徠卡技術(shù)培訓(xùn)教材

1、徠卡全站儀培訓(xùn)教材上海同徠測(cè)量技術(shù)有限公司上海同徠測(cè)量技術(shù)有限公司 目錄 1.導(dǎo)論導(dǎo)論 2. 全站儀的基本原理全站儀的基本原理 3.徠卡全站儀的軟件系統(tǒng)徠卡全站儀的軟件系統(tǒng) 4. 徠卡全站儀的數(shù)據(jù)通訊徠卡全站儀的數(shù)據(jù)通訊 5.徠卡全站儀的十大技術(shù)優(yōu)勢(shì)徠卡全站儀的十大技術(shù)優(yōu)勢(shì)2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材1.導(dǎo)論 1.1 TPS的含義及由來(lái) 1.2 全站儀的分類（級(jí)） 1.3 徠卡全站儀的命名、分類和系列 1.4 徠卡全站儀的發(fā)展簡(jiǎn)史 1.5 徠卡全站儀的特點(diǎn) 1.6 全站儀操作使用的配套概念 1.7 徠卡全站儀對(duì)惡劣工作環(huán)境的防護(hù)2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材徠卡全站儀培訓(xùn)教材返回返回

2、目錄目錄2. 全站儀的基本原理全站儀的基本原理 2.1 全站儀的基本組成 2.2 全站儀的測(cè)距原理 2.3 全站儀的測(cè)角原理2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材返回返回目錄目錄3.徠卡全站儀的軟件系統(tǒng) 3.1 徠卡全站儀系統(tǒng)軟件與應(yīng)用程序庫(kù) 3.2 徠卡全站儀系統(tǒng)開發(fā)工具軟件 3.3 徠卡全站儀工具軟件SurveyOffice2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材返回返回目錄目錄4. 徠卡全站儀的數(shù)據(jù)通訊 4.1 數(shù)據(jù)通訊的基本概念 4.2 徠卡儀器的數(shù)據(jù)通訊 4.3 徠卡全站儀的數(shù)據(jù)記錄裝置及幾種通訊方式2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材返回返回目錄目錄5.徠卡全站儀的十大技術(shù)優(yōu)勢(shì) 5.1絕對(duì)編碼

3、測(cè)角技術(shù) 5.2液態(tài)雙軸補(bǔ)償系統(tǒng) 5.3自主式智能目標(biāo)自動(dòng)識(shí)別與跟蹤功能 5.4 超高頻測(cè)距及動(dòng)態(tài)頻率校準(zhǔn)技術(shù) 5.5 相位法激光無(wú)棱鏡測(cè)距 5.6 RTOS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 5.7 MMI人機(jī)界面技術(shù) 5.8 全滾動(dòng)式精密柱形軸系 5.9 摩擦制動(dòng)與無(wú)限位微動(dòng)技術(shù) 5.10 激光對(duì)中技術(shù)2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材返回返回目錄目錄1.1.1 全站儀的概念全站儀的概念 在經(jīng)典測(cè)量中，人們把快速測(cè)量距離和方位計(jì)算待定點(diǎn)座標(biāo)的方法稱為速測(cè)法，或稱速測(cè)術(shù)（Tachymetry）。而把用于這類快速測(cè)量的儀器稱之為速測(cè)儀(Tachymeter)。 在現(xiàn)代測(cè)量中使用的全站儀是速測(cè)儀的發(fā)展和典型代表，全站

4、儀（total station），又稱全站型電子速測(cè)儀（Electronic Tachometer Total Station），是一種兼有自動(dòng)測(cè)距、自動(dòng)測(cè)角、計(jì)算和數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄及傳輸功能的自動(dòng)化、數(shù)字化的三維坐標(biāo)測(cè)量與定位系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于控制測(cè)量、地形測(cè)量、地籍與房產(chǎn)測(cè)量、施工放樣、工業(yè)測(cè)量及近海定位等方面。2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材返回返回導(dǎo)論導(dǎo)論1.1.2 TPS系列全站儀與系列全站儀與OSW 1994年，徠卡提出了“OSW”（Open Survey World），即開放的測(cè)量世界，她是有關(guān)測(cè)量的一種全新的概念，全新的思想，即通過(guò)使用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)記錄介質(zhì)、接口和數(shù)據(jù)格式，把測(cè)量

5、和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)?！癘SW”的新概念，為所有徠卡儀器的相互兼容性在理論上奠定了基礎(chǔ)。 與此同時(shí)，基于“OSW”新思想，對(duì)應(yīng)于GPS全球定位系統(tǒng)，徠卡又引入了TPS全站儀定位系統(tǒng)的概念?！癟PS” 中的“T”是速測(cè)儀（Tachymat）、全站儀（Total station）中的字頭，定位系統(tǒng)（Positioning System）的縮寫。在最新的徠卡測(cè)量系統(tǒng)網(wǎng)頁(yè)上，對(duì)“T”的解釋為“Terrestrial”的第一個(gè)字母，即地面上的或大地的意思。顯然，前者是從定位系統(tǒng)所用設(shè)備的角度來(lái)考慮，后者是從定位系統(tǒng)的對(duì)象來(lái)考慮，但不管從哪個(gè)角度考慮，二者都沒有矛盾。 最早出現(xiàn)在市場(chǎng)上的是TPS1

6、000系列（1994年）。近幾年來(lái)，繼TPS1000系列之后，徠卡根據(jù)市場(chǎng)的不同需求，又連續(xù)推出了更多的TPS系列，這些系列種類齊全，技術(shù)先進(jìn)，適應(yīng)范圍廣泛，已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外測(cè)繪儀器市場(chǎng)上的主流產(chǎn)品。2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材返回返回導(dǎo)論導(dǎo)論徠卡TPS系列全站儀表： 系列系列 類型類型 編號(hào)（對(duì)應(yīng)精度）編號(hào)（對(duì)應(yīng)精度）TPS1000 TC/TCM*/TCA1100*/1500*/1700*/1800/2003TPS100*TC605*/805*/905*TPS300（基本型）*TC/TCR307*/305*/303*/302*TPS400TC/TCR407/405/402TPS700（實(shí)

7、用型）TC/TCR705/703/702TPS1100（專業(yè)型）TC/ TCR/TCRM/TCA/TCRA1105/1103/1102/1101TPS1200(聯(lián)合作業(yè)系統(tǒng))TC/ TCR/TCRM/TCA/TCRA/TCP /TCRP/1205/1203/1202/1201備注：其中*為已停產(chǎn)產(chǎn)品。備注：其中*為已停產(chǎn)產(chǎn)品。2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材返回返回導(dǎo)論導(dǎo)論2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材 從表中可見，徠卡將字母“TPS”緊跟序列編號(hào)作為其全站儀產(chǎn)品系列的標(biāo)志。每一種系列都有不同類型的儀器，每一種類型又具有多種等級(jí)精度的產(chǎn)品。每一系列中儀器的精度從其編號(hào)上就可以看出來(lái)，如T

8、PS1000系列，1100/1500/1700，數(shù)字越大，精度越高，而TPS300/700/1100系列則是以編號(hào)末位來(lái)表征其測(cè)角精度等級(jí)的，末位數(shù)越大，精度越低，如307就比302精度低。 每一種TPS系列里的產(chǎn)品，盡管精度、類型可能會(huì)有所不同，但其外觀、用戶界面、鍵盤布局等幾乎一模一樣。內(nèi)部結(jié)構(gòu)除了度盤陣列數(shù)有區(qū)別外，基本上也一樣。這極大地方便了生產(chǎn)、使用、升級(jí)、培訓(xùn)和維修。此外，對(duì)專業(yè)型TPS系列產(chǎn)品（1000/1100系列）而言，各種等級(jí)的產(chǎn)品均可升級(jí)成馬達(dá)驅(qū)動(dòng)或自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別等自動(dòng)化程度更高的產(chǎn)品。返回返回導(dǎo)論導(dǎo)論1.2 全站儀的分類（級(jí)）全站儀整體性積木型2012/9/4徠卡全站儀培

