1、第四章 距離測(cè)量第四章 距離測(cè)量 1§4 1 鋼尺量距 2一、量距工具 2二、精密短距測(cè)量 3三、成果整理 3§42 視距測(cè)量 4一、視距測(cè)量原理 4二、視距測(cè)量方法 6§43 光電測(cè)距 7一、光電測(cè)距原理 7二、測(cè)距成果整理 9三、測(cè)距儀標(biāo)稱(chēng)精度 10§ 4 4 全站儀簡(jiǎn)介 10一、全站儀的根本構(gòu)造 10二、全站儀的分類(lèi) 11三、全站儀的等級(jí)與檢測(cè) 11四、徠卡 TPS700 全站儀簡(jiǎn)介 12五、全站儀使用考前須知 16距離是確定地面點(diǎn)位置的根本要素之一。測(cè)量上要求的距離是指兩點(diǎn)間的水平距離簡(jiǎn)稱(chēng)平距，如圖4-1中，A B 的長(zhǎng)度就代表了地面點(diǎn) A、B之

2、間的水平距離。假設(shè)測(cè)得的是傾斜距離簡(jiǎn)稱(chēng)斜距，還須將其改算為平距。水平距離測(cè)量的方法很多，按所用測(cè)距工具的不同，測(cè)量距離的方法有一般有鋼尺量距、 視距測(cè)量、光電測(cè)距、全站儀測(cè)距等。圖4-1兩點(diǎn)間的水平距離§ 4 1鋼尺量距顧名思義，鋼尺量距就是利用具有標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度的鋼尺直接量測(cè)兩點(diǎn)間的距離。按丈量方法的不同它分為般量距和精密量距。一般量距讀數(shù)至厘米，精度可達(dá)1/3000左右；精密量距讀數(shù)至亞毫米，精度可達(dá) 1/3萬(wàn)鋼卷帶尺及 1/100萬(wàn)因瓦線尺。由于光電測(cè)距的普及，在現(xiàn)今的測(cè)量工作中己很少使用鋼尺 量距，只是在精密的短距測(cè)量中偶爾用到，下面僅就精密短距測(cè)量的有關(guān)問(wèn)題作簡(jiǎn)要介紹。、量距工具

3、鋼尺分為普通鋼卷帶尺和因瓦線尺兩種。普通鋼卷帶尺，尺寬 1015mm，長(zhǎng)度有20m、30m和50m數(shù)種，卷放在圓形盒或金屬架上，鋼尺的 分劃有幾種，有以厘米為根本分劃的，適用于一般量距；有的那么在尺端第一分米內(nèi)刻有毫米分劃；也有將 整尺都刻出毫米分劃的；后兩種適用于精密量距。較精密的鋼尺，制造時(shí)有規(guī)定的溫度及拉力，如在尺端 刻有“ 30m、20C、100N字樣。它表示在檢定該鋼尺時(shí)的溫度為20攝氏度，拉力為100牛頓，30m為鋼尺刻線的最大注記值，通常稱(chēng)之為名義長(zhǎng)度。因瓦線尺是用鎳鐵合金制成的，尺線直徑 1.5mm，長(zhǎng)度為24m，尺身無(wú)分劃和注記， 在尺兩端各連一 個(gè)三棱形的分劃尺，長(zhǎng) 8cm

4、,其上最小分劃為 1mm。因瓦線尺全套由 4根主尺、1根8m 或4m長(zhǎng)的輔 尺組成。不用時(shí)卷放在尺箱內(nèi)。鋼尺量距的輔助工具有測(cè)釬、花桿、垂球、彈簧秤和溫度計(jì)。3 * 廠 釣 I f I I I I 甲 | ；圖4-2普通鋼卷帶尺、精密短距測(cè)量所謂短距測(cè)量，是指被測(cè)距離不大于整尺全長(zhǎng)的量距工作。這在不便安置測(cè)距儀的精密工程測(cè)量中時(shí)有出現(xiàn)。其測(cè)量方式和成果整理方法同樣適用于長(zhǎng)距離測(cè)量。量距前首先標(biāo)定被測(cè)距離的端點(diǎn)位置，通過(guò)端點(diǎn)分別劃一垂直于測(cè)線的短線作為丈量標(biāo)志。丈量組一般由5人組成，使用檢定過(guò)的根本分劃為毫米的鋼尺，2人拉尺，2人讀數(shù)，1人指揮兼記錄和讀溫度。丈量時(shí)，一人手拉掛在鋼尺零分劃端的彈

