全站儀的使用

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全站儀的使用

內(nèi)容：了解全站儀的分類、等級(jí)、主要技術(shù)指標(biāo)；掌握全站儀的基本操作，測(cè)角、測(cè)邊、測(cè)三維坐標(biāo)和三維坐標(biāo)放樣的原理和操作方法；了解全站儀的對(duì)邊測(cè)量、懸高測(cè)量、面積測(cè)量等方法。
重點(diǎn)：全站儀的基本操作，測(cè)角、測(cè)邊、測(cè)三維坐標(biāo)和三維坐標(biāo)放樣的原理和操作方法。
難點(diǎn)：全站儀測(cè)三維坐標(biāo)和三維坐標(biāo)放樣的原理和操作方法。
教學(xué)方法：采取演示法教學(xué)。講解拓普康全站儀使用，在課堂上每講一項(xiàng)功能后，利用多媒體課室的優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)演示一次，并將操作過(guò)程通過(guò)投影儀投影到屏幕上，起到直觀、形象的效果，使學(xué)生能迅速掌握全站儀的使用。
§ 7.1 全站儀（total station）的功能介紹

　　隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，由光電測(cè)距儀，電子經(jīng)緯儀，微處理儀及數(shù)據(jù)記錄裝置融為一體的電子速測(cè)儀（簡(jiǎn)稱全站儀）正日臻成熟，逐步普及。這標(biāo)志著測(cè)繪儀器的研究水平制造技術(shù)、科技含量、適用性程度等，都達(dá)到了一個(gè)新的階段。
　 　全站儀是指能自動(dòng)地測(cè)量角度和距離，并能按一定程序和格式將測(cè)量數(shù)據(jù)傳送給相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集器。全站儀自動(dòng)化程度高，功能多，精度好，通過(guò)配置適當(dāng)?shù)慕涌?，可使野外采集的測(cè)量數(shù)據(jù)直接進(jìn)入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理或進(jìn)入自動(dòng)化繪圖系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的方法相比，省去了大量的中間人工操作環(huán)節(jié)，使勞動(dòng)效率和經(jīng)濟(jì)效益明顯提高，同時(shí)也避免了人工操作，記錄等過(guò)程中差錯(cuò)率較高的缺陷。
　 　全站儀的廠家很多，主要的廠家及相應(yīng)生產(chǎn)的全站儀系列有：瑞士徠卡公司生產(chǎn)的 TC 系列全站儀；日本 TOPCN （拓普康）公司生產(chǎn)的 GTS 系列；索佳公司生產(chǎn)的 SET 系列；賓得公司生產(chǎn)的 PCS 系列；尼康公司生產(chǎn)的 DMT 系列及瑞典捷創(chuàng)力公司生產(chǎn)的 GDM 系列全站儀。我國(guó)南方測(cè)繪儀器公司 90 年代生產(chǎn)的 NTS 系列全站儀填補(bǔ)了我國(guó)的空白，正以嶄新的面貌走向國(guó)內(nèi)國(guó)際市場(chǎng)。
　　全站儀的工作特點(diǎn)：
　　1、能同時(shí)測(cè)角、測(cè)距并自動(dòng)記錄測(cè)量數(shù)據(jù)；
　　2、設(shè)有各種野外應(yīng)用程序，能在測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)得到歸算結(jié)果；
　　3、能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流；
一、TOPCON 全站儀構(gòu)造簡(jiǎn)介