9、訓(xùn)教材返回返回導(dǎo)論導(dǎo)論整體型 測(cè)距、測(cè)角與電子計(jì)算單元和儀器的光學(xué)、機(jī)械測(cè)距、測(cè)角與電子計(jì)算單元和儀器的光學(xué)、機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)成一個(gè)整體，不可分開。系統(tǒng)設(shè)計(jì)成一個(gè)整體，不可分開。2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材返回返回導(dǎo)論導(dǎo)論積木型（Modular） 有時(shí)又稱作組合型，光電測(cè)距儀（又稱測(cè)距頭）、電子經(jīng)緯儀各為一獨(dú)立的整體。既可單獨(dú)使用，又可組合在一起使用。2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材返回返回導(dǎo)論導(dǎo)論 在全站儀發(fā)展初期，半站型電子速測(cè)儀（簡(jiǎn)稱半站儀）較為普及。半站儀是一種以光學(xué)方法測(cè)角的電子速測(cè)儀，它也分為整體型與積木型兩種。它工作時(shí)，通常情況下是在光學(xué)經(jīng)緯儀上架裝測(cè)距儀，再加上計(jì)算記錄部分

10、組成儀器系統(tǒng)，即形成積木型半站儀。也有的是將光學(xué)經(jīng)緯儀與紅外測(cè)距儀設(shè)計(jì)成一臺(tái)獨(dú)立的儀器，表面上看起來(lái)很象整體型全站儀，實(shí)際上卻是整體型半站儀。在使用半站儀時(shí)可將光學(xué)角度讀數(shù)通過(guò)鍵盤輸入到測(cè)距儀里去，對(duì)斜距進(jìn)行化算，最后得出平距、高差、方向角和坐標(biāo)差，這些結(jié)果都可以自動(dòng)傳輸?shù)酵獠坑涗浽O(shè)備中去。2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材返回返回導(dǎo)論導(dǎo)論全站儀的測(cè)距儀部分，是一種利用電磁波進(jìn)行距離測(cè)量的儀器。如果按測(cè)程分類，測(cè)距儀可分為三類： 短程測(cè)距儀：測(cè)程小于短程測(cè)距儀：測(cè)程小于3km，一般測(cè)距精度為（，一般測(cè)距精度為（5mm+5ppm D），用于普通工程測(cè)量和城市），用于普通工程測(cè)量和城市測(cè)量；測(cè)量；

11、 中程測(cè)距儀：測(cè)程為中程測(cè)距儀：測(cè)程為3 15km，一般測(cè)距精度為（，一般測(cè)距精度為（5mm+2ppm D） （3mm+2ppm D），通常用于一般等級(jí)的控制），通常用于一般等級(jí)的控制測(cè)量；測(cè)量； 長(zhǎng)程測(cè)距儀：測(cè)程大于長(zhǎng)程測(cè)距儀：測(cè)程大于15km，一般測(cè)距精度為（，一般測(cè)距精度為（5mm+1ppm D），通常用于國(guó)家三角網(wǎng)及特），通常用于國(guó)家三角網(wǎng)及特級(jí)導(dǎo)線測(cè)量。級(jí)導(dǎo)線測(cè)量。2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材返回返回導(dǎo)論導(dǎo)論按照我國(guó)國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程的規(guī)定，全站儀中測(cè)距儀和電子經(jīng)緯儀的準(zhǔn)確度等級(jí)劃分見表1.2。 準(zhǔn)確度等級(jí)準(zhǔn)確度等級(jí) 測(cè)角標(biāo)準(zhǔn)偏差測(cè)角標(biāo)準(zhǔn)偏差() 測(cè)距標(biāo)準(zhǔn)偏差測(cè)距標(biāo)準(zhǔn)偏差(mm)

12、 m1 mD5 1 m2 mD5 2 m6 5mD10 6 m10 mD102012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材注：測(cè)角標(biāo)準(zhǔn)偏差實(shí)為一測(cè)回水平方向標(biāo)準(zhǔn)偏差； mD 為每千米測(cè)距標(biāo)準(zhǔn)偏差。返回返回導(dǎo)論導(dǎo)論1.3 徠卡全站儀的命名、分類和系列徠卡全站儀的命名、分類和系列DI系列測(cè)距儀+T系列電子經(jīng)緯儀DI系列測(cè)距儀+TM系列馬達(dá)驅(qū)動(dòng)型電子經(jīng)緯儀積木式TC系列標(biāo)準(zhǔn)型全站儀TCM系列馬達(dá)驅(qū)動(dòng)型全站儀TCR系列無(wú)反射棱鏡型全站儀TCRM系列無(wú)反射棱鏡馬達(dá)驅(qū)動(dòng)型全站儀TCA系列馬達(dá)驅(qū)動(dòng)、自動(dòng)跟蹤型全站儀TDM 系列馬達(dá)驅(qū)動(dòng)、工業(yè)測(cè)量型全站儀TDA系列馬達(dá)驅(qū)動(dòng)、自動(dòng)跟蹤、工業(yè)測(cè)量型全站儀整體式2012/9/4

13、徠卡全站儀培訓(xùn)教材返回返回導(dǎo)論導(dǎo)論上述儀器的命名中，其英文字母分別代表為： D-Distancer/Distomat(測(cè)距儀) I-Infra-red(紅外光) T-Theodolite(經(jīng)緯儀)，Total station(全站儀) C-Classical(典型的，標(biāo)準(zhǔn)的) M-Motorized(馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的) R-reflectorless distancer(無(wú)反射鏡測(cè)距儀，其真實(shí)含義是， 儀器集兩種測(cè)距方式于一身：有反射鏡、無(wú)反射鏡) A-Automatic target recognition(自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別) PPower Search(超級(jí)搜索) 在有的資料中，可以看到徠卡有TCW

14、、TCW型測(cè)距儀。該型號(hào)中的“W”代表“WILD”，即威特。TCW最早出現(xiàn)在1995年，用以安裝在TPS1000系列全站儀上來(lái)代替原來(lái)安裝的DI1600測(cè)距頭。TCW最早出現(xiàn)在1998年，用以安裝在TPS300/700/1100系列全站儀上，是一種設(shè)計(jì)水平更高的測(cè)距頭。2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材返回返回導(dǎo)論導(dǎo)論徠卡全站儀中的測(cè)距儀部分按載波和發(fā)射光源的不同，可分為二類 激光測(cè)距儀 紅外測(cè)距儀 這兩類儀器，基本上屬于中、短程儀器。徠卡公司保留下來(lái)的長(zhǎng)程測(cè)距儀只有DI3000S激光測(cè)距儀系列，其測(cè)程最遠(yuǎn)可達(dá)19Km。2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材返回返回導(dǎo)論導(dǎo)論徠卡全站儀按測(cè)角精度（實(shí)

15、為方向標(biāo)準(zhǔn)偏差）級(jí)別，其分類和型號(hào)見表1.3：2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材類型類型/精度精度 0.5 0.5 1.0 1.0 1.5 1.5 2.0 2.0 3.0 3.0 5.0 5.0 7.0 7.0TCATCA2003TCA1800/LTCA1201TCA1101TCA1700*TCA1102TCA1500*TCA1103TCA1100*TCA1105TCRMTCRM1201TCRM1101TCRM1102 TCRM1202TCRM1103TCRM1203TCRM1105TCRM1205TCMTCM1800TCM1101TCM1102TCM1103TCM1100TCM1105TCR

16、TCR1201TCR1101TCR1102TCR302/(漢)*TCR702TCR1103TCR303TCR703TCR1105TCR305/J/STCR405TCR705TCR307/J/STCR407TCTC2003TC2002*TC1800/LTC1201TC1101TC1700*TC1102TC1500*TC905/L*TC302/(漢)*TC702TC1103TC1100 TC303TC805/L*TC703TC1105TC305/J/STC605/L*TC705TC307/J/STC407TMTM5005*TM5100*TM5100A*TM1800TM1100TT3000*T200