5、簧秤，另一人手拉鋼尺另一端，將尺置于被測(cè)距離上， 張緊尺子，待彈簧秤上指針指到該尺檢定時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)拉力時(shí)，兩端的讀尺員同時(shí)讀數(shù)，估讀至0.5mm。每段距離要移動(dòng)鋼尺位置丈量三次，移動(dòng)量一般在一厘米以上，三次量距較差一般不超過(guò)3mm。每次讀數(shù)的同時(shí)，讀記溫度，精確至0.5C。三、成果整理精密量距中的量距結(jié)果需進(jìn)行尺長(zhǎng)改正、溫度改正及傾斜改正，求出改正后的平距。1 尺長(zhǎng)改正鋼尺在標(biāo)準(zhǔn)拉力、標(biāo)準(zhǔn)溫度下的檢定長(zhǎng)度與鋼尺的名義長(zhǎng)度lo一般不相等，其差數(shù) M為整尺段的尺長(zhǎng)改正數(shù)，即l -lo任一丈量長(zhǎng)度l的尺長(zhǎng)改正數(shù)為譏二"l(41)lo2 溫度改正鋼尺長(zhǎng)度受溫度的影響會(huì)伸縮。 其公式為式中為鋼尺的

6、線膨脹系數(shù)。當(dāng)量距時(shí)的溫度t與檢定鋼尺時(shí)的溫度t。不一致時(shí)，需進(jìn)行溫度改正,lt 二：t - to I(4 2)3 傾斜改正如圖4-3所示，設(shè)I為量得的斜距，h為距離兩端點(diǎn)間的高差，要將I改算成平距d，需參加傾斜改正 lh, 即卩-1 21/2Ji2 -h2 -1 =丨_ 1-、 l丿(4 3)1 /2展成級(jí)數(shù)，并顧及h與l之比值很£2l(4 3)傾斜改正數(shù)永為負(fù)值。圖4-3斜距改算平距小，那么有經(jīng)三項(xiàng)改正后的平距為(4 4)在標(biāo)準(zhǔn)拉力和標(biāo)準(zhǔn)溫度下檢定的鋼尺，可將它的尺長(zhǎng)改正和溫度改正表示成實(shí)際長(zhǎng)度的函數(shù),長(zhǎng)方程式。即d = I ： =ld 亠* t -t0 I有了鋼尺的尺長(zhǎng)方程式,

7、就可對(duì)用該鋼尺測(cè)得之距離作尺長(zhǎng)和溫度改正計(jì)算。【例】某尺段實(shí)測(cè)距離為29.8655m，量距所用鋼尺的尺長(zhǎng)方程式為:I =30+0.005+0.0000125稱(chēng)為尺(4 5)X 30(t-20 °Cm，丈量時(shí)溫度為 解：方法1 尺長(zhǎng)改正30C,所測(cè)高差為0.238m，求水平距離。二0005 29.8655 = 0.0050 m30溫度改正It二 0.0000125 30 - 2029.8655 二 0.0037 m傾斜改正20.23820.0009 m2 29.8655水平距離為d =29.8655 0.0050 0.0037 - 0.0009 = 29.8733 m方法2由尺長(zhǎng)方程算

8、出在30C時(shí)整尺30米經(jīng)尺長(zhǎng)溫度改正后的長(zhǎng)度r =30 0.005 0.0000125 30 30-20 = 30.0088 m 經(jīng)尺長(zhǎng)溫度改正后的實(shí)測(cè)距離長(zhǎng)度30.0088 I29.8655 =29.8743 m30 加傾斜改正后的水平距離d =1：lh =29.8743-0.0009= 29.8733m§ 4-2視距測(cè)量視距測(cè)量是利用測(cè)量?jī)x器望遠(yuǎn)鏡中的視距絲并配合視距尺，根據(jù)幾何光學(xué)及三角學(xué)原理，同時(shí)測(cè)定兩 點(diǎn)間的水平距離和高差的一種方法。此法操作簡(jiǎn)單，速度快，不受地形起伏的限制，但測(cè)距精度較低，- 般可達(dá)1/200 ,故常用于地形測(cè)圖。視距尺一般可選用普通塔尺。一、視距測(cè)量原理

9、1、視線水平時(shí)的視距測(cè)量公式欲測(cè)定A、B兩點(diǎn)間的水平距離，如圖4-4所示，在A點(diǎn)安置經(jīng)緯儀，在 B點(diǎn)豎立視距尺，當(dāng)望遠(yuǎn)鏡視線水平時(shí)，視準(zhǔn)軸與尺子垂直，經(jīng)對(duì)光后，通過(guò)上、下兩條視距絲m、n就可讀得尺上 M、N兩點(diǎn)處的讀數(shù)，兩讀數(shù)的差值I稱(chēng)為視距間隔或視距。f為物鏡焦距，p為視距絲間隔，3為物鏡至儀器中心的距離， 由圖可知，A、B點(diǎn)之間的平距為：圖4-4水平視距測(cè)量V i 介其中d由兩相似三角形 MNF和m n F求得dlP因此D = l f:-P令=K，稱(chēng)為視距乘常數(shù)，f，二c，稱(chēng)為視距加常數(shù)，那么PD = KI C 4-6在設(shè)計(jì)望遠(yuǎn)鏡時(shí)，適中選擇有關(guān)參數(shù)后，可使K=100，c=0。于是，視線水