　　圖1為賓得全站儀 PTS-V2 ，圖2為尼康 C-100 全站儀，圖3為智能全站儀GTS-710，圖4為蔡司Elta R系列工程全站儀，圖5為徠卡TPS1100系列智能全站儀。
二、全站儀的功能介紹
　　1、角度測(cè)量（angle observation）
　?。?）功能：可進(jìn)行水平角、豎直角的測(cè)量。
　?。?）方法：與經(jīng)緯儀相同，若要測(cè)出水平角∠ AOB ，則：
　　1）當(dāng)精度要求不高時(shí)：
　　瞄準(zhǔn) A 點(diǎn)——置零（ 0 SET ）——瞄準(zhǔn) B 點(diǎn)，記下水平度盤 HR 的大小。
　　2）當(dāng)精度要求高時(shí)： —— 可用測(cè)回法（ method of observation set ）。
　　操作步驟同用經(jīng)緯儀操作一樣，只是配置度盤時(shí)，按“置盤”（ H SET ）。
　　2、距離測(cè)量（ distance measurement ）
　　PSM 、PPM 的設(shè)置 —— 測(cè)距、測(cè)坐標(biāo)、放樣前。
　　1）棱鏡常數(shù)（PSM ）的設(shè)置。
　　一般： PRISM=0 （原配棱鏡），-30mm （國(guó)產(chǎn)棱鏡）
　　2）大氣改正數(shù)（ PPM ）（乘常數(shù)）的設(shè)置。
　　　　輸入測(cè)量時(shí)的氣溫（ TEMP ）、氣壓（ PRESS ），或經(jīng)計(jì)算后，輸入 PPM 的值。
　?。?）功能：可測(cè)量平距 HD 、高差 VD 和斜距 SD （全站儀鏡點(diǎn)至棱鏡鏡點(diǎn)間高差及斜距）
　　（2）方法：照準(zhǔn)棱鏡點(diǎn)，按“測(cè)量”（ MEAS ）。
　　3、坐標(biāo)測(cè)量（ coordinate measurement ）
　?。?）功能：可測(cè)量目標(biāo)點(diǎn)的三維坐標(biāo)（ X ， Y ， H ）。
　　（2）測(cè)量原理

　　若輸入：方位角 ，測(cè)站坐標(biāo)（ ， ）；測(cè)得：水平角 和平距 。則有：
　　方位角：
　　坐標(biāo)： 　　　　
　　若輸入：測(cè)站 S 高程 ，測(cè)得：儀器高 i ，棱鏡高 v ，平距 ，豎直角 ，則有：
　　高程：
　?。?）方法：
　　輸入測(cè)站 S （ X ， Y ，H ），儀器高 i ，棱鏡高 v ——瞄準(zhǔn)后視點(diǎn) B ，將水平度盤讀數(shù)設(shè)置為 ——瞄準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡點(diǎn) T ，按“測(cè)量”，即可顯示點(diǎn) T 的三維坐標(biāo)。
　　4、點(diǎn)位放樣 (Layout)
　　（1）功能：根據(jù)設(shè)計(jì)的待放樣點(diǎn) P 的坐標(biāo)，在實(shí)地標(biāo)出 P 點(diǎn)的平面位置及填挖高度。
　?。?）放樣原理

　　1）在大致位置立棱鏡，測(cè)出當(dāng)前位置的坐標(biāo)。
　　2）將當(dāng)前坐標(biāo)與待放樣點(diǎn)的坐標(biāo)相比較，得距離差值 dD 和角度差 dHR 或縱向差值Δ X 和橫向差值Δ Y 。
　　3）根據(jù)顯示的 dD 、dHR 或ΔX 、ΔY ，逐漸找到放樣點(diǎn)的位置。
　　5、程序測(cè)量（ programs ）
　?。?）數(shù)據(jù)采集 (data collecting)
　?。?）坐標(biāo)放樣 (layout)
　　（3）對(duì)邊測(cè)量(MLM)、懸高測(cè)量(REM)、面積測(cè)量(AREA)、后方交會(huì)(RESECTION) 等。
　　（4）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理。包括數(shù)據(jù)的傳輸、數(shù)據(jù)文件的操作（改名、刪除、查閱）。
§ 7.2 TOPCON GTS-312 全站儀使用簡(jiǎn)介
一、儀器面板外觀和功能說(shuō)明
　　面板上按鍵功能如下：
　　 ——進(jìn)入坐標(biāo)測(cè)量模式鍵。
　　◢ ——進(jìn)入距離測(cè)量模式鍵。
　　ANG ——進(jìn)入角度測(cè)量模式鍵。
　　MENU ——進(jìn)入主菜單測(cè)量模式鍵。
　　ESC ——用于中斷正在進(jìn)行的操作，退回到上一級(jí)菜單。
　　POWER ——電源開(kāi)關(guān)鍵
　　◢ ◣ ——光標(biāo)左右移動(dòng)鍵
　　▲ ▼ ——光標(biāo)上下移動(dòng)、翻屏鍵
　　F1 、 F2 、 F3 、 F4 ——軟功能鍵，其功能分別對(duì)應(yīng)顯示屏上相應(yīng)位置顯示的命令。
　　顯示屏上顯示符號(hào)的含義：
　　V ——豎盤讀數(shù)；HR ——水平讀盤讀數(shù)（右向計(jì)數(shù)）；HL ——水平讀盤讀數(shù)（左向計(jì)數(shù)）；
　　HD ——水平距離； VD ——儀器望遠(yuǎn)鏡至棱鏡間高差； SD ——斜距； * ——正在測(cè)距；
　　N ——北坐標(biāo)，x ； E ——東坐標(biāo)，y ； Z ——天頂方向坐標(biāo)，高程H 。
二、全站儀幾種測(cè)量模式介紹
　　1、角度測(cè)量模式
　　功能：按 ANG 進(jìn)入，可進(jìn)行水平角、豎直角測(cè)量，傾斜改正開(kāi)關(guān)設(shè)置。

