測量與工程測量-全站儀

1、11.1 全站儀的概念 1、什么是全站儀 速測術(shù)與速測儀 全站儀 全站型電子速測儀 4.4 全站儀測量21.1 全站儀的概念 速測術(shù)與速測儀 在經(jīng)典測量中，人們把快速測量距離和方位的方法稱為速測法，或稱速測術(shù)（Tachymetry）。把快速測量距離和方位的儀器稱之為速測儀(Tachymeter)。 34.4 全站儀測量 全站型電子速測儀是由電子測角、電子測距、電子計算和數(shù)據(jù)存儲等單元組成的三維坐標(biāo)測量系統(tǒng)，能自動顯示測量結(jié)果，能與外圍設(shè)備交換信息的多功能測量儀器。由于儀器較完善地實現(xiàn)了測量和處理過程的電子一體化，通常稱之為全站型電子速測儀（Electronic Total Station）或簡

2、稱全站儀。4全站儀由以下兩大部分組成： l）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)、還有自動補償設(shè)備等。 2）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,隨機儲存器和只讀存儲器等構(gòu)成,測量時,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)值運算以及數(shù)字存儲、處理、管理、傳輸、顯示等。52.1 全站儀的基本結(jié)構(gòu)硬件部分顯 示 器鍵 盤只讀存儲器隨機存儲器輸入/輸出I/O單元微處理器水平角測量單元垂直角測量單元距離測量單元自動補償單元光電測量系統(tǒng)微處理器及軟件全站儀的組成 64.4.3全站儀的分類全站儀的分類積木式（積木式（Modular），也稱組合式，

3、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，測距儀安裝在電子經(jīng)緯儀上，相互之間用電纜實現(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。整體式（整體式（integrated），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。隨著計算機技術(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

4、腦型、馬達(dá)驅(qū)帶內(nèi)存、防水型、防爆型、電腦型、馬達(dá)驅(qū)動型動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測繪工作的需求，發(fā)揮更大的作用。 7二、徠卡全站儀新家族 TCx05 System- andApplication FunctionalityAccuracy7 5 3 2 1 0.5 low PrecisionSeriesBasic SeriesPerformance SeriesProfessional SeriesTPS300TPS700TPS1100 TPS2000 Theodolite SeriesT100Building and ConstructionApplic

5、ationsLand & EngineeringSurveyingSystems and Monitoring Applicationshigh 全站儀系列4.4.3全站儀的分類全站儀的分類8Geosyst em s303040405050徠卡徠卡 TPS TPS 產(chǎn)品范圍產(chǎn)品范圍 系統(tǒng)系統(tǒng)- - 和應(yīng)用功能和應(yīng)用功能精度7 5 3 2 1 0.5 強弱精密系列精密系列工程系列工程系列實用系列實用系列專業(yè)系列專業(yè)系列TPS300TPS700TPS1100TPS2000基本型系列基本型系列TPS100工程型傳統(tǒng)測量系統(tǒng)應(yīng)用TPS5000TPS400TPS4004.4.3全站儀的分類全站儀

6、的分類9一、 徠卡全站儀發(fā)展簡史 1982 1986 1991 1994 1999 TC2000單軸補償彩色組合功能鍵操作（DOS方式） T3000雙軸補償彩色組合功能鍵操作（DOS方式） TC1610雙軸補償菜單功能鍵操作 TPS1000雙軸補償軟功能鍵操作(圖標(biāo)操作)自動目標(biāo)識別 TPS1100雙軸補償軟功能鍵操作(圖標(biāo)操作)自動目標(biāo)識別 無合作目標(biāo) 測距10二、徠卡全站儀新家族 75321.510.5PrecisionTCA1100TCA1800TCA2003SeriesTC1800TC2003TCRA1105 TCRA1103 TCRA1102 TCRA1101TCA1105TCA11

