建筑工程坐標測量施工技術(shù)培訓(xùn)講義PPT

1、第六章 坐標測量 知識目標： 掌握坐標測量基本原理；掌握利用全站儀進行坐標測量的外業(yè)工作程序與方法；能力目標： 掌握全站儀的基本操作方法1第一節(jié) 坐標測量概述 測量工作的基本任務(wù)是確定地面點的空間位置。確定地面點的空間位置需用三個量，通常是確定地面點的平面坐標和地面點的高程。 坐標是用于表示地面或空間點在平面坐標系中的平面位置，常用（X，Y）表示。我國所使用的平面坐標系統(tǒng)有：1954年北京坐標系、1980年國家坐標系統(tǒng)、地方城市坐標系統(tǒng)，在局部小范圍地區(qū)，也可使用獨立的坐標系統(tǒng)。 2測量坐標方法 傳統(tǒng)的方法有三角測量（一、二、三、四等三角測量、小三角測量）、導(dǎo)線測量（單一導(dǎo)線、結(jié)點導(dǎo)線、導(dǎo)線網(wǎng)

2、）和交會測量（前方、側(cè)方、后方、測邊交會等） 現(xiàn)代的方法有全站儀法和GPS法 3第二節(jié) 全站儀的操作方法 全站儀是在電子經(jīng)緯儀和電子測距技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種智能化測量儀器，是由電子測角、電子測距、電子計算機和數(shù)據(jù)存儲單元等組成的三維坐標測量系統(tǒng)，測量結(jié)果能自動顯示，并能與外圍設(shè)備交換信息的多功能儀器。由于該儀器能較完善地實現(xiàn)測量和處理過程的一體化，所以人們稱之為全站型電子速測儀，簡稱全站儀。 4全站儀的類型 瑞士徠卡的TC系列、日本尼康DTM系列、日本拓普康GTS-720系列、德國歐普同的E系列，蔡司Elta CElta SElta R系列、美國Trimble3600系列、瑞士捷創(chuàng)力的GD

3、M500系列、日本賓得的PCS-315系列、日本索佳的SET2010系列、蘇州一光OTS600系列和中國南方的NTS-350系列。 5全站儀的特點 全站儀有使用方便、功能強大、自動化程度高、兼容性強等諸多優(yōu)點，已作為常用測量儀器普遍使用。 全站儀是一種多功能儀器，除能自動測距、測角和測高差三個基本要素外，還能直接測定坐標以及放樣等。具有高速度、高精度和多功能的特點。因此，它既能完成一般的控制測量，又能進行建筑施工放樣和地形圖的測繪。6全站儀尼康賓得索佳拓普康徠卡7全站儀的構(gòu)造 拓普康GTS系列全站儀外形及部件名稱 8全站儀的結(jié)構(gòu)全站儀的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示：其基本裝備包括光電測角系統(tǒng)、光電測距系

4、統(tǒng)、雙軸液體補償裝置和微處理器（測量計算機系統(tǒng)）。有些自動化程度高的全站儀還有自動瞄準和自動跟蹤系統(tǒng)。全站儀通過測量計算機有序地實現(xiàn)每一專用設(shè)備的功能。接口微處理器顯示器鍵 盤數(shù)據(jù)程序存儲器光電測角系統(tǒng)雙軸液體補償裝置自動瞄準與跟蹤I/O總線光電測距系統(tǒng)9光電測量系統(tǒng)全站儀有兩大光電測量系統(tǒng)，即光電測角系統(tǒng)和光電測距系統(tǒng)，它是全站儀的技術(shù)核心。電子測角系統(tǒng)的機械轉(zhuǎn)動部分及光學(xué)照準部分與一般光學(xué)經(jīng)緯儀基本相同，其主要的不同點在于電子測角采用電子度盤而非光學(xué)度盤。光電測距機構(gòu)與普通電磁波測距儀相同，與望遠鏡集成在一起。光電測角系統(tǒng)與光電測距系統(tǒng)使用共同的光學(xué)望遠鏡，使得角度和距離測量只需照準一次。

5、光電測量系統(tǒng)通過I/O接口與測量計算機聯(lián)系起來，由測量計算機控制光電測角、測距，并實時處理數(shù)據(jù)。在現(xiàn)代全站儀的光電測距系統(tǒng)中，有的還具有無棱鏡激光測距技術(shù)（如拓普康GPT系列），它是在測距時將激光（可見或不可見）射向目標，經(jīng)目標表面漫反射，測距儀接收到漫反射光而實現(xiàn)距離測量。目前，無棱鏡測距范圍，由于漫反射信號衰減一般在200m以內(nèi)。10雙軸液體補償系統(tǒng) 由于豎軸不嚴格在鉛垂線方向上,對角度的影響無法通過一測回取平均消除，一些較高精度的全站儀都裝有雙軸液體補償器，以補償豎軸傾斜對觀測角度的影響。雙軸液體補償器補償范圍一般在3以內(nèi)。除雙軸光電液體補償之外，有的全站儀還有視準差、橫軸誤差、指標差等

