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1、全站仪简介全站仪简介 一、全站仪一、全站仪(total station)(total station)的发展的发展 optical theodoliteelectronic theodoliteSteel tape EDM全站仪（全站仪（total station）图片）图片徕卡徕卡TPS700TPS700系系列卓越中文全列卓越中文全站仪站仪拓普康拓普康GTS 332W 全站仪全站仪索佳索佳10系列全站仪系列全站仪尼康尼康DTM801 系列全站仪系列全站仪宾得全站仪宾得全站仪PTS V2南方南方NTS 202 205全站仪全站仪全站仪的基本原理全站仪的基本原理n n全站仪，即全站型电子速测仪。
2、它是随着计算机和电全站仪，即全站型电子速测仪。它是随着计算机和电子测距技术的发展，近代电子科技与子测距技术的发展，近代电子科技与电子电子经纬仪结合经纬仪结合的新一代既能测角又能测距的仪器，它是在电子经纬的新一代既能测角又能测距的仪器，它是在电子经纬仪的基础上增加了电子测距的功能，使得仪器不仅能仪的基础上增加了电子测距的功能，使得仪器不仅能够测角，而且也能测距，并且测量的距离长、时间短、够测角，而且也能测距，并且测量的距离长、时间短、精度高。全站型电子速测仪是由电子测角、电子测距、精度高。全站型电子速测仪是由电子测角、电子测距、电子计算和数据存储单元等组成的三维坐标测量系统，电子计算和数据存储单
3、元等组成的三维坐标测量系统，测量结果能自动显示，并能与外围设备交换信息的多测量结果能自动显示，并能与外围设备交换信息的多功能测量仪器。由于全站型电子速测仪较完善地实现功能测量仪器。由于全站型电子速测仪较完善地实现了测量和处理过程的电子化和一体化，所以人们也通了测量和处理过程的电子化和一体化，所以人们也通常称之为全站型电子速测仪或称全站仪。常称之为全站型电子速测仪或称全站仪。全站仪全站仪测距的基本原理测距的基本原理n n电子测距即电磁波测距，它是以电磁波作为载电子测距即电磁波测距，它是以电磁波作为载波，传输光信号来测量距离的一种方法。它的波，传输光信号来测量距离的一种方法。它的基本原理是利用仪器
4、发出的光波（光速基本原理是利用仪器发出的光波（光速C C已知），已知），通过测定出光波在测线两端点间往返传播的时通过测定出光波在测线两端点间往返传播的时间间t t来测量距离来测量距离S:S:S=Ct/2 S=Ct/2 式中乘以式中乘以1/21/2是因为是因为光波经历了两倍的路程。光波经历了两倍的路程。全站仪全站仪(total station)反光棱镜反光棱镜(reflector)S=ct/2全站仪测角原理全站仪测角原理n n电子测角仍然是采用度盘来进行，其特点是电电子测角仍然是采用度盘来进行，其特点是电子测角的度盘不是在度盘上按某一个角度单位子测角的度盘不是在度盘上按某一个角度单位刻上刻线，然
5、后后根据刻划线来读取角度值，刻上刻线，然后后根据刻划线来读取角度值，而是从度盘上取得电信号，然后根据电信号再而是从度盘上取得电信号，然后根据电信号再转换成角度。根据取得电信号的方式不同，基转换成角度。根据取得电信号的方式不同，基本可以分为编码度盘测角，光栅度盘测角，正本可以分为编码度盘测角，光栅度盘测角，正弦刻缝测角，编码、光栅与正弦刻缝结合测角。弦刻缝测角，编码、光栅与正弦刻缝结合测角。采用编码度盘不易达到高的测角精度，而采用采用编码度盘不易达到高的测角精度，而采用编码、光栅与正弦刻缝结合测角可以达到很高编码、光栅与正弦刻缝结合测角可以达到很高的测角精度。的测角精度。二、角度测量 1角度测量
