利用全站儀進(jìn)行三角水準(zhǔn)測量

1、利用全站儀進(jìn)行三角水準(zhǔn)測量    摘要：隨著社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步，我們越來越重視利用全站儀的應(yīng)用，利用全站儀進(jìn)行三角水準(zhǔn)測量對于現(xiàn)實(shí)生活中具有重要的意義。本文主要介紹利用全站儀進(jìn)行三角水準(zhǔn)測量的有關(guān)內(nèi)容。 關(guān)鍵詞全站儀；測量；高程；系統(tǒng)；設(shè)備； Abstract: With the social development and progress, more and more attention to the application of the Total Station, Total Station triangular standard of measu

2、rement has important significance for the real life. This paper describes the use of Total Station triangular leveling. Keywords Total Station; measurement; elevation; system; equipment; 中圖分類號(hào)：G267文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： 引言 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，先進(jìn)的測量設(shè)備日新月異，傳統(tǒng)的水準(zhǔn)測量進(jìn)行高程傳遞受到巷道坡度的限制，普通三角高程測量測量精度較低，在大比例尺測圖、井巷貫通等工程中無法滿足精度的要

3、求，這種情況下，用全站儀三角水準(zhǔn)測量方法，既能提高效率，又能保證質(zhì)量。全站儀兼有經(jīng)緯儀和測距儀的優(yōu)點(diǎn)，且以數(shù)字形式提供測量成果，操作簡便、性能穩(wěn)定、數(shù)據(jù)可通過電子手薄與計(jì)算機(jī)進(jìn)行連通等優(yōu)點(diǎn)，使其在礦山測量中得到了廣泛的應(yīng)用。地面控制測量、地形測量、工程測量、井下測量均可用全站儀進(jìn)行。 全站儀的概況與組成 全站型電子速測儀簡稱全站儀，它是一種可以同時(shí)進(jìn)行角度（水平角、豎直角）測量、距離（斜距、平距、高差）測量和數(shù)據(jù)處理，由機(jī)械、光學(xué)、電子元件組合而成的測量儀器。由于只需一次安置，儀器便可以完成測站上所有的測量工作，故被稱為“全站儀”。 全站儀上半部分包含有測量的四大光電系統(tǒng)，即水平角測量系統(tǒng)、豎

4、直角測量系統(tǒng)、水平補(bǔ)償系統(tǒng)和測距系統(tǒng)。通過鍵盤可以輸入操作指令、數(shù)據(jù)和設(shè)置參數(shù)。以上各系統(tǒng)通過I/O接口接入總線與微處理機(jī)聯(lián)系起來。微處理機(jī)（CPU）是全站儀的核心部件，主要有寄存器系列（緩沖寄存器、數(shù)據(jù)寄存器、指令寄存器）、運(yùn)算器和控制器組成。微處理機(jī)的主要功能是根據(jù)鍵盤指令啟動(dòng)儀器進(jìn)行測量工作，執(zhí)行測量過程中的檢核和數(shù)據(jù)傳輸、處理、顯示、儲(chǔ)存等工作，保證整個(gè)光電測量工作有條不紊地進(jìn)行。輸入輸出設(shè)備是與外部設(shè)備連接的裝置（接口），輸入輸出設(shè)備使全站儀能與磁卡和微機(jī)等設(shè)備交互通訊、傳輸數(shù)據(jù)。目前，世界上許多著名的測繪儀器生產(chǎn)廠商均生產(chǎn)有各種型號(hào)的全站儀。一）、概況電磁波測距按測程來分，有短程(

5、3km)、中程(315km)和遠(yuǎn)程(15km)之分。按測距精度來分，有級(jí)(5mm)、級(jí)(5mm10mm)和級(jí)(10mm)。按載波來分，采用微波段的電磁波作為載波的稱為微波測距儀；采用光波作為裁波的稱為光電測距儀。光電測距儀所使用的光源有激光光源和紅外光源(普通光源已淘汰)，采用紅外線波段作為載波的稱為紅外測距儀。由于紅外測距儀是以砷化稼(GaAs)發(fā)光二極管所發(fā)的熒光作為載波源，發(fā)出的紅外線的強(qiáng)度能隨注入電信號(hào)的強(qiáng)度而變化，因此它兼有載波源和調(diào)制器的雙重功能。GaAs發(fā)光二極管體積小，亮度高，功耗小，壽命長，且能連續(xù)發(fā)光，所以紅外測距儀獲得了更為迅速的發(fā)展。本節(jié)討論的就是紅外光電測距儀。 全站

6、儀由以下兩大部分組成(見圖1):采集數(shù)據(jù)設(shè)備:主要有電子測角系統(tǒng)、電子測距系統(tǒng)、還有自動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備等;微處理器:微處理器是全站儀的核心裝置，主要由中央處理器，隨機(jī)儲(chǔ)存器和只讀存儲(chǔ)器等構(gòu)成，測量時(shí)，微處理器根據(jù)鍵盤或程序的指令控制各分系統(tǒng)的測量工作，進(jìn)行必要的邏輯和數(shù)值運(yùn)算以及數(shù)字存儲(chǔ)、處理、管理、傳輸、顯示等。 2、全站儀的分類 全站儀采用了光電掃描測角系統(tǒng)，其類型主要有:編碼盤測角系統(tǒng)、光柵盤測角系統(tǒng)及動(dòng)態(tài)(光柵盤)測角系統(tǒng)等三種。 2.1全站儀按其外觀結(jié)構(gòu)可分為兩類 (1)積木式，也稱組合式，它是指電子經(jīng)緯儀和測距儀可以分離開使用，照準(zhǔn)部與測距軸不共軸。作業(yè)時(shí)，測距儀安裝在電子經(jīng)緯儀上，相互

