測量與工程測量全站儀

會計學(xué)1測量與工程測量全站儀24.4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（ElectronicTotalStation）或簡稱全站儀。第1頁/共54頁3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。第2頁/共54頁4§2.1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第3頁/共54頁54.4.3全站儀的分類

積木式（Modular），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)備進行組合，靈活性較好。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、電腦型、馬達驅(qū)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。第4頁/共54頁6二、徠卡全站儀新家族

TCx05

System-and

ApplicationFunctionalityAccuracy7"5"3"2"1"0.5"lowPrecisionSeriesBasicSeriesPerformanceSeriesProfessionalSeriesTPS300TPS700TPS1100TPS2000TheodoliteSeriesT100BuildingandConstruction

ApplicationsLand&Engineering

SurveyingSystemsandMonitoringApplicationshigh全站儀系列4.4.3全站儀的分類

第5頁/共54頁74.4.3全站儀的分類

第6頁/共54頁8一、徠卡全站儀發(fā)展簡史

19821986199119941999

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(圖標操作)自動目標識別

TPS1100雙軸補償軟功能鍵操作(圖標操作)自動目標識別

無合作目標測距第7頁/共54頁9二、徠卡全站儀新家族

徠卡系列全站儀第8頁/共54頁104.4.4全站儀的特點

〈1〉、儀器操作簡單，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)。<4>、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行修正,以消除豎軸傾斜誤差的影響。還可進行地球曲率改正、折光誤差以及溫度、氣壓改正。

<5>、控制面板具有人機對話功能?？刂泼姘逵涉I盤和主,副顯示窗組成。除照準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。

<6>、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)。

第9頁/共54頁11§1.2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？？？第10頁/共54頁12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。

第11頁/共54頁13三、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。第12頁/共54頁14三、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。第13頁/共54頁15三、徠卡全站儀—新技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)先驅(qū)

（三）目標的自動識別與照準

自動目標識別并驅(qū)動軸系照準目標，把測量員從全站儀測量工作中最為繁重一項操作——人工照準目標中解脫出來，使測量員可以遠離測站。從此，全站儀的“自動化”又上了一個新的臺階。第14頁/共54頁16三、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測距

有的時候，在目標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，可以無合作目標測距，即所謂的“測站”單人測量系統(tǒng)。第15頁/共54頁17三、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控制鏡站方式第16頁/共54頁18三、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。全站儀（激光測距）陀螺儀GPS第17頁/共54頁19四、全站儀的發(fā)展趨勢

——測量機器人的來臨！1、度盤讀數(shù)自動化！2、目標照準自動化！3、基座安平自動化！4、儀器對中自動化？5、儀高量取自動化？第18頁/共54頁20四、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?。?！第19頁/共54頁21§2.1全站儀的基本結(jié)構(gòu)—軟件部分SYSTEMstartupsimplemeasurementCODINGFUNCTIONSMENUPROGRAMSEDMSETUP全站儀功能菜單

第20頁/共54頁22全站儀功能菜單

全站儀系統(tǒng)啟動SETUP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JOBOPTN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編輯坐標數(shù)據(jù)PTLIB編輯控制點CODE編碼編輯……OCCPT測站點輸入后方交會測站高程測定BKSPT輸入后視點BSOBS記錄后視觀測角FSOBS記錄后視觀測值SSOBS點到線測量……X-SECT記錄斷面測量第21頁/共54頁23

§3.1徠卡全站儀系統(tǒng)軟件與應(yīng)用程序庫SYSTEMSTARTUP(goandmeasure)MENUDataManagementSystemSettingsCalibrationsFUNCTIONSIR<=>RLRECLaserpointerOn/OffTrackingModeOn/Off3D-OffsetCheckTieREMHeightDeleteLastRecordPROGRAMSSurveyingSettingOutTieDistanceAreaEDMDistancerelatedparametersandsettingsLaserPlummet+IntensityTubularElectronicLevelSETUPCoding“QuickCoding”第22頁/共54頁24§2.3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第23頁/共54頁25

一、編碼度盤測角原理

扇區(qū)型碼盤條碼型碼盤第24頁/共54頁26二、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)雜簡單第25頁/共54頁27三、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)的影響第26頁/共54頁28三、電子測角中的軸系補償與改正