第 1 頁(yè)

　F1　 OSET ：設(shè)置水平讀數(shù)為：0°00ˊ00"。
　F2　 HOLD ：鎖定水平讀數(shù)。
　F3　 HSET ：設(shè)置任意大小的水平讀數(shù)。
　F4　 P1↓： 進(jìn)入第 2 頁(yè)。

第 2 頁(yè)

　F1　 TILT ：設(shè)置傾斜改正開(kāi)關(guān)。
　F2 　REP ： 復(fù)測(cè)法。
　F3　 V% ： 豎直角用百分?jǐn)?shù)顯示。
　F4 　P2↓： 進(jìn)入第 3 頁(yè)。

第 3 頁(yè)

　F1　 H-BZ ：儀器每轉(zhuǎn)動(dòng)水平角 90°時(shí)，是否要蜂鳴聲。
　F2　 R/L ：右向水平讀數(shù) HR/ 左向水平讀數(shù) HL 切換，一般用 HR 。
　F3　 CMPS ：天頂距 V/ 豎直角 CMPS 的切換，一般取 V 。
　F4　 P3↓：進(jìn)入第 1 頁(yè)。
　　2、距離測(cè)量模式
　　功能：按 ◢ 進(jìn)入，可進(jìn)行水平角、豎直角、斜距、平距、高差測(cè)量及 PSM 、 PPM 、距離單位等設(shè)置。

第 1 頁(yè)

　F1 　MEAS ：進(jìn)行測(cè)量。
　F2 　MODE ：設(shè)置測(cè)量模式， Fine/coarse/tragcking（精測(cè)/粗測(cè)/跟蹤）。
　F3　 S/A ： 設(shè)置棱鏡常數(shù)改正值（ PSM ）、大氣改正值（ PPM ）。
　F4　 P1 ↓：進(jìn)入第 2 頁(yè)。

第 2 頁(yè)

　F1　 OFSET ：偏心測(cè)量方式。
　F2 　SO ：距離放樣測(cè)量方式。
　F3　 m/f/i ：距離單位米 / 英尺 / 英寸的切換。
　F4 　P2↓： 進(jìn)入第 1 頁(yè)。
　3、坐標(biāo)測(cè)量模式
　　功能：按 進(jìn)入，可進(jìn)行坐標(biāo)（ N ， E ， H ）、水平角、豎直角、斜距測(cè)量及 PSM 、 PPM 、距離單位等設(shè)置。

第 1 頁(yè)

　F1 　MEAS ：進(jìn)行測(cè)量。
　F2 　MODE ：設(shè)置測(cè)量模式， Fine/Coarse/Tracking 。
　F3　 S/A ：設(shè)置棱鏡改正值（ PSM ），大氣改正值（ PPM ）常數(shù)。
　F4　 P1↓：進(jìn)入第 2 頁(yè)。