10、平時(shí)的視距公式為D =1001 4-7兩點(diǎn)間的高差為h = i -v 4-8式中i為儀器高，v為望遠(yuǎn)鏡的中絲在尺上的讀數(shù)。2、視線傾斜時(shí)的視距測(cè)量公式當(dāng)?shù)孛嫫鸱^大時(shí)，必須將望遠(yuǎn)鏡傾斜才能照準(zhǔn)視距尺，如圖4-3所示，此時(shí)的視準(zhǔn)軸不再垂直于尺子，前面推導(dǎo)的公式就不適用了。假設(shè)想引用前面的公式，測(cè)量時(shí)那么必須將尺子置于垂直于視準(zhǔn)軸的位置， 但那是不太可能的。因此，在推導(dǎo)傾斜視線的視距公式時(shí)，必須加上兩項(xiàng)改正：1視距尺不垂直于視準(zhǔn)軸的改正；2 傾斜視線距離化為水平距離的改正。圖4-5傾斜視距測(cè)量在圖4-5中，設(shè)視準(zhǔn)軸傾斜角為 角，那么/ NEN =/ MEM = S，于是S，由于：角很小，略為17&

11、#39;，故可將/ NN E和/ MM E近似看成直丨二MN=ME EN=ME cos、EN cos、=ME EN cos、=丨 cos、根據(jù)4-7式得傾斜距離S =KI #KI cos、.化算為平距為r2-D = Scos、= KI cos 、(4-9)A、B兩點(diǎn)間的高差為h 二 h jv式中1h = Ssjn、 = KI cos、 sin KI sin2、 2稱(chēng)為初算高差。故視線傾斜時(shí)的高差公式為KI sin 2寂丄 i 一 v(4-10)、視距測(cè)量方法1 安置儀器于測(cè)站點(diǎn)上，對(duì)中、整平后，量取儀器高i至厘米。2 在待測(cè)點(diǎn)上豎立視距尺。3轉(zhuǎn)動(dòng)儀器照準(zhǔn)部照準(zhǔn)視距尺，在望遠(yuǎn)鏡中分別用上、下、中

12、絲讀得讀數(shù)M、N、V;再使豎盤(pán)指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中，在讀數(shù)顯微鏡中讀取豎盤(pán)讀數(shù)。4 根據(jù)讀數(shù)M、N算得視距間隔I ;根據(jù)豎盤(pán)讀數(shù)算得豎角S ;利用視距公式4-9和4-10計(jì)算平距D和高差h。記錄及計(jì)算見(jiàn)表 4-1。表4-1視距測(cè)量記錄§ 4-3光電測(cè)距與鋼尺量距的繁煩和視距測(cè)量的低精度相比，電磁波測(cè)距具有測(cè)程長(zhǎng)、精度高、操作簡(jiǎn)便、自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)。電磁波測(cè)距按精度可分為I級(jí)mDw 5mm、n級(jí)5mm v mD< 10mm =和川級(jí)mD> 10mm。按測(cè)程可分為短程v 3km、中程35km和遠(yuǎn)程> 15km 。按采用的載波不同，可分為利用微波作載 波的微波測(cè)距儀；利用

13、光波作載波的光電測(cè)距儀。光電測(cè)距儀所使用的光源一般有激光和紅外光。下面將 簡(jiǎn)要介紹光電測(cè)距的原理及測(cè)距成果整理等內(nèi)容。一、光電測(cè)距原理光電測(cè)距是通過(guò)測(cè)量光波在待測(cè)距離上往返一次所經(jīng)歷的時(shí)間，來(lái)確定兩點(diǎn)之間的距離。如圖4-6所示，在A點(diǎn)安置測(cè)距儀，在 B點(diǎn)安置反射棱鏡，測(cè)距儀發(fā)射的調(diào)制光波到達(dá)反射棱鏡后又返回到測(cè)距儀。設(shè)光速c為，如果調(diào)制光波在待測(cè)距離D上的往返傳播時(shí)間為t，那么距離D為1D c t4-112式中c=Co/n,其中Co為真空中的光速，其值為 299792458m/s , n為大氣折射率，它與光波波長(zhǎng)入，測(cè)線上的氣溫T、氣壓P和濕度e有關(guān)。因此，測(cè)距時(shí)還需測(cè)定氣象元素，對(duì)距離進(jìn)行氣

