土建工程测量第第5 5章章 全站全站仪及其运用及其运用5.1 概述概述5.2苏一光一光OTS全站全站仪及其及其辅助助设备5.3苏一光一光OTS全站全站仪的运用的运用土建工程测量5.1 5.1 概述概述1.全站全站仪的概念的概念 全站全站仪全称是全站型全称是全站型电子速子速测仪total station optical electronic tachometric theodolite，简称全站称全站仪total station。它是将。它是将电子子经纬仪、光、光电测距距仪和微和微处置器相置器相结合，使合，使电子子经纬仪和光和光电测距距仪两种两种仪器的器的功能集于一身的新型丈量功能集于一身的新型丈量仪器。它可以在器。它可以在测站上同站上同时观测、显示和示和记录程度角、程度角、竖直角、直角、间隔等，并能自隔等，并能自动计算待定点的坐算待定点的坐标和高程，即可以完成一个和高程，即可以完成一个测站上的全部站上的全部丈量任丈量任务。 此外，全站此外，全站仪内置只内置只读存存储器固化了丈量程序，可器固化了丈量程序，可以在野外迅速完成特殊丈量功能，例如，以在野外迅速完成特殊丈量功能，例如，对边丈量，丈量，悬高丈量，偏心丈量，面高丈量，偏心丈量，面积丈量以等。全站丈量以等。全站仪经过传输接接口，将野外采集的数据直接口，将野外采集的数据直接传输给计算机、算机、绘图机，并机，并配以数据配以数据处置置软件，件，实现测图的自的自动化。化。 土建工程测量2.全站全站仪构造构造类型及特点型及特点 全站全站仪按其构造方式可分按其构造方式可分为： 整体式或称集成式整体式或称集成式Integrated 组合式或称合式或称积木式木式Modular 整体式全站整体式全站仪的的电子子经纬仪和光和光电测距距仪共用一共用一个光学望个光学望远镜，两种，两种仪器整合器整合为一体。一体。 组合式全站合式全站仪那么是那么是电子子经纬仪和光和光电测距距仪可可分开运用，照准分开运用，照准轴和和测距距轴不共不共轴，作，作业时将光将光电测距距仪安装在安装在电子子经纬仪上，相互之上，相互之间用用电缆实现数据数据的通的通讯，作，作业完成后，那么可分完成后，那么可分别装箱，装箱，这种种组合式合式的全站的全站仪又称半站又称半站仪。 九十年代以后，根本上都开展九十年代以后，根本上都开展为整体式全站整体式全站仪。土建工程测量 1. 1. 整体式整体式整体式整体式 也称集成式，如也称集成式，如也称集成式，如也称集成式，如苏苏一光全站一光全站一光全站一光全站仪仪。 2. 2. 积积木式木式木式木式 也称也称也称也称组组合式，如合式，如合式，如合式，如常大厂的半站常大厂的半站常大厂的半站常大厂的半站仪仪。测距仪测距仪电子经纬仪电子经纬仪或或光学经纬仪光学经纬仪中中中中国国国国常常常常州州州州大大大大地地地地测测距距距距仪仪厂厂厂厂1 苏一一光光全全站站仪2土建工程测量全站全站仪普通具有以下特点：普通具有以下特点： (1)有大容量的内部存有大容量的内部存储器。器。 (2)有数据自有数据自动记录安装安装电子手薄或相匹配数据子手薄或相匹配数据记录卡。卡。 (3)具有双向具有双向传输功能。不功能。不仅可将全站可将全站仪内存中数据文件内存中数据文件传输到外部由到外部由脑，还可将外部可将外部电脑中的数据文件或程序中的数据文件或程序传输到全站到全站仪，或由，或由电脑实时控制全站控制全站仪任任务。 (4) 程序化。存程序化。存储了常用的作了常用的作业程序，如程序，如对边丈量，丈量，悬高丈高丈量、面量、面积丈量、偏心丈量等，按程序丈量、偏心丈量等，按程序进展展观测，在，在现场立刻得立刻得出出结果。果。3.全站全站仪的精度及其等的精度及其等级 全站全站仪的精度主要是指的精度主要是指测角精度角精度m和和测距精度距精度mD。