第 2 頁(yè)

　F1　 R.HT ：輸入棱鏡高。
　F2　 INS.HT ：輸入儀器高。
　F3　 OCC ：輸入測(cè)站坐標(biāo)。
　F4 　P2↓：進(jìn)入第 3 頁(yè)。

第 3 頁(yè)

　F1　 OFSET ：偏心測(cè)量方式。
　F2　 ———
　F3　 m/f/i: 距離單位米 / 英尺 / 英寸切換。
　F4　 P3↓：進(jìn)入第 1 頁(yè)。

　4、主菜單模式
　　功能：按 MENU 進(jìn)入，可進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、坐標(biāo)放樣、程序執(zhí)行、內(nèi)存管理（數(shù)據(jù)文件編輯、傳輸及查詢）、參數(shù)設(shè)置等。
三、全站儀功能簡(jiǎn)介
　　測(cè)量前，要進(jìn)行如下設(shè)置——按 ◢ 或 ，進(jìn)入距離測(cè)量或坐標(biāo)測(cè)量模式，再按第 1 頁(yè)的 S/A （ F3 ）。
　1、棱鏡常數(shù) PRISM 的設(shè)置——進(jìn)口棱鏡多為 0 ，國(guó)產(chǎn)棱鏡多為-30mm。（具體見(jiàn)說(shuō)明書）
　2、大氣改正值 PPM 的設(shè)置——按“ T-P ”，分別在“ TEMP. ”和“ PRES. ” 欄，輸入測(cè)量時(shí)的氣溫、氣壓。（或者按照說(shuō)明書中的公式計(jì)算出 PPM 值后，按“ PPM ”直接輸入）。
　　說(shuō)明： PRISM 、 PPM 設(shè)置后，在沒(méi)有新設(shè)置前，儀器將保存現(xiàn)有設(shè)置。
（一）角度測(cè)量
　　按 ANG 鍵，進(jìn)入測(cè)角模式（開(kāi)機(jī)后默認(rèn)的模式），其水平角、豎直角的測(cè)量方法與經(jīng)緯儀操作方法基本相同。照準(zhǔn)目標(biāo)后，記錄下儀器顯示的水平度盤讀數(shù) HR 和豎直度盤讀數(shù) V 。
（二）距離測(cè)量
　　先按 ◢ 鍵，進(jìn)入測(cè)距模式，瞄準(zhǔn)棱鏡后，按 F1 （ MEAS ），記錄下儀器測(cè)站點(diǎn)至棱鏡點(diǎn)間的平距 HD 、鏡頭與鏡頭間的斜距 SD 和鏡頭與鏡頭間的高差 VD 。
（三）坐標(biāo)測(cè)量

