“ 工程测量”课程教学课件

“ 十五”国家级规划教材《交通土木工程测量》 ( 修订版 )

电子教案广东工业大学建设学院

课程设计 张坤宜 魏德宏 王国辉 马 莉 网页设计 梁靖波

第六章 全站测量• 学习目标：• 明确全站测量技术的技术原理与方法，• 明确全站仪的基本结构、功能和现代全站测量技术的作用和意义，• 掌握几种全站仪基本应用和地面点定位的速测技术手段。

第一节 全站测量技术概念• 一、全站测量概念• 测量人员在测站上对地面点的坐标、高程等参数

进行同时测定的方法。或者说，测量人员在测站上快速测定地面点的坐标、高程等参数的技术。

• 光学速测法、半站光电速测法和全站光电速测法• 二、光学速测法• 利用光学经纬仪及视距法原理迅速测定地面点位

置的方法。• 三、半站光电速测法• 利用光学经纬仪器及光电测距仪器迅速测定地面

点位置的方法。• 四、全站光电速测法• 利用光电经纬仪 ( 或称电子经纬仪 ) 及光电测距

仪迅速测定地面点位置的方法。

光学速测法技术过程• 1. 安置经纬仪，立标尺。量经纬仪高，瞄准起始方向，度盘置零。• 2. 经纬仪盘左测量水平角，计算方位角 AP ，即 AP = AB + • 3. 经纬仪按视距法测量标尺视距差 l=N- M l=l 下 -l 上

• 4. 经纬仪测量竖直角 A ，或测量得竖直度盘读数 LA 。 A =90- LA

• 5. 测量点至点的平距 , 即 DAP=100 l DAP=100 l cos2 A

• 6. 求点坐标

• 7. 经纬仪测量中，计算 P 点高程

7. 经纬仪测量中，计算 P 点高程

半站光电速测法技术过程• 1. 安置光学经纬仪和光电测距仪，量经纬仪高，瞄准起始方向，水平度

盘置零。• 2. 在点安置反射器，量反射器高。• 3. 按光学速测法测量水平角 ，计算方位角 AP ，即 AP = AB +

• 4. 测量 P 点反射器竖直角 A ，或测量竖盘读数 LA 。 A =90- LA 。• 5. 光电测距仪测量获得的平距 DAP 。• D=D’+k+Dtp DAP =D×cos(A +14.1”Dkm) • 必要的测量成果初处理• 6. 求点坐标 。

• 7. 计算 P 点高程。

全站光电速测法 ( 现代全站测量 )

• 利用光电经纬仪 ( 或称电子经纬仪 )及光电测距仪迅速测定地面点位置的方法。

• 全站仪，光电经纬仪及光电测距仪组合而成，或者由光电经纬仪及光电测距仪集成而一测量仪器。

• 现代全站测量特点：• 1. 测量光电化。全站仪瞄准目标 ( 反

射器 ) 以后启动测量，测角、测距、数据记录与处理几乎同步自动进行，并根据需要快速给出地面点的位置。

• 2. 备有数据群的存储设备。

第二节 全站仪基本技术装备• 一、全站仪基本结构• 1. 全站仪结构形式，沿用了光学经纬仪的基本特点。• 1) 在外形结构上类似光学经纬仪。• 2 ) 在内部结构关系保留光学经纬仪的基本轴系。• 3 ) 人工基本操作部件、旋钮的功能与经纬仪基本相同。

2 . 全站仪基本技术装备。

外表不同的 : 增加键盘、显示屏、蓄电池盒等。更重要的是基本技术装备。• 全站仪基本技术装备 :• 1) 基本型全站仪。全站仪基本技术装备包括有光电测量系统、光电液体

补偿技术、测量计算机系统。• 2) 自动型全站仪。除光电测量系统、光电液体补偿技术、测量计算机系

统 , 还设有光电自动瞄准和跟踪系统。

二、全站仪测量系统• 全站仪测量系统，即光电测距系统、光电测角系

统。• 光电测角系统即水平角、竖直角的光电测量系统。• 全站仪测量系统是全站仪的技术核心。• 有的光电测距系统中，装备有、无棱镜激光测距

技术。有棱镜激光测距技术，即测距系统必有反射器，无棱镜激光测距系统，即测距系统没有反射器。

• 无反射器激光测距，光电测距时光射向目标，光在目标表面的光反射，是反射方向杂乱的漫反射。漫反射的光损失严重，如果返回的反射光强度足够，测距仪可探测到反射光实现距离测量，这就是无棱镜光电测距。

