全站儀原理與應(yīng)用課件

全站儀原理與應(yīng)用建筑工程系聯(lián)系電話：全站儀的定義全站儀是由電子經(jīng)緯儀、光電測距儀、電子補(bǔ)償器和微型機(jī)及軟件組合而成的智能型測量儀器。一.全站儀的測角原理電子測角的度盤主要有編碼度盤、光柵度盤、動態(tài)度盤三種形式。因此，電子測角也就有編碼測角、光柵測角和動態(tài)測角三種形式。二．全站儀的測距原理隨著各種光源的相繼問世，以激光、紅外光和其它光源為載波的光電測距儀和以微波為載波的微波測距儀，通稱為電磁波測距儀，簡稱測距儀（EDM）。以微波和激光為載波的測距儀多屬于長程測距，測程可達(dá)到60km，一般用于大地測量，而以紅外光為載波的測距儀屬于中、短程測距儀，測程一般為15km，用于小地區(qū)控制測量、地形測量、地籍測量和工程測量。1.光電測距儀的基本原理

如圖1所示，光電測距儀是通過測量光波在待測距離D上往、返傳播一次所需要的時間t2D，依式（1）來計算待測距離D。圖1光電測距原理圖式中，

c為光在真空中的傳播速度即

c=299792458m/s±1.2m/s。但測量工作都是在大氣中進(jìn)行的，這就要求我們在光電測距作業(yè)中，必須實時測定現(xiàn)場的大氣溫度和氣壓，并對所測距離施加氣象改正。根據(jù)測量光波在待測距離D上往、返一次傳播時間t2D方法的不同，光電測距儀可分為脈沖式和相位式兩種。圖2脈沖測距原理圖3.相位式光電測距儀相位式光電測距儀是將發(fā)射光波調(diào)制成正弦波的形式，通過測量連續(xù)的調(diào)制信號在待測距離上往返傳播的相位變化來間接測定傳播時間，從而求得被測距離三．全站儀的補(bǔ)償器原理全站儀補(bǔ)償器是測量儀器由光學(xué)型轉(zhuǎn)向光電型后出現(xiàn)的一種全新的誤差改正器件，用傳統(tǒng)的光學(xué)經(jīng)緯儀的思路來理解全站儀是不對的，只有對補(bǔ)償器的基本原理有了一定的認(rèn)識，才能在實踐中更好地使用全站儀，以便提高測量精度和減少勞動強(qiáng)度。2.補(bǔ)償器的工作原理補(bǔ)償器是全站儀的一個重要部分。按工作原理可劃分為擺式補(bǔ)償器和液體補(bǔ)償器；按補(bǔ)償范圍可劃分為單軸補(bǔ)償器、雙軸補(bǔ)償器和三軸補(bǔ)償器。（1）單軸補(bǔ)償器在電子經(jīng)緯儀上一般采用單軸補(bǔ)償，它只能自動改正由于豎軸傾斜誤差對豎直度盤讀數(shù)的影響。（2）雙軸補(bǔ)償器雙軸補(bǔ)償器是當(dāng)儀器豎軸傾斜時，它只能自動改正由于豎軸傾斜誤差對豎直度盤和水平度盤讀數(shù)的影響。目前，絕大部分具有雙軸補(bǔ)償?shù)膬x器均采用液體補(bǔ)償器。（3）三軸補(bǔ)償器三軸補(bǔ)償器不僅能自動補(bǔ)償豎軸傾斜誤差引起的豎直度盤和水平度盤的讀數(shù)誤差，而且還能補(bǔ)償由于橫軸傾斜誤差和視準(zhǔn)軸誤差引起的水平度盤讀數(shù)的影響。3.在使用全站儀補(bǔ)償器的補(bǔ)償功能時應(yīng)注意（1）在使用全站儀時，當(dāng)水平方向制動螺旋制動，垂直方向轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡時，水平度盤讀數(shù)會不斷地變化，這正是全站儀自動補(bǔ)償改正的結(jié)果。