7、03TCA1102TCA1101ProfessionalTCRM1105 TCRM1103 TCRM1102 TCRM1101SeriesTCM1105TCM1103TCM1102TCM1101TCR1105TCR1103TCR1102TCR1101TC1105TC1103TC1102TC1101PerformanceTCR705TCR703TCR702SeriesTC705TC703TC702BasicTCR307TCR305TCR303SeriesTC307TC305TC303T SeriesT107T105T/TM1100T/TM1800徠卡系列全站儀114.4.4 全站儀的特點1、儀器

8、操作簡單，高效。全站儀具有現(xiàn)代測量工作所需的所有功能。 2、快速安置：簡單地整平和對中后，儀器一開機后便可工作。儀器具有專門的動態(tài)角掃描系統(tǒng)，因此無需初始化。關(guān)機后，仍會保留水平和垂直度盤的方向值。電子“氣泡”有圖示顯示并能使儀器始終保持精密置平。 3、適應(yīng)性強：全站儀是為適應(yīng)惡劣環(huán)境操作所制造的儀器。它們經(jīng)受過全面的測試以便適應(yīng)各種作業(yè)條件，例如，雨天、潮濕、沖撞、塵土和高溫等，因此，它們能在最苛刻的環(huán)境下完成作業(yè)任務(wù)。、全站儀設(shè)有雙向傾斜補償器,可以自動對水平和豎直方向進(jìn)行修正,以消除豎軸傾斜誤差的影響。還可進(jìn)行地球曲率改正、折光誤差以及溫度、氣壓改正。 、控制面板具有人機對話功能?？刂泼?/p>

9、板由鍵盤和主,副顯示窗組成。除照準(zhǔn)以外的各種測量功能和參數(shù)均可通過鍵盤來實現(xiàn),儀器的兩側(cè)均有控制面板,操作十分方便。 、具有雙向通訊功能,可將測量數(shù)據(jù)傳輸給電子手簿或外部計算機,也可接受電子手簿和外部計算機的指令和數(shù)據(jù)。 121.2 全站儀的發(fā)展歷史與趨勢 機械經(jīng)緯儀 光學(xué)經(jīng)緯儀 全站儀全站儀與經(jīng)緯儀相比 ？13全站儀與經(jīng)緯儀相比具有以下優(yōu)點: 1、測量結(jié)果自動記錄在電子手簿中,減少了讀數(shù)的錯誤和記錄的粗差,提高了功效。 2、利用全站儀中的微處理器,通過傳感器可以自動的改正儀器軸系誤差,提高測量精度;3、距離改正,高差計算和坐標(biāo)計算在儀器上自動完成,減少了內(nèi)業(yè)計算工作量;4、角度測量中自動掃描

10、整個度盤,并求出平均值作為結(jié)果,消除了度盤的刻 劃誤差和偏心差。 14三、徠卡全站儀新技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)先驅(qū) （一） 度盤的電子化讀數(shù) 電子度盤讀數(shù)系統(tǒng) 把操作者從繁重的度盤人工讀數(shù)中解脫出來。 不但提高了效率，還大大降低了誤讀的機率。15三、徠卡全站儀新技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)先驅(qū) （二）三軸誤差的自動補償與改正 液體補償器 有效的軸系自動補償與改正，是實現(xiàn)高精度測角的有力保證。16三、徠卡全站儀新技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)先驅(qū) （三）目標(biāo)的自動識別與照準(zhǔn) 自動目標(biāo)識別并驅(qū)動軸系照準(zhǔn)目標(biāo)，把測量員從全站儀測量工作中最為繁重一項操作人工照準(zhǔn)目標(biāo)中解脫出來，使測量員可以遠(yuǎn)離測站。 從此，全站儀的“自動化”又上了一個新的臺階。17三、

11、徠卡全站儀新技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)先驅(qū) （四）全站儀的無合作目標(biāo)測距 有的時候，在目標(biāo)點上要擺反射棱鏡是比較麻煩的，甚至是不可能的，此時要測距怎么辦呢？ 現(xiàn)在有同軸型的全站儀，可以無合作目標(biāo)測距，即所謂的“測站”單人測量系統(tǒng)。18三、徠卡全站儀新技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)先驅(qū) （五）全站儀的自動控制 遠(yuǎn)離測站的幾種測量操作方式： （1）計算機在線控制 GeoCOM 方式 （2）機載軟件控制 GeoBASIC 方式 （3） Modem控制 鏡站方式19三、徠卡全站儀新技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)先驅(qū) （六）超站儀徠卡 GLPS：精確自動定位和定向的儀器。 n 全站儀（激光測距）n 陀螺儀n GPS20四、全站儀的發(fā)展趨勢 測量機器人的來臨！1