7、之間用電纜實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊.作業(yè)結(jié)束后卸下分別裝箱。這種儀器可根據(jù)作業(yè)精度要求，用戶可以選擇不同測角、測距設(shè)備進(jìn)行組合，靈活性較好。 (2)整體式，也稱集成式，它是將電子經(jīng)緯儀和測距儀融為一體，共用一個(gè)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，使用起來更方便。 常見的有日本(SOKKIA )SET系列、拓普康(TOPOCON)GTS系列、尼康(NIKON)DTM系列、瑞士徠卡(LEICA )TPS系列，我國的NTS和ETD系列。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，出現(xiàn)了帶內(nèi)存、防水型、防爆型、電腦型、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)型等等各種類型的全站儀，使得這一最常規(guī)的測量儀器越來越滿足各項(xiàng)測繪工作的需求，發(fā)揮更大的作用。 2.2全站

8、儀按測量功能可分成四類 (1)經(jīng)典型全站儀。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角、電子測距和數(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)載測量程序。其經(jīng)典代表為徠卡公司的TC系列全站儀; (2)機(jī)動(dòng)型全站儀。在經(jīng)典全站儀的基礎(chǔ)上安裝軸系步進(jìn)電機(jī)，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)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、倒鏡測量。徠卡TCM系列全站儀就是典型的機(jī)動(dòng)型全站儀; (3)無合作目標(biāo)性全站儀。無合作目標(biāo)型全站儀是指在無反射棱鏡的條件下，可對一般的目標(biāo)直接測距的全站儀。因此，對不便安置反射棱鏡的目標(biāo)進(jìn)行測

9、量，無合作目標(biāo)型全站儀具有明顯優(yōu)勢。如徠卡TCR系列全站儀，無合作目標(biāo)距離測程可達(dá)200m，可廣泛用于地籍測量，房產(chǎn)測量和施工測量等; (4)智能型全站儀。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，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，智能型全站儀在無人干預(yù)的條件下可自動(dòng)完成多個(gè)目標(biāo)的識(shí)別、照準(zhǔn)與測量，因此，智能型全站儀又稱為“測量機(jī)器人”典型的代表有徠卡的TCA型全站儀等。 利用全站儀進(jìn)行水準(zhǔn)測量 全站儀三角水準(zhǔn)測量以幾何水準(zhǔn)測量的作業(yè)方法進(jìn)行高程傳遞它屬于光電測距三角高程的范疇，但不是一般光電測距三角

10、高程。全站儀三角水準(zhǔn)測量是將全站儀像水準(zhǔn)儀一樣的任意置點(diǎn)，而不是將它置在已知點(diǎn)上，同時(shí)又不量取儀器高和棱鏡高的情況下，利用全站儀自身提供的高程測量和測設(shè)功能，如圖2所示全站儀就是利用三角高程測量原理測定待定點(diǎn)的高程。圖2所示，欲測定點(diǎn)A和點(diǎn)B的高差hAB。 式中:如iA ,iBAB點(diǎn)鏡高； 以上LA,LB儀器至佃各點(diǎn)的斜距； 垂直角； K一大氣垂直折光系數(shù)； R 地球平均曲率半徑; 4、應(yīng)用實(shí)例 以義絡(luò)礦為例，由于煤層傾角大，平均坡度在300以上，每個(gè)采區(qū)設(shè)計(jì)的絞車坡坡度也在300左右，絞車坡高程測量要求精度高，用普通水準(zhǔn)測量設(shè)站多，勞動(dòng)強(qiáng)度大，影響施工時(shí)間長，誤差大;三角高程測量測量精度低，

11、有時(shí)滿足不了生產(chǎn)要求;而用全站儀測水準(zhǔn)比較方便。例如測量38000采區(qū)絞車坡高差，用尼康DTM一502系列全站儀，儀器標(biāo)稱精度為2”,測距精度為2×10-6，采用了支水準(zhǔn)路線測址的方法，從絞車坡上平臺(tái)測里到下平臺(tái)H往=-191.343 m，再到紋車坡下平臺(tái)測量到上平臺(tái)h反=十191.357 m,設(shè)置3站,a=3,高程閉合差為fh=往測十反測=14 mm, 3等水準(zhǔn)允許高差閉合差:平地為Fh=40L，山地為Fh=12n=20.8 mm(L為水準(zhǔn)路線的長度，。為測站數(shù))，允許高差閉合差為20.8mm，達(dá)到3等水準(zhǔn)測量的精度。 結(jié)束語 在礦山側(cè)量建設(shè)和施工中，傳統(tǒng)的水準(zhǔn)測量由于巷道坡度限制，工作效率低，施測難度大，為此提出全站儀水準(zhǔn)測量法，大大提高礦山測量工作效率和人員效率。 參考文獻(xiàn) 1 .姬婧 宿 敬 業(yè)淺析應(yīng)用全站儀測量高程的方法J礦業(yè) 程 ，2011(2) 2 .王均豪全站儀測量技術(shù)在工程測量放樣中的實(shí)際應(yīng)用 J新農(nóng)村 ，201l(3) 3 .李紅煒 張維鵬全站儀測量原理及平差方法的研究J城市建設(shè)：下 旬 ，2011(1) 4