14、象改正。1由4-11式可知，測(cè)定距離的精度主要取決于時(shí)間t的測(cè)定精度，即dD cdt。當(dāng)要求測(cè)距誤差2dD小于1cm時(shí)，時(shí)間測(cè)定精度 dt要求準(zhǔn)確到6.7X 10-11s,這是難以做到的。因此，時(shí)間的測(cè)定一般采用 間接的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。間接測(cè)定時(shí)間的方法有兩種。1 脈沖法測(cè)距由測(cè)距儀發(fā)出的光脈沖經(jīng)反射棱鏡反射后，又回到測(cè)距儀而被接收系統(tǒng)接收，測(cè)出這一光脈沖往返所需時(shí)間間隔t的鐘脈沖的個(gè)數(shù)，進(jìn)而求得距離D。由于鐘脈沖計(jì)數(shù)器的頻率所限，所以測(cè)距精度只能到達(dá)0.51m。故此法常用在激光雷達(dá)等遠(yuǎn)程測(cè)距上。2 相位法測(cè)距相位法測(cè)距是通過(guò)測(cè)量連續(xù)的調(diào)制光波在待測(cè)距離上往返傳播所產(chǎn)生的相位變化來(lái)間接測(cè)定傳播時(shí)間

15、，從而求得被測(cè)距離。紅外光電測(cè)距儀就是典型的相位式測(cè)距儀。紅外光電測(cè)距儀的紅外光源是由砷化鎵GaAs發(fā)光二極管產(chǎn)生的。 如果在發(fā)光二極管上注入一恒定電流，它發(fā)出的紅外光光強(qiáng)那么恒定不變。假設(shè)在其上注入頻率為f的高變電流高變電壓，那么發(fā)出的光強(qiáng)隨著注入的高變電流呈正弦變化，如圖4-7所示，這種光稱(chēng)為 調(diào)制光。圖4-7光的調(diào)制測(cè)距儀在A點(diǎn)發(fā)射的調(diào)制光在待測(cè)距離上傳播，被B點(diǎn)的反射棱鏡反射后又回到A點(diǎn)而被接收機(jī)接收，然后由相位計(jì)將發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)進(jìn)行相位比擬，得到調(diào)制光在待測(cè)距離上往返傳播所引起的相位移，其相應(yīng)的往返傳播時(shí)間為t。如果將調(diào)制波的往程和返程展開(kāi)，那么有如圖4-8所示的波形。1設(shè)調(diào)制光

16、的頻率為f 每秒振蕩次數(shù)，其周期T =每振蕩一次的時(shí)間s,那么調(diào)制光的波長(zhǎng)為：二 c T 二TBZ|-rc 1 y2L 2A xV2蠶2兀2 31P2 TCrA (pjHi -P T-L5圖4-8相位式測(cè)距原理(4-12)從圖中可看出，在調(diào)制光往返的時(shí)間 應(yīng)的時(shí)間為.t，距離為厶入那么t內(nèi)，其相位變化了 N個(gè)整周2二及缺乏一周的余數(shù) ，而對(duì)由于變化一周的相位差為2二,t =NT t那么缺乏一周的相位差與時(shí)間-t的對(duì)應(yīng)關(guān)系為T(mén)(4-13)=t 二(4-14)于是得到相位測(cè)距的根本公式 NT-T2:(4-15)T(N ' ) (NN)2兀2式中 N二 為缺乏一整周的小數(shù)。在相位測(cè)距根本公式

17、4-15 中，常將看作是一把“光尺的尺長(zhǎng)，測(cè)距儀就是用這把“光尺去2丈量距離。N那么為整尺段數(shù)，N為缺乏一整尺段之余數(shù)。兩點(diǎn)間的距離 D就等于整尺段總長(zhǎng) 1 N和余尺2段長(zhǎng)度N之和。2測(cè)距儀的測(cè)相裝置相位計(jì)只能測(cè)出缺乏整周2二的尾數(shù)，而不能測(cè)定整周數(shù) N,因此使4-15 式產(chǎn)生多值解，只有當(dāng)所測(cè)距離小于光尺長(zhǎng)度時(shí)，才能有確定的數(shù)值。例如，“光尺為10m,只能測(cè)出小于10m的距離；“光尺為1000m，那么可測(cè)出小于1000m的距離。又由于儀器測(cè)相裝置的測(cè)相精度一般 為1/1000，故測(cè)尺越長(zhǎng)測(cè)距誤差越大，其關(guān)系可參見(jiàn)表4-2。為了解決擴(kuò)大測(cè)程與提高精度的矛盾，目前的測(cè)距儀一般采用兩個(gè)調(diào)制頻率，即

18、兩把“光尺進(jìn)行測(cè)距。用長(zhǎng)測(cè)尺稱(chēng)為粗尺測(cè)定距離的大數(shù)，以滿足測(cè)程的需要；用短測(cè)尺稱(chēng)為精尺測(cè)定距離的尾數(shù)，以保證測(cè)距的精度。 將兩者結(jié)果銜接組合起來(lái)， 就是最后的距離值，并自動(dòng)顯示出來(lái)。例如：粗測(cè)尺結(jié)果 0324精測(cè)尺結(jié)果3.817顯示距離值323.817m表4-2測(cè)尺長(zhǎng)度與測(cè)距精度測(cè)尺長(zhǎng)度3210m100m1km2km10km測(cè)尺頻率f15MHz1.5MHz150KHz75KHz15KHz測(cè)距精度1cm10cm1m2m10m假設(shè)想進(jìn)一步擴(kuò)大測(cè)距儀器的測(cè)程，可以多設(shè)幾個(gè)測(cè)尺。二、測(cè)距成果整理在測(cè)距儀測(cè)得初始斜距值后，還需加上儀器常數(shù)改正、氣象改正和傾斜改正等，最后求得水平距離。1、儀器常數(shù)改正儀器