　　1、按 ANG 鍵，進(jìn)入測(cè)角模式，瞄準(zhǔn)后視點(diǎn) A 。
　　2、按 HSET ，輸入測(cè)站 O 至后視點(diǎn) A 的坐標(biāo)方位角 。
　　如：輸入 65.4839 ，即輸入了 。
　　3、按 鍵， 進(jìn)入坐標(biāo)測(cè)量模式。按 P↓， 進(jìn)入第 2 頁(yè)。
　　4、按 OCC ，分別在 N 、 E 、 Z 輸入測(cè)站坐標(biāo)（ X0 ,Y0 ,H0 ）。
　　5、按 P↓，進(jìn)入第 2 頁(yè)，在 INS.HT 欄，輸入儀器高。
　　6、按 P↓，進(jìn)入第 2 頁(yè)，在 R.HT 欄，輸入 B 點(diǎn)處的棱鏡高。
　　7、瞄準(zhǔn)待測(cè)量點(diǎn) B ，按 MEAS ，得 B 點(diǎn)的（ XB ,YB ,HB ）。
（四）零星點(diǎn)的坐標(biāo)放樣（不使用文件）
　　1、按 MENU ，進(jìn)入主菜單測(cè)量模式。
　　2、按 LAYOUT ，進(jìn)入放樣程序，再按 SKP ，略過(guò)使用文件。
　　3、按 OOC.PT （ F1 ），再按 NEZ ，輸入測(cè)站 O 點(diǎn)的坐標(biāo)（ X0 ,Y0 ,H0 ）；并在 INS.HT 一欄，輸入儀器高。
　　4、按 BACKSIGHT （ F2 ），再按 NE/AZ ，輸入后視點(diǎn) A 的坐標(biāo)（ xA , yA ）；若不知 A 點(diǎn)坐標(biāo)而已知坐標(biāo)方位角 ，則可再按 AZ ，在 HR 項(xiàng)輸入 的值。瞄準(zhǔn) A 點(diǎn)，按 YES 。
　　5、按 LAYOUT （ F3 ），再按 NEZ ，輸入待放樣點(diǎn) B 的坐標(biāo)（ xB , yB,HB ）及測(cè)桿單棱鏡的鏡高后，按 ANGLE（ F1 ）。使用水平制動(dòng)和水平微動(dòng)螺旋，使顯示的 dHR=0°00ˊ00"，即找到了 OB 方向，指揮持測(cè)桿單棱鏡者移動(dòng)位置，使棱鏡位于 OB 方向上。
　　6、按 DIST ，進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)顯示的 dHD 來(lái)指揮持棱鏡者沿 OB 方向移動(dòng)，若 dHD 為正，則向 O 點(diǎn)方向移動(dòng)；反之若 dHD 為負(fù)，則向遠(yuǎn)處移動(dòng)，直至 dHD=0 時(shí)，立棱鏡點(diǎn)即為 B 點(diǎn)的平面位置。
　　7、其所顯示的 dZ 值即為立棱鏡點(diǎn)處的填挖高度，正為挖，負(fù)為填。
　　8、按 NEXT ——反復(fù) 5 、6 兩步，放樣下一個(gè)點(diǎn) C 。
§ 7.3 全站儀使用的注意事項(xiàng)與維護(hù)
一、全站儀保管的注意事項(xiàng)
　　1、 儀器的保管由專人負(fù)責(zé)，每天現(xiàn)場(chǎng)使用完畢帶回辦公室；不得放在現(xiàn)場(chǎng)工具箱內(nèi)。
　　2、儀器箱內(nèi)應(yīng)保持干燥，要防潮防水并及時(shí)更換干燥劑。儀器須放置專門架上或固定位置。
　　3、儀器長(zhǎng)期不用時(shí)，應(yīng)一月左右定期通風(fēng)防霉并通電驅(qū)潮，以保持儀器良好的工作狀態(tài)。
　　4、儀器放置要整齊，不得倒置。
二、使用時(shí)應(yīng)注意事項(xiàng)
　　1、開(kāi)工前應(yīng)檢查儀器箱背帶及提手是否牢固。
　　2、開(kāi)箱后提取儀器前，要看準(zhǔn)儀器在箱內(nèi)放置的方式和位置，裝卸儀器時(shí)，必須握住提手，將儀器從儀器箱取出或裝入儀器箱時(shí)，請(qǐng)握住儀器提手和底座，不可握住顯示單元的下部。切不可拿儀器的鏡筒，否則會(huì)影響內(nèi)部固定部件，從而降低儀器的精度。應(yīng)握住儀器的基座部分，或雙手握住望遠(yuǎn)鏡支架的下部。儀器用畢，先蓋上物鏡罩，并擦去表面的灰塵。裝箱時(shí)各部位要放置妥帖，合上箱蓋時(shí)應(yīng)無(wú)障礙。