17、0/S*T2002*T1800T1100*T105/J/S*T107/J/S*注：上述所有型號(hào)全站儀，其標(biāo)準(zhǔn)測(cè)距精度除TC2003(1mm+1ppmD)、新型TC1800(1mm+2ppmD)外，均為（2mm+2ppmD）。另外，TCR700系列現(xiàn)已改為TCR700XRange。其中*為已停產(chǎn)產(chǎn)品。返回返回導(dǎo)論導(dǎo)論1.4 徠卡全站儀的發(fā)展簡(jiǎn)史徠卡全站儀的發(fā)展簡(jiǎn)史2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材年年 份份典型儀器典型儀器性能特點(diǎn)性能特點(diǎn)1982T2000/TC2000單軸補(bǔ)償彩色組合功能鍵操作（DOS方式）1986T3000/TM3000雙軸補(bǔ)償彩色組合功能鍵操作（DOS方式）1990TC16

18、10雙軸補(bǔ)償菜單功能鍵操作1994TPS1000/2000雙軸補(bǔ)償軟功能鍵操作(圖標(biāo)操作)自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別開放的測(cè)量世界1999TPS1100雙軸補(bǔ)償軟功能鍵操作(圖標(biāo)操作)自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別無(wú)合作目標(biāo)測(cè)距紅色激光測(cè)距2004TPS1200雙軸補(bǔ)償軟功能鍵操作(圖標(biāo)操作)自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別無(wú)合作目標(biāo)測(cè)距紅色激光測(cè)距超級(jí)搜索功能遙控測(cè)量功能返回返回導(dǎo)論導(dǎo)論1.5.1 高質(zhì)量、長(zhǎng)壽命、可靠性強(qiáng)高質(zhì)量、長(zhǎng)壽命、可靠性強(qiáng) 早在早在1989年，徠卡公司就獲得了年，徠卡公司就獲得了ISO 9001質(zhì)量質(zhì)量品質(zhì)證書（注：品質(zhì)證書（注：ISO是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織的縮寫，她的是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織的縮寫，她的9000族質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，是當(dāng)今國(guó)

19、際上公認(rèn)的最為權(quán)威的族質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，是當(dāng)今國(guó)際上公認(rèn)的最為權(quán)威的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)）。徠卡公司建立的全面質(zhì)量管理體系質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)）。徠卡公司建立的全面質(zhì)量管理體系TQM(Total Quality Management)是公司一切工是公司一切工作的基礎(chǔ)。徠卡全站儀從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)到檢測(cè)等各個(gè)環(huán)作的基礎(chǔ)。徠卡全站儀從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)到檢測(cè)等各個(gè)環(huán)節(jié)，完全按照全面質(zhì)量管理中嚴(yán)格的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，節(jié)，完全按照全面質(zhì)量管理中嚴(yán)格的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，因此質(zhì)量可靠，能夠在各種環(huán)境下工作，甚至在諸如因此質(zhì)量可靠，能夠在各種環(huán)境下工作，甚至在諸如高溫、寒泠、潮濕、多雨、灰塵、震動(dòng)、機(jī)械應(yīng)力和高溫、寒泠、潮濕、多雨、灰塵、震動(dòng)、機(jī)械應(yīng)力和電磁場(chǎng)

20、等十分惡劣的條件下也是一樣；壽命長(zhǎng)，一般電磁場(chǎng)等十分惡劣的條件下也是一樣；壽命長(zhǎng)，一般都能工作在十年以上，如高精度全站儀都能工作在十年以上，如高精度全站儀TC2000在使在使用十幾年后仍能達(dá)到規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)；性能穩(wěn)定，用用十幾年后仍能達(dá)到規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)；性能穩(wěn)定，用過(guò)徠卡全站儀的人都有深刻的感受，即無(wú)論是測(cè)角還過(guò)徠卡全站儀的人都有深刻的感受，即無(wú)論是測(cè)角還是測(cè)距，采集的數(shù)據(jù)十分穩(wěn)定，離散性非常小。當(dāng)測(cè)是測(cè)距，采集的數(shù)據(jù)十分穩(wěn)定，離散性非常小。當(dāng)測(cè)距儀測(cè)距的時(shí)候，其內(nèi)符合誤差幾乎都等于零。距儀測(cè)距的時(shí)候，其內(nèi)符合誤差幾乎都等于零。2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材返回返回導(dǎo)論導(dǎo)論1.5.2 產(chǎn)品

21、多樣化、系列化產(chǎn)品多樣化、系列化 從前兩節(jié)可以看出，僅當(dāng)前市場(chǎng)上流行的徠卡全站儀，就有9種類型、7種測(cè)角精度等級(jí)、6種TPS系列。測(cè)距部分盡管等級(jí)少，但最低精度為（2mm+2ppmD），已經(jīng)等于或超過(guò)市場(chǎng)上常見的其它公司產(chǎn)品的最高精度。上述類型、精度、系列的組合體十分龐大，能給用戶提供令人滿意的選擇余地。用戶既可選擇價(jià)格低廉的基本型，又可選擇功能強(qiáng)大的專業(yè)型；既可選擇標(biāo)準(zhǔn)的手動(dòng)操作型，又可選擇馬達(dá)驅(qū)動(dòng)或自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別型；既可選擇低精度全站儀用于施工測(cè)量，又可選擇高精度全站儀用于空間三維坐標(biāo)定位。所有這些，正是徠卡一切工作的宗旨成為向全球測(cè)量、制圖和監(jiān)控分析領(lǐng)域用戶提供創(chuàng)新方案的首選供應(yīng)商。201

22、2/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材返回返回導(dǎo)論導(dǎo)論1.5.3 實(shí)際精度遠(yuǎn)高于標(biāo)稱指標(biāo)實(shí)際精度遠(yuǎn)高于標(biāo)稱指標(biāo) 為了保證儀器的可靠性和精密度，徠卡全站儀在生產(chǎn)過(guò)程中必須滿足非?？量痰募夹g(shù)指標(biāo)要求，換句話說(shuō)，徠卡全站儀的標(biāo)稱技術(shù)指標(biāo)規(guī)定得非常保守。對(duì)1秒以上的徠卡全站儀的實(shí)測(cè)結(jié)果表明，大多數(shù)測(cè)角誤差低于我國(guó)國(guó)家計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限差近一倍。如TC1500，國(guó)家計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定室內(nèi)一測(cè)回標(biāo)準(zhǔn)偏差不大于1.4秒，而實(shí)測(cè)平均結(jié)果則在0.5秒左右。這從另一個(gè)側(cè)面也可以說(shuō)明，即使工作年久或環(huán)境條件惡劣會(huì)使儀器性能稍有降低，但由于出廠時(shí)精度指標(biāo)富余量大，用戶仍不必?fù)?dān)心測(cè)量會(huì)超限。2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材返回返回導(dǎo)論

23、導(dǎo)論1.5.4 使用高科技，開創(chuàng)新技術(shù)先河 徠卡全站儀不斷采用更加先進(jìn)的技術(shù)，如： 以前的全站儀，制動(dòng)、微調(diào)旋鈕分別工作，相互配合來(lái)定位目標(biāo)。而如今的全站儀，采用磨擦制動(dòng)，無(wú)限位微調(diào)，極大地方便了用戶操作； 電路集成化程度更高，機(jī)內(nèi)電路板數(shù)量已降至最低，如新型全站儀，測(cè)距部分和電子經(jīng)緯儀部分各自僅用一塊電路板，這必然會(huì)降低成本，方便調(diào)試和維修； 將紅外和激光相位測(cè)距方式相互巧妙結(jié)合，同軸裝在一臺(tái)全站儀內(nèi)，既可象傳統(tǒng)全站儀那樣用棱鏡進(jìn)行測(cè)量，也可對(duì)近距離自然目標(biāo)不用棱鏡直接測(cè)量，這在測(cè)繪儀器生產(chǎn)中是個(gè)首創(chuàng)； 絕對(duì)度盤編碼技術(shù)，儀器開機(jī)后勿需初始化，能保持關(guān)機(jī)前的角度值； ATR自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別技術(shù)；