6、角度测量(angle observation)（1）功能）功能n n测水平角（测水平角（horizontal anglehorizontal angle）n n测竖直角测竖直角(vertical angle)(vertical angle)（2）方法：）方法：与经纬仪相同与经纬仪相同(可以当作电可以当作电 子经纬仪使用子经纬仪使用)。水平角的定义水平角的定义水平面aobAOB0ba水平度盘水平度盘(horizontal circle)从空间一点出发的两条空间直线在水平投影面上的夹角。范围：顺时针003600u若要测出若要测出AOB的大小则：的大小则：当精度要求不高时当精度要求不高时只需半测回只
7、需半测回：瞄准瞄准A A点点置零（置零（0SET0SET）瞄准瞄准B B点，记下水平度盘点，记下水平度盘HRHR的的大小。大小。aobAOBu当精度要求高时：当精度要求高时：可用测回法可用测回法n若观测N个测回，各测回间按180度/N的差值来配置度盘。n n采用测回法的原因：这样可以减少度盘刻度分配不均所带来的测量误差。u测回法小结测回法小结:AaobBOn n以上观测水平角度的方法叫做测回法，只适用于观测单个角度。但是如果我们需要在一个测站上观测多个角度呢？采用方向观测法（全圆观测法）可以解决我们的问题n方向观测法1适用：适用：在一个测站上需要观测两个以上方向。在一个测站上需要观测两个以上方
8、向。2步骤：步骤：（有四个观测方向）（有四个观测方向）n n上半测回上半测回n n选择一明显目标选择一明显目标A作为起始方向（零方向），用作为起始方向（零方向），用盘左瞄准盘左瞄准A，配置度盘，顺时针依次观测，配置度盘，顺时针依次观测A、B，C，D，A。n n下半测回下半测回倒镜成盘右，逆时针依次观测倒镜成盘右，逆时针依次观测A A，D D，C C，B B，A A。同理各测回间按同理各测回间按1801800 0/N/N的差值，来配置水平度盘。的差值，来配置水平度盘。ABOCD盘盘左左零方向零方向ABOCD盘盘右右零方向零方向上半测回上半测回下半测回下半测回竖直角竖直角(vertical ang
9、le)定义定义n在同一竖直面内，瞄准目标的视线与水平视线的在同一竖直面内，瞄准目标的视线与水平视线的夹角。夹角。n其范围：其范围：=0度度90度度，仰角为正，俯角为负。，仰角为正，俯角为负。天顶铅垂线水平线ACB090 180270n一、竖盘的注记形式：有顺时针与逆时针两种。（1）顺时针注记）顺时针注记180180270270 0 09090盘左盘左指标线指标线27027090900 0180180盘右盘右指标线指标线（2）逆时针注记）逆时针注记0 0270270 180 1809090盘左盘左指标线指标线27027090901801800 0盘右盘右指标线指标线二、竖直角二、竖直角(vert
10、ical angle)的计算的计算公式公式n1、顺时针注记、顺时针注记n0-L0-L n右右=R-270 n故一测回竖直故一测回竖直角角 =（左左+右）右）/2 2、逆时针注记、逆时针注记问题：问题：左左=？右右=？故有故有:左左=L-90 右右=270-R一测回竖直角一测回竖直角:=（左左+右右）/2 三、竖盘指标差三、竖盘指标差(index error of vertical circle)1、定义、定义由于指标线偏移，当视线水平时，竖盘读数不是恰好等于由于指标线偏移，当视线水平时，竖盘读数不是恰好等于由于指标线偏移，当视线水平时，竖盘读数不是恰好等于由于指标线偏移，当视线水平时，竖盘读数
