第5章全站仪及其使用

《土建工程测量》第5章全站仪及其使用5.1概述5.2苏一光OTS全站仪及其辅助设备5.3苏一光OTS全站仪的使用《土建工程测量》5.1概述1.全站仪的概念全站仪全称是全站型电子速测仪（totalstationopticalelectronictachometrictheodolite），简称全站仪（totalstation）。它是将电子经纬仪、光电测距仪和微处理器相结合，使电子经纬仪和光电测距仪两种仪器的功能集于一身的新型测量仪器。它能够在测站上同时观测、显示和记录水平角、竖直角、距离等，并能自动计算待定点的坐标和高程，即能够完成一个测站上的全部测量工作。此外，全站仪内置只读存储器固化了测量程序，可以在野外迅速完成特殊测量功能，例如，对边测量，悬高测量，偏心测量，面积测量以等。全站仪通过传输接口，将野外采集的数据直接传输给计算机、绘图机，并配以数据处理软件，实现测图的自动化。《土建工程测量》2.全站仪结构类型及特点全站仪按其结构形式可分为：整体式或称集成式（Integrated）组合式或称积木式（Modular）整体式全站仪的电子经纬仪和光电测距仪共用一个光学望远镜，两种仪器整合为一体。组合式全站仪则是电子经纬仪和光电测距仪可分开使用，照准轴和测距轴不共轴，作业时将光电测距仪安装在电子经纬仪上，相互之间用电缆实现数据的通讯，作业完成后，则可分别装箱，这种组合式的全站仪又称半站仪。九十年代以后，基本上都发展为整体式全站仪。《土建工程测量》1.整体式也称集成式，如苏一光全站仪。2.积木式也称组合式，如常大厂的半站仪。测距仪电子经纬仪或光学经纬仪中国常州大地测距仪厂1苏一光全站仪2《土建工程测量》全站仪一般具有下列特点：(1)有大容量的内部存储器。(2)有数据自动记录装置（电子手薄）或相匹配数据记录卡。(3)具有双向传输功能。不仅可将全站仪内存中数据文件传输到外部由脑，还可将外部电脑中的数据文件或程序传输到全站仪，或由电脑实时控制全站仪工作。(4)程序化。存储了常用的作业程序，如对边测量，悬高测量、面积测量、偏心测量等，按程序进行观测，在现场立即得出结果。3.全站仪的精度及其等级全站仪的精度主要是指测角精度mβ和测距精度mD。如日本拓普康公司的GTS-710全站仪的标称精度：测角精度mβ=2，测距精度mD=(2mm+2ppmD)。我国苏州一光生产的OTS232型，测角精度mβ=2，测距精度mD=(3mm+3ppmD)。《土建工程测量》10mmmD6mβ10Ⅳ（等外级）5mmmD10mm2mβ6Ⅲ2mmmD5mm1mβ2ⅡmD2mmmβ1Ⅰ测距中误差mD测角中误差mβ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）生产了世界上第一台全站仪—RegElta14全站仪以来，全站仪的外形、结构、体积、质量等都进行了很大的改进，功能不断完善。世界各测绘仪器厂商均争相生产各种型号的全站仪，品种越来越多，精度越来越高，使用上也是越来越方便。有的具有免棱镜测量功能，例如，日本索佳（SOKKIA）的SET630R型，使用激光免棱镜测量，在测量短距离也达到很高的精度。国内苏一光厂生产的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接收仪与全站仪集成，生产出GPS全站仪。全站仪正朝着全自动动、多功能、智能型、标准化方向发展。以下各节以苏一光厂的OTS全站仪作一介绍，详细介绍测角、测距及坐标测量的步骤。《土建工程测量》5.2苏一光OTS全站仪的结构及其辅助设备1.OTS系列全站仪各部件名称及功能《土建工程测量》仪器的两面都有一个相同的液晶显示屏，可显示四行汉子，每行10个汉字；通常前三行显示测量数据，最后一行显示随测量模式变化的按键功能。右边有6个操作键，下边有4个功能键，其功能随观测模式的不同而改变。