24、 激光對(duì)中技術(shù)； 自動(dòng)加溫技術(shù)；2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材返回返回導(dǎo)論導(dǎo)論1.5.5 充分利用計(jì)算機(jī)功能充分利用計(jì)算機(jī)功能 當(dāng)今世界上使用最廣泛的就是計(jì)算機(jī)技術(shù)，徠卡充分注意到了這一特點(diǎn)，在全站儀設(shè)計(jì)中大量使用計(jì)算機(jī)技術(shù)。其控制和運(yùn)算等部分，實(shí)質(zhì)上就是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，從而使徠卡全站儀的技術(shù)水平高出一籌。如： 用戶界面計(jì)算機(jī)菜單化。徠卡全站儀位于望遠(yuǎn)鏡下的大顯示屏，其界面尤如計(jì)算機(jī)里的菜單，軟功能鍵、對(duì)話框簡(jiǎn)單易懂，一看就知道將要發(fā)生的動(dòng)作。各種功能項(xiàng)進(jìn)行了合理的安排，并采用了計(jì)算機(jī)的樹狀結(jié)構(gòu)，由主菜單向子菜單逐步調(diào)用。使用頻度最高的按鍵則直接設(shè)計(jì)在鍵盤上，方便用戶使用； 調(diào)試維修計(jì)算機(jī)化。

25、早在十幾年前，徠卡全站儀就使用專用的計(jì)算機(jī)軟件對(duì)全站儀進(jìn)行調(diào)試和維修，所有的項(xiàng)目、測(cè)試方法、改正設(shè)置、結(jié)果分析、存檔及調(diào)出等等，均可通過(guò)相應(yīng)的計(jì)算機(jī)軟件來(lái)完成。這種方法，代表了全站儀技術(shù)的發(fā)展方向，目前僅有少數(shù)廠家可以做到。 向用戶免費(fèi)提供與全站儀配套的計(jì)算機(jī)軟件“測(cè)量辦公室（Survey Office）”，使用戶可以自行進(jìn)行系統(tǒng)軟件升級(jí)、數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)通訊等，極大地方便了全站儀的使用。2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材返回返回導(dǎo)論導(dǎo)論1.5.6 整體設(shè)計(jì)更加合理，主要表現(xiàn)在： 體積小。90年代初徠卡全站儀的體形，具有“歐洲風(fēng)格”，即外形尺寸較日本產(chǎn)品大些。但是到了TPS300/700/110

26、0系列，體積大幅度減小，特別適合中國(guó)人使用。 重量輕。由于體積減小，重量也明顯下降。95年推出的TPS1000系列，重量為6.4kg，而到了98年推出的TPS1100系列，重量為4.7kg，僅為前者的73%。 外部結(jié)構(gòu)合理。徠卡全站儀外部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)，方便使用。如電池裝在側(cè)面，提把可以任意卸下，避免了使用提把電池的儀器測(cè)天頂時(shí)遇到的諸多不便。 早在TPS1000系列問(wèn)世的時(shí)候，徠卡就推出了大幅面顯示屏，其顯示字符為40列*8行，容納的信息比老式全站儀幾乎增加了一倍。如今，采用大屏幕顯示屏已成為各生產(chǎn)廠家更新產(chǎn)品的既定方針，屏幕的大小也成為用戶采購(gòu)全站儀的一個(gè)重要參考指標(biāo)。2012/9/4徠卡全

27、站儀培訓(xùn)教材返回返回導(dǎo)論導(dǎo)論1.6 全站儀操作使用的配套概念全站儀操作使用的配套概念 全站儀是一臺(tái)用于野外環(huán)境的電子測(cè)量設(shè)備（安置在腳架上），一般情況下工作，需要有合作目標(biāo)-反光鏡或配覘板（安置在腳架或?qū)χ袟U架上）；給儀器供電的電池（機(jī)內(nèi)或外接均可），充電器；信息的存儲(chǔ)介體（內(nèi)接PC卡或外接其它設(shè)備）以及相應(yīng)的電纜。2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材返回返回導(dǎo)論導(dǎo)論1.6.1全站儀電池使用常識(shí)全站儀電池使用常識(shí) 電池及其配套 電池是全站儀的一個(gè)重要組成部分，就使用方法來(lái)說(shuō)，所有全站儀電池均可分為內(nèi)電池和外電池。 內(nèi)電池即機(jī)載電池，一般來(lái)說(shuō)，它包含在儀器的基本配置里，不需要單獨(dú)購(gòu)買。徠卡全站儀內(nèi)

28、電池一般使用12伏標(biāo)稱電壓，1999年后新推出的徠卡TPS300、700、1100系列儀器，則使用一種稱之為攝像放像機(jī)專用的內(nèi)電池，即camcorder cam(era ) (video cassette)( re)corder 鎳錳電池，其標(biāo)稱電壓為6伏。2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材返回返回導(dǎo)論導(dǎo)論外接電池不包含在儀器的基本配置里，需要單獨(dú)購(gòu)買。徠卡全站儀的外接電池有兩種： GEB70，貨號(hào)為402 210，一種小型外接電池，重1kg，12V/2Ah，使用時(shí)掛在角架上，塑料外殼； GEB71，貨號(hào)為409 667，一種大的外接電池，重3kg，12V/7Ah，充滿電可連續(xù)用幾天，金屬外殼

29、。2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材返回返回導(dǎo)論導(dǎo)論外接電池與全站儀連接時(shí)必須使用徠卡專用電纜，常用的徠卡專用電纜有兩種： 普通電纜，貨號(hào)為409 678，兩端為L(zhǎng)EMO插頭，一大一小，習(xí)慣上稱之為大五芯小五芯插頭。大的一端連接電池，小的一端連接全站儀。 Y型電纜，貨號(hào)為409 684。除具有普通電纜供電的功能外，多出的一端還可以通過(guò)RS232串行口與計(jì)算機(jī)連接。2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材返回返回導(dǎo)論導(dǎo)論 老式的DI4測(cè)距儀使用一種四芯電纜，如今已不多見。 不管哪種徠卡全站儀，均可使用上述12伏外接電池。對(duì)于徠卡新型TPS300、700、1100全站儀，內(nèi)部設(shè)計(jì)有電壓轉(zhuǎn)換裝置，因此盡管

30、內(nèi)電池是6伏，外接電池使用的還是12伏。2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材返回返回導(dǎo)論導(dǎo)論國(guó)內(nèi)常用的徠卡充電器有： GKL23，智能充電器，內(nèi)有微處理器用來(lái)控制和監(jiān)視充放電過(guò)程。它既能識(shí)別所連接的電池類型，又能識(shí)別充電條件，適時(shí)地調(diào)整充電電流和時(shí)間。它有兩種充電功能，其一是快速充電，僅適用于五針插座電池；其二為普通充電，適用于兩針插座。（請(qǐng)?zhí)峁﹫D片） GKL22，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜的充電器。（請(qǐng)?zhí)峁﹫D片） GKL122，具有快速/普通選擇的可同時(shí)給四塊電池充電的充電器。（請(qǐng)?zhí)峁﹫D片） GKL111，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜的快速充電器。2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材返回返回導(dǎo)論導(dǎo)論充電器、電池配

31、套情況見下表：電池電池類型類型 配套儀配套儀器器GKL22GKL22GKL23GKL23GKL122GKL122GKL111GKL111GEB68鎳鎘T/TC2002/T3000GEB70鎳鎘各種儀器GEB77鎳鎘T/TC1000/1600/1010/1610/400/500/600系列，605/805/905GEB87/187鎳鎘/鎳錳TPS1000/2000/5000系列GEB71鎳鎘各種儀器GEB121鎳錳TPS1100系列GEB111鎳錳TPS300系列2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材返回返回導(dǎo)論導(dǎo)論與充電器、電池配套的選件有： 短連接電纜。由于電池上安裝的充電插座有兩芯和五芯之分，