19、常數(shù)有加常數(shù) K和乘常數(shù)R兩項(xiàng)。由于儀器的發(fā)射中心、接收中心與儀器旋轉(zhuǎn)豎軸不一致而引起的測(cè)距偏差值，稱(chēng)為儀器加常數(shù)。實(shí)際上儀器加常數(shù)還包括由于反射棱鏡的組裝制造偏心或棱鏡等效反射面與棱鏡安置中心不一致引起的測(cè) 距偏差，稱(chēng)為棱鏡加常數(shù)。儀器的加常數(shù)改正值 r與距離無(wú)關(guān)。并可預(yù)置于機(jī)內(nèi)作自動(dòng)改正。儀器乘常數(shù) 主要是由于測(cè)距頻率偏移而產(chǎn)生的。乘常數(shù)改正值；R與 所測(cè)距離成正比。在有些測(cè)距儀中可預(yù)置乘常數(shù)作自動(dòng)改正。儀器常數(shù)改正的最終式可寫(xiě)成：S = k r = K R S 4-162、氣象改正儀器的測(cè)尺長(zhǎng)度是在一定的氣象條件下推算出來(lái)的。野外實(shí)際測(cè)距時(shí)的氣象條件不同于制造儀器時(shí)確定儀器測(cè)尺頻率所選取

20、的基準(zhǔn)參考?xì)庀髼l件，故測(cè)距時(shí)的實(shí)際測(cè)尺長(zhǎng)度就不等于標(biāo)稱(chēng)的測(cè)尺長(zhǎng)度，使 測(cè)距值產(chǎn)生與距離長(zhǎng)度成正比的系統(tǒng)誤差。所以在測(cè)距時(shí)應(yīng)同時(shí)測(cè)定當(dāng)時(shí)的氣象元素：溫度和氣壓，利用 廠家提供的氣象改正公式計(jì)算距離改正值。如某測(cè)距儀的氣象改正公式為：283.37 -106沁 s ( mm)273.15 t式中，P為氣壓hPa, t為溫度C , S為距離測(cè)量值km 。目前，所有的測(cè)距儀都可將氣象參數(shù)預(yù)置于機(jī)內(nèi)，在測(cè)距時(shí)自動(dòng)進(jìn)行氣象改正3、傾斜改正距離的傾斜觀測(cè)值經(jīng)過(guò)儀器常數(shù)改正和氣象改正后得到改正后的斜距。當(dāng)測(cè)得斜距的豎角 3后，可按下式計(jì)算水平距離D S cos(4-17)、測(cè)距儀標(biāo)稱(chēng)精度當(dāng)顧及儀器加常數(shù) K，并

21、將c=co/n代入4-15式，相位測(cè)距的根本公式可寫(xiě)成co2nf上式中，co、n、那么測(cè)距誤差可表示成.和K的誤差，都會(huì)使距離產(chǎn)生誤差。假設(shè)對(duì)上式作全微分，并應(yīng)用誤差傳播定律,2 2 2 mc0 . mn mfC。ns;m"mk(4-18)公式4-18中的測(cè)距誤差可分成兩局部，前一項(xiàng)誤差與距離成正比，稱(chēng)為比例誤差。而后兩項(xiàng)與距離無(wú)關(guān)，稱(chēng)為固定誤差。因此，常將上式寫(xiě)成如下形式，作為儀器的標(biāo)稱(chēng)精度：M S 二A B S4-19例如，某測(cè)距儀的標(biāo)稱(chēng)精度為± 3mm + 2ppm S說(shuō)明該測(cè)距儀的固定誤差A(yù)=3mm ,比例誤差B=2mm/km ppm, S的單位為km。目前，測(cè)距儀

22、已很少單獨(dú)生產(chǎn)和使用，而是將其與電子經(jīng)緯儀組合成一體化的全站儀。因此,關(guān)于測(cè)距儀的使用，將在下一節(jié)全站儀中介紹。§ 4 -4全站儀簡(jiǎn)介一、全站儀的根本構(gòu)造全站型電子速測(cè)儀是由電子測(cè)角、電子測(cè)距、電子計(jì)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等單元組成的三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)， 能自動(dòng)顯示測(cè)量結(jié)果，能與外圍設(shè)備交換信息的多功能測(cè)量?jī)x器。由于儀器較完善地實(shí)現(xiàn)了測(cè)量和處理過(guò) 程的電子一體化，所以人們通常稱(chēng)之為全站型電子速測(cè)儀Electronic Total Station 或簡(jiǎn)稱(chēng) 全站儀。全站儀由以下兩大局部組成：l 采集數(shù)據(jù)設(shè)備：主要有電子測(cè)角系統(tǒng)、電子測(cè)距系統(tǒng)、還有自動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備等。2微處理器：微處理器是全站儀的核心裝置