　　3、在太陽(yáng)光照射下觀測(cè)儀器，應(yīng)給儀器打傘，并帶上遮陽(yáng)罩，以免影響觀測(cè)精度。在雜亂環(huán)境下測(cè)量，儀器要有專人守護(hù)。當(dāng)儀器架設(shè)在光滑的表面時(shí)，要用細(xì)繩（或細(xì)鉛絲）將三腳架三個(gè)腳聯(lián)起來(lái)，以防滑倒。
　　4、當(dāng)架設(shè)儀器在三腳架上時(shí)，盡可能用木制三腳架，因?yàn)槭褂媒饘偃_架可能會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，從而影響測(cè)量精度。
　　5、當(dāng)測(cè)站之間距離較遠(yuǎn)，搬站時(shí)應(yīng)將儀器卸下，裝箱后背著走。行走前要檢查儀器箱是否鎖好，檢查安全帶是否系好。當(dāng)測(cè)站之間距離較近，搬站時(shí)可將儀器連同三腳架一起靠在肩上，但儀器要盡量保持直立放置。
　　6、搬站之前，應(yīng)檢查儀器與腳架的連接是否牢固，搬運(yùn)時(shí)，應(yīng)把制動(dòng)螺旋略微關(guān)住，使儀器在搬站過(guò)程中不致晃動(dòng)。
　　7、儀器任何部分發(fā)生故障，不勉強(qiáng)使用，應(yīng)立即檢修，否則會(huì)加劇儀器的損壞程度。
　　8、元件應(yīng)保持清潔，如沾染灰沙必須用毛刷或柔軟的擦鏡紙擦掉。禁止用手指撫摸儀器的任何光學(xué)元件表面。清潔儀器透鏡表面時(shí)，請(qǐng)先用干凈的毛刷掃去灰塵，再用干凈的無(wú)線棉布沾酒精由透鏡中心向外一圈圈的輕輕擦拭。除去儀器箱上的灰塵時(shí)切不可作用任何稀釋劑或汽油，而應(yīng)用干凈的布?jí)K沾中性洗滌劑擦洗。
　　9、濕環(huán)境中工作，作業(yè)結(jié)束，要用軟布擦干儀器表面的水分及灰塵后裝箱?；氐睫k公室后立即開(kāi)箱取出儀器放于干燥處，徹底涼干后再裝箱內(nèi)。
　　10、冬天室內(nèi)、室外溫差較大時(shí)，儀器搬出室外或搬入室內(nèi)，應(yīng)隔一段時(shí)間后才能開(kāi)箱。
三、電池的使用
　　全站儀的電池是全站儀最重要的部件之一，現(xiàn)在全站儀所配備的電池一般為 Ni-MH( 鎳氫電池 ) 和 Ni-Cd( 鎳鎘電池 ) ，電池的好壞、電量的多少?zèng)Q定了外業(yè)時(shí)間的長(zhǎng)短。
　　1、建議在電源打開(kāi)期間不要將電池取出，因?yàn)榇藭r(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)可能會(huì)丟失，因此在電源關(guān)閉后再裝入或取出電池。
　　2、可充電池可以反復(fù)充電使用，但是如果在電池還存有剩余電量的狀態(tài)下充電，則會(huì)縮短電池的工作時(shí)間，此時(shí)，電池的電壓可通過(guò)刷新予以復(fù)原，從而改善作業(yè)時(shí)間，充足電的電池放電時(shí)間約需 8 小時(shí)。
　　3、不要連續(xù)進(jìn)行充電或放電，否則會(huì)損壞電池和充電器，如有必要進(jìn)行充電或放電，則應(yīng)在停止充電約 30 分鐘后再使用充電器。
不要在電池剛充電后就進(jìn)行充電或放電，有時(shí)這樣會(huì)造成電池?fù)p壞。
　 4、超過(guò)規(guī)定的充電時(shí)間會(huì)縮短電池的使用壽命，應(yīng)盡量避免電池剩余容量顯示級(jí)別與當(dāng)前的測(cè)量模式有關(guān)，在角度測(cè)量的模式下，電池剩余容量夠用，并不能夠保證電池在距離測(cè)量模式下也能用，因?yàn)榫嚯x測(cè)量模式耗電高于角度測(cè)量模式，當(dāng)從角度模式轉(zhuǎn)換為距離模式時(shí)，由于電池容量不足，不時(shí)會(huì)中止測(cè)距。
　 　總之，只有在日常的工作中，注意全站儀的使用和維護(hù)，注意全站儀電池的充放電，才能延長(zhǎng)全站儀的使用壽命，使全站儀的功效發(fā)揮到最大