32、所以在徠卡生產(chǎn)一種小的連接電纜，可以將充電器上的兩芯插頭轉(zhuǎn)換成五芯插頭。這樣，一種充電器就可滿足兩種插口電池的使用。 GD121充電連接器。與GKL23連接，可同時(shí)充兩塊徠卡標(biāo)準(zhǔn)電池；與GKL122連接，可同時(shí)充四塊徠卡電池。2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材返回返回導(dǎo)論導(dǎo)論電池充電或存放時(shí)須注意的問(wèn)題 新電池應(yīng)使用普通充電方式充電14小時(shí)，然后放掉。當(dāng)這樣的充放電進(jìn)行2-3個(gè)周期后，電池可達(dá)到最大使用容量。對(duì)于長(zhǎng)期不使用的電池來(lái)說(shuō)，在下次使用前也應(yīng)進(jìn)行這樣的工作。 若使用GKL23對(duì)新電池第一次充電時(shí)，建議也使用充放電方式。首先把電完全放掉，再使用普通充電方式充14個(gè)小時(shí)。當(dāng)電池達(dá)到最大容量

33、后，即可以使用快速充電方式。若電量還沒有達(dá)到最大，可再進(jìn)行充放電過(guò)程一次。 溫度影響著電池的容量，如，在-20時(shí)電池的容量只相當(dāng)于+20時(shí)的一半。存放電池時(shí)，溫度越低效果越好，零度以下自放電速度最慢。一塊充滿電的電池在+20存放，三個(gè)月時(shí)間將會(huì)失去80%的電量。所以一般在0-20條件下存放電池。 當(dāng)電池經(jīng)常重復(fù)半充電半放電的工作模式時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生記憶效應(yīng)，即電池在最大容量時(shí)也不能提供應(yīng)有的供電能力，迫使用戶不得不經(jīng)常充電。解決的辦法是電池再生，即先將電池完全放電，再充電14個(gè)小時(shí)，連續(xù)進(jìn)行1-3周期。對(duì)于沒有放電裝置的用戶來(lái)說(shuō)，只能將全站儀開機(jī)工作，直到儀器電量消耗完后自動(dòng)關(guān)機(jī)。2012/9/4

34、徠卡全站儀培訓(xùn)教材返回返回導(dǎo)論導(dǎo)論1.6.2常用技術(shù)術(shù)語(yǔ)常用技術(shù)術(shù)語(yǔ)2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材軸系關(guān)系返回返回導(dǎo)論導(dǎo)論2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材軸系誤差返回返回導(dǎo)論導(dǎo)論2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材測(cè)站符號(hào)返回返回導(dǎo)論導(dǎo)論1.7 徠卡全站儀對(duì)惡劣工作環(huán)境的防護(hù)徠卡全站儀對(duì)惡劣工作環(huán)境的防護(hù) 1.7.1 儀器的防護(hù)和儀器的防護(hù)和IPXX標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 在許多全站儀的使用說(shuō)明書中，經(jīng)?？梢钥吹綐?biāo)有符合IPXX防水防塵的等級(jí)，用以說(shuō)明全站儀對(duì)惡劣工作環(huán)境的防護(hù)。但I(xiàn)PXX是怎么回事，它是否就代表了全站儀所有的防護(hù)呢？ 當(dāng)人們討論對(duì)儀器的防護(hù)時(shí)，防水則是最常談到的話題。其實(shí)，這僅僅是影響

35、儀器工作環(huán)境的一個(gè)因素。一般來(lái)說(shuō)，影響儀器的工作環(huán)境因素被分為三部分：使用不當(dāng)、氣候影響和安全方面的影響。2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材返回返回導(dǎo)論導(dǎo)論使用不當(dāng) 對(duì)儀器的撞擊 摔落在地 震動(dòng)影響 運(yùn)輸中野蠻裝卸或包裝質(zhì)量差氣候的影響 溫度和濕度影響 風(fēng)和工作地面的沉降 環(huán)境造成的污染 陽(yáng)光的強(qiáng)烈輻射 侵蝕環(huán)境 氣壓安全方面的影響儀器對(duì)電磁場(chǎng)的適應(yīng)性（EMC） 電源供應(yīng)，包括正確的連接 陽(yáng)光的強(qiáng)烈輻射 高分貝的噪音 防火措施不當(dāng) 非正常觸摸 突如其來(lái)的碰撞2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材返回返回導(dǎo)論導(dǎo)論2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材 上述諸多影響儀器工作環(huán)境的因素，并不是全部都可以遇到

36、的。儀器需要進(jìn)行環(huán)境防護(hù)措施的內(nèi)容和程度依賴于它所工作的環(huán)境。例如，測(cè)量員野外工作時(shí)遇到的最常見的沉降是因?yàn)橄掠?，這里小雪不包括在內(nèi)。當(dāng)我們談到沉降對(duì)工作的影響時(shí)，還必須考慮到大霧、冰雹、暴風(fēng)雪等等。 除沉降可以降低儀器測(cè)量精度外，風(fēng)雨更是危害儀器本身的重要因素。風(fēng)雨交加可能會(huì)使儀器內(nèi)部浸水并損害儀器。為了對(duì)此有一個(gè)定量的認(rèn)識(shí)，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC529定義了儀器封裝所應(yīng)該達(dá)到的防護(hù)程度。該標(biāo)準(zhǔn)重點(diǎn)定義的就是水和灰塵。為了使標(biāo)準(zhǔn)中所論及的不同的測(cè)試之間保持一致性，IPXX被用來(lái)作為標(biāo)準(zhǔn)的專用術(shù)語(yǔ)。標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)灰塵防護(hù)的劃分為6級(jí)，用IPXX中的前一個(gè)X說(shuō)明。而有關(guān)水的防護(hù)為8級(jí)，用后一個(gè)X說(shuō)明。由此也

37、可以知道，按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，衡量一臺(tái)儀器或一個(gè)密封件的防塵防水水平，其最高級(jí)別為IP68。下面舉例說(shuō)明防護(hù)的程度。 返回返回導(dǎo)論導(dǎo)論2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材防塵級(jí)別的劃分中： IP5X：灰塵防護(hù)，沒有大量灰塵的穿透從而影響儀器工作。 IP6X：嚴(yán)密防護(hù)，灰塵不允許穿透儀器。 防水級(jí)別的劃分中： IPX3：在儀器兩邊垂直方向60度角噴淋，不對(duì)儀器產(chǎn)生有害的影響。 IPX4：來(lái)自任意方向的濺水，不對(duì)儀器產(chǎn)生有害的影響。 IPX5：來(lái)自任意方向水的噴射，不對(duì)儀器產(chǎn)生有害的影響。 IPX6：來(lái)自任意方向強(qiáng)水柱的噴射，不對(duì)儀器產(chǎn)生有害的影響。 IPX7：暫時(shí)將儀器浸入水中不應(yīng)引起大量的滲水，從而導(dǎo)

38、致儀器損壞。 IPX8：連續(xù)將儀器浸泡在水中不應(yīng)引起大量滲水，從而導(dǎo)致儀器損壞。返回返回導(dǎo)論導(dǎo)論 依據(jù)IEC529指標(biāo)來(lái)測(cè)試儀器的適應(yīng)性，應(yīng)在一定的測(cè)試條件下進(jìn)行。在此條件下，溫度、水的容積和壓力應(yīng)有一定的規(guī)定。一般情況下，IPX3就能滿足普通下雨條件下儀器的防水需要。 水對(duì)儀器機(jī)體的滲入原理不同于潮濕。潮濕是當(dāng)儀器在露天工作時(shí)，所需要的另外一種重要的防護(hù)方面。一臺(tái)儀器達(dá)到了IEC529一定的防護(hù)級(jí)別，并不等于自動(dòng)地滿足有關(guān)潮濕的特殊需要。潮濕通過(guò)擴(kuò)散滲入儀器，因此，除非儀器是嚴(yán)格密封的，否則它將會(huì)受到潮濕的影響。一般情況下，一臺(tái)全站儀不可能嚴(yán)格密封，因?yàn)槿緝x工作時(shí)不少部件必須繞著軸系旋轉(zhuǎn)。

