站仪的照准头和电子经纬仪不是一个 摘要内容： 整体，整体式全站仪是照准头与电子经纬仪的望远镜结合在一起，形成一个整体，使用起来 更为方便。 讲课重点： 讲课重点：全站仪程序功能。 讲课难点： 讲课难点：全站仪的结构原理、全站仪的构造。 讲授重点内容提要： 讲授重点内容提要： 一、全站仪的结构原理 组成： 1.四大光电系统 测距、测水平角、竖直角和水平补偿。 2.键盘指令 是测量过程的控制系统， 测量人员通过按键便可调用内部指令指挥仪器的测量工作过程 和进行数据处理。 以上各系统通过 I/0 接口接入总线与数字计算机联系起来。 3.微处理机 是全站仪的核心部件，它如同计算机的中央处理机（CPU） ，主要由寄存器系列（缓冲 寄存器、数据寄存器、指令寄存器等） 、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， 执行测量过程的检核和数 据的传输、处理、显示、储存等工作，保证整个光电测量工作有条不紊的完成。 4.输入输出单元 是与外部设备连接的装置（接口） ，数据存储器是测量的数据库。为便于测量人员设计 软件系统，处理某种目的测量成果，在全站仪的数字计算机中还提供有程序存储器。 二、全站仪的构造 1.全站仪的望远镜 全站仪的望远镜全站仪基本上采用望远镜光轴（视准轴）和测距光轴完全同轴的光学系统，一次照准就 能同时测出距离和角度。 2.竖轴倾斜的自动补偿 竖轴倾斜的自动补偿 在一些较高精度的电子经纬仪和全站仪中安置了竖轴倾斜自动补偿器， 以自动改正竖轴 倾斜对水平方向和竖直角的影响。 （说明： （1）经纬仪照准部的整平可使竖轴铅直，但受气泡灵敏度和作业的限制，仪器 的精确整平有一定困难。这种竖轴不铅直的误差称为竖轴误差。 （2）竖轴误差对水平方向和 竖直角的影响不能通过盘左、盘右读数取中数消除。 （3）精确的竖轴补偿器，仪器整平到 3′ 范围以内，其自动补偿精度可达 0.1″。 ） 3.数据记录与传输 数据记录与传输 （1）通过电缆，将仪器的数据传输接口和外接的记录器连接起来，数据直接存储在外 接的记录器中； （2）仪器同部有一个大容量的内存，用于记录数据； （3）采用插入数据记录卡。 外接的记录器又称为电子手簿， 实际生产中常利用掌上电脑作为电子手薄。 全站仪和电 子手簿的数据通信，通过专用电缆以及设定数据传送条件来实现。 目前，全站仪已经成为世界上许多著名厂家生产的主要仪器，如美国天宝，瑞士徕卡， 日本索佳、拓普康及尼康，中国北光、南方、苏光等。这些仪器构造原理基本相同，具体操 作步骤不尽相同，使用时可详细阅读使用说明书。为了方便学习，本章以索佳仪器为例说明 其结构特点和使用方法。 三、SET 仪器的结构特点 不同的 SET 系列全站仪的外貌和结构各异，但其功能却大同小异。 （说明：实例介绍日本索佳公司生产的 SET2100 型全站仪。SET2100 型全站仪键盘， 共有 28 个按键，即 1 个电源开关键、1 个照明键、4 个软键、10 个操作键和 12 个字母键。 电源开关键、照明键、操作键和字母键的功能都比较形象、直观，这里只重点说明软键。 ） 1.软键功能的定义与分配 软键功能的定义与分配 （说明：仪器允许用户根据所进行的测量工作，对测量模式下的键功能进行分配。所定 义的键位将被永久保存直至再次改变为止。 内部存储器为用户提供两个寄存位置， 即用户定 义键位 1 和用户定义键位 2。经寄存的用户定义键位可随时恢复。仪器这种由用户针对不同 的测量工作，自由地定义键功能位置的特点，无疑将大大地方便用户，提高测量工作效率。 ）2.全站仪的模式与菜单结构 全站仪的模式与菜单结构 全站仪的模式与 （说明：对 SET 的操作是在测量模式、状态屏幕、记录模式、菜单模式、设置模式和 存储模式下进行的。模式间可以通过[ESC][REC][MENU][MEM][CNFG][MEAS]进行转换。 ） 四、自动全站仪与超站仪 （一）自动全站仪 1.定义 是一种能自动识辨、照准和跟踪目标的一种全站仪，又称为测量机器人。 2.基本原理 仪器向目标发射激光束，经反射棱镜返回，并被仪器中的 CCD 相机接受，从而计算出 反射光点中心位置， 得到水平方向和天顶距的改正数， 最后启动马达， 驱动全站仪转向棱镜， 自动精确照准目标。 （说明：如徕卡公司生产的 TCA2003 全自动全站仪，该仪器测角精度为 0.5 秒，测距 精度为 1mm+1×10-6D(D 为所测距离)。 