6、修正，以提高單盤位觀測精度。11自動瞄準與跟蹤 全站儀正向著測量機器人的方向發(fā)展，自動瞄準與跟蹤是重要的技術(shù)標志。全站儀自動瞄準的原理是用CCD攝像機獲取棱鏡反射器影像與內(nèi)存的反射器標準圖像比較，獲取目標影像中心與內(nèi)存圖像中心的差異量，同時啟動全站儀內(nèi)部的伺服電機轉(zhuǎn)動全站儀照準部、望遠鏡，減少差異量，實現(xiàn)正確瞄準目標。比較與調(diào)整是反復(fù)的自動過程，同時伴隨有自動對光等動作。全站儀自動跟蹤是以CCD攝像技術(shù)和自動尋找瞄準技術(shù)為基礎(chǔ)，自動進行圖像判斷，指揮自身照準部和望遠鏡的轉(zhuǎn)動、尋找、瞄準、測量的全自動的跟蹤測量過程。12測量計算機系統(tǒng) 全站儀是測量光電化技術(shù)與計算機技術(shù)的有機結(jié)合，全站儀配有測量

7、專用計算機，微處理器是全站儀的核心部件，它如同計算機CPU，由它來控制和處理電子測角、測距的信號，控制各項固定參數(shù)，如溫度、氣壓等信息的輸入、輸出，還由它進行安置、觀測誤差的改正、有關(guān)數(shù)據(jù)的實時處理及自動記錄數(shù)據(jù)或控制電子手簿等。微處理器通過鍵盤和顯示器指揮全站儀有條不紊地進行光電測量工作。 13電子測角系統(tǒng) 電子經(jīng)緯儀的測角系統(tǒng)一般分為三大類： 編碼度盤測角系統(tǒng) 增量式光柵度盤測角系統(tǒng) 動態(tài)光柵度盤測角系統(tǒng)14全站儀的操作方法全站儀的功能很多，它是通過顯示屏和操作鍵盤來實現(xiàn)的。不同型號的全站儀操作鍵盤不同，大致可區(qū)分為兩大類：一類是操作按鍵比較多（15個左右），每個鍵都有23個功能，通過按某

8、個鍵執(zhí)行某個功能；另一類是操作按鍵比較少，只有幾個作業(yè)模式按鍵和幾個軟鍵（功能鍵），通過選擇菜單達到執(zhí)行某項功能。下面以拓普康GTS系列全站儀為例，介紹全站儀的使用。 15全站儀的按鍵名稱及功能按鍵名 稱 功 能坐標測量鍵坐標測量模式距離測量鍵距離測量模式ANG角度測量鍵角度測量模式MENU菜單鍵在菜單模式和正常測量模式之間切換，在菜單模式下設(shè)置應(yīng)用測量與調(diào)節(jié)方式ESC退出鍵返回測量模式或上一層模式從正常測量模式直接進入數(shù)據(jù)采集模式或放樣模式POWER電源鍵電源開關(guān)F1 - F4軟鍵（功能鍵）對應(yīng)于顯示的軟鍵信息16角度測量模式 頁碼軟鍵顯示符號功能1F1F2F3F4OSETHOLDHSETP

9、1水平角置為00000鎖定水平角通過鍵入數(shù)字設(shè)置水平角顯示第2頁軟鍵功能2F1F2F3F4TILTREPV%P2設(shè)置傾斜改正,如果選擇ON,顯示窗顯示傾斜改正數(shù)角度重復(fù)測量模式，這個功能僅GTS211D才有垂直角、百分比坡度模式顯示第3頁軟鍵功能3F1F2F3F4HBZR/LCMPSP3對每隔90水平角設(shè)置蜂鳴聲變換水平角的右/左旋轉(zhuǎn)計數(shù)方向變換天頂距/高度角顯示第1頁軟鍵功能17距離測量模式 1F1F2F3F4MEASMODES/AP1啟動測量設(shè)置測量模式精測/粗測/跟蹤設(shè)置音響模式顯示第2頁軟鍵功能2F1F2F3F4OFSETS.Om/f/iP2偏心測量模式放樣測量模式米,英尺,或者英尺、