39、 用戶通過(guò)用蓋子、雨傘來(lái)保護(hù)自己的儀器免受風(fēng)雨的危害，或者當(dāng)儀器冒雨使用后很快擦干它。也有的用戶嚴(yán)格按照潮濕天氣下的作業(yè)規(guī)程來(lái)操作儀器。通常，所有測(cè)量?jī)x器都是按照能夠經(jīng)受風(fēng)雨的要求來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，但這不等于就可以不愛惜它，它畢竟是嬌貴的，因此，在作業(yè)時(shí)一定要注意對(duì)儀器工作環(huán)境的防護(hù)。2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材返回返回導(dǎo)論導(dǎo)論1.7.2 徠卡全站儀防護(hù)簡(jiǎn)介徠卡全站儀防護(hù)簡(jiǎn)介 徠卡非常重視其全站儀對(duì)惡劣工作環(huán)境的防護(hù)。全站儀的生產(chǎn)使用了恰到好處的材料，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)件常常使用鋁合金。傳統(tǒng)的具有鋼軸的T2固然結(jié)實(shí)，但太重一臺(tái)T2的重量超過(guò)了包括儀器數(shù)據(jù)采集器在內(nèi)的2秒全站儀。因此，由原來(lái)使用鋼而改換

40、成使用合適的鋁合金。減少重量的原因還有對(duì)熱膨脹特性的考慮。鋁合金具有平穩(wěn)和快速導(dǎo)熱的能力，正是由于這一點(diǎn)，它可以降低儀器內(nèi)部的溫度梯度，提高儀器適應(yīng)環(huán)境條件的能力。 除使用鋁合金外，一些徠卡儀器的側(cè)蓋板還常常使用FRPs（纖維強(qiáng)化塑料）。至于FRPs的強(qiáng)度和耐久性，有人曾做過(guò)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)：兩個(gè)蓋板，一個(gè)由FRPs材料做成，一個(gè)由鋁合金材料做成。FRPs蓋板遍涂白色，鋁合金蓋板由上面一個(gè)凹痕識(shí)別。兩個(gè)蓋板用機(jī)械槌施加同樣的力量進(jìn)行敲打，結(jié)果是FRPs表現(xiàn)得比鋁合金還要好。此外，F(xiàn)RPs比鋁合金輕，可以容易地被模壓成非常復(fù)雜的形狀。正是由于徠卡儀器的生產(chǎn)采用了上述高級(jí)材料，所以對(duì)由于使用不當(dāng)而引起的

41、撞擊、振動(dòng)等有很強(qiáng)的防護(hù)能力。2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材返回返回導(dǎo)論導(dǎo)論徠卡儀器能適應(yīng)各種環(huán)境條件的挑戰(zhàn) 每一臺(tái)徠卡儀器均以能適應(yīng)-4F+122F（-2050）的環(huán)境要求進(jìn)行測(cè)試和校準(zhǔn)，以確保滿足所提供的精度指標(biāo)，這在珠峰、南極的測(cè)量中已得到充分驗(yàn)證。徠卡儀器的防水和防惡劣天氣的性能良好，這里舉例來(lái)粗略說(shuō)明如下： 在每小時(shí)3英寸的大雨伴隨著時(shí)速每小時(shí)30英里的大風(fēng)環(huán)境條件下，徠卡儀器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為可安全工作15分鐘。通常在此情況下，工作人員迅速將儀器搬進(jìn)車?yán)锼脮r(shí)間大約為10秒鐘，而徠卡儀器設(shè)計(jì)的承受時(shí)間比它多了14分50秒。多年來(lái)徠卡儀器的使用已完全證明滿足這一標(biāo)準(zhǔn)。然而，有時(shí)仍出現(xiàn)儀器

42、因此而損壞，究其原因，倒不是因?yàn)橄掠辏且驗(yàn)槌睗?。一些工作人員常常把淋濕的儀器放在箱子里，然后密封起來(lái)，因而導(dǎo)致?lián)p壞。2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材返回返回導(dǎo)論導(dǎo)論2.1 全站儀的基本組成全站儀的基本組成 2.1.1 硬件組成框圖硬件組成框圖2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材微處理器及軟件光電測(cè)量系統(tǒng)2.1.2 軟件組成框圖軟件組成框圖2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材全站儀軟件組成系統(tǒng)2.2.1 基本測(cè)距原理基本測(cè)距原理 通過(guò)測(cè)定時(shí)間間接求距離的原理，即： 測(cè)距儀通過(guò)直接或間接地測(cè)定測(cè)距信號(hào)在被測(cè)距離上的往返傳播時(shí)間t2D，同時(shí)求定測(cè)距信號(hào)在大氣中的傳播速度v，即可按下式求得距離D：2

43、012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材式中：c 電磁波在真空中的速度（c=299792458 m/s） n 大氣折射率0 測(cè)距儀載波波長(zhǎng)t 大氣中的干溫p 大氣中的壓強(qiáng)t 大氣中的濕溫2.2.2 基本測(cè)距方法基本測(cè)距方法 根據(jù)測(cè)距儀測(cè)時(shí)求距方式的不同，有以下兩種基本測(cè)距方法： （1）脈沖法測(cè)距 時(shí)標(biāo)脈沖 電子門 計(jì)數(shù)顯示 觸發(fā)器 放大器 光脈沖發(fā)生器 光電接收器測(cè)距儀通過(guò)直接測(cè)定測(cè)距信號(hào)在被測(cè)距離上的往返傳播時(shí)間t2D，同時(shí)求定測(cè)距信號(hào)在大氣中的傳播速度v，然后按（2.1）式求得距離D。2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材脈沖法測(cè)距原理圖2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材脈沖法測(cè)距原理圖應(yīng)用此原理測(cè)距

44、的有DI3000系列測(cè)距儀。該測(cè)距儀利用獨(dú)特的“時(shí)間電壓幅值轉(zhuǎn)化”技術(shù)精確測(cè)時(shí)，使脈沖法測(cè)距的精度達(dá)到了毫米級(jí)相位法測(cè)距2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材相位法測(cè)距原理圖目前，世界上絕大部分的測(cè)距儀、全站儀都用相位法原理測(cè)距。即：測(cè)距儀通過(guò)測(cè)定測(cè)距信號(hào)在被測(cè)距離上的往返傳播產(chǎn)生的相位差，然后根據(jù)相位差求得距離D。相位測(cè)距基本公式2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材式中：c 電磁波在真空中的速度（c=299792458 m/s）n 大氣折射率f 測(cè)距信號(hào)頻率N 相位差中的整周數(shù)（2的倍數(shù)） 相位差中不足2的尾數(shù)U 測(cè)距儀尺長(zhǎng)，U = /2K = /22.2.3 測(cè)距結(jié)果與精度測(cè)距結(jié)果與精度2012

45、/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材氣象等比例改正系數(shù) mm/km 全站儀在測(cè)距作業(yè)中必須進(jìn)行氣象改正，即通過(guò)測(cè)量作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的溫度T（Temperature）和氣壓P(Pressure)以及濕度H（Humidity，該項(xiàng)僅在高精度測(cè)量時(shí)使用），按照一定的氣象改正公式，求出氣象改正數(shù)ppm以及距離改正數(shù)D。 不同廠家的全站儀，其氣象改正公式也不同。 全站儀的氣象改正是在標(biāo)準(zhǔn)氣象條件的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。為了便于用戶的使用，廠家選定更接近作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的氣象條件作為儀器標(biāo)準(zhǔn)氣象條件。在標(biāo)準(zhǔn)氣象條件下，全站儀的氣象改正ppm值為零。如徠卡全站儀選T=12，P=1013.25mbar(760mmHg)，H=60%作為標(biāo)準(zhǔn)氣象