自动全站仪由伺服马达驱动照准部和望远镜的转动和 定位，在望远镜中要有同轴自动目标识别装置，能自动照准棱镜进行测量。 ） （二）超站仪 1.定义 是全站仪（TPS）与 GPS 完美结合，它是集成 GPS 接收机的高性能全站仪。 2.基本原理 无需控制点、长导线和后方交会操作，只需安装超站仪，并使用 GPS 确定该点的准确 位置，然后就可以使用全站仪进行测量、放样。仅仅通过简单的安装调试,就可以简单、快 速地测量作业。 将 GPS 和全站仪集成为自由超站仪系统，可以在植被、建筑物等覆盖的隐蔽地区一带 作业，克服了 GPS 要求顶空必须通视的缺点。 （说明：超站仪(SmartStation)是徕卡公司最新推出的地面测量仪器设备,它集成了现代 全站仪、GPS 等技术发展的多种最新成果,代表了地面测量仪器设备的最先进水平。 SmartStation 将全站仪与 GPS 实现了无缝集成,实现了无控制点测量的功能； 同时在目标快速 自动搜索,较长距离高精度无棱镜测距,测量数据的无线传输等方面采用了众多的新技术。 ）§5-2 全站仪的使用摘要内容： 摘要内容：主要介绍基本测量、高级测量。讲课重点： 讲课重点：坐标测量与放样。 讲课难点： 讲课难点：后方交会测量；对边测量。 讲授重点内容提要： 讲授重点内容提要： 一、测量前的准备 在精密测量前应对仪器进行检定和校准。 1.仪器的检定与校准 仪器的检定与校准 （1）仪器加常数 在 100m 长的一条直线上选择 A、B、C 三点，并分别架设脚架。首先将仪器安置于端 点 A 的三脚架上，测得 得S AB , S AC 两段距离，然后再将仪器安置于中间点 B 的三脚架上，测S BC ,则其加常数 c 为 c = S AC ? (S AB + S BC )式中：S AB , S AC及S BC均为经倾斜改正后的水平距离。（2）补偿器零点差的设置 补偿器零点差的设置步骤如下： ①在设置模块中，选取“2.Instr Const”后，按回车键进入仪器常数设置状态。 ②选取“1.Tilt”后，按回车键进入补偿器零点差设置状态。 ③用盘左位置，精确照准一参考点（距仪器 50m 以外）后，按 YES 键，记下盘左观测 值，此时显示窗提示“Take F2”(进行盘右观测)。 ④用盘右位置，精确照准同一参考点后，按 YES 键，记下盘右观测值，此时显示窗显 示出补偿器零点的原值（Current）和新值（New） 。若需保存新测定结果，则可按 YES 键， 否则按 ESC 键。 （3）轴系的误差设置 在 SET 2110 全站仪上，可以对竖直度盘指标差，视准轴误差及横轴误差进行设置，如 图 5-14 所示。其操作步骤如下： ①在同时按住±、/和 F1 三个键后，再按开机键 ON，并持续约 2s，使仪器能够调出维修 程序。 ②用↓键和↑键（分别为上行和下行光标） ，选择“1.Cnfiguration”功能，并按回车键。然 后再用↓键和↑键将光标移到“1.Voffset,ES,EL”功能，按回车键。③用盘左照准目标Ⅰ（显示窗显示 F1）,按键 O SET 清除，并按回车键。 ④用盘右照准目标Ⅰ（显示窗显示 F2）,并按回车键。 ⑤用盘左照准目标Ⅱ（显示窗显示 F1）,按回车键；再用盘右照准目标Ⅱ（显示窗显示 F2）,并按回车键。 ⑥显示窗显示竖盘指标差 Voffset、视准轴误差 ES 及横轴误差 EL 的原值和新值。 ⑦按回车键将新值存入内存，按 ESC 键退出，并保留原值。 SOKKIA 公司为了防止 ES 和 EL 值过大，在程序中将其限差设置为 20″，当新测定的 值超出 20″时，按回车键则不能存入新值。此时应将仪器送维修中心去调整横轴及视准轴位 置。 2.仪器的安置 仪器的安置 （1）用光学对中器安置仪器 用光学对中器安置仪器的步骤与经纬仪安置过程相同。利用圆水准器和管水准器整平 外。 （2）利用补偿器整平仪器（SET 2110 全站仪） 将望远镜置于与任意两个角螺旋平行的位置。 ①按 SET 键进入功能切换状态后，按 O 键，显示窗内以图形形式显示出圆水准器。中 间的黑圈点表示圆水准器气泡，其内、外圆圈所对应的倾斜范围分别为 3′和 4′。 ②按 DIGIT 键，则仪器显示竖轴在 x 轴（视准轴方向）和 y 轴（横轴方向）上的倾斜 分量。 ③用平行脚螺旋 A、B 使 x 轴方向的倾斜分量为零，用另一脚螺旋 C 使 y 轴方向上的 分量为零。 