12、 1、度盤讀數(shù)自動化！、度盤讀數(shù)自動化！2 2、目標(biāo)照準(zhǔn)自動化！、目標(biāo)照準(zhǔn)自動化！3 3、基座安平自動化！、基座安平自動化！4 4、儀器對中自動化？、儀器對中自動化？5 5、儀高量取自動化？、儀高量取自動化？21四、全站儀的發(fā)展趨勢 全站儀的本地化！ 產(chǎn)自瑞士的全球第一臺具有完全中文概念的徠卡全站儀：TPS400 哇噻！哇噻！222.1 全站儀的基本結(jié)構(gòu)軟件部分SYSTEMstartup simple measurementCODINGFUNCTIONSMENUPROGRAMSEDMSETUP全站儀功能菜單全站儀功能菜單 23全站儀功能菜單全站儀功能菜單 全站儀系統(tǒng)啟動全站儀系統(tǒng)啟動SETUP

13、設(shè)置RECORD記錄數(shù)據(jù)PROG應(yīng)用程序XFER文件傳輸EDIT編輯文件JOB創(chuàng)建作業(yè)打開作業(yè)刪除作業(yè)SYSOPTN系統(tǒng)設(shè)置JOB OPTN作業(yè)設(shè)置SCALE比例因子EMP/PRES溫度/氣壓測量程序放樣程序?qū)厹y量懸高測量面積計算自由設(shè)站交會定點導(dǎo)線測量坐標(biāo)反算導(dǎo)線平差SEND下載文件RECEIVE上裝文件PRINT打印文件至串行口至并行口至數(shù)據(jù)卡PORT設(shè)置通訊參數(shù)RAW編輯觀測值POINTS編輯坐標(biāo)數(shù)據(jù)PTLIB編輯控制點CODE編碼編輯OCC PT測站點輸入 后方交會 測站高程測定BKS PT輸入后視點BSOBS記錄后視觀測角FS OBS記錄后視觀測值SS OBS點到線測量X-SECT

14、記錄斷面測量24 3.1 徠卡全站儀系統(tǒng)軟件與應(yīng)用程序庫SYSTEM STARTUP(go and measure)MENUData ManagementSystemSettingsCalibrationsFUNCTIONSIR RLRECLaserpointer On/OffTracking Mode On/Off3D-OffsetCheck TieREM HeightDelete Last RecordPROGRAMSSurveying Setting OutTie DistanceAreaEDMDistancerelatedparametersand settingsLaser Plum

15、met+IntensityTubular ElectronicLevelSETUPCoding“Quick Coding”252.3 全站儀測角原理全站儀的測角原理靜態(tài)度盤測角動態(tài)度盤測角編碼度盤測角光柵度盤測角26 一、編碼度盤測角原理 扇區(qū)型碼盤 條碼型碼盤27二、編碼度盤與光柵度盤測角特點比較比較項目編碼度盤光柵度盤測角方式絕對式增量式關(guān)機后角度信息保留不保留誤差與躁聲不積累積累制造工藝復(fù)雜簡單28三、電子測角中的軸系補償與改正 新型液態(tài)雙軸自動補償系統(tǒng)補償：（1） 垂直軸傾斜對垂直度盤讀數(shù)的影響 （2） 垂直軸傾斜對水平度盤讀數(shù)的影響29三、電子測角中的軸系補償與改正 軸系改正： （1