46、條件，此時(shí)的氣象改正值ppm=0。也有的廠家溫度T選15（如拓普康）或20（如捷創(chuàng)力），但氣壓P一般都選1013.25mbar。實(shí)際測(cè)量時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)的氣象條件一般會(huì)與標(biāo)準(zhǔn)氣象條件有所不同，因此通常所說(shuō)的氣象改正改的就是對(duì)標(biāo)準(zhǔn)氣象條件的變化。 可以證明，在標(biāo)準(zhǔn)氣象條件的基礎(chǔ)上，當(dāng)溫度變化1或氣壓變化3.4mbar時(shí)，均會(huì)產(chǎn)生1ppm的改正值。例如，當(dāng)環(huán)境溫度為13時(shí)，徠卡全站儀氣象改正值為1ppm；10度時(shí)，為-2ppm。2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材在全站儀的使用手冊(cè)中，關(guān)于氣象改正值ppm的獲得方法一般有三種 - 用戶直接輸入溫度T、氣壓P，由全站儀自動(dòng)算出（新型全站儀一般都有此功能）；（請(qǐng)

47、給出徠卡全站儀內(nèi)使用的氣象改正公式） - 根據(jù)氣象改正圖表，由用戶查出相應(yīng)的ppm值； - 廠家提供氣象改正公式，由用戶通過(guò)計(jì)算機(jī)或計(jì)算器算出。2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材ppm值的輸入方式一般也有三種： - 在全站儀上設(shè)有輸入對(duì)話框，不但可以直接輸入溫度T、氣壓P，對(duì)測(cè)得的距離自動(dòng)進(jìn)行氣象改正，還可以將通過(guò)查表或其它方式得出的ppm值，直接輸入進(jìn)行改正。如徠卡的TPS1000系列； - 全站儀僅設(shè)有ppm輸入對(duì)話框，用戶不可以直接輸入溫度T和氣壓P，只能直接輸入ppm值。如徠卡的TC905L； - 全站儀通過(guò)旋轉(zhuǎn)開關(guān)輸入ppm值。這種方式僅在老式儀器中使用，目前已很難見到。2012/9

48、/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材在進(jìn)行氣象改正時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到單位換算問(wèn)題。2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材在精度要求不高的時(shí)候，人們常將mbar/mmHg4/3來(lái)簡(jiǎn)化換算。在全站儀的單位（unit）設(shè)置中，常常要求用戶選擇mbar還是mmHg，此時(shí)可根據(jù)使用的氣壓計(jì)來(lái)進(jìn)行選擇。乘常數(shù)比例改正系數(shù) 氣象改正ppm是一種比例改正因子，它隨測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)的溫度、氣壓變化而變化，不是一個(gè)固定值。在進(jìn)行此項(xiàng)改正之后，全站儀尚存在另外一個(gè)相對(duì)固定的比例改正因子，習(xí)慣上把它叫作乘常數(shù)，其單位同樣是ppm。它的作用是用于改正與距離成比例的系統(tǒng)誤差，這種誤差是由于頻率偏移、折射率的偏移、發(fā)光管相位不均勻性等原因所引起的。每臺(tái)

49、儀器均存在著乘常數(shù)，只是大小不同而已。一般大的有十幾個(gè)ppm，小的則有零點(diǎn)幾ppm，甚至可以忽略不計(jì)。用戶可根據(jù)測(cè)量任務(wù)對(duì)精度的要求，來(lái)決定是否在數(shù)據(jù)處理時(shí)加上這項(xiàng)改正。2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材全站儀的乘常數(shù)由國(guó)家法定計(jì)量單位在儀器檢定證書上給出，其來(lái)源一般有兩種： 一是頻率法。使用專用頻率計(jì)通過(guò)光電轉(zhuǎn)換裝置測(cè)出全站儀的頻率，將其與儀器標(biāo)稱頻率進(jìn)行比較，求出差值和乘常數(shù)。例如，一臺(tái)徠卡TC1500全站儀顯示標(biāo)稱頻率為50MHz，當(dāng)實(shí)測(cè)頻率比該頻率高100Hz時(shí)，其乘常數(shù)為-（100/50）10-6，即-2ppm。之所以前面是負(fù)號(hào)，可以這樣理解，實(shí)際頻率高了，測(cè)尺（1/2波長(zhǎng)）短了，所

50、測(cè)得的距離值大了，如1km基線的實(shí)測(cè)值將大于1km，因此必須按比例縮小，所以ppm的符號(hào)是負(fù)的。當(dāng)頻率低于標(biāo)稱頻率時(shí)，顯然乘常數(shù)的符號(hào)是正的。 查閱全站儀的標(biāo)稱頻率可以有幾種方式： 從對(duì)話框中顯示，如徠卡的TPS1000系列儀器，當(dāng)按下DIST進(jìn)行測(cè)距時(shí)，屏幕下行有“FREQ”軟功能鍵，迅速按下對(duì)應(yīng)的功能鍵即可顯示儀器當(dāng)時(shí)的測(cè)距頻率； 通過(guò)TEST鍵。老的徠卡測(cè)距儀如DI1600，設(shè)有INFO鍵，按下去可以循環(huán)顯示有關(guān)參數(shù)，其中有一個(gè)參數(shù)即為標(biāo)稱頻率； 通過(guò)命令形式。如徠卡DI3000，鍵入SET MODE 49，屏幕即會(huì)顯示測(cè)距頻率； 由生產(chǎn)廠家提供，這也是大多數(shù)非徠卡全站儀常用的一種方法。

51、 二是實(shí)測(cè)法。將全站儀在專用的野外基線（通常13km，精度不低于10-6）上利用六段比較法進(jìn)行檢測(cè)，共測(cè)21條邊，經(jīng)解算求出儀器的乘常數(shù)。2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材 對(duì)同一臺(tái)全站儀來(lái)說(shuō)，兩種方法提供的乘常數(shù)是否一樣呢？從理論上來(lái)講，全站儀的乘常數(shù)應(yīng)該對(duì)應(yīng)于頻率的偏移且與實(shí)測(cè)結(jié)果相符。但由于影響乘常數(shù)的因素比較復(fù)雜，近幾年大量檢測(cè)數(shù)據(jù)表明，有的全站儀符合得較好，如徠卡TPS1000系列，頻率法和實(shí)測(cè)法得出的乘常數(shù)較為一致；有的全站儀就難以找到規(guī)律，如部分儀器頻率偏移不大，但實(shí)測(cè)的乘常數(shù)卻較顯著；部分儀器頻率偏移幾個(gè)ppm，實(shí)測(cè)的乘常數(shù)卻不顯著。正因?yàn)槿绱?，?guó)內(nèi)一些計(jì)量檢測(cè)單位用頻率法提供

52、乘常數(shù)，有的則用實(shí)測(cè)法（國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程中規(guī)定，長(zhǎng)距離測(cè)距儀的乘常數(shù)使用頻率法，中、短程測(cè)距儀使用實(shí)測(cè)法），這種情況在使用時(shí)應(yīng)注意。2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材 在目前為止，我們已經(jīng)知道了三種情況下所使用的ppm。需要指出的是，氣象改正和乘常數(shù)中的ppm與全站儀精度表達(dá)式中的ppm在概念上是完全不同的。前者是系統(tǒng)改正值，屬于系統(tǒng)誤差的性質(zhì)。氣象條件不同，或許測(cè)站現(xiàn)場(chǎng)的ppm值改得很大，但并不影響儀器本身的精度；乘常數(shù)較大，只要能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行改正，也不會(huì)影響影響儀器的精度（但也不能太大，一般不大于儀器本身標(biāo)稱精度中比例誤差系數(shù)的三分之二）。而對(duì)于后者來(lái)說(shuō)，它屬于偶然誤差的性質(zhì)，全站儀手冊(cè)上

53、的標(biāo)稱值或檢定證書上的實(shí)測(cè)值越大，儀器的精度越低。這兩種誤差的性質(zhì)不應(yīng)混淆。如精度指標(biāo)中的比例誤差部分包含了乘常數(shù)的測(cè)定誤差，而不是乘常數(shù)本身。2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材地面平距：用垂直角改平時(shí)的垂直折光影響2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材測(cè)距精度精度指標(biāo)在所有全站儀測(cè)距部分標(biāo)稱精度指標(biāo)的表達(dá)式中，均使用（A+BD）的形式，如徠卡TC2003系列為（1mm+1ppmD）。顯然，該精度表達(dá)形式由以下兩部分組成：A，代表固定誤差，單位為mm。它主要由儀器加常數(shù)的測(cè)定誤差、對(duì)中誤差、測(cè)相誤差等引起。固定誤差與測(cè)量的距離無(wú)關(guān)，即不管實(shí)際測(cè)量距離多長(zhǎng)，全站儀將存在不大于該值的固定誤差。全站儀的