11、不是恰好等于90909090或或或或270270270270上，而是与上，而是与上，而是与上，而是与90909090或或或或270270270270相差一个相差一个相差一个相差一个x x x x角，称角，称角，称角，称为竖盘指标差。当偏移方向与竖盘注记增加方向一致时，为竖盘指标差。当偏移方向与竖盘注记增加方向一致时，为竖盘指标差。当偏移方向与竖盘注记增加方向一致时，为竖盘指标差。当偏移方向与竖盘注记增加方向一致时，x x x x为正，反之为负。为正，反之为负。为正，反之为负。为正，反之为负。180180270270 0 09090盘左盘左2、计算公式、计算公式（1）指标差）指标差:对于顺时针注
12、记的：对于顺时针注记的：正确的竖直角正确的竖直角=(90+x)-L=(90+x)-L=左左+x +x =R-(270+x)=R-(270+x)=右右-x-x（2 2）结论：取盘左盘右平均值，可消除指标差的影响）结论：取盘左盘右平均值，可消除指标差的影响。一般规范规定，指标差变动范围，一般规范规定，指标差变动范围，J6J62525、J2J215 15 。四、竖直角的观测及记录四、竖直角的观测及记录距离测量距离测量(distance measuringdistance measuring)uuPSMPSM、PPMPPM设置设置设置设置测距、坐标、放样前进行设置。测距、坐标、放样前进行设置。测距、坐
13、标、放样前进行设置。测距、坐标、放样前进行设置。uu通常是开机后将观测时的温度和气压输入全站仪，仪通常是开机后将观测时的温度和气压输入全站仪，仪通常是开机后将观测时的温度和气压输入全站仪，仪通常是开机后将观测时的温度和气压输入全站仪，仪 器自动对距离进行温度和气压改正器自动对距离进行温度和气压改正器自动对距离进行温度和气压改正器自动对距离进行温度和气压改正。1 1）棱镜常数（）棱镜常数（PSMPSM）的设置。）的设置。一般：一般：PRISM=0PRISM=0PRISM=0PRISM=0（原配棱镜），（原配棱镜），（原配棱镜），（原配棱镜），-30mm-30mm-30mm-30mm（国产棱镜）（
14、国产棱镜）（国产棱镜）（国产棱镜）2 2）大气改正数（）大气改正数（PPMPPM）（乘常数）设置。）（乘常数）设置。输入测量时的气温（输入测量时的气温（输入测量时的气温（输入测量时的气温（TEMPTEMPTEMPTEMP）、气压（）、气压（）、气压（）、气压（PRESSPRESSPRESSPRESS），或经计），或经计），或经计），或经计算后，输入算后，输入算后，输入算后，输入PPMPPMPPMPPM的值。的值。的值。的值。n n测定气温通常使用通风干湿温度计，测定气压通常使测定气温通常使用通风干湿温度计，测定气压通常使用空盒气压表。气压表所用单位有用空盒气压表。气压表所用单位有mbmb（10
15、2Pa102Pa）和）和mmHgmmHg（133.322Pa133.322Pa）两种，而）两种，而1mb1mb0.7500617mmHg0.7500617mmHg。气温读数至气温读数至1 1度，气压读数至度，气压读数至1mmHg1mmHg。小知识：小知识：温度和气压对测距的影响温度和气压对测距的影响 在一般的气象条件下，在在一般的气象条件下，在1Km1Km的距离上，温度变化的距离上，温度变化1 1度所产生的测距误差为度所产生的测距误差为0.95mm0.95mm，气压变化，气压变化1mmHg1mmHg所产所产生的测距误差为生的测距误差为0.37mm0.37mm，湿度变化，湿度变化1mmHg1mm
16、Hg所产生的测所产生的测距误差为距误差为0.05mm0.05mm。湿度的影响很小，可以忽略不计，。湿度的影响很小，可以忽略不计，当在高温、高湿的夏季作业时，就应考虑湿度改正。当在高温、高湿的夏季作业时，就应考虑湿度改正。注意：注意：1 1、只要温度精度达到、只要温度精度达到1 1度，气压精度达到度，气压精度达到27mmHg27mmHg，则，则可保证可保证1Km1Km的距离上，由此引起的距离误差约的距离上，由此引起的距离误差约为为1mm 21mm 2、当气温当气温t t3535度，相对湿度为度，相对湿度为9494，则在，则在1Km1Km距离上湿距离上湿度影响的改正值约为度影响的改正值约为2mm2