10、英寸單位的變換顯示第1頁軟鍵功能18坐標測量模式 1F1F2F3F4MEASMODES/AP1開始測量設(shè)置測量模式精測/粗測/跟蹤設(shè)置音響模式顯示第2頁軟鍵功能2F1F2F3F4R.HTINS.HTOCCP2通過輸入設(shè)置棱鏡高度通過輸入設(shè)置儀器高度通過輸入設(shè)置測站點坐標顯示第3頁軟鍵功能3F1F2F3F4OFSETS.Om/f/iP2偏心測量模式放樣測量模式米,英尺,或者英尺、英寸單位的變換顯示第1頁軟鍵功能19顯示窗內(nèi)常用符號的意義 顯示內(nèi) 容顯示內(nèi) 容V垂直角N北向坐標HR水平角（右）E東向坐標HL水平角（左）Z高 程HD水平距離*EDM（電子測距）正在進行VD高 差m以米為單位SD斜 距

11、ft以英尺為單位fi以英尺與英寸為單位20測量準備 將全站儀對中、整平 打開電源，顯示器初始化 ,檢查電量縱轉(zhuǎn)望遠鏡，使顯示器顯示垂直度盤讀數(shù)和水平度盤讀數(shù)設(shè)置各種參數(shù)和測量模式21角度測量 水平角右角（HR）和垂直角（V）測量 水平角右角（HR）、左角（HL）的切換水平角讀數(shù)設(shè)置 （0SET /HOLD ）豎直角讀數(shù)設(shè)置 （天頂距、高度角坡度的切換 ）22距離測量 距離測量可設(shè)為單次測量和N次測量。一般設(shè)為單次測量，以節(jié)約用電。距離測量可分為三種測量模式，即精測模式、粗測模式、跟蹤模式。一般情況下用精測模式觀測，最小顯示單位為1mm，測量時間約2.5s。粗測模式最小顯示單位為10mm，測量時

12、間約0.7s。跟蹤模式用于觀測移動目標，最小顯示單位為10mm，測量時間約0.3s。 23直接距離測量 當(dāng)距離測量模式和觀測次數(shù)設(shè)定后，在測角模式下，照準棱鏡中心，按 鍵，即開始連續(xù)測量距離，顯示內(nèi)容從上往下為水平角（HR）、 平距（HD）和高差（VD）。若再按 鍵一次，顯示內(nèi)容變?yōu)樗浇牵℉R）、垂直角（V）和斜距（SD）。當(dāng)不再需要連續(xù)測量時，可按F1（MEAS）鍵，按設(shè)定的次數(shù)測量距離，最后顯示距離平均值。 注：當(dāng)光電測距正在工作時，HD右邊出現(xiàn)“*”標志。 24偏心測量 當(dāng)棱鏡直接架設(shè)有困難時，如要測定電線桿中心位置，偏心測量模式是十分有用的。如圖所示，只要在與儀器平距相同的點P安置棱

13、鏡，在設(shè)置儀器高度、棱鏡高后，用偏心測量（第2頁F1）即可測得到被測物中心A0的距離和被測物中心的坐標。 25偏心測量 在距離測量模式下，選擇偏心測量（0FSET）模式，接著照準棱鏡P點，按F1（MEAS）鍵，測定儀器到棱鏡的水平距離；再按F4（SET）鍵，確定棱鏡的位置，接著用水平制動螺旋照準目標A0點；然后，每按一次距離測量鍵，即 鍵，平距（HD）、高差（VD）和斜距（SD）依次顯示。若在偏心測量之前，設(shè)置（輸入）了儀器高、棱鏡高、測站點坐標，每按一次坐標測量鍵，即 鍵，N，E和Z坐標依次顯示。最后按ESC鍵返回前一個模式。 26存儲管理 在主菜單(MENU)下按F3鍵，進入存儲管理模式，

14、共有三項八條菜單，具體內(nèi)容有： 文件狀態(tài)(FILE STATUS)：顯示已存儲的測量數(shù)據(jù)(MEAS.)文件和坐標數(shù)據(jù)(COORD.)文件總數(shù)和數(shù)據(jù)個數(shù)。 查閱(SEARCH)：查閱記錄數(shù)據(jù)，即可查閱測量數(shù)據(jù)(MEAS.DATA)、坐標數(shù)據(jù)(COORD.DATA)和編碼庫(PLODE LIB)。共有三種查閱方式：查閱第一個數(shù)據(jù)(FIRST DATA)，查閱最后一個數(shù)據(jù)(LAST DATA)，按點號或登記號查閱(PT# DATA)。在查閱模式下，點名(PT# ，BS#)、標識符ID、編碼PCODE和高度數(shù)據(jù)(INS.HT,R.HT)可以更正，但觀測數(shù)據(jù)不能更改。 文件管理(FILE MAINTAN