23、，主要由中央處理器，隨機(jī)儲(chǔ)存器和只讀存儲(chǔ)器等構(gòu)成,進(jìn)行必要的邏輯和數(shù)值運(yùn)算以及數(shù)字存測(cè)量時(shí)，微處理器根據(jù)鍵盤(pán)或程序的指令控制各分系統(tǒng)的測(cè)量工作 儲(chǔ)、處理、管理、傳輸、顯示等。通過(guò)上述兩大局部有機(jī)結(jié)合， 才真正地表達(dá) 全站功能，既能自動(dòng)完成數(shù)據(jù)采集， 又能自動(dòng)處理數(shù)據(jù), 使整個(gè)測(cè)量過(guò)程工作有序、快速、準(zhǔn)確地進(jìn)行。、全站儀的分類(lèi)上世紀(jì)八十年代末、 九十年代初，人們根據(jù)電子測(cè)角系統(tǒng)和電子測(cè)距系統(tǒng)的開(kāi)展不平衡，把兩種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)配置在一起構(gòu)成全站儀，按其結(jié)構(gòu)形式，全站儀分成兩大類(lèi)，積木式和整體式。積木式Modular，也稱(chēng)組合式，它是指電子經(jīng)緯儀和測(cè)距儀可以別離開(kāi)使用，照準(zhǔn)部與測(cè)距軸不共 軸。作業(yè)時(shí)，測(cè)距

24、儀安裝在電子經(jīng)緯儀上，相互之間用電纜實(shí)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(cè)角、測(cè)距設(shè)備進(jìn)行組合，靈活性較好。整體式integrated，也稱(chēng)集成式，它是將電子經(jīng)緯儀和測(cè)距儀融為一體，共用一個(gè)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，使 用起來(lái)更方便。目前世界各儀器廠商生產(chǎn)出各種型號(hào)的全站儀，而且品種越來(lái)越多，精度越來(lái)越高。常見(jiàn)的有日本SOKKIA SET系列、拓普康TOPOCONGTS系列、尼康NIKON DTM系列、瑞士徠卡LEICATPS系 列，我國(guó)的NTS和 ETD系列。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷開(kāi)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(dá)驅(qū)動(dòng)型

25、等等各種類(lèi)型的全站儀，使得這一最常規(guī)的測(cè)量?jī)x器越來(lái)越滿足各項(xiàng) 測(cè)繪工作的需求，發(fā)揮更大的作用。三、全站儀的等級(jí)與檢測(cè)全站儀作為一種光電測(cè)距與電子測(cè)角和微處理器綜合的外業(yè)測(cè)量?jī)x器，其主要的精度指標(biāo)為測(cè)距標(biāo)準(zhǔn)差mD和測(cè)角標(biāo)準(zhǔn)差mz儀器根據(jù)測(cè)距標(biāo)準(zhǔn)差，即測(cè)距精度，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，分為三個(gè)等級(jí)。小于5 mm為I級(jí)儀器，標(biāo)準(zhǔn)差大于 5 mm小于10 mm為n級(jí)儀器，大于 10 mm小于20 mm為川級(jí)儀器。全站儀設(shè)計(jì)中，關(guān)于測(cè)距和測(cè)角的精度一般遵循等影響的原那么。即：由于全站儀作為一種現(xiàn)代化的計(jì)量工具，必須依法對(duì)其進(jìn)行計(jì)量檢定，以保證量度的統(tǒng)一性、 標(biāo)準(zhǔn)性、合格性。檢定周期最多不能超過(guò)一年。對(duì)全站儀的檢定分

26、為三個(gè)方面，對(duì)測(cè)距性能的檢測(cè)，對(duì)測(cè)角性能的 檢測(cè)。對(duì)其數(shù)據(jù)記錄及數(shù)據(jù)通訊及數(shù)據(jù)處理功能的檢查。光電測(cè)距單元性能按國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局JG 703-91定規(guī)程進(jìn)行，其主要工程包括：調(diào)制光相位均勻性、周期誤差、內(nèi)符合精度、精測(cè)尺頻率，加、乘常數(shù)及綜合評(píng)定其測(cè)距精度。必要時(shí)，還可以在較長(zhǎng)的基線 上進(jìn)行測(cè)距的外符合檢查。電子測(cè)角系統(tǒng)的檢測(cè)主要工程包括：光學(xué)對(duì)中器和水準(zhǔn)管的檢校，照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)時(shí)儀器基座方位穩(wěn)定性 檢查，測(cè)距軸與視準(zhǔn)軸重合性檢查，儀器軸系誤差照準(zhǔn)差C,橫軸誤差i，豎盤(pán)指標(biāo)差I(lǐng)的檢定，傾斜補(bǔ)償器的補(bǔ)償范圍與補(bǔ)償準(zhǔn)確度的檢定，一測(cè)回水平方向指標(biāo)差的測(cè)定和一測(cè)回豎直角標(biāo)準(zhǔn)偏差測(cè)定。數(shù)據(jù)采集與通訊系統(tǒng)的檢

