《建筑工程測量》項目四-全站儀的應用

建筑工程測量使用規(guī)范說明【項目導讀】

在建筑工程測量中，全站儀是比較普遍的儀器之一。它是將電子經(jīng)緯儀、光電測距儀和微處理器融為一體，能自動顯示測量結果，能與外圍設備交換信息的多功能測量儀器。全站儀具有角度測量、距離測量、坐標測量和坐標放樣的基本功能，本項目將介紹全站儀這些功能的應用。

項目四

全站儀的應用使用規(guī)范說明任務一

用全站儀測量角度任務目標

熟悉全站儀的結構和鍵盤各個按鍵的功能，熟練使用全站儀進行角度測量。相關知識

一、全站儀簡介

全站儀又稱為全站型電子速測儀。全站儀的型號很多，但各種型號的基本結構大致相同。下面以南方測繪儀器公司生產的南方NTS-310系列全站儀為例，如圖4-1所示。

項目四

全站儀的應用使用規(guī)范說明圖4-1全站儀的結構

項目四

全站儀的應用使用規(guī)范說明

下面我們重點介紹一下全站儀的鍵盤。鍵盤是全站儀的顯示與操作界面，熟悉鍵盤上各個按鍵的功能對于每位測量工作者都尤為重要，如圖4-2所示。圖4-2全站儀鍵盤的顯示與操作界面

項目四

全站儀的應用使用規(guī)范說明表4-2鍵盤各按鍵的名稱與功能

項目四

全站儀的應用使用規(guī)范說明

二、反光棱鏡組簡介

反光棱鏡組是與全站儀配套使用的測量工具，它可分為單棱鏡組和對中桿棱鏡組。在中高等級控制測量中，單棱鏡組應用比較廣泛；而在低等級控制測量和施工放樣中，對中桿棱鏡組應用比較廣泛。

（一）單棱鏡組

如圖4-3（a）所示，單棱鏡組是將反光棱鏡和覘（chan）牌（測量標記）組裝在一起并安放到基座上的一種測量工具。

（二）對中桿棱鏡組

如圖4-3（b）所示，對中桿棱鏡組是將反光棱鏡和覘牌組裝在一起并固定在對中桿上的一種測量工具。

項目四

全站儀的應用使用規(guī)范說明圖4-3單棱鏡組和對中桿棱鏡組

項目四

全站儀的應用使用規(guī)范說明任務實施

各個小組在地面分別選取一個測站點O點和兩個待測點A點、B點，并做好標記。本任務就是運用全站儀來測量

的角值，通過配置度盤測量兩個測回。

步驟1

將全站儀架設（跟經(jīng)緯儀架設步驟相同）在測站點O點上，對中整平，將對中桿棱鏡組分別架設于待測點A、B點上，將對中桿反光面朝向全站儀，如圖4-4所示。

項目四

全站儀的應用圖4-4用全站儀測量角度使用規(guī)范說明

步驟2

按下電源開關鍵，打開電源；按下角度測量鍵，進入角度測量模式。

步驟3

打開豎直和水平制動螺旋，用盤左位置將全站儀瞄準待測點A點對中桿棱鏡組上反光棱鏡的中心位置，使十字絲豎絲和橫絲與覘牌上小三角形的頂點重合，如圖4-5所示。

項目四

全站儀的應用圖4-5瞄準反光棱鏡使用規(guī)范說明

步驟4

圖4-6（a）所示為打開全站儀角度測量模式后的顯示屏顯示畫面。按下F3（置盤）鍵，可以配置水平度盤讀數(shù)。例如，要把水平角設置為

，則輸入0.0000，然后按回車鍵確認，如圖4-6（b）所示。

項目四

全站儀的應用圖4-6設置水平角使用規(guī)范說明

圖4-7所示為設置水平角之后的顯示屏顯示畫面。其中，V代表豎盤讀數(shù)，HR代表右角模式時的水平度盤讀數(shù)。本例中，待測點A點的豎盤讀數(shù)為