17、mm。由此可见，在高温、高湿。由此可见，在高温、高湿的气象条件下作业，对于高精度要求的测量成果，这的气象条件下作业，对于高精度要求的测量成果，这一因素不能不予以考虑。一因素不能不予以考虑。（1）功能：）功能：可测量平距、高差和斜距（全站仪可测量平距、高差和斜距（全站仪 镜点至棱镜镜点间高差，平距及斜距）镜点至棱镜镜点间高差，平距及斜距）（2）方法：）方法：照准棱镜点，按测距键即可。照准棱镜点，按测距键即可。全站仪全站仪(total station)反光棱镜反光棱镜(reflector)S=ct/2导线测量导线测量n n（一）几个基本公式（一）几个基本公式（一）几个基本公式（一）几个基本公式n
18、n1 1、坐标方位角、坐标方位角、坐标方位角、坐标方位角(grid bearing)(grid bearing)的推算的推算的推算的推算注意：若计算出的方位角注意：若计算出的方位角注意：若计算出的方位角注意：若计算出的方位角360360360360，则减去，则减去，则减去，则减去360360360360；若为负值，则加上若为负值，则加上若为负值，则加上若为负值，则加上360360360360。或：例题例题:方位角的推方位角的推算算 1 1 2 2 3 3 4 4 5 595951301306565128128122122 1212303012345已知：已知：1212=30=300 0，各观测
19、角各观测角如图，求各边坐标方位角如图，求各边坐标方位角2323、3434、4545、5151。解：解：23=1212-2 2+180+1800 0=80=800 0 34=23-3+1800=1950 45=2470 51=3050 12=300（检查检查）2、坐标正算公式、坐标正算公式由由A、B两点边长两点边长DAB和坐标方位角和坐标方位角AB，计算坐，计算坐标增量。见图有：标增量。见图有：DABABA A A AB B B BXy0XABYAB其中，其中，XAB=XB-XA YAB=YB-YA X XAB AB=D=DAB AB coscos ABAB Y YAB AB=D=DAB AB
20、sin sin ABAB3、坐标反算公式、坐标反算公式由由A、B两点坐标来计算两点坐标来计算AB、DAB DABABA A A AB B B BXy0XABYABAB的具体的具体计计算方法如下：算方法如下：（1）计算：）计算：（2）计）计算：算：（3）根据）根据XAB、YAB的正负号判断的正负号判断AB所在的所在的象限。象限。3）平面直角坐标数学平面直角坐标系数学平面直角坐标系测量平面直角坐标系测量平面直角坐标系 4）坐标系的异同：n n不同点：不同点：n n 1测量上测量上:北方向为北方向为X轴正向，轴正向，n n 东方向为东方向为Y轴正向。轴正向。n n 2角度方向顺时针度量；象限顺时针编
21、角度方向顺时针度量；象限顺时针编号。号。n n相同点相同点:n n 数学中的三角公式在测量中可直接应用。数学中的三角公式在测量中可直接应用。坐标测量坐标测量(数据采集数据采集)（1）功能：）功能：测出目标点的测出目标点的测出目标点的测出目标点的(X,Y,H)(X,Y,H)(X,Y,H)(X,Y,H)（2）原理）原理1)1)1)1)平面坐标（平面坐标（平面坐标（平面坐标（X X X X，Y Y Y Y）测量原理）测量原理）测量原理）测量原理 注：通过坐标正算，计算出坐标增量，从而根据已知点的坐标计算出未知点的坐标。2 2）高程（）高程（Z Z）测量原理测量原理：三：三角高程测量角高程测量B点的高