27、測(cè)包括檢查內(nèi)存中的文件狀態(tài)，檢查貯存數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)和剩余空間；查閱記錄的數(shù)據(jù)；對(duì)文件進(jìn)行編輯，輸入和刪除功能的檢查；數(shù)據(jù)通訊接口數(shù)據(jù)通訊專(zhuān)用電纜的檢查等。四、徠卡TPS700全站儀簡(jiǎn)介1技術(shù)指標(biāo) 圖4-9為T(mén)PS700型全站儀外形結(jié)構(gòu)。主要技術(shù)指標(biāo)如下:技術(shù)參數(shù)記錄望遠(yuǎn)鏡內(nèi)存容量4000組數(shù)據(jù)或7000個(gè)點(diǎn)放大倍率30 x數(shù)據(jù)交換IDEX/GS18位和16位可變格式視場(chǎng)1°30' 1km處視物直徑26m功能REM/REC/IR-RL開(kāi)關(guān)刪除最后一個(gè)紀(jì)錄角度測(cè)量程序放樣/地形測(cè)量/自由測(cè)站/面積/.方法絕對(duì)編碼，連續(xù)激光對(duì)中器最小讀數(shù)1s精度1.5m 處 ±0.8mm精度

28、2s補(bǔ)償器距離測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)紅外方法雙軸補(bǔ)償測(cè)程單棱鏡3000m補(bǔ)償范圍±4s精度2mm+2ppm雙面鍵盤(pán)151 X 203 X 31612鍵加開(kāi)關(guān)和快捷鍵時(shí)間顯示器標(biāo)準(zhǔn)方式<1sLCD分辯率144X 64像素快速方式<0.5s字符8行X 24列跟蹤方式<0.3s重量4.46kg圖4-9 TPS700全站儀外形結(jié)構(gòu)圖選擇區(qū)狀態(tài)符Shift +PgUp/DownTJob1 uper iPate It i meT><NEH><SET>(>*0 I RM © © vmt t % o ee eButton直接功能鍵 Focu

29、s on Button CE / ESC導(dǎo)航鍵上/下光標(biāo)鍵圖4-10全站儀控制面板及鍵盤(pán)的主要功能圖4-10給出了全站儀控制面板及鍵盤(pán)的主要功能：狀態(tài)符 顯示電池狀態(tài)、測(cè)距狀態(tài)、數(shù)據(jù)設(shè)置狀態(tài)及頁(yè)面選擇區(qū) 用左右光標(biāo)符號(hào)標(biāo)識(shí)導(dǎo)航鍵用導(dǎo)航鍵滾動(dòng)菜單項(xiàng)選擇取選擇項(xiàng)可以在任意時(shí)間翻頁(yè)顯示更多的內(nèi)容直接功能鍵用于測(cè)量，應(yīng)用程序和功能的選取，包括照明、電子整平和激光對(duì)中Shift+PgUp/PgD n顯示對(duì)話框中更多可用數(shù)據(jù)CE 刪除輸入的字符ESC 永遠(yuǎn)是退出當(dāng)前的程序/功能Butt ons 用于在屏幕上表示多種選擇及執(zhí)行情況?？梢杂梅较蜴I選擇，用RETURNFocus總是處于應(yīng)用程序最為合理執(zhí)行的選項(xiàng)

30、上。EXIT按鈕 在任何對(duì)話框內(nèi)退出程序 /功能上/下光標(biāo)鍵弓I導(dǎo)菜單焦點(diǎn)鍵入 RETURN選擇菜單數(shù)字菜單項(xiàng)選擇擇：由鍵入數(shù)字快速進(jìn)入選擇菜單鍵激活。三個(gè)作業(yè)選其中第一個(gè)2全站儀功能菜單全站儀系統(tǒng)啟動(dòng)SETUP設(shè)置RECORD記錄數(shù)據(jù)EDIT編輯文件XFER文件傳輸PROG應(yīng)用程序JOB創(chuàng)立作業(yè)翻開(kāi)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OCC PTRAW測(cè)站點(diǎn)輸入編輯觀測(cè)值前方交會(huì)測(cè)站高程測(cè)定POINTSBKS PT編輯坐標(biāo)數(shù)據(jù)輸入后視點(diǎn)BS OBSPTLIB記錄后視觀測(cè)角編輯控制點(diǎn)FS OBS記錄后視觀測(cè)值CODESS OBS