，水平度盤讀數(shù)為

。

項目四

全站儀的應用圖4-7設置水平角之后的顯示屏顯示界面使用規(guī)范說明

步驟5

松開豎直與水平制動螺旋，順時針轉動照準部瞄準待測點B點。如圖4-8所示，這是全站儀照準B點之后顯示屏上的顯示界面。本例中，待測點B點的豎盤讀數(shù)為

，水平度盤讀數(shù)為

。

項目四

全站儀的應用圖4-8瞄準B點時顯示屏顯示界面使用規(guī)范說明

步驟6

參照步驟3、4，用盤右位置瞄準B、A點，測量B、A兩點的豎盤和水平度盤讀數(shù)。這就完成了一個測回的測量。

步驟7

參照上述步驟，將度盤配置為

，完成下一個測回的測量。

全站儀角度測量跟經(jīng)緯儀角度測量的數(shù)據(jù)計算和檢核完全相同，讀者可以參照項目二，這里就不作介紹了。

項目四

全站儀的應用使用規(guī)范說明任務二

用全站儀測量距離任務目標

熟悉相位法測距的基本原理，熟練運用全站儀測量距離。相關知識

相位法測距的原理

通過測定相位差來測定距離的方法，稱為相位法測距。在建筑工程測量中使用的全站儀，大都采用了相位法測距原理。例如，要測量A、B兩點之間的距離，首先把全站儀架設在A點上，在B點架設反射棱鏡組，全站儀在A點發(fā)射的頻率為f的調制波在待測距離AB上傳播，經(jīng)B點反射鏡發(fā)射后又回到A點，被全站儀接收器接收，如圖4-9所示。設光速為c，所經(jīng)過的時間為t，則AB之間的距離為

項目四

全站儀的應用使用規(guī)范說明

項目四

全站儀的應用圖4-9相位法測距的基本原理使用規(guī)范說明任務實施

各個小組在地面分別選取一個測站點O點和一個待測點A點，做好標記。本任務是使用全站儀來測量兩點之間的距離。

步驟1

將全站儀架設到測站點O點上，對中整平；將對中桿棱鏡組架設于待測點A點上，使反射棱鏡的反光面朝向全站儀，如圖4-10所示

項目四

全站儀的應用圖4-10用全站儀測量距離使用規(guī)范說明

步驟2

打開全站儀電源，按距離測量鍵

進入距離測量模式，按S/A鍵進入溫度、氣壓和棱鏡常數(shù)設置畫面，輸入測定的棱鏡常數(shù)、溫度和氣壓，并按回車鍵確認，如圖4-11所示。

項目四

全站儀的應用圖4-11溫度、氣壓和棱鏡常數(shù)設置使用規(guī)范說明

步驟3

松開豎直和水平制動螺旋，用全站儀瞄準A點上對中棱鏡組反光棱鏡的中心位置；按F2（模式）鍵，可以在連續(xù)測量、單點測量和跟蹤測量三個測量模式之間進行切換，此時在顯示屏上將依次顯示[N]、[1]和[T]。在本例中，將切換至單點測量模式，如圖4-12（a）所示。

步驟4

按F1（測量）鍵，儀器自動測量OA兩點之間的距離，顯示畫面如圖4-12（b）所示，它表示OA兩點之間的水平距離（HD）為156.320m。

項目四

全站儀的應用使用規(guī)范說明

項目四

全站儀的應用圖4-12距離測量顯示畫面使用規(guī)范說明任務三

用全站儀測量坐標和坐標放樣任務目標

熟練運用全站儀測量未知點的坐標和對已知點進行坐標放樣。所謂坐標放樣是指：已知點的坐標，在實地標出其確切位置。相關知識

一、標準方向簡介

要確定地面上兩點在平面上的相對位置，除了測定兩點之間的距離外，還應確定兩點所連直線的方向。一條直線的方向，是根據(jù)某一標準方向來確定的。確定直線與標準方向之間的關系，稱為直線定向。其中，直線定向的標準方向有真子午線方向、磁子午線方向和坐標縱軸方向。

項目四

全站儀的應用使用規(guī)范說明

（一）真子午線方向

過地球南極（S）和北極（N）的平面與地球表面的交線叫真子午線。過地球上某一點的真子午線的切線方向，稱為該點的真子午線方向，指向北方向的一端叫做真北方向，如圖4-13（a）所示。真子午線方向是用天文測量方法或陀螺經(jīng)緯儀來測定的。

項目四

全站儀的應用圖4-13標準方向示意圖使用規(guī)范說明

（二）磁子午線方向

過地球南磁極（Q）和北磁極（P）的平面與地球表面的交線叫磁子午線。過地球上某一點的磁子午線的切線方向，稱為該點的磁子午線方向，指向北方向的一端叫做磁北方向，如圖4-13（a）所示。磁子午線方向可用羅盤儀來測定。