如日本。如日本拓普康公司的拓普康公司的GTS-710全站全站仪的的标称精度：称精度：测角精度角精度m=2，测距精度距精度mD=(2mm+2ppmD) 。 我国我国苏州一光消州一光消费的的OTS232型，型，测角精度角精度m=2，测距精距精度度mD=(3mm+3ppmD)。土建工程测量10 mm mD6m10等外级5 mm mD10 mm2m62 mm mD5 mm1m2mD2 mmm1测距中误差 mD测角中误差m精度等级 根据国家计量规程JJG100-94将全站仪精度划分为4个等级，见表5-1表5-1 全站仪精度等级土建工程测量 自从1968年原西德奥普托厂OPTON厂消费了世界上第一台全站仪Reg Elta14全站仪以来，全站仪的外形、构造、体积、质量等都进展了很大的改良，功能不断完善。世界各测绘仪器厂商均争相消费各种型号的全站仪，种类越来越多，精度越来越高，运用上也是越来越方便。 有的具有免棱镜丈量功能，例如，日本索佳SOKKIA的SET630R型，运用激光免棱镜丈量，在丈量短间隔也到达很高的精度。国内苏一光厂消费的OTS系列也属于激光免棱镜全站仪。 有的具有自动跟踪照准功能，例如拓普康TOPOCON的自动跟踪全站仪GTS-810A系列；有的将GPS接纳仪与全站仪集成，消费出GPS全站仪。 全站仪正朝着全自动动、多功能、智能型、规范化方向开展。以下各节以苏一光厂的OTS全站仪作一引见，详细引见测角、测距及坐标丈量的步骤。土建工程测量5.2 5.2 苏一光一光OTSOTS全站全站仪的构造及其的构造及其辅助助设备1. OTS系列全站仪各部件称号及功能系列全站仪各部件称号及功能土建工程测量 仪器的两面都有一个一样的液晶显示屏，可显示四 行汉子，每行10个汉字；通常前三行显示丈量数据，最后一行显示随丈量方式变化的按键功能。右边有6个操作键，下边有4个功能键，其功能随观测方式的不同而改动。 2.OTS全站全站仪显示屏、操作示屏、操作键及功能及功能键坐标丈量键，左移键坐标丈量键，左移键功能键功能键操作键操作键角度丈量键、上移键角度丈量键、上移键主莱单键，右移键主莱单键，右移键间隔丈量键、下移键间隔丈量键、下移键 退出键退出键电源开关电源开关土建工程测量3.显示屏两种显示方式：丈量方式与莱单方式。丈量方式例如如下：土建工程测量 菜单显示方式例如如下：土建工程测量4. 4.全站全站全站全站仪仪的的的的辅辅助助助助设备设备反射棱反射棱反射棱反射棱镜镜：单单棱棱棱棱镜镜、三棱、三棱、三棱、三棱镜镜、反射片及、反射片及、反射片及、反射片及单单棱棱棱棱镜对镜对中杆。中杆。中杆。中杆。 温度温度温度温度计计和气和气和气和气压压表。表。表。表。(a)单棱镜 (b)三棱镜 (c)三棱镜 (d)单棱镜对中杆与支架土建工程测量5. 主要技主要技术目的目的 棱 镜测测 程程免棱镜白色免棱镜白色0.2 0.2 60 m 60 m反光片反光片3030mm3030mm1.0 1.0 500 m 500 m6060mm6060mm1.0 1.0 700 m 700 m微微 型型 棱棱 镜镜1.0 1.0 1200 m 1200 m单单 棱棱 镜镜1.0 1.0 5000 m 5000 m1.各种反射镜的测程各种反射镜的测程土建工程测量2 .2 .测测距精度距精度 3mm+3ppmD3mm+3ppmD 精精测测 4.5mm+3ppmD4.5mm+3ppmD快速快速 10mm+3ppmD10mm+3ppmD 跟踪跟踪丈量丈量时间时间 初初 始：始：3.03.0 标标 准：准：1.2s1.2s 跟跟 综综：0.5s0.5s其他其他 仪仪器尺寸：器尺寸：360160155 m360160155 m 仪仪器分量：器分量：5.3kg 0020气气压：1013输入入 | - - | - - | 确确认土建工程测量按数字的按数字的输入法，入法，输入所需的温度、气入所需的温度、气压值。 