VZ:90°25′23测距|模式|条件|P1HR:309°09′53SD:3.330mMENUESCF1F2F3F4OTS电子全站仪的显示屏2.OTS全站仪显示屏、操作键及功能键坐标测量键，左移键功能键操作键角度测量键、上移键主莱单键，右移键距离测量键、下移键退出键电源开关《土建工程测量》VZ:81°54′21″HL:157°33′58″置零│锁定│记录│P1瞄准│记录│条件│P1HL:157°33′58″VZ:81°54′21″SD：130.216mm瞄准│记录│条件│P1Z：0.226mN：5.838mE：8.808m瞄准│记录│条件│P1角度测量模式：距离测量模式1坐标测量模式：：：距离测量模式2HL：157°33′58″HD：128.919mVD：18.334m3.显示屏两种显示模式：测量模式与莱单模式。测量模式示例如下：《土建工程测量》菜单显示模式示例如下：菜单F1：设置点号F2：数据F3：记录口1/31/3F3：角度单位F2：自动关机F1：最小读数设置主菜单(第1页共3页)按F1键进入设置点号按F2键进入数据处理按F3键进入记录口设置设置子菜单(第1页共3页)按F1键进入最小读数设置按F2键进入自动关机设置按F3键进入角度单位设置《土建工程测量》4.全站仪的辅助设备反射棱镜：单棱镜、三棱镜、反射片及单棱镜对中杆。温度计和气压表。(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.主要技术指标棱镜测程免棱镜（白色）0.2～60m反光片30×30mm1.0～500m60×60mm1.0～700m微型棱镜1.0～1200m单棱镜1.0～5000m1.各种反射镜的测程《土建工程测量》2.测距精度±（3mm+3ppm×D）（精测）±（4.5mm+3ppm×D）（快速）±（10mm+3ppm×D）（跟踪）3.测量时间初始：3.0标准：1.2s跟综：0.5s4.其他仪器尺寸：360×160×155m仪器重量：5.3kg《土建工程测量》5.3苏一光OTS全站仪的使用5.3.1测量前的准备工作1.安置仪器将仪器安置在三脚架上，对中、整平。2.开机按住电源键，直到液晶显示屏显示相关信息为“请转动望远镜，以及棱镜常数、大气修正值和仪器软件版本号”，转动望远镜一周，仪器蜂鸣器发出一短声并进行初始化，仪器自动进入测量模式显示。关机时按住电源键后，再按F1键（即同时按电源键和F1键），仪器显示“关机”，然后放开按键，仪器进入关机状态。仪器也可选择自动关机功能，若选择自动关机，则10分钟内如果无任何操作，仪器自动关机。3.数字的输入通过不同的功能键实现的，其中，F1对应“1、2、3、4”,F2对应“5、6、7、8”,F3对应“9、0、.、-”,F4对应“ENT”。《土建工程测量》这里以输入一个任意水平角度（159°30′25″）为例加以说明：①在角度测量模式下，按[F4]键两次，进入第3页VZ:157º33´58HL:327º03´51直角|左右|设角|P3②按[F3]键，选择“设角”，进入任意水平角度设置状态水平角设置HL:输入|--|--|确认③按[F1]键，选择输入,进入数字输入状态水平角设置HL=1234567890.-ENT④按F1键，显示“(1)、(2)、(3)、(4)”水平角设置HL:（1）（2）（3）（4）VZ:81°54′21″HL:157°33′58″置零│锁定│记录│P1瞄准│记录│条件│P1HL:157°33′58″VZ:81°54′21″SD：130.216mm瞄准│记录│条件│P1Z：0.226mN：5.838mE：8.808m瞄准│记录│条件│P1角度测量模式：距离测量模式1坐标测量模式：：：距离测量模式2HL：157°33′58″HD：128.919mVD：18.334m《土建工程测量》⑤按[F1]键，选择“1”，数字输入后，显示自动回到上一级，显示“1234567890.