軸系改正： （1）視準軸誤差（C）的改正 （2）垂直度盤指標差（I）的改正 （3）水平軸傾斜誤差（i）的改正

第27頁/共54頁29三、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—垂直度盤指標差，L—補償器零點指標差，C—視準差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)置對測角的影響第28頁/共54頁30四、自動目標識別與照準自動目標識別的類型：

1）配合式目標識別；

2）自主式目標識別。徠卡ATR自動目標照準：

1）搜索過程；

2）目標照準過程；

3）測量過程。第29頁/共54頁31

§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)機通訊接口定義第30頁/共54頁32

§2.4全站儀的數(shù)據(jù)通訊例：GIS8數(shù)據(jù)記錄格式11....+00000D19 21.022+1664182622.022+0963502331..00+0000664958..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。第31頁/共54頁33§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)用軟件第32頁/共54頁34§2.5徠卡全站儀的技術(shù)特點之二：先進的技術(shù)（1）

世界最好的機械軸系無極微動螺旋驅(qū)動第33頁/共54頁35§2.5徠卡全站儀的技術(shù)特點之二：先進的技術(shù)（2）

動態(tài)頻率校準技術(shù)激光無合作目標的相位法測距第34頁/共54頁36§2.5徠卡全站儀的技術(shù)特點之二：先進的技術(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)智能型目標自動識別第35頁/共54頁37§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——

數(shù)據(jù)格式的兼容對用戶的開放性——

強大的自主開發(fā)工具

開放的測量世界OpenSurveyingWorld第36頁/共54頁38§3.2機載軟件開發(fā)工具—GeoBASIC

應(yīng)用程序開發(fā)過程原程序編寫原程序編譯仿真試運行LeicasurveyOffice

(上載)*.gba/*.len第37頁/共54頁39§3.2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。第38頁/共54頁40§3.2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。第39頁/共54頁41

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)—ADMS第40頁/共54頁42§4.1大型油罐容積標定系統(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、容積標定后處理軟件

4、便攜式計算機依據(jù)標準：國際ISO7507-4和國標GB/T13235.3標準全站儀測量系統(tǒng)應(yīng)用舉例

大型油罐容積標定系統(tǒng)全站儀測量系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用第41頁/共54頁43

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。大型油罐容積標定系統(tǒng)全站儀測量系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用第42頁/共54頁44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)頂管施工示意圖第43頁/共54頁45全站儀控制箱T1β1AS1β2T2S2β3T3S3β4T4S4P計算機控制箱AC220V

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)第44頁/共54頁46

全站儀測量系統(tǒng)應(yīng)用舉例自動變形監(jiān)測系統(tǒng)—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)—ADMS

ADMS（AutomaticDeformationMonitoringSystem）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測量系統(tǒng)APSWin（AutomaticPolarSystemforWindows）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。第45頁/共54頁47§4.3自動變形監(jiān)測系統(tǒng)—ADMS

自動全站儀

通訊及供電

控制計算機

基準點1

基準點2

基準點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)—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)—ADMS第46頁/共54頁48§4.3自動變形監(jiān)測系統(tǒng)—ADMSADMS

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)—ADMS章第47頁/共54頁49§4.4全站儀測量系統(tǒng)應(yīng)用舉例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)—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)—ADMS第48頁/共54頁503、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)—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)—ADMS第49頁/共54頁51ELECTRONICTOTALSTATIONS-AISI

1TheAISIisanelectronictheodoliteusedtomeasurehorizontalandverticalanglesanddistances.Itrepresentsthesemeasurementsonadisplaypanelandcanconcurrentlytransferthemtoaportabledata-recordingunit(DRU).TheDRUcanthentransferthedatatoanexternalmicroprocessorforprinting,plotting,andfurtherrefinementbysurveyingsoftware.第50頁/共54頁52AISIDESCRIPTION

2.TheAISIhastwomodes—aconstruction-surveymodewitharangeof2kilometersandatopographic-surveymodewitharangeof7kilometers.TheAISImountsonstandardmilitarytripodsandconsistsofthefollowingmodularsubassemblies:Anelectronictheodolite(adigital,automaticangle-anddistance-reading/recordinginstrumentwithanelectronicdisplay/controlpanel).ADRU(anexternalmemorydeviceforstoringdatafromthetheodolite).第51頁/共54頁53

3.TheAISIinter