温度、气温度、气压值的的输入入显示中共有两示中共有两项输入；当前可入；当前可输入入项的的标志志为“号，号，“号在哪一号在哪一项如：温如：温度度0020，那么表示如今可，那么表示如今可进展展该项温度温度值的的输入；当一入；当一项输入完成以后如：温度入完成以后如：温度0025，按，按“ 键使可使可输入入项标志移到另外一志移到另外一项如：气如：气压1013，并，并进展展该项气气压值的的输入。入。 开机后，如开机后，如进入高差入高差/平距丈量方式，其操作步平距丈量方式，其操作步骤同上。同上。 土建工程测量b丈量目的条件、测距次数及棱镜常数的设置丈量目的条件、测距次数及棱镜常数的设置开机后，在丈量方开机后，在丈量方式下，按式下，按间隔丈量隔丈量键 一次或两次，一次或两次，进入高入高差差/平距丈量方式平距丈量方式 HR: 157 33 58VD: 35.980mHD: 115.034m瞄准瞄准 | 记录 | 条件条件 |P1 按按F3键，进入入测距条件的距条件的设置置 设置置测距条件距条件PSM : 000m PPM : 000信号：信号：20棱常棱常 | PPM | T-P | 目的目的 按按F1棱常棱常键，进入反射棱入反射棱镜常数的常数的设置，按确置，按确认前往前往设置置测距条件界面。距条件界面。棱棱镜常数常数设置置棱常棱常: 000mm 输入入 | - - | - - | 确确认 土建工程测量在在测距条件界面，按距条件界面，按F4键，进入目的条件的入目的条件的设置，根据置，根据实践情况践情况选按按F1或或F2按按F3，最后，最后按按F4ENT键后又前往后又前往设置置测距条件界面。距条件界面。 目的目的F1: NO PRISMF2: SHEETF3: PRISM ENT 按按MENU键，进入主莱入主莱单，按按“键2次次进入主莱入主莱单第第3页；再按；再按F1键进入入“设置置子莱子莱单第第1页。 按按进入入设置子菜置子菜单第第2页 设置置 2/3 F1:长度度单位位F2:测距次数距次数F3:二差二差矫正正 按按F2选择测距次数，距次数，进入入测距距设置工程，置工程，仪器器显示上一次示上一次设置的置的测距次数。距次数。 测距次数距次数设置置次数：次数：005 输入入| - - | - - | 确确认 设置置 1/3 F1: 最小最小单位位F2: 自自动关机关机F3: 角度角度单位位土建工程测量3测距方式的设置测距方式的设置在在间隔丈量方式下，按隔丈量方式下，按F4键，进入功能入功能键信息第信息第2页 VZ: 72 37 53VZ: 72 37 53HR: 157 33 58HR: 157 33 58SD: 120.530mSD: 120.530m偏心偏心 | | 放放样 | | 方式方式 | P2 | P2VZ: 72 37 53VZ: 72 37 53HR: 157 33 58HR: 157 33 58SD: 120.530mSD: 120.530m粗粗测 | | 跟踪跟踪 | | 精精测 | C | C 按按F3方式方式键，进入入测距方式距方式选择 按按F3键，选择精精测方方式。屏幕右下角字母式。屏幕右下角字母显示示“F精精测。 VZ: 72 37 53VZ: 72 37 53HR: 157 33 58HR: 157 33 58SD: 120.530mSD: 120.530m粗粗测 | | 跟踪跟踪 | | 精精测 | F | F 仪器自器自动完成完成设置，并置，并前往前往间隔丈量方式隔丈量方式 VZ: 72 37 53HR: 157 33 58SD: 120.530m瞄准瞄准 | 记录 | 条件条件 | P1VZ: 72 37 53HR: 157 33 58SD: 120.530m瞄准瞄准 | 记录 | 条件条件 | P1 土建工程测量4间隔丈量步骤间隔丈量步骤在在间隔丈量方式下，隔丈量方式下，进入功能入功能键信息第信息第1页。