-ENT”水平角设置HL=1123456789.-ENT⑥按[F2]键，显示“(5)、(6)、(7)、(8)”水平角设置HL=1（5）（6）（7）（8）⑦按[F1]键，选择“5”，数字输入后，显示自动回到上一级，显示水平角设置HL=15123456789.-ENT⑧依此类推，输入9、.、3、0、2、5，（分、秒之间没有分隔符“.”）水平角设置HL=159.3025123456789.-ENT《土建工程测量》⑨按[F4]键，选择“ENT”后，显示输入的数字水平角设置HL=159.3025输入|--|--|确认⑩按[F4]键，选择“确认”后，返回初始界面VZ:157º33´58HL:159º30´25置零|锁定|记录|P1《土建工程测量》5.3.2标准测量模式OTS系列电子全站仪设有标准测量模式和应用程序测量模式。标准测量模式包括角度测量、距离测量和坐标测量等。1.角度测量仪器开机后，在测量模式下，按角度测量键，进入角度测量模式。（1）水平角（右角）和垂直角测量《土建工程测量》②按[F1]键，选“置零”使A目标为0°0′0″水平角置零确认吗?--|--|是|否③按[F3]键，确认水平度盘置零，屏幕返回角度测量模式VZ:89º25´55HR:0º00´00置零|锁定|记录|P1④照准第二个目标（B）。仪器显示∠AOB的水平角及目标B垂直角VZ:87º22´45HR:243º37´52置零|锁定|记录|P1①进入角度测量模式,照准第一个目标（A）VZ:89º25´55″HR:157º33´58″置零|锁定|记录|P1《土建工程测量》（2）水平角测量模式（右角/左角）的变换①在角度测量模式下，按[F4]键两次，进入第3页VZ:89º25´55″HR:304º46´53″直角|左右|设角|P3②按[F2]（左右）键，水平度盘测量右角模式（HR）转换为左角模式（HL）VZ:89º25´55″HL:55º13´07″直角|左右|设角|P3注：VZ表示天顶距，HR表示水平角为右角（即顺时针增加度数之角）。注：HL表示水平角为左角（即逆时针增加度数之角）每按一次[F2]（左右）键，右角/左角便依次切换。VZ:81°54′21″HL:157°33′58″置零│锁定│记录│P1瞄准│记录│条件│P1HL:157°33′58″VZ:81°54′21″SD：130.216mm瞄准│记录│条件│P1Z：0.226mN：5.838mE：8.808m瞄准│记录│条件│P1角度测量模式：距离测量模式1坐标测量模式：：：距离测量模式2HL：157°33′58″HD：128.919mVD：18.334m《土建工程测量》（3）水平度盘角度的设置(a)水平角度值的置零①在角度测量模式下，照准目标点VZ:89º25´55HR:157º33´58置零|锁定|记录|P1②按[F1]键，选择“置零”水平角置零确认吗？--|--|是|否③按[F3]（是）键，确定水平度盘置零，屏幕返回角度测量模式VZ:89º25´55HR:0º00´00置零|锁定|记录|P1《土建工程测量》(b)水平角度值的锁定①在角度测量模式下，照准目标点VZ:89º25´55HR:157º33´58置零|锁定|记录|P1②按[F2]键，选择“锁定”水平角锁定HR:157º33´58确认吗？--|--|是|否③照准目标点，按[F3]（是）键，确定水平度盘锁定，屏幕返回角度测量模式VZ:89º25´55HR:157º33´58置零|锁定|记录|P1《土建工程测量》2.距离测量概述（1）距离测量的显示界面有两种：一为斜距测量显示界面，一为高差/平距测量界面。（2）测距条件的设置：测量时，温度、气压以及测量目标条件对测距有直接影响，因此在测距前应予以设置(a)温度、气压的设置(b)测量目标条件、测距次数及棱镜常数的设置（3）测距模式的设置(a)精测模式：精度:±（3mm+3ppm×D），显示0.001m(b)跟踪模式：精度:±