全站仪原理与应用专业实用.doc

PAGE PAGE 100 全站仪的工作原理及应用 2006年4月 目 录 第一章 全站仪简介………………………………………………3 第二章 全站仪的工作原理………………………………………4 第三章 全站仪在测量中的应用…………………………………12 第四章 全站仪的概念解释及相关公式…………………………34 第五章 全站仪的相关参数设置…………………………………49 第六章 全站仪的维护与保养……………………………………51 第七章 结束语……………………………………………………53 第一章 全站仪简介 1.全站仪的基本概念 全站仪的全称为全站型电子速测仪(Electronic Total Station),它由电子测角,电子测距,电子计算和数据存储等系统组成的三维坐标测量系统.其测量结果能够自动显示,存储.并能与外围设备交换信息的多功能测量仪器.她本身就是一个带有特殊功能的计算机控制系统.从理论上讲它可以替代各种常规测量仪器,如:水准仪,经纬仪,测距仪等.并且实现了观测数据的纪录和自动计算.全站仪的出现以及计算机技术的飞速发展,为实现测绘工作的无纸化,自动化,信息化,数字化,网络化提供了技术和物质上的保障。 2.全站仪的分类 从上世纪八十年代末到九十年代初,人们根据电子测角系统和电子测距系统的发展不平衡,将全站仪分为两类,即积木式和整体式.九十年代以来,基本上都发展为整体式全站仪,随着计算机技术的不断发展与应用和各行业的特殊需求再加之其他工业先进技术的大量应用,出现了工程型,防水型,防爆型,电脑型等等的全站仪,使得全站仪这种常规测量仪器越来越满足各项测绘工作的需求。 3．全站仪发展历程和趋势 20世纪50年代，光学与电子学相结合，产生了一个新的科学领域——光电子学。光电测距技术是光电子学应用到测量领域而产生的一种新的技术，它的应用带来了测量方式的巨大变革。进入90年代以来，随着电子技术和计算机技术飞速发展，全站仪的硬件得到了极大的改进。全站仪由简单的测量功能发展成为带存贮卡、数字化键以及能与计算机直接通讯等多项功能。全站仪测量技术作为现代测绘技术之一，在测量工程中的各个领域应用越来越广泛，作为现代数字测绘的实理手段之—，它使得测量外业工作的速度有了极大的提高，并从根本上改变了传统的测量方式。 全站仪的发展过程： 第一代：85-94年生产的全站仪能进行边角测量，能测斜距／平距／高差，具有基本的距离放样、悬高、对边、三维坐标测量、三维放样测量等功能。 第二代：94-98年生产的全站仪最显著的特征是能存储坐标，存储方式有磁卡和内存二种。内存成为主流。 第三代：1998-至今，全站仪特征是数字化、大屏幕、大容量内存，具有DOS操作系统，具有丰富的测量程序，用户可自编程序写入仪器。 第四代：全站仪开始内置WindowsCE操作系统。 全站仪显示面板的变化 第一代：英文数字两行显示 第二代：英文数字四行显示 第二代：中文数字四行显示 第三代：图形菜单八行显示 第四代：WIN操作系统显示 全站仪自1985年至今，经历了四代的发展，其精度指标从测角、测距精度2″，5+3ppm发展到今天最高0.5″，1+1ppm，几乎没有大的什么变化，变化的是各项应用功能。全站仪从简单的边角测量发展到具有公路放样，现场成图，三维坐标放样等的高级功能，显示面板从两行到大屏幕的WIN操作界面，内存从最初的几千点到10万组数据存储。从没有CPU到可以与计算机相媲美的32位CPU，可以说全站仪的发展是现代科技发展的一个缩影。 展望未来，全站仪会向以下两方面发展： 一方面向“傻瓜型”发展，不需要过多的人或不需要精通测量的人就可以操作仪器完成各项工作。 另一方面向专业化发展，仪器操作者可以根据自己的工作内容和性质利用全站仪的各项基本功能对其进行编程定制。 第二章 全站仪的工作原理 目前市场上出现的全站仪种类繁多，仪器内置的程序和测量软件各不相同，在这一章里,我们仅从电子测角,电子测距,电子计算,数据存储等四个方面探讨一下全站仪工作的基本原理。 一:电子测角 对于测角技术来说,20世纪40年代才出现光学玻璃度盘,用光学转像系统把度盘对径位置的刻划重合在同一平面上,这成为光学经纬仪测角的基础,到了60年代,随着光电技术的发展,和70年代电子测角技术的深入研究以及电子测微技术的改进使得电子测角的精度大大提高,已经能完全满足各种不同类型测量的需要.现在较为流行并且技术比较成功的电子测角方式有两种:编码度盘测角方式和光栅度盘测角方式。 A:光栅度盘测角的原理和方法 这种测角的方法技术较为简单比