22、程：点的高程：（3）测量方法）测量方法后视点后视点测站点测站点待测量点待测量点n n1)1)输入测站点的点号，坐标（输入测站点的点号，坐标（输入测站点的点号，坐标（输入测站点的点号，坐标（X X，Y Y，Z Z），仪器高度），仪器高度），仪器高度），仪器高度i i。（测站（测站（测站（测站设置）设置）设置）设置）n n2)2)瞄准后视点，输入后视点的点号，后视点瞄准后视点，输入后视点的点号，后视点瞄准后视点，输入后视点的点号，后视点瞄准后视点，输入后视点的点号，后视点 的坐标坐标（的坐标坐标（的坐标坐标（的坐标坐标（X X，Y Y，Z Z），或者测站至后视点的坐标方位角，棱镜的高度），或者测站
23、至后视点的坐标方位角，棱镜的高度），或者测站至后视点的坐标方位角，棱镜的高度），或者测站至后视点的坐标方位角，棱镜的高度L L。(后后后后视定向视定向视定向视定向)n n3)3)瞄准目标棱镜点，按瞄准目标棱镜点，按瞄准目标棱镜点，按瞄准目标棱镜点，按MEASMEAS（测量）键。（测量）键。（测量）键。（测量）键。（碎步测量）（碎步测量）（碎步测量）（碎步测量）点位放样点位放样(Layout)（1）功能：）功能：根据设计的待放样点根据设计的待放样点P P及已知点的坐标，及已知点的坐标，在实地标出在实地标出P P点的平面位置及填挖高度。点的平面位置及填挖高度。XY后视点后视点测站点测站点待放样点待
24、放样点P（2）原理）原理 1 1）先在待放样点的大致位置立棱镜对其）先在待放样点的大致位置立棱镜对其进行观测，测出进行观测，测出当前棱镜位置当前棱镜位置的坐标。的坐标。XY后视点后视点测站点测站点待放样待放样点点P位置位置当前棱当前棱镜位置镜位置 2 2）将当前坐标与放样点的坐标相比较，计算出）将当前坐标与放样点的坐标相比较，计算出其差值。其差值。距离差值距离差值dDdD和和角度差角度差dHRdHRXY后视点后视点测站点测站点当前棱当前棱镜位置镜位置待放样点待放样点PdDdHR3 3）根据显示的）根据显示的dDdD、dHRdHR逐渐找到放样点的位置。逐渐找到放样点的位置。XY后视点后视点测站点
25、测站点当前棱当前棱镜位置镜位置待放样点待放样点PdDdHRdHR=000000”dHD=0 m1.1.闭合导线闭合导线已知数据已知数据：AB，XB，YBDB1D12D23D34D45D5B(XB,YB)AB12345闭合导线图 A、B为已知点，1、2、3、4、5为新建导线点。B012345观测数据：连接角B；导线转折角0，1，,5；导线各边长DB1，D12，D5B。导线类型导线类型2.2.附合导线附合导线1C已知数据：AB,XB,YB；CD,XC,YC。AB、CD为已知边，点1、2、3、4为新建导线点。观测数据观测数据：连接角B、C；导线转折角1,2,3,4；导线各边长DB1，D12，D4C。
26、附合导线图附合导线图A234DABCD(XB,YB)(XC,YC)BCDB1D12D23D34D4CB3.3.支导线支导线AB12A、B为已知边，点1、2为新建支导线点。观测数据观测数据：转折角B,1 边长DB1，D12已知数据：AB,XB,YBAB(XB,YB)B1DB1D12程序测量程序测量 n n（1）数据采集）数据采集n n（2）坐标放样）坐标放样n n（3）对边测量、悬高测量、面积测量、导）对边测量、悬高测量、面积测量、导线测量、后方交会等。线测量、后方交会等。n n（4）数据存储管理。包括数据的传输、数）数据存储管理。包括数据的传输、数据文件的操作（改名、删除、查阅）。据文件的操作（改名、删除、查阅）。