16、） 視準(zhǔn)軸誤差（C）的改正（2） 垂直度盤指標(biāo)差（I）的改正 （3） 水平軸傾斜誤差（i）的改正 30三、電子測角中的軸系補償與改正補償改正垂直角水平角基準(zhǔn)線ononV+i+LHz+C+k+T鉛垂線onoffV+i+LHz鉛垂線offonV+iHz+C+k垂直軸offoffV+iHz垂直軸i 垂直度盤指標(biāo)差， L 補償器零點指標(biāo)差， C 視準(zhǔn)差k 水平軸傾斜對水平角的影響，T 垂直軸傾斜對水平角的影響 軸系補償與改正開關(guān)的不同設(shè)置對測角的影響31四、自動目標(biāo)識別與照準(zhǔn)自動目標(biāo)識別的類型： 1）配合式目標(biāo)識別； 2）自主式目標(biāo)識別。 徠卡ATR自動目標(biāo)照準(zhǔn)： 1）搜索過程； 2）目標(biāo)照準(zhǔn)過程；

17、3）測量過程。 32 2.4 全站儀的數(shù)據(jù)通訊1電源2空3地4數(shù)據(jù)接收（TH_RXD）5數(shù)據(jù)發(fā)送 (TH_TXD)注：經(jīng)緯儀插座徠卡全站儀聯(lián)機通訊接口定義33 2.4 全站儀的數(shù)據(jù)通訊例：GIS8數(shù)據(jù)記錄格式11.+00000D1921.022+16641826 22.022+09635023 31.00+00006649 58.16+00000344徠卡全站儀數(shù)據(jù)記錄結(jié)構(gòu)： 由若干數(shù)據(jù)塊組成； 數(shù)據(jù)塊中包含若干字； 每字都由字索引開頭。34 2.5 徠卡全站儀的技術(shù)特點之一 ：創(chuàng)新的概念 具有微機概念的全站儀 不斷升級的操作系統(tǒng) 豐富的應(yīng)用軟件35 2.5 徠卡全站儀的技術(shù)特點之二：先進(jìn)的技

18、術(shù)（1） 世界最好的機械軸系無極微動螺旋驅(qū)動 36 2.5 徠卡全站儀的技術(shù)特點之二：先進(jìn)的技術(shù)（2） 動態(tài)頻率校準(zhǔn)技術(shù) 激光無合作目標(biāo)的相位法測距37 2.5 徠卡全站儀的技術(shù)特點之二：先進(jìn)的技術(shù)（3） 無需零位探測的絕對編碼測角 徠卡獨特的軸系補償與改正系統(tǒng) 智能型目標(biāo)自動識別 38 2.5 徠卡全站儀的技術(shù)特點之三：開放的思維 與其它設(shè)備的開放性與其它設(shè)備的開放性 數(shù)據(jù)格式的兼容數(shù)據(jù)格式的兼容 對用戶的開放性對用戶的開放性 強大的自主開發(fā)工具強大的自主開發(fā)工具 開放的測量世界開放的測量世界Open Surveying World393.2 機載軟件開發(fā)工具 GeoBASIC 應(yīng)用程序開發(fā)

19、過程原程序編寫原程序編譯仿真試運行 Leica survey Office (上載)*.gba / *.len 403.2 在線控制軟件開發(fā)工具 GeoCOM特 點：1、開發(fā)的軟件在PC機中運行2、開發(fā)環(huán)境借助VB、VC等。413.2 在線控制軟件開發(fā)工具 GeoCOM開發(fā)環(huán)境的配置（VB例）把GeoCOM中的“Geocom32.lib”復(fù)制到計算機操作系統(tǒng)windows9的system的目錄下；把GeoCOM中“Stubs32.bas”添加到VB開發(fā)環(huán)境的“工程”主菜單下的“添加模塊”之中。 42 第四全站儀測量系統(tǒng)應(yīng)用舉例章 全站儀測量系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用4.4.1 大型油罐容積標(biāo)定系統(tǒng)油罐容