3.仪器参数的设置 仪器参数的设置 （1）气象改正 在测量中，将测设时的温度、气压输入到仪器中。 （说明：也可将仪器的气象改正项置零，并测定测距时的温度 T、气压 P，按式（5-4） 进行改正。即0.2904 P ? ? ?6 ?D = D? 278.96 ? ? × 10 1 + 0.003661T ? ?（5-4 ）式中，D 为仪器所显示的距离；P 为测距时的气压（100Pa） 为测距时的温度（℃） ；T 。 SET 2110 全站仪的参考条件为 T=15℃,P=101325Pa。 ）(2) 加常数 使用不同的棱镜时，应在仪器内设置不同的棱镜常数。 （说明：为了在距离显示值中消除加常数的影响，应在设置棱镜常数 P 值中考虑加常 数的影响。A=P+C ，式中，A 为置入仪器的加常数值；P 为棱镜加常数；C 为仪器加常数。 ） (3) 补偿器及轴系误差改正功能应处于“开”的状态 （说明：补偿器检查：将全站仪竖直制动后，调整脚螺旋，若天顶距读数发生变化，则 表明补偿器处于“开”的状态；若天顶距读数不发生变化，则表明补偿器处于“关”的状态。检 查轴系误差改正功能：先将全站仪的水平制动螺旋制动后，纵转望远镜，若水平方向读数发 生变化，则表明轴系误差改正功能处于“开”的状态；否则，表明轴系误差改正功能处于“关” 的状态。 ） 二.基本测量 1.角度测量 角度测量 全站仪使用水平方向置零方法测定 AOB 角的步骤如下： ①用水平制动钮和微动螺旋精确照准后视点； ②在测量模式第 2 页菜单下按[OSET]将后视点方向设置成零， HAR 处显示的 0 o 00′00 ′′ ； ③精确照准前视点； ④所显的（HAR）值，即为两点间的夹角。 2.距离测量 距离测量 （1）测量前的检查 （说明：一般包括：①电池电量已充足；②度盘指标已设置好；③仪器参数已按观测条 件设置好； ④气象改正数、 棱镜常数改正数和测距模式已设置完毕； ⑤已准确照准棱镜中心， 返回信号强度适宜测量。 ） （2）距离类型选择和距离测量 ①测量模式屏幕第 1 页菜单下按[ ◢ SHV]选取所需距离类型。 （说明：每按一次[ ◢SHV]将改变一次距离类型：[SDIST]表示斜距；[HDIST]表示平 距；[VDIST]表示高差。 ） ②按[SDIST]键，开始距离测量。 ③距离测量完成时仪器发出一短声响，并将测得为距离“S”、垂直角“ZA”和水平角 “HAR”值显示。 ④在多次测距求取平均值测量时，所得距离值显示为 S-1，S-2….。⑤进行重复测距时，按[STOP]停止测距和显示测距结果。 ⑥在多次测距求取平均值测量时，仪器在完成所指定测距次数后显示出距离的平均值 “S-A”。 （说明：SET 可以同时对角度和距离进行测量，如需记录测量数据时，可按照 “记录距 离测量数据”的操作方法进行。 ） 3.坐标测量 坐标测量 （1）三维坐标测量原理 如图 5-19 所示，B 为测站点，A 为后视点，已知 A、B 两点的坐标分别为（ N B 、 E B 、Z B ）和，用全站仪测量测点 1 的坐标（ N1 、 E1 、 Z 1 ） 。 （ N A 、 EA 、 Z A ）图 5-19三维坐标测量原理1 点的坐标可按下列公式计算出：N 1 = N B + S ? cos τ ? cos α ? ? ? E1 = E B + S ? cos τ ? sin α ? ? Z 1 = Z B + S ? sin τ + i ? l ? ?式中： N1 、 E1 、 Z 1 为测点坐标； N B 、 E B 、 Z B 为测站点坐标； S 为测站点至测点 斜距；τ 为测站点至测点方向的竖直角；α 为测站点至测点方向的坐标方位角； i 为仪器高； l 为目标高（棱镜高） 。 （1）由 A、B 两点的坐标计算出 B~A 边的坐标方位角；测设测站点至测点斜 （说明： 距、测站点至测点方向的水平角及竖直角；计算出 B~1 边的坐标方位角 α 。 （2）实际上，在将测站点和后视点坐标输入仪器后，瞄准后视点 A，通过操作键盘，即将水平度盘读数设 置为该方向的坐标方位角，此时水平度盘读数就与坐标方位角值相同；当用仪器瞄准 1 点， 显示的水平度盘读数就是测站至 1 点的坐标方位角。3） （ 上述计算是由仪器机内软件计算的， 通过操作键盘即可直接得到测点坐标。 ） （2）坐标测量前准备 （说明：包括①仪器已正确地安置在测点上；②电池已充足电；③度盘指标已设置好； ④仪器参数已按观测条件设置好；⑤气象改正数、棱镜类型、棱镜常数改正数和测距模式已 准确设置；⑥已准确照准棱镜中心，返回信号强度适宜测量；⑦测站数据已输入。 ） （3）坐标测量的步骤 ①精确照准目标点棱镜中心。 ②在坐标测量菜单屏幕下选择“1. Observation”后按回车键。 测定完成后，显示出目标点坐标值以及至目标点距离、垂直角和水平角值。 ③若为重复测量模式，按“STOP”停止测量并显示测量值。 ④若需将坐标数据记录于工作文件按“REC”。 ⑤输入下列各数据项： A． pt：目标点点号（最大点号长度为 14 字符） 。 B． Code：特征码或备注信息等每输完一数据项后按回车键。若按“↓”或“↑”，可以显 示和选取预先输入内存的特征码。 ⑥按“OK”记录数据。 ⑦照准下一目标点，按“OBS”开始下一目标点的坐标测量，当按“HT”键可进入测站数 据输入屏幕，重新输入测站数据。重新输入的测站数据将对下一观测值起作用。因此，如当 目标高等发生变化时，应在测量前输入变化后的值。 ⑧按“ESC”结束坐标测量并返回坐标测量菜单屏幕。 三.高级测量 高级测量包括后方交会测量、放样测量、偏心测量、对边测量和悬高测量等内容。 （一）后方交会测量 1.基本原理 已知 P1、P2、P3、P4 的坐标，确定测站点 P0 的坐标。 通过观测已知点 Pi 与测站点 P0 间的水平角观测值 H i 、垂直角观测值 Vi 和距离观测值。 D i ，由已知点的坐标值（ N i、E i Z i ）计算测站点坐标（ N 0 E 0 Z 0 ） （说明： 后方交会是通过对多个已知点的测量定出测站点的坐标的方法。 SET 通过观测 2～10 个已知点便可计算出测站点的坐标。观测的已知点越多，观测的距离越多，计算所得 的坐标精度也就越高。 可测距时， 最少观测 2 个已知点。 无法测距时， 最少观测 3 个已知点。 ） 2.坐标计算过程 测站点 N、E 坐标通过列出角度和边长误差方程，采用最小二乘法求取；Z 坐标则通过 计算平均值求取。 3.后方交会测量 （1）在测量模式的第 3 页菜单下按“RESEC”，显示 “已知点坐标输入屏幕”。 （2）输入第 1 已知点的坐标后按回车键。 （说明：在操作过程中，如需中断数据输入，按 ESC 键；读取坐标数据，按 READ 键； 记录坐标数据，按 REC 键。 ） （3）完成第 1 已知点坐标的输入后按[OK]，显示 “第 2 已知点坐标输入屏幕”。 （4）重复第（2）（3）步输入全部已知点各点的坐标。 、 （5）全部已知点坐标输入完毕后按“MEAS”，显示 “开始后方交会测量屏幕”。 （6）照准第 1 已知点，按“ANGLE”只进行角度测量，或者按“SDIST”进行角度距离测 量。 （7）当测量或者重复测量模式下按“STOP”后，显示 “测量结果屏幕”。 （说明：若是按“ANGLE”只进行角度测量则将不显示距离值。若采用该测量结果，输 入第 1 已知点的标高后按“YES”，随之屏幕提示进入下一已知点的观测。 ） （8）重复每（6）（7）步进行对第 2 点及其他已知点的测量。 、 （1）当计算测站点坐标所需的最少观测值数量得到满足后，屏幕上将显示出 （说明： “CALC”； （2）完成对全部已知点的测量后，按“YES”自动开始坐标计算； （3）操作过程中， 重新观测同一点按“NO”；观测下一点按“YES”；计算测站点坐标按“CALC”。 ） （9）进行测站点坐标计算时，屏幕显示 “测站点坐标计算屏幕”。 （10）计算完成后，显示计算结果。 （说明：其中标准差“ σ N ”“ σ E ”表示交会测量结果的精度。 ） （11）按“OK”采用所计算结果，该结果被作为测站坐标进行记录。显示恢复方位角设 备屏幕。（说明： 当放弃计算结果停止观测、 重新观测或增加已知点时分别按[ESC]、 [RE-OBST] 或[ADD]键； 采用的计算结果需要记入工作文件时按[REC]； 若需要定向设置方位角按[OK]， 否则按[ESC]。 ） （12）按[YES]设置方位角定向，否则按[NO]。 （二）放样测量 1.基本原理 基本原理 放样测量用于在实地上标定出所要求的点。在放样测量中，通过对照准点的水平角、距 离或坐标的测量， 仪器所显示的是预先输入的待放样值与实测值之差 （显示值＝实测值－放 样值） 。 