望望远镜瞄准瞄准镜站的棱站的棱镜中中心。心。 VZ: 72 37 53HR: 157 33 58SD: m 瞄准瞄准 | 记录 | 条件条件 | P1 按按F1瞄准瞄准键，仪器器发出激光束，出激光束，预备测距距 VZ: 72 37 53HR: 157 33 58SD: m测距距 | 记录 | 条件条件 | P1 按按F1测距距键，仪器开器开场测距距VZ: 72 37 53HR: 157 33 58SD*: 120.530m停停顿 | 记录 | 条件条件 | P1 按按F1停停顿键，仪器停器停顿测距，距，显示屏示屏显示最后的一次丈量示最后的一次丈量结果果VZ: 72 37 53HR: 157 33 58SD: 120.530m瞄准瞄准 | 记录 | 条件条件 | P1 土建工程测量3. 坐标丈量坐标丈量 (1)原理原理 在知在知测站点安站点安顿仪器，器，选择坐坐标丈量方式，丈量方式，输入入仪器高器高和棱和棱镜高、高、测站点坐站点坐标和后和后视点的平面坐点的平面坐标和各种气候和各种气候矫正正要素。要素。 输入后入后视点的平面坐点的平面坐标是使是使仪器求得器求得测站点至后站点至后视点的点的方位角，假方位角，假设该方位角知，那么可直接方位角知，那么可直接输入方位角入方位角，而不用，而不用输入平面坐入平面坐标。 操作操作时照准后照准后视点，配置度点，配置度盘读数数为方位角方位角值也可也可输入后入后视点的平面坐点的平面坐标，仪器将自器将自动计算出方位角。然后算出方位角。然后转动照准部，照准照准部，照准镜站点上所立棱站点上所立棱镜，按下丈量，按下丈量键即可求得即可求得镜站点站点的三的三维坐坐标。土建工程测量(2)测定目的点坐标步骤测定目的点坐标步骤1输入测站点坐标输入测站点坐标在坐在坐标丈量方式下，丈量方式下，按按F4键，进入功能入功能键信信息第息第2页。N: -0.328mN: -0.328mE: -6.610mE: -6.610mZ: 0.290mZ: 0.290m镜高高 | | 仪高高 | | 测站站 | P2 | P2 按按F3测站站键，进入入测站坐站坐标输入入显示。示。 N -0.328mN -0.328mE: -6.610mE: -6.610mZ: 0.290mZ: 0.290m输入入 | - - | - - | | - - | - - | 确确认 按按F1输入入键,进入数字入数字输入形状，按数字的入形状，按数字的输入法，入法，输入入测站坐站坐标N 纵坐坐标x的数的数值。输毕后，按后，按“ 键，使，使“号出如今号出如今“E横坐横坐标y的后面，即的后面，即显示示“E，然后，然后输入入E坐坐标； E坐坐标输入完后，按入完后，按“ 键，使，使“号出如今号出如今“Z高程的后面，即高程的后面，即显示示“Z，然后，然后输入入Z坐坐标。 土建工程测量2设置仪器高设置仪器高/棱镜高棱镜高在坐在坐标丈量方式下，按丈量方式下，按F4键，进入功能入功能键信息第信息第2页 N: -0.328mE: -6.610mZ: 0.290m镜高高 | 仪高高 | 测站站 | P2 按按F1镜高高键，进入入棱棱镜高高输入入棱棱镜高高输入入 RHT: 0.000m输入入 | - - | - - | 确确认 按按F1输入入键,进入数入数字字输入形状，按数字入形状，按数字输入法，入法，输入棱入棱镜高的数高的数值，例如，例如1.324m 棱棱镜高高输入入 RHT: 1.324m输入入 | - - | - - | 确确认土建工程测量按按F4确确认键,显示示屏前往到第屏前往到第2页 N: -0.328mN: -0.328mE: -6.610mE: -6.610mZ: 0.290mZ: 0.290m镜高高 | | 仪高高 | | 测站站 | P2 | P2 按按F2仪高高键，进入入仪器高器高输入入输入入仪器高器高 RHT: 0.000mRHT: 0.000m输入入 | - - | - - | | - - | - - | 确确认 与棱与棱镜高的高的输入方法一入方法一样，输入入仪器高的数器高的数值。