全站仪应用原理

全站仪应用原理
全站仪应用原理

全站仪应用原理
0 引言
电子全站仪是一种集光、机、电及精密机械加工等高精尖技术于一体的先进测量仪器,用它可准确、高效、方便地完成多种工程测量工作.它不仅精度高,而且速度快、操作简便,还带有丰富的内置软件,具有常规测量仪器无法比拟的优点,在测绘、测试、监测等领域应用日渐广泛.
本文就拓普康全站仪来简述一下全站仪在工程测量中的应用.拓普康公司2002年最新推出的全中文化全站仪——GTS-330系列全站仪.其机身小、画面大、全中文显示,最适合一线作业的需求.它的特点是：①GTS-330W是世界首创采用蓝牙无线通讯技术的全站仪,野外使用更方便,数字输入更简单.②优越的距离和角度测量功能：测角精度：±2”/5”,绝对法测角,无需过零检验；测距精度：±（2mm+2ppm*D）；测程：3km/一块棱镜；高速测距：精测1.2秒、粗测0.7秒、跟踪0.4秒.③装有双轴补偿器,可提供电子气泡用于整平,并可自动改正由于整平误差对水平角和竖直角观测的影响.④装有应用测量程序,可做偏心测量、对边测量、后方交会以及面积测算等项目.⑤特别耐用,防尘等级达IP66级.⑥结构紧凑,重量轻（主机含电池仅4.9KG）,携带方便.⑦充足的内存空间供数据存储用,可存储8000个观测点16000个坐标点.⑧装备长效电池（BT-52QA）,作业时间达10小时.⑨操作面板简单,屏幕显示全中文化,易学易用.
1　全站仪基本原理
全站仪是全站型电子测速仪的简称,又被称为“电子全站仪”,是指由电子经纬仪、光电测距仪和电子记录器组成的,可实现自动测角,自动测距、自动计算和自动记录的一种多功能高效率的地面测量仪器.电子全站仪进行空间数据采集与更新,实现测绘的数字化.它的优势存在于数据处理的快速与准确性.
全站仪自身带有数据处理系统,可以快速而准确的对空间数据进行处理,计算出放样点的方位角与该点到测距点的距离,全站型电子速测仪简称全站仪.它是一种可以同时进行角度（水平角、竖直角）测量、距离（斜距、平距、高差）测量和数据处理,由机械、光学、电子元件组合而成的测量仪器.由于只需一次安置,仪器便可以完成测站上所有的测量工作,故被称为“全站仪”.
全站仪上半部分包含有测量的四大光电系统,即水平角测量系统、竖直角测量系统,水平补偿系统和测距系统.通过键盘可以输入操作指令、数据和设置参数.以上各系统通过I/O接口接入总线与微处理机联系起来.
微处理机（CPU）是全站仪的核心部件,主要有寄存器系列（缓冲寄存器、数据寄存器、指令寄存器）、运算器和控制器组成.微处理机的主要功能是根据键盘指令启动仪器进行测量工作,执行测量过程中的检核和数据传输、处理、显示、储存等工作,保证整个光电测量工作有条不紊地进行.输入输出设备是与外部设备连接的装置（接口）,输入输出设备使全站仪能与磁卡和微机等设备交互通讯、传输数据.
2 全站仪的操作与使用
电子全站仪装备有中央处理单元、存储单元和输入输出单元等等,可以根据田野测量的水平角、竖直角、倾斜距离等数据,实时计算、显示和输出所需要的点与点之间的方位角、水平距离、高差或点的三维坐标等测量成果.通过输入输出单元,能够输入测站点坐标、起始方向的方位角等基础数据,并将测量结果直接输出到电子计算机中进行计算、编辑和自动成图,同时可以根据需要自动生成等高线.测量的图形既可以存储在计算机中,也能够根据需要以多种比例尺打印输出,同时还能够输入到地理信息系统等软件中作进一步的加工、处理和应用,生成数字地面模型.所以电子全站仪配合计算机测图能够提高测量和成图的精度,实现测量的高度自动化.