（三）坐標軸縱軸方向

在測量工作中，通常采用高斯平面直角坐標系或獨立平面直角坐標系確定地面點的位置，此時取坐標縱軸（x軸）作為直線定向的標準方向.如圖4-13（b）所示。在本書的緒論中，我們詳細介紹了高斯平面直角坐標系和獨立平面直角坐標系。

項目四

全站儀的應用使用規(guī)范說明

二、坐標方位角簡介

由坐標軸縱北方向起順時針量到某直線的夾角叫做坐標方位角。此外，直線是有方向的，例如，在圖4-14中，直線12的坐標方位角為α12，直線21的坐標方位角為α21，α12、α21分別稱為直線AB的正、反坐標方位角。

項目四

全站儀的應用圖4-14正、反坐標方位角使用規(guī)范說明

如圖4-15所示，已知直線12的坐標方位角α12，若用經(jīng)緯儀觀測了2點的左角（測量前進方向左側的水平角）β左，則推算出直線23的坐標方位角α23為

項目四

全站儀的應用圖4-15坐標方位角的推算示意圖使用規(guī)范說明

三、坐標的計算

（一）坐標正算

根據(jù)已知點坐標、已知直線邊長和直線坐標方位角，計算未知點坐標的方法，稱為坐標正算。

設A點的已知坐標為（xA，yA），已知A點到B點的邊長為DAB，直線AB的坐標方位角為αAB，求B點坐標（xB，yB），如圖4-16所示。

項目四

全站儀的應用圖4-16坐標計算示意圖使用規(guī)范說明

（二）坐標反算

根據(jù)兩個已知點的平面直角坐標計算兩點間水平距離和坐標方位角的方法，稱為坐標反算。

設A點的已知坐標為（xA，yA），B點坐標（xB，yB），求A點到B點的邊長為DAB和坐標方位角αAB，如圖4-16所示。

坐標反算的計算順序與上述的坐標正算計算順序相反，由圖中關系可知，A點到B點的邊長DAB為直線AB的坐標方位角αAB為

項目四

全站儀的應用使用規(guī)范說明

任務實施

每個小組選取兩個已知點O點和A點，一個待測點B點，并做好標記。設O點的坐標（5678.123,2451.392,100.236），A點的坐標（5697.857,2458.534,100.486），放樣點C點的坐標為（5684.524,2456.002,100.651）。本任務就是要通過兩個已知點，運用全儀來測量待測點B點的坐標和對C點進行放樣（在實地標定C點的位置），如圖4-17所示。

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全站儀的應用使用規(guī)范說明

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全站儀的應用圖4-17用全站儀測量待測點坐標和放樣已知點使用規(guī)范說明

步驟1

將全站儀架設于測站點O點上，對中整平。將對中桿棱鏡組架設于后視點A點上，將反光棱鏡朝向全站儀。

步驟2

打開全站儀電源，按M（菜單）鍵進入菜單界面，如圖4-18（a）所示。按F1鍵進入數(shù)據(jù)采集菜單，如圖4-18（b）所示。

步驟3

按F1鍵，打開輸入測站點畫面，如圖4-19（a）。按F4（坐標）鍵，輸入測站點O點的坐標，然后按ENT（確認）鍵確認，如圖4-19（b）所示。

步驟4

按F2鍵，打開輸入后視點畫面，如圖4-20（a）所示。按F4（坐標）鍵，輸入后視點A點的坐標，然后按ENT鍵確認鍵確認，如圖4-20（b）所示。松開豎直與水平制動螺旋，將全站儀精確瞄準后視點A點上對中桿上反光棱鏡的中心位置，擰緊豎直與水平制動螺旋，然后按F4（是）鍵，如圖4-20（c）所示。

項目四

全站儀的應用使用規(guī)范說明

項目四

全站儀的應用圖4-18菜單和數(shù)據(jù)采集顯示界面圖4-19輸入測站點坐標使用規(guī)范說明

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全站儀的應用圖4-20輸入后視點坐標并瞄準后視點使用規(guī)范說明

步驟5

在待測點上B點上架設對中桿棱鏡組，松開豎直與水平制動螺旋，將全站儀瞄準B點上對中桿棱鏡組的反光棱鏡組的中心位置。然后按F1（測量）鍵測量B點的坐標，如圖4-21所示。本例中，B點的坐標為（5686.457,2457.129,100.337）。這就完成了對待測點B點的坐標測量工作。

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