單軸補(bǔ)償只能對垂直度盤讀數(shù)進(jìn)行改正，沒有改正水平度盤讀數(shù)的功能。即照準(zhǔn)部水平方向固定，上下轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡時水平角度讀數(shù)不會變化。（2）雙軸補(bǔ)償只能改正由于垂直軸傾斜誤差對垂直度盤和水平度盤讀數(shù)的影響。當(dāng)照準(zhǔn)部水平方向固定，上下轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡時水平角度讀數(shù)會發(fā)生變化。（3）全站儀補(bǔ)償器的補(bǔ)償功能提供了3種選擇模式，即【雙軸】、【單軸】、【關(guān)】。選擇【單軸】即只對垂直度盤讀數(shù)進(jìn)行；選擇【雙軸】即對水平和垂直度盤讀均進(jìn)行補(bǔ)償；選擇【關(guān)】即補(bǔ)償功能不起作用。四．全站儀在測量工程中的應(yīng)用全站儀與傳統(tǒng)的測量儀器相比，具有操作方便、功能強(qiáng)、精度高、速度快等特點。其應(yīng)用范圍已不僅局限于測繪工程、建筑工程、水利工程、交通與道路工程、地籍與房地產(chǎn)測量，而且在大型工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備與構(gòu)件安裝和調(diào)試、大橋、水壩的變形觀測、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測及體育競技等領(lǐng)域中都得到了廣泛應(yīng)用。全站儀的應(yīng)用可歸納為以下幾個方面。1.控制測量在控制測量中，使用全站儀的基本測量功能全站儀導(dǎo)線，特別適用于帶狀地形和隱蔽地區(qū)，如線路控制測量和城市控制測量；布設(shè)導(dǎo)線網(wǎng)和邊角網(wǎng)十分靈活，觀測方便，精度高；特別是與GPS全球定位系統(tǒng)配合，布網(wǎng)形式更靈活，觀測更方便，精度更可靠。但需按相應(yīng)的等級測量要求進(jìn)行觀測和計算，不能使用坐標(biāo)測量功能。平面和高程控制可同時進(jìn)行，用全站儀三角高程測量完全可以代替四等水準(zhǔn)測量。2.地形測量在地形測量過程中，使用全站儀的程序測量功能進(jìn)行三維坐標(biāo)測量、側(cè)方測量、后方交會等，不但操作簡單，而且速度快、精度高；并可將控制測量和碎部點測量同時進(jìn)行；通過傳輸設(shè)備可將全站儀與計算機(jī)、繪圖儀相連形成內(nèi)外業(yè)一體化的測繪系統(tǒng)，從而大大提高地形圖測繪的質(zhì)量和效率。4.變形監(jiān)測在建（構(gòu)）筑物的變形觀測、地質(zhì)災(zāi)害的動態(tài)監(jiān)測中，使用全站儀的坐標(biāo)測量功能對變形部位的三維坐標(biāo)進(jìn)行實時監(jiān)測，可以及時掌握變形規(guī)律，保障結(jié)構(gòu)安全。五．注意全站儀的程序測量功能均為單鏡位觀測數(shù)據(jù)或計算數(shù)據(jù)。在地形測量和一般工程測量、施工放樣測量中精度已足夠；但在等級測量中仍需要按規(guī)范要求觀測、檢核、記錄、平差計算等。在觀測數(shù)據(jù)方面，全站儀的觀測數(shù)據(jù)為水平角度、天頂距（豎直角度）、傾斜距離，其他測量方式實際上都是由這三個原始觀測數(shù)據(jù)通過內(nèi)置程序間接計算并顯示出來的。應(yīng)特別注意的是，所有觀測數(shù)據(jù)和計算數(shù)據(jù)都只是半個測回的數(shù)據(jù)，因此在等級測量中不能用內(nèi)存功能，記錄水平角、天頂距（豎直角）、傾斜距離。在度盤配置方面，全站儀由于是采用電子度盤，測量時無需進(jìn)行度盤配置。在正、倒鏡觀測方面，雖然全站儀具有自動補(bǔ)償改正功能，但在不同的觀測條件下，預(yù)置參數(shù)可能會發(fā)生變化導(dǎo)致改正數(shù)出現(xiàn)錯誤，另外儀器自動改正后的殘余誤差也會給觀測結(jié)果帶來影響，所以在等級測量中仍需要正、倒鏡觀測，同樣需要做記錄、檢核。在RH、LH觀測設(shè)置方面，應(yīng)特別注意，正常情況應(yīng)采用RH模式，否則觀測的水平角度會出現(xiàn)錯誤，導(dǎo)致測定與測設(shè)的數(shù)據(jù)正好相反。在多組進(jìn)行碎部測量時，全站儀的坐標(biāo)顯示應(yīng)一致，否則數(shù)據(jù)無法對接上。在等級測量中不應(yīng)使用存儲器記錄，仍需人工記錄。當(dāng)視線正對著太陽光時應(yīng)加望遠(yuǎn)鏡遮光罩，否則會灼傷眼睛和無法測距。以上問題，在測量過程中只要觀測者認(rèn)真、仔細(xì)觀察儀器的工作狀態(tài)和數(shù)據(jù)顯示內(nèi)容，完全可以及時發(fā)現(xiàn)和避免錯誤發(fā)生。只有掌握全站儀的工作原理、熟悉操作步驟、明確測量功能、合理設(shè)置儀器參數(shù)、正確選擇測量模式，才能真正充分發(fā)揮全站儀在測量工作中的優(yōu)勢。在放樣，后方交會