2.1 水平角测量
2.1.1 按角度测量键,使全站仪处于角度测量模式,照准第一个目标A.
2.1.2 设置A方向的水平度盘读数为0°00′00″.
2.1.3 照准第二个目标B,此时显示的水平度盘读数即为两方向间的水平夹角.
2.2 距离测量
2.2.1 设置棱镜常数 测距前须将棱镜常数输入仪器中,仪器会自动对所测距离进行改正.
2.2.2 设置大气改正值或气温、气压值 实测时,可输入温度和气压值,全站仪会自动计算大气改正值（也可直接输入大气改正值）,并对测距结果进行改正.
2.2.3 量仪器高、棱镜高并输入全站仪.
2.2.4 距离测量 照准目标棱镜中心,按测量键,距离测量开始,测距完成时显示斜距、平距、高差.
应注意有些型号的全站仪在距离测量时不能设定仪器高和棱镜高,显示的高差值是全站仪横轴中心与棱镜中心的高差.
2.3 坐标测量
2.3.1 设定测站点的三维坐标.
2.3.2 设定后视点的坐标或设定后视方向的水平度盘读数为其方位角.当设定后视点的坐标时,全站仪回自动计算后视方向的方位角,并设定后视方向的水平度盘读数为其方位角.
2.3.3 设置棱镜常数.
2.3.4 设置大气改正值或气温、气压值.
2.3.5 量仪器高、棱镜高并输入全站仪.
2.3.6 照准目标棱镜,按坐标测量键,全站仪开始测距并计算测点的三维坐标.
3 全站仪在工程测量中应用
全站仪在工程测量中的应用,不仅提高了工作效率,而且还提高精度.应用有很多种,例如：施工放样、后方交会、导线测量、对边测量、悬高测量等.本文简单介绍施工放样、后方交会.
3.1 施工放样 在现代交通土木建设中随着测量仪器的不断发展和更新,从而使测量技术人员的工作强度越来越小而工作效率越来越高,就施工放样这方面,由过去的经纬仪交会法到运用全站仪直接输入坐标放样,工作效率的提高是不言而喻的,近几年出现的自带中桩边桩计算软件的一系列全站仪在放样过程中只需输入曲线要素就可以直接进行放样了,使测量工作基本实现了傻瓜化.拓普康GTS-330系列就具有此项功能,全站仪可以进行三维x、y、z的放样,通过已知点建站和后视点（或后视方位角）进行坐标的放样.
操作程序：施工放样模式——输入站点坐标——输入后视点 坐标—输入放样点坐标——实施放样. 放样时应注意：在一点放样完毕后应进行放样点坐标测量工作,测出x、y、z与放样点原始数据进行比较,应做到步步校核.另外,在整个放样结束后,需再测一次其他导线点的 x、y、z坐标,比较所测数据,以保证仪器在放样中没有错误.
3.2 后方交会 一般可由二个以上已知点建站,输入仪器高,依次输入已知点坐标及高程,并用全站仪测出未知点与已知点的水平距离.当已知点全部输入后,全站仪会自动计算出建站点坐标、高程以及自动保存计算结果.
测站点坐标由多个已知点计算而得,要获得坐标,至少必须两个水平角,一个距离或三个水平角,否则就会显示“计算所需数据不足!需要2个角和1个距离或者3个角”.
全站仪在工程测量中的应用不仅提高了工作效率,减少了外业计算、记录和外业工作时间,而且提高了作业精度.提高了人们对全站仪的认识,使全站仪更好的应用于工程测量.
4 结语
电子全站仪是近年普遍使用的一种新型的测量仪器,它同时具备了光学经纬仪和电子测距仪的功能,能够方便、快捷地进行高精度测距仪的测量工作.
而工程测量则是一项专业性很强,带有普遍性的工作.随着技术的进步、仪器工具的更新和改进,促使工程测量工作越来越简化,精度也越来越高.而合理科学的运用全站仪进行测量,仍需我们进一步的积累经验和继续探讨.