31、編碼編輯點(diǎn)到線測(cè)量X-SECT記錄斷面測(cè)量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)測(cè)量程序 放樣程序 對(duì)邊測(cè)量 懸高測(cè)量 面積計(jì)算 自由設(shè)站 交會(huì)定點(diǎn) 導(dǎo)線測(cè)量 坐標(biāo)反算 導(dǎo)線平差3根本測(cè)量程序1 自由設(shè)站通過(guò)測(cè)量角度，距離測(cè)量的任意組合不超過(guò)五個(gè)點(diǎn)來(lái)自動(dòng)計(jì)算所設(shè)站點(diǎn)的坐標(biāo)、高程、以及 定向方位角。自動(dòng)進(jìn)行粗差檢測(cè)，提示改變、刪除、重測(cè)點(diǎn)位使重新計(jì)算的結(jié)果獲得最大的精確度和置信 度。2 高程傳遞通過(guò)測(cè)量不超過(guò)五個(gè)點(diǎn)來(lái)自動(dòng)計(jì)算所設(shè)測(cè)站點(diǎn)高程。3放樣點(diǎn)位放樣可以有四種不同的方式。三維放樣元素由存儲(chǔ)的待放樣點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)站綜合信息計(jì)算出

32、來(lái)。4 對(duì)邊測(cè)量該程序可以測(cè)定任意兩點(diǎn)間的距離、方位角和高差。測(cè)量模式既可以是相鄰兩點(diǎn)之間的折線方式，也 可以是固定一個(gè)點(diǎn)的中心輻射方式。參加對(duì)邊計(jì)算的點(diǎn)既可以是直接測(cè)量點(diǎn)，也可以是直接測(cè)量點(diǎn)，也可 以是由數(shù)據(jù)文件導(dǎo)入或現(xiàn)場(chǎng)手工輸入點(diǎn)。5 懸高測(cè)量懸高測(cè)量用于測(cè)量計(jì)算不可接觸點(diǎn)的點(diǎn)位坐標(biāo)和高程。通過(guò)測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)，然后照準(zhǔn)懸高點(diǎn)，測(cè)量員可 以方便地得到不可接觸點(diǎn)也稱(chēng)懸高點(diǎn)的三維坐標(biāo)，還可得到基準(zhǔn)點(diǎn)和懸高點(diǎn)之間的高差。6 面積測(cè)量該程序用于測(cè)量計(jì)算閉合多邊形的面積。可以用任意直線和弧線段來(lái)定義一個(gè)面積區(qū)域。弧線段由三 個(gè)點(diǎn)或兩點(diǎn)加一半徑來(lái)確定。用于定義面積計(jì)算的點(diǎn)可以通過(guò)測(cè)量、數(shù)據(jù)文件導(dǎo)入或手工輸入

33、等方式來(lái)獲 得。程序通過(guò)圖形顯示可以查看面積區(qū)域的形狀。7導(dǎo)線測(cè)量 利用方向和距離數(shù)據(jù)測(cè)量，該程序可以邊疆計(jì)算測(cè)站坐標(biāo)。當(dāng)導(dǎo)線閉合后，程序可以立即顯示導(dǎo)線閉 合差作為導(dǎo)線測(cè)量的野外檢核。 8道路放樣 該程序可以實(shí)現(xiàn)道路曲線放樣、線路控制、以及測(cè)設(shè)縱、橫斷面等功能。這個(gè)軟件還可以在任意中樁 處插入斷面、計(jì)算各類(lèi)元素。同時(shí)，用道路數(shù)據(jù)編輯器可以查看、編輯甚至創(chuàng)立新的工程文件9解析計(jì)算a 交點(diǎn)計(jì)算：交點(diǎn)坐標(biāo)可以通過(guò)兩個(gè)點(diǎn)及兩個(gè)方位或距離來(lái)計(jì)算，得到的坐標(biāo)值存入坐標(biāo) 數(shù)據(jù)文件。b坐標(biāo)反算：可以計(jì)算坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件中任意兩點(diǎn)間的方位角和距離。面積計(jì)算：可以計(jì)算同編碼或同串號(hào)點(diǎn)所構(gòu)成閉合圖形的面積。c極坐標(biāo)計(jì)算：點(diǎn)坐標(biāo)可以通過(guò)點(diǎn)坐標(biāo)及一個(gè)方位角和距離來(lái)計(jì)算。 10 導(dǎo)線平差 測(cè)量的導(dǎo)線數(shù)據(jù)可以按單導(dǎo)線形式進(jìn)行平差采用等權(quán)分配法計(jì)算，如果誤差未超限，平差后的座標(biāo)將 自動(dòng)記錄到儀器內(nèi)存。4全站儀操作和使用 1 儀器安置儀器安置包括對(duì)中與整平，其方法與光學(xué)儀器相同。它有光學(xué)對(duì)中器，TPS700還有激光對(duì)中器，使用十分方便。儀器有雙軸補(bǔ)償器，整平后氣泡略有偏離，對(duì)觀測(cè)并無(wú)影響。采用電子水準(zhǔn)儀安平更方便、精 確。 2 開(kāi)機(jī)和設(shè)置 開(kāi)機(jī)后儀器進(jìn)行自檢，自檢通過(guò)后，顯示主菜單