2.放样测量方法 放样测量方法 放样测量一般只在盘左位置进行。 （1）距离放样测量 （说明： 根据某参考方向转过的水平角和至测站点的距离来测设所要求的点。 在菜单模 式下，选取“2.S-O”也可以进行放样测量。 ） 距离放样步骤如下： ①照准参考方向，在测量模式的第 2 页菜单下按两次“0 SET”将参考方向设置位零。 ②在测量模式的第 2 页菜单下按“S-O”显示 “放样测量菜单屏幕”。 ③选取“2.S-O”后按回车键，显示 “放样数据输入屏幕”。 ④输入放样距离（So dist）和放样角度（So Hang）数据项，按“OK”显示 “放样观测屏 幕”。图中，[S-OS]为测站至放样点的距离；[dHA]为测站至待放样点的水平角差值。 ⑤按“←→”，显示 “放样导入屏幕”。在第 2 行中所显示的角度值为角度实测值与放样 值之差，箭头方向为仪器照准部应转动的方向。 ⑥旋转照准部至使第 2 行所显示的角度值为 0°。在照准方向上安置棱镜并照准。 ⑦按“◢S-O”选取放样测量模式。放样测量模式有斜距放样测量[SDIST]、平距放样测量 [HDIST]、高差放样测量[VDIST]、坐标放样测量[COORD]和悬高放样测量[HT]五种可供选 择，每按一次“◢S-O”，变化一次。 ⑧按“SDIST”，进入“开始距离放样测量屏幕”，如图 5-26g)所示。距离测量进行后，显 示 “距离测量引导屏幕”。在第 3 行中所显示的距离值为距离放样值与实测值之差，箭头方 向为棱镜应移动的方向。 ⑨按箭头方向前后移动棱镜至第 3 行显示的距离值为 0， 再次按[SDIST][HDIST][VDIST]进行测量。当距离放样值与实测值之差在±1cm 范围内时，屏幕上显示两个箭头。使距离放 样值与实测值之差为 0 时定出待放样点位。 ⑩按“ESC”返回放样测量菜单屏幕，当需要设置距离测量参数用“EDM”。 （2）悬高放样测量 （说明： 悬高放样测量用于在实地上测设出由于位置过高或过低， 而无法在其位置上设 置棱镜的所要求点。 ） 其步骤如下： ①将棱镜安置在待放样点的正上方或者正下方，用小钢尺量取棱镜高，照准棱镜，在测 量模式下按“SDIST”显示 “开始放样测量屏幕”。 ②屏幕显示出的测量结果 （若在重复测量模式下按[STOP]显示 “测量模式屏幕”） 其中 ， S,ZA,和 HAR 分别为至棱镜的斜距、垂直角和水平角。 ③在测量模式第 2 页菜单下按“S-O”显示 “放样测量菜单屏幕”。 ④选取“2.S-O data”后按回车键，显示 “放样数据输入屏幕”。 ⑤输入棱镜高（Tgt.h.）和待放样点高（so dist）,每输入一个数据按回车键一次。 ⑥按“OK”显示 “放样观测屏幕”。 ⑦按“◢S-O”使屏幕底行显示“HT”。 ⑧按“HT”开始放样测量，0.7s 后屏幕上底第 3 行显示出悬高放样值与实测值之差（S-O Ht）,并每隔 0.5s 显示一次。按“←→”后，再按“HT”屏幕显示。 ⑨上下转动望远镜至使第 4 行处的显示为 0，此时，望远镜十字丝所照准点即为待放样 点的位置。 ⑩按“ESC”接受并返回放样测量菜单屏幕。 （3）坐标放样测量 （说明： 坐标放样测量用于在实地上测定出其坐标值为已知的点。 在输入待放样坐标后， SET 计算出放样所需水平角和平距值并存储于内部存储器中， 借助于角度放样和距离放样功 能便可设定待放样点位置。在菜单模式下选取“2. S-O”也可以进行坐标放样。预先输入仪器 的坐标数据可以输出和作为打桩的桩位坐标。为进行高程 Z 坐标的放样，将棱镜安置在测 杆等物上，使棱镜高相同。 ） 坐标放样测量的步骤 ①在测量模式的第 2 页菜单下按“S-O”，显示 “放样测量屏幕”。 ②选取“3. Stn data”后按回车键。③输入测站数据。输入棱镜高时，量取由棱镜中心至测杆底部的距离。 ④测站数据输入完毕后按“OK”进入“放样测量菜单屏幕”。 ⑤选取“4. Set hangle”后按回车键进入角度配置屏幕。 ⑥设置好方位角，随之显示出放样测量菜单屏幕。 ⑦选取“2. S-O date”后按回车键，显示 “放样数据输入屏幕”。 ⑧在 Np、Ep 和 Zp 中分别输入待放点的三个坐标值，每输入一个数据项后按回车键。 此时如果中断输入按“ESC”；读取数据按“READ”；记录数据按“REC”。 在上述数据输入完毕后，仪器计算出放样所需距离（SO dist）和水平角（SO Hang）并 显示在屏幕上。 ⑨按 OK 进入“放样观测屏幕”。 ⑩按“距离放样测量”中的第 5 至第 9 步骤操作定出待放样点的平面位置。11 ○为了确定出待放样点的高程，按 “◢ S-O”使之显示“COORD”。 12 ○按“COORD”开始高程放样测量，显示 “开始放样观测屏幕”。测量停止后显示出放样观测屏幕。 按“← →”后按“COORD”使之显示 “放样引导屏幕”。 其中第 4 行位置上所显示的值为至 放样点的高差，而由两个三角形组成的箭头指示棱镜应移动的方向。 若欲使至待放样的差值以坐标形式显示，在测量停止后再按一次“←→”。13 ○向上或者向下移动棱镜至使所显示的高差值为 0m（当该值接近于 0m 时，屏幕上显示出两个箭头：↑表示向上移动棱镜；↓表示向下移动棱镜） 。 当第 2、3、4 行的显示值均为 0 时，测杆底部所对应的位置即为待放样点的位置。14 ○按 ESC 返回放样测量菜单屏幕。下一个点的放样，从第 7 步开始重复上述操作。 3.对边测量 对边测量 （1）对边测量的概念 对边测量用于在不搬动仪器的情况下，直接测量某一起始点（ P1 ）与任何一个其他点 间的斜距、平距和高差。其原理示意见图 5-30 所示。在测站点上依次测量各反射棱镜的距 离 S1 , S 2 和水平角 θ 1 ，以及高差 h A1 、 hA 2 ，则可求得 P 至 P2 间的距离 C 和高差 h12 ： 12 C = S12 + S 2 ? 2 S1 ? S 2 ? cosθ 1 ； h12 = h A2 ? h A1在测量两点间高差时，将棱镜安置在测杆上，并使所有各点的目标高相同。（2）对边测量的步骤 ①在测量模式下，照准起始点 P1 后按“SDISP”开始测量。 ②测量停止后（在重复测量模式下按“STOP”） 。 ③照准目标点 P2 ，在测量模式第 3 页菜单下按“MLM”开始对边测量，显示 “开始对边 测量屏幕”。 ④按“STOP”键，测量停止后，显示 “对边测量结果屏幕”。 （说明： 屏幕上显示的 MLM 项目包括： 起始点 P1 与目标点 P2 间的斜距 S； 起始点 P1 与 目标点 P2 间的平距 H ；起始点 P1 与目标点 P2 间的高差 V ；测站点与目标点 P2 间的斜距 S ； ） 测站点与目标点 P2 间的垂直角 ZA ；测站点与目标点 P2 间的水平角 HAR 。 ⑤照准目标点 P3 后按“MLM”开始对边测量。 （说明：测量停止后显示起始点 P1 与目标点 P3 间的斜距、平距和高差。用同样的方法， 可以测量起始点与其他任一点间的斜距、平距和高差。 ） ⑥按 ESC 结束对边测量。 4．悬高测量 ． （1）悬高测量的概念 悬高测量用于对不能设置棱镜的目标（如高压输电线、桥梁等）高度的测量，其示意如 图 5-31 所示。图中可以看出，目标高计算公式：H t = h1 + h2 h2 = S sin θ Z 1 × cot θ Z 2? ? ? S cos θ Z 1 ?（5-9）图 5-31 悬高测量（2）悬高测量的步骤： ①将棱镜设于被测目标的正上方或者正下方， 用小钢尺量取棱镜高 （测点至棱镜中心的距离） 。 ②在测量模式第 3 页菜单下按“HT”进入仪器高、棱镜设置屏幕。 ③输入棱镜高后按“OK”。 ④照准棱镜。 ⑤在测量模式第 4 页菜单下按“SDIST”，开始距离测量。 ⑥测量停止后显示出测量结果。 ⑦照准目标。 ⑧在测量模式下使之显示“REM”功能。 ⑨按“REM”开始悬高测量，出现 “悬高测量屏幕”。0.7s 钟后在“HT.”一栏中显示出目标 至测点的高度，此后，每间隔 0.5s 钟显示一次测量值。 ⑩按“STOP”，出现 “悬高测量结束屏幕”，结束悬高测量操作。11 ○按 ESC 退回测量模式屏幕。§5-3 全站仪的检定摘要内容： 摘要内容：全站仪检验校正项目同经纬仪，其中照准部长水准管、圆水准器、光学对中器等 检验原理及校正方法与经纬仪相同。这里仅介绍测距误差检定、测角误差检定。 讲授重点内容提要： 讲授重点内容提要：一、全站仪测距误差检定1.仪器外观及功能检查 仪器外观及功能检查 检查是针对全站仪整体，其基本要求为： （1）仪器表面不得有碰伤、划痕、脱漆及锈蚀，盖板及各部件结合完整，密封性好。 （2）光学部件表明清洁，无擦痕、霉斑、麻点及脱膜现象；望远镜十字丝成像清晰、 粗细均匀、视场亮度均匀；目镜及物镜调焦转动平稳，不应有晃动或自行滑动现象。 （3）圆水准器和管水准器不得松动，脚螺旋转动松紧适度，水平和竖直制动、微动螺 旋运转平稳可靠。 （4）操作键盘上各键反应灵敏，功能正常，液晶显示清晰、完整。 （5）数据传输接口及外接电源完好，机载电池接触良好。 （6）仪器标识（生产厂家、型号等）应完好。国产仪器必须具有计量器具制造许可证 编号、CMC 标志及出厂合格证书。 以上检查一般针对新购仪器， 对于使用中的仪器， 只要求不影响测距及测角的准确度即可。 2.测距轴与视准轴吻合性检定 测距轴与视准轴吻合性检定 测距信号的发射与接收光轴称之为测距轴， 其检查与调整一般是由生产厂家或仪器维修 部门进行。在全站仪中，一般采用测距轴与视准轴同轴的光学系统，即在望远镜十字丝照准 反射棱镜中心时，测距信号最强。其检定方法如下： （1）将仪器和棱镜分别安置于 50～100m 线段的两端，照准棱镜中心，读取水平方向 读数 H 和天顶距读数 Z ； （2）用水平微动螺旋左、右偏转仪器，直至信号恰好减少到临界值为止，读取水平方 向读数 H 1 和 H 2 ； （3）照准棱镜中心后，再用竖直微动螺旋上、下转动望远镜，直至信号恰好减少到临 界值为止，读取竖直方向读数 Z 1 和 Z 2 ； (4)计算水平和竖直临界角的绝对值 (5)测距轴与视准轴吻合性不合格应送仪器维修中心，调整发光轴位置。 3.测程的检定 测程的检定 测程的检定应在大气透明度良好且无明显大气抖动的阴天进行。由于检验基线一般较 短，因此，只检验使用单棱镜的测程是否满足仪器规定的指标。检定时，分别将仪器和反光 棱镜安置于基线两端，进行 10 次重复距离测量（每次读数需重新照准）并按计算一次距离 测量标准差 ms 。标准差应小于或等于仪器的距离精度。 4.调制光相位不均匀误差的检定 调制光相位不均匀误差的检定 检定采用“偏调法”进行。 （说明：选择长约 50m 的检定场地，两端分别安置全站仪和反射棱镜，并使仪器和棱 镜同高。用望远镜十字丝精确照准棱镜标志，读取一组距离值，然后用水平微动螺旋对棱镜 进行左右扫描，并在水平度盘每微动一个小角（30 秒或 1 分）时，读取一组距离观测值； 然后用竖直微动螺旋在垂直方向微动一个小角， 再对水平方向进行左右扫描， 每微动一个小 角读取一组读数，并注记出各测点距离值的尾数，然后用勾绘等高线的方法勾绘出相位曲 线。 ） 5. 幅相误差的检定 在不同测程的情况下， 接收信号的强弱不同会使其幅度发生变化， 由此而引起的测距误 差称为仪器的幅相误差。幅相误差的检定方法一般是在发射物镜和接收物镜前另外安置一个灰度滤光片减光系 统。 （说明： 为了确保检定结果的准确性， 应采取以下措施： 检定前应对仪器预热 30min （1） 左右， 以消除由于仪器内部温度不一致带来的测距误差； 检定开始前应精确照准反射镜， （2） 此后的检定过程中，不再重新照准反射镜或者偏调仪器； （3）检定应在室内进行，且仪器与 反射镜间的距离尽可能远（大于 50m）） 。 6. 测尺频率的检定 精测尺频率检定一般是在室温下测定其频率的偏移。 二、全站仪测角误差检定 （说明：除了三轴关系外，电子经纬仪还应满足以下条件：①横轴应通过竖盘中心；② 竖轴应通过水平度盘中心；③水平及竖直度盘的分划应无系统误差；④测微系统（包括光学 测微器和电子测微系统） 应无系统误差， 并应同度盘的分划相匹配； ⑤望远镜成像质量良好， 调焦时视准轴应无变动。 ） 1.补偿器零点差的调整 补偿器零点差的调整 目前绝大多数仪器零位是动态的， 在仪器说明书中均有调整零点差的说明， 可根据说明， 通过软件重新设置零位，消除零点差。 2.照准部旋转时基座位移产生的误差检定 照准部旋转时基座位移产生的误差检定 检定方法是： 在仪器墩台上安置好仪器并照准一平行光管， 顺时针旋转照准部一周照准 目标读数，再顺转一周照准目标读数。然后逆时针旋转照准部一周照准目标读数，再逆转一 周照准目标读数。以上操作为一测回，连续测定 10 个测回，分别介绍顺、逆两次照准目标 读数的差值，并取 10 次平均值作为最终结果。对于 0.5″级的仪器，其值不应超过 0.3″；对 于 2″级的仪器，其值不应超过 1.5″。若检定结果超限时，则应送仪器维修中心修理。 （1）空隙带动误差 仪器脚螺旋与螺孔之间存在着空隙，当旋转照准部时，可能使脚螺旋在其螺孔内移动， 从而导致基座和水平度盘发生微小的方位变动。 （说明： 这种方位变动只有在照准部开始转动时才会发生， 变动旋转方向时取得最大值， 而后逐渐减小。 当脚螺旋已压向孔壁一侧时就不再变动了。 这种影响使得照准部向右旋转时， 度盘读数偏小， 向左旋转时，度盘读数偏大。因此， 当观测某一组方向时，在照准零方向前， 先将仪器沿要旋转的方向转动 1-2 周，并在照准其他方向时，必须保持按同一方向旋转，即 可消除或减弱此项误差的影响。 ）（2）弹性带动误差 若竖轴与其轴套之间存在较大磨擦，在照准部旋转时就可能带动基座而产生弹性扭曲， 同时水平度盘产生微小的方位变动。 （说明：这种扭曲主要发生在照准部开始旋转的瞬间，在转动过程中其值减小，从而时 读数在顺时针旋转情况下偏小。 ） 3．全站仪其他检查项目 ． (1）测量数据记录功能检查 全站仪一般采用以下两种记录数据方式：①配置的存储卡，有专用卡和 PCMPIA(Personal Computer Memory Card International Association)卡；②内置存储器。 对于存储卡（存储器）要求其初始化工作正常；存储容量要达到说明书的标称指标；测 量数据可以完整地存储到存储卡（器）中，并能在全站仪上调用这些数据。其检查方法是按 照仪器说明书提供的操作步骤，逐步进行检查，发现异常情况应及时分析原因。若故障系仪 器本身原因，则应及时对仪器进行维修。 (2）数据通信功能检查 全站仪数据通信是指全站仪与计算机之间的双向数据交换。 目前主要的数据交换方式有 两种：一种是借助于存储卡或通过 PCMCIA 卡作为数据载体，另一种是利用全站仪的数据 输入及输出接口，并用专用电缆传输数据。 ①PCMCIA 存储卡及专用存储卡检查 PCMCIA 存储卡是个人计算机存储卡国际协会确定的标准计算机设备的一种配件（简 称 PC 卡） ，目的是为了提高不同计算机之间以及其他电子产品之间的信息交换，一般便携 机都设置有 PCMPIA 卡插口，只要插入 PC 卡，即可达到扩充系统的目的。 ②电缆传输数据功能的检查 全站仪数据通信的另一种方式是指全站仪将测得或处理后的数据， 通过电缆直接传输到 计算机或其他设备中，也可将计算机的数据传至全站仪，或者直接由计算机控制全站仪。全 站仪每次传输的数据量有限，所以一般全站仪采用串型通信方式。 对该功能的要求是： 计算机与全站仪间的数据交换能正常进行， 即全站仪与计算机能实 现数据互传。若传输不能正常进行，则要检查计算机端口选择是否正确，波特率是否一致， 电缆是否有损坏等；在排除以上原因后，若还不能正常传输数据，则应将仪器送维修中心进 行修理。 (3）误差改正软件及其他应用软件检查在新型全站仪中不仅设置有加常数改正、大气参数改正、轴系误差（视准轴误差、横轴 误差及竖轴误差）改正和竖盘指标差修正等改正软件，而且也设置有坐标放样测量、后方交 会等应用软件。 对于这些软件运算结果必须正确无误。 检查时应按仪器说明书中提供的操作 步骤进行实际对比。三、仪器使用的注意事项和养护1．使用注意事项 ． （1）新购置的仪器，如果首次使用，应结合仪器认真阅读仪器使用说明书。通过反复 学习、使用和总结，力求做到“得心应手”，最大限度地发挥仪器的作用。 （2）测距仪的测距头不能直接照准太阳，以免损坏测距的发光二极管。 （3）在阳光下或阴雨天气进行作业时，应打伞遮阳、遮雨。 （4）在整个操作过程中，观测者不得离开仪器，以避免发生意外事故。 （5）仪器应保持干燥，遇雨后应将仪器擦干，放在通风处，完全凉干后才能装箱。 （6）全站仪在迁站时，即使很近，也应取下仪器装箱。 （7）运输过程中必须注意防震，长途运输最好装在原包装箱内。 2．仪器的养护 ． （1）仪器应经常保持清洁，用完后使用毛刷、软布将仪器上落的灰尘除去。如果仪器 出现故障，应与厂家或厂家委派的维修部联系修理，决不可随意拆卸仪器，造成不应有的损 害。仪器应放在清洁、干燥、安全的房间内，并由专人保管。 （2）棱镜应保持干净，不用时要放在安全的地方，如有箱子应装在箱内，以避免碰坏。 （3）电池充电应按说明书的要求进行。思考题1．试述全站仪的结构原理。 2．全站仪测量主要误差包括哪些？应任何消除？ 3．全站仪为什么要进行气压、温度等参数设置？ 4．试分析全站仪的测距误差和测角误差。
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