三、光电液体补偿技术• 1. 补偿，即对仪器存在不精密水平状态的一种修正。机械摆式的补偿。• 2. 液体补偿。原理上，液体补偿把补偿器自身重力转化为液体自身液

平面的形式提供水平补偿功能。 如何提供？• 如图，把读数指标以对径符合读数技术放在水平位置上，图的顶

端是一个“液体盒”。若仪器精确水平，对径指标 ( 箭头 ) 射入液体盒，在液平面全反射后与处指标重合。此时对径指标反映在读数窗口上是正确符合。这种情况无须补偿。

• 若仪器不精确水平，对径指标 ( 箭头 ) 偏离水平位置，存在一个角。对径指标偏离值等于 2 角。对径符合读数技术使指标重合起来，实现对角的测定，达到竖直角修正，即补偿的目的。

3 ．双轴光电液体补偿

• 只对竖直角进行修正，故称为单轴光电液体补偿。一般全站仪都装备有单轴光电液体补偿。

• 双轴光电液体补偿就是对竖直角、水平角同时误差修正的精密补偿系统 。• 上述 角又称为竖轴误差。从式 (2-24) 可见，只要能测定 ，就可以利用水平

角及竖直角修正竖轴误差对水平角的影响。这就是全站仪进行竖直角修正基础上的水平角的修正。

• 所谓的全站仪双轴光电液体补偿就是对竖直角、水平角同时误差修正的精密补偿系统。

• 全站仪在粗平后的光电自动补偿功能是以光电传感技术、倾斜测微技术为基础，实现双轴自动误差修正。双轴光电液体补偿是全站仪高精度测量的基本条件之一。

四、自动瞄准与跟踪

• 1 ．自动瞄准。• 全站仪的自动瞄准技术，或称为自动识别目

标技术，在原理上有三个基本技术环节。• 1) 目标标准位置图像的存储。• 2) 初次瞄准目标的图像获取与识别。• 3) 全站仪自动寻标瞄准。自动寻标瞄准过程

往往存在微小差异，仪器可以将其转化为改正数对测量结果进行修正。

• 2 ．自动跟踪• 现代全站仪的自动跟踪，以摄像技术和自动

寻标瞄准技术为基础，完全是全站仪按设计要求自身进行图像判断、指挥自身照准部和望远镜的转动寻标、瞄准、测量的全自动的跟踪测量过程。

五、测量计算机系统与功能

• 全站仪的测量光电化技术与计算机技术的有机结合，是全站仪测量自动化、智能化的发展基础，全站仪的形成、发展与计算机技术密切相关。图下半部 ( 虚线框 ) 实际是全站仪配有的测量专用计算机。

• 全站仪的基本功能• 1. 快速测量功能。 1) 单测量： 2) 全测量： 3) 跟

踪测量： 4)连续测量： 5) 程式测量。• 2. 参数输入储备功能。 1) 角度、距离、高差；

2) 点位坐标、方位角、高程； 3) 修正参数 (如距离改正数 )； 4) 测量术语、代码、指令。

• 3. 计算与显示功能。 1)观测值 ( 水平角、竖直角、斜距 )； 2) 水平距离、高差； 3) 点位坐标、高程； 4)储备的指令与参数。

• 4. 测量的记录、通讯传输功能。有线形式或无线形式与有关的其他设备进行测量数据的交换。

第三节 几种全站仪及其基本应用

• 一、 TC600 全站仪• TC系列全站仪的技术指标，一般地测距

精度在 ±(2mm+2ppm D) 、测角精度 ±1.

5" 以上的是精密型全站仪。 TC 600 全站仪是普通型全站仪，测距精度 ±(3mm+3ppm D) ，测程在 1～ 2km 。

键盘与显示窗

• 1) 显示窗。 600开机 (按“ ON” 键 )后显示窗显示测量样式，显示窗有 4个显示行，分别表示点号、水平方向值、天顶距、斜距。

• 2)按键的主功能。• ALL ：起动测量，光电测距，光电测

角，记录全部测量成果。• DIST：光电测距，光电测角。• REC：记录测量成果。 • MENU ：调用第二功能，返回第一功

能。 • ：照明开关。• CE ：清除错误，终止功能，退出输入等。

• ON/OFF：电源开关。

TC307

TC307

二、南方全站仪• 广州南方测绘仪器公司• 键盘操作键功能• PWR R/L OSET HOLD

• V% MODE ¤ REC

南方 NTS

三、 Topcon 全站仪• GTS-220型全站仪技术指标：角度测量：显示 5～ 10″ , 精度 ±2

″～ ±9″ 。距离测量：精度， ±(2mm+2ppmD)；测程，一般 1.5km～ 3.5km；测量时间，正常测距 3秒。

Topcon

显示窗与键盘• 显示窗： 4 行。提示式键盘。• 硬键 : 坐标测量键、距离测

量键、角度测量键； 菜单键、退出键、电源键。

• 软键： F1 、 F2 、 F3 、 F4 。