+t+D2*tga2+i-

20、t =Ha-D1*tga1+D2*tga2所以 Hb=Ha-D1*tga1+D2*tga2由此可知Ho對B點高程沒有關系，影響B(tài)點高程測量精度的只有D1、D2和a1、a2及棱鏡頭的瞄準誤差。全站儀的測距精度可達到Md=正負1.33，距離不會有問題?？紤]地球曲率對距離的影響，全站儀曲率改正設為：0.142.。哎瞄準目標時，我們在棱鏡頭的砧板上，貼上2mm寬黑反色條，在對準A點時與B點時瞄準同一位置，抵消跟蹤桿的高差。可以得出的數據為： （1） 算得待測點高程：Hb=V1+V2 （2） 儀器視線高程：W=Ha-V1 （3） 將數據W輸入坐標測量的測站高程，將儀器高和棱鏡高設為0，進入坐標測量界面，

21、則測得的高程將直接顯示在坐標測量的Z值中，移動跟蹤桿便可得到待測各點的高程數據。四、全站儀使用注意事項 在測量過程中，我們也會遇到一些問題，對于計算數據我們進行反復的檢核都是正確的，無論怎么做都是一樣的結果，在主觀沒有差錯的情況下，我們需要對客觀事物即一起進行檢查和調試，以便在工程中進行準確定位。1、 一起在使用前應當進行校核。規(guī)范要求：一起應隔一周校核一次，標桿是否垂直，棱鏡常數是否正確，這些都是產生不精確的原因。2、嚴格控制安置儀器的地方：路上的非原生石板、石塊、在草叢生的地方、雨后的耕作土等。實踐中，只要儀器安置在這些地方，人員走動、風吹等等都會造成豎角10秒左右的抖動。即使無這些外界因

22、素，操作人員的心跳也會造成儀器度數2秒的跳動。使用中一旦發(fā)現一起豎角有兩秒以上跳動，一起三腳架一定沒安實。這是使用光學經緯儀無法體驗到的現象。同時要求讀書時，其余人員遠離儀器，不得隨意走動。3、 在雨后天晴，不易觀測，在冬日里，尤其是會出現大霧天氣，全站儀望遠鏡是無法看見目標或墻上的紅三角的，即使是看到了也是模糊不清，只有大概輪廓，我們不能自以為正確，測量應是很嚴格且不能馬虎的。4、光學對中器使用全站儀和棱鏡連接器都有光學對中器，很好使用。但使用中一定要按：調平對中再調平再對中的順序使用。因為光學對中期在基座不平時，視線是斜的，這時對中，調平后又不對中了，有時要動腳架，影響測量工作進度。5、儀高、棱鏡高的測量不易精確。按規(guī)范上要求：棱中心到基座用游標卡尺量下后，作固定值記錄，測量過程中用鋼卷尺量基座以下部分，兩者加起來作鏡高。 6、視線傾角不大于15度三角高程測量規(guī)范中規(guī)定，視線傾角不大于1