土建工程测量3后视点坐标的输入后视点坐标的输入在坐在坐标丈量方式下，按丈量方式下，按F4键两次，两次，进入功能入功能键信息第信息第3页 N: -0.328mE: -6.610mZ: 0.290m偏心偏心 | 方式方式 | 后后视 | P3望望远镜瞄准后瞄准后视点，按点，按F3后后视键，进入后入后视点坐点坐标的的输入入N 0.000mE: 0.000m Z： 0.000m输入入 | - - | - - | 确确认按按F1输入入键,进入数字入数字输入形状，按数字的入形状，按数字的输入法，入法，输入后入后视点的点的N坐坐标数数值，N的数的数值输入完成后，按入完成后，按“ 键，使使“号出如今号出如今“E的后面，的后面，显示示“E，然后，然后进展展E坐坐标的的输入，直至入，直至输完。完。土建工程测量方位角方位角设置置 HR: 270 00 00HR: 270 00 00 照准？照准？ 是是 否否 当照准后当照准后视目的后，目的后，按按F3键选择“是，是，仪器前往到坐器前往到坐标丈量信息第丈量信息第1页界面界面 按按F4确确认键,仪器自器自动计算出方位角，并算出方位角，并显示示N: -0.328mE: -6.610mZ: 0.290m瞄准瞄准 | 放放样 | 记录 | P114坐坐标丈量的操作丈量的操作照准照准镜站点，按站点，按F1瞄准瞄准键，仪器器发出光束，出光束，预备测距距 N: mE: mZ: m测距距 | 放放样 | 记录 | P1土建工程测量按按F1停停顿键，仪器器停停顿测距，距，显示屏示屏显示最后示最后的一次丈量的一次丈量结果果 镜站的坐站的坐标N: -5.678mE: 8.540mZ: 0.290m 瞄准瞄准 | 记录 | 条件条件 | P1按按F1测距距键，仪器开器开场测距距N: -5.678mE: 8.540mZ: 0.290m停停顿 | 记录 | 条件条件 | P1注：此注：此时显示的坐示的坐标，即，即为镜站的坐站的坐标。土建工程测量 5.2.3 仪器运用的本卷器运用的本卷须知知 1.安安顿测站站时，首先把三脚架安，首先把三脚架安稳妥，然后妥，然后再装上全站再装上全站仪。 2.迁站迁站时，电源要封源要封锁，仪器要从三脚架上器要从三脚架上取下装箱，近取下装箱，近间隔迁站可不装箱，但隔迁站可不装箱，但务必握住必握住仪器的提手器的提手稳步行步行进。 3.未装未装滤光片不要将光片不要将仪器直接器直接对准阳光准阳光 。 4.在未加在未加维护的情况下，决不可置的情况下，决不可置仪器于高器于高温温环境中。境中。 5.在在进展高精度的展高精度的观测时，应采取遮阳措施。采取遮阳措施。 6.清清洁仪器透器透镜外表外表时，应先用箱内干先用箱内干净的的毛刷毛刷扫去灰去灰尘，再用干，再用干净的的绒棉布沾酒精，由透棉布沾酒精，由透镜中心向外一圈圈的悄然擦拭，中心向外一圈圈的悄然擦拭，仪器的器的镜头千万千万不要用手去摸。不要用手去摸。 7.仪器装箱器装箱时，应先将先将电源关掉，确保源关掉，确保仪器器与箱内的安与箱内的安顿标志相吻合，且志相吻合，且仪器的目器的目镜向上。向上。 8.和和仪器配套运用的棱器配套运用的棱镜应坚持干持干净，不用，不用时应放在平安的地方，有箱子的放在平安的地方，有箱子的应放在箱内，以放在箱内，以免碰坏。免碰坏。