20、積標(biāo)定系統(tǒng) 4.4.2 地下頂管施工自動引導(dǎo)測量系統(tǒng)4.4.3 自動變形監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng) ADMS ADMS 43 4.1 大型油罐容積標(biāo)定系統(tǒng)油罐容積標(biāo)定系統(tǒng) 系統(tǒng)主要設(shè)備： 1、徠卡TCRM/TCRA系列全站儀 2、機載水平平行斷面測量軟件 3、容積標(biāo)定后處理軟件 4、便攜式計算機 依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)： 國際ISO7507-4和國標(biāo)GB/T13235.3標(biāo)準(zhǔn) 全站儀測量系統(tǒng)應(yīng)用舉例 大型油罐容積標(biāo)定系統(tǒng)油罐容積標(biāo)定系統(tǒng) 全站儀測量系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用44 現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集： 在GeoBASIC開發(fā)的機載軟件“Hz-Profile”控制下，全過程全自動數(shù)據(jù)采集。大型油罐容積標(biāo)定系統(tǒng)油罐容積標(biāo)定系統(tǒng) 全站儀測量系統(tǒng)

21、的開發(fā)與應(yīng)用45全站儀測量系統(tǒng)應(yīng)用舉例地下頂管施工自動引導(dǎo)測量系統(tǒng)頂管施工示意圖46全站儀控制箱T11AS12T2S23T3S34T4S4P計算機控制箱AC 220V 儀器站 信號控制箱 工業(yè)用計算機地下頂管施工自動引導(dǎo)測量系統(tǒng)管施工自動引導(dǎo)測量系統(tǒng)47 全站儀測量系統(tǒng)應(yīng)用舉例自動變形監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng) ADMS ADMS章 全站儀測量系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用3 自動變形監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng)ADMS ADMS（Automatic Deformation Monitoring System）自動變形監(jiān)測軟件是在學(xué)習(xí)、消化、吸收瑞士Leica公司研制的自動極坐標(biāo)測量系統(tǒng)APSWin（Automatic Polar Sy

22、stem for Windows）的基礎(chǔ)上，通過實際的工程應(yīng)用，并結(jié)合國內(nèi)用戶的實際需求，研制出的本地化的智能型自動變形監(jiān)測中文軟件。48 4.3 自動變形監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng)ADMS 自動全站儀 通訊及供電 控制計算機 基準(zhǔn)點1 基準(zhǔn)點2 基準(zhǔn)點n 變形點1 變形點m 監(jiān)測站控制機房基巖上變形體ADMS系統(tǒng)配置圖 全站儀測量系統(tǒng)應(yīng)用舉例自動變形監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng) ADMS ADMS章 全站儀測量系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用3 自動變形監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng)ADMS 49 4.3 自動變形監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng)ADMS ADMS 自動測量界面 全站儀測量系統(tǒng)應(yīng)用舉例自動變形監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng) ADMS ADMS章50 4.4 全站儀測量系統(tǒng)應(yīng)用

23、舉例 1、大壩及邊坡監(jiān)測 全站儀測量系統(tǒng)應(yīng)用舉例自動變形監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng) ADMS ADMS章 全站儀測量系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用3 自動變形監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng)ADMS 513、地鐵形變監(jiān)測2、大橋變形監(jiān)測 4.4 全站儀測量系統(tǒng)應(yīng)用舉例 全站儀測量系統(tǒng)應(yīng)用舉例自動變形監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng) ADMS ADMS章 全站儀測量系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用3 自動變形監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng)ADMS 52ELECTRONIC TOTAL STATIONS - AISIELECTRONIC TOTAL STATIONS - AISI 1 The AISI is an electronic theodolite used to measure hori

24、zontal and vertical angles and distances. It represents these measurements on a display panel and can concurrently transfer them to a portable data-recording unit (DRU). The DRU can then transfer the data to an external microprocessor for printing, plotting, and further refinement by surveying softw

25、are.53AISI DESCRIPTION2.The AISI has two modesa construction-survey mode with a range of 2 kilometers and a topographic-survey mode with a range of 7 kilometers. The AISI mounts on standard military tripods and consists of the following modular subassemblies:An electronic theodolite (a digital, auto

26、matic angle- and distance-reading/recording instrument with an electronic display/control panel).1.A DRU (an external memory device for storing data from the theodolite). 543 . T h e A I S I i n t e r f a c e s w i t h microprocessors, printers, and plotters. It transfers digital data directly from its DRU (via a cabl