15、)：刪除文件(DEL)/編輯文件名(REN)/查閱文件中數(shù)據(jù)(SRCH)。 輸入坐標(COORD.INPUT)：將控制點或放樣點坐標數(shù)據(jù)輸入并存入坐標數(shù)據(jù)文件。 刪除坐標(DELETE COORD)：刪除坐標數(shù)據(jù)文件中的坐標數(shù)據(jù)。 輸入編碼(PCODE INPUT)：將編碼數(shù)據(jù)輸入并存入編碼庫，共有150個編號。 數(shù)據(jù)傳送(DATA TRANSFER)：可以直接將內(nèi)存的測量數(shù)據(jù)或坐標數(shù)據(jù)或編碼庫數(shù)據(jù)傳送到計算機。也可以從計算機將坐標數(shù)據(jù)或編碼庫數(shù)據(jù)直接裝入儀器內(nèi)存。還可進行通訊參數(shù)數(shù)據(jù)設(shè)置。 初始化(INITIALIZE)：用于內(nèi)存初始化，可對所有測量數(shù)據(jù)和坐標數(shù)據(jù)文件(FILE DATA)初

16、始化，對編碼庫數(shù)據(jù)(PCODE DATA)初始化及對文件數(shù)據(jù)和編碼數(shù)據(jù)(ALL DATA)初始化，但對測站點坐標，儀器高和棱鏡高不會被初始化。27全站儀操作注意事項 （1）儀器應(yīng)由專人使用、保管。遷站、裝箱時只能握住儀器的支架，而不能握住鏡筒，以免對儀器造成損傷，影響觀測精度。 （2）日光下測量應(yīng)避免將物鏡直接瞄準太陽。若在太陽下作業(yè)應(yīng)安裝濾光器。 （3）避免在高溫和低溫下存放儀器，亦應(yīng)避免溫度驟變（使用時氣溫變化除外）。在高溫天氣作業(yè)時，必須撐傘，否則儀器內(nèi)部溫度容易升到6070C，從而縮短儀器的使用壽命。 （4）儀器不使用時，應(yīng)將其裝入箱內(nèi)，置于干燥處，注意防震、防塵和防潮。 （5）若儀器

17、工作處的溫度與存放處的溫度差異太大，應(yīng)先將儀器留在箱內(nèi)，直至它適應(yīng)環(huán)境溫度后再使用儀器。 （6）儀器長期不使用時，應(yīng)將儀器上的電池卸下分開存放。電池應(yīng)每月充電一次。28全站儀操作注意事項 （7）儀器運輸應(yīng)將儀器裝于箱內(nèi)進行，運輸時應(yīng)小心避免擠壓、碰撞和劇烈震動，長途運輸最好在箱子周圍使用軟墊。 （8）儀器安裝至三腳架或拆卸時，要一只手先握住儀器，以防儀器跌落。 （9）外露光學(xué)件需要清潔時，應(yīng)用脫脂棉或鏡頭紙輕輕擦凈，切不可用其他物品擦拭。 （10）儀器使用完畢后，用絨布或毛刷清除儀器表面灰塵。儀器被雨水淋濕后，切勿通電開機，應(yīng)用干凈軟布擦干并在通風(fēng)處放一段時間。 （11）作業(yè)前應(yīng)全面仔細檢查儀

18、器，確信儀器各項指標、功能、電源、設(shè)置和改正參數(shù)均勻符合要求時再進行作業(yè)。 （12）即使發(fā)現(xiàn)儀器功能異常，非專業(yè)維修人員不可擅自拆開儀器，以免發(fā)生不必要的損壞。 （13）其他使用要點與光學(xué)經(jīng)緯儀相同。29第三節(jié) 坐標測量方法 坐標測量實際上也是測量角度和距離，再通過機內(nèi)軟件由已知點坐標計算未知點坐標，因此坐標測量需先輸入測站點坐標和后視點坐標或已知方位角。 GTS全站儀可在坐標測量模式下直接測定碎部點（立棱鏡點）坐標。在坐標測量之前必須輸入測站點坐標，進行后視定向。若測量三維坐標，還必須輸入儀器高和棱鏡高。具體操作如下：3031二、儀器高和目標高的設(shè)置要想測得未知點的正確高程（Z）值，還需要正確設(shè)置儀器高和目標高（鏡高）