54、這部分誤差一般在15mm之間；BD，代表比例誤差。它主要由儀器頻率誤差、大氣折射率誤差引起。其中B的單位為“ppm”（Parts Per Million），是百萬(wàn)分之(幾)的意思，它廣泛地出現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外有關(guān)技術(shù)資料上。它不是我國(guó)法定計(jì)量單位，而僅僅是人們對(duì)這一數(shù)學(xué)現(xiàn)象的習(xí)慣叫法。全站儀B的值由生產(chǎn)廠家在用戶手冊(cè)里給定，用來(lái)表征比例誤差中比例的大小，是個(gè)固定值，一般在15ppm之間；D的單位為“km”，即1106mm，它是一個(gè)變化值，根據(jù)用戶實(shí)際測(cè)量的距離確定；它同時(shí)又是一個(gè)通用值，對(duì)任何全站儀都一樣。由于D是通用值，所以比例誤差中真正重要的是“ppm”有多少，通常人們看比例部分的精度也就是看它的

55、大小，因此也有的全站儀精度表達(dá)式中省掉了D。B和D的乘積形成比例誤差。一俟距離確定，則比例誤差部分就會(huì)確定。顯然，當(dāng)B為1ppm，被測(cè)距離D為1km時(shí)，比例誤差BD就是1mm。隨著被測(cè)距離的變化，全站儀的這部分誤差將隨之按比例進(jìn)行變化，例如當(dāng)B仍為1ppm，被測(cè)距離等于2km時(shí)，則比例誤差為2mm。固定誤差與比例誤差絕對(duì)值之和，再冠以偶然誤差號(hào)，即構(gòu)成全站儀測(cè)距精度。如徠卡TPS1100系列全站儀測(cè)距精度為（2mm+2ppmD）。當(dāng)被測(cè)距離為1km時(shí)，儀器測(cè)距精度為4mm，換句話說(shuō)，全站儀最大測(cè)距誤差不大于4mm；當(dāng)被測(cè)距離為2km時(shí)，儀器測(cè)距精度則為6mm，最大測(cè)距誤差不大于6mm。2012

56、/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材 特別需要指出的是，全站儀的標(biāo)稱精度指標(biāo)是一種誤差限差的概念，也就是說(shuō)每臺(tái)全站儀測(cè)距誤差不得超過(guò)生產(chǎn)廠家提供的標(biāo)稱精度指標(biāo)。所謂不得超過(guò)，可能出現(xiàn)的情況是，有的儀器實(shí)際誤差接近于這個(gè)限差，也可能有的小于或遠(yuǎn)小于這個(gè)限差，因此決不能把某臺(tái)儀器的標(biāo)稱精度當(dāng)作該儀器的實(shí)際精度。沒有誤差的全站儀是不存在的，但標(biāo)稱精度一樣的全站儀其實(shí)際精度即存在的實(shí)際誤差卻不同，有的相差還很大。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)表明，相當(dāng)多的徠卡全站儀的實(shí)測(cè)精度高于標(biāo)稱精度一倍以上。2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材影響精度的主要因素 1）氣象因素 影響測(cè)距精度的主要因素是氣象改正中的大氣折射率的求定誤差。 氣象改正

57、與大氣中的氣壓、溫度及濕度等因素有關(guān)。 如果進(jìn)行高精度距離測(cè)量，要使氣象改正準(zhǔn)確到1ppm，有關(guān)參數(shù)在測(cè)距時(shí)必須精確測(cè)定，即空氣溫度須精確到1C，大氣壓須精確到3毫巴，相對(duì)濕度須精確到20%。 2）測(cè)距頻率 測(cè)距頻率的準(zhǔn)確與否直接影響測(cè)距結(jié)果的準(zhǔn)確性； 測(cè)距頻率值的提高有利于提高測(cè)距結(jié)果的精確性。2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材2.3.2 電子測(cè)角中的軸系自動(dòng)補(bǔ)償與改電子測(cè)角中的軸系自動(dòng)補(bǔ)償與改正系統(tǒng)正系統(tǒng)為了提高角度的測(cè)量精度和速度，在全站儀中一般都設(shè)有垂直軸系的液態(tài)傾斜補(bǔ)償系統(tǒng)。根據(jù)補(bǔ)償原理，液態(tài)補(bǔ)償器可分為：1）透射式補(bǔ)償器；2）反射式 補(bǔ)償器。根據(jù)補(bǔ)償功能，又可分為：1）單軸補(bǔ)償；2

58、)雙軸補(bǔ)償。2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材 注意軸系補(bǔ)償與軸系誤差改正之間的區(qū)別。儀器補(bǔ)償功能是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)修正垂直軸傾斜誤差對(duì)垂直角和水平方向的影響，其修正值隨垂直軸傾斜量的改變而改變。軸系誤差（如水平視準(zhǔn)差、垂直指標(biāo)差、水平軸傾斜誤差等）對(duì)角度的改正是依據(jù)儀器校準(zhǔn)時(shí)置入的參數(shù)，隨時(shí)間和環(huán)境的改變，其參數(shù)并不一定和實(shí)際軸系誤差相一致。因此，為了保證軸系誤差改正的有效性，需要注意經(jīng)常校準(zhǔn)儀器的軸系誤差。2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材 動(dòng)態(tài)補(bǔ)償：（1） 垂直軸傾斜（L）對(duì)垂直度盤讀數(shù)的影響； （2） 垂直軸傾斜（T）對(duì)水平度盤讀數(shù)的影響。 靜態(tài)改正：（1） 視準(zhǔn)軸誤差（C）對(duì)水平度盤讀數(shù)的改

59、正。 （2） 垂直度盤指標(biāo)差（I）對(duì)垂直度盤讀數(shù)的改正。 （3） 水平軸傾斜誤差（i）對(duì)水平度盤讀數(shù)的改正。2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材表中：i 垂直度盤指標(biāo)差， L 補(bǔ)償器零點(diǎn)指標(biāo)差， C 視準(zhǔn)差K 水平軸傾斜對(duì)水平角的影響，T 垂直軸傾斜對(duì)水平角的影響 2.3.3 自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別與照準(zhǔn)自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別與照準(zhǔn) 目前，具有自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別與照準(zhǔn)功能的全站儀，主要可分為兩種：1）配合式目標(biāo)識(shí)別，如原捷創(chuàng)力自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別全站儀；2）自主式目標(biāo)識(shí)別，如徠卡TCA系列全站儀。 圖2.9給出了徠卡全站儀自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別與照準(zhǔn)的原理示意圖。象測(cè)距儀一樣，自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別ATR（Auto

60、matic Target Recognition）部件以同樣的方法安裝在徠卡TCA系列全站儀的望遠(yuǎn)鏡上。紅外光束通過(guò)光學(xué)部件被同軸的投影在望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸上，從物鏡口發(fā)射出去。經(jīng)棱鏡反射回來(lái)的光束形成光點(diǎn)，由內(nèi)置的CCD相機(jī)接收，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的識(shí)別與照準(zhǔn)。2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材2012/9/4徠卡全站儀培訓(xùn)教材 ATR自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別與照準(zhǔn)可分為三個(gè)過(guò)程：搜索過(guò)程、目標(biāo)照準(zhǔn)過(guò)程、測(cè)量過(guò)程。 當(dāng)啟動(dòng)ATR自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別功能時(shí)，全站儀驅(qū)動(dòng)軸系首先以螺旋方式（TPS1000系列）或矩陣方式（TPS1100系列）搜索棱鏡。一旦在望遠(yuǎn)鏡視場(chǎng)內(nèi)出現(xiàn)反射棱鏡，即停止搜索過(guò)程。 反射棱鏡反射回來(lái)的ATR準(zhǔn)直光