《建筑工程測量》第5章 全站儀

建筑工程測量第5章全站儀5.1全站儀的構(gòu)造及其輔助設(shè)備5.2全站儀的基本操作5.3全站儀的模塊測量5.4全站儀測量誤差5.1.1全站儀外部構(gòu)造5.1.2

各測量模式下功能鍵（軟鍵）的功能5.1.3星鍵（★鍵）模式5.1.4全站儀的輔助設(shè)備5.1全站儀的構(gòu)造及其輔助設(shè)備章目錄5.1全站儀的構(gòu)造及其輔助設(shè)備節(jié)目錄章目錄測角部分測距部分顯示屏鍵盤接口電源中央處理單元輸入輸出圖5-1全站儀結(jié)構(gòu)原理圖CPUI/O5.1.1全站儀外部構(gòu)造節(jié)目錄章目錄圖5-2托普康GTS-751型全站儀5.1.1全站儀外部構(gòu)造節(jié)目錄章目錄按鍵名稱功能0～9數(shù)字鍵輸入數(shù)字A～/字母鍵輸入字母ESC退出鍵退回到前一個顯示屏或前一個模式★星鍵用于若干儀器常用功能的操作ENT回車鍵數(shù)據(jù)輸入結(jié)束并認(rèn)可時按此鍵TabTab鍵光標(biāo)右移，或下移一個字段B.S.后退鍵輸入數(shù)字或字母時，光標(biāo)向左刪除一位ShiftShift鍵同計算機(jī)Shift鍵功能CtrlCtrl鍵同計算機(jī)Ctrl鍵功能AltAlt鍵同計算機(jī)Alt鍵功能Func功能鍵執(zhí)行由軟件定義的具體功能a字幕切換鍵切換到字母輸入模式

光標(biāo)鍵上下左右移動光標(biāo)POWER電源鍵控制電源的開/關(guān)（位于儀器支架側(cè)面上）S.P.空格鍵輸入空格

輸入面板建顯示軟輸入面板表5-1托普康GTS-751型全站儀各按鍵的名稱及功能5.1.2各測量模式下功能鍵（軟鍵）的功能節(jié)目錄章目錄a）角度測量模式（P1頁）b）角度測量模式（P2頁）c）傾斜距離測量模式（P1頁）d）傾斜距離測量模式（P2頁）圖5-3（1）

功能鍵（軟鍵）在不同測量模式下的功能5.1.2各測量模式下功能鍵（軟鍵）的功能節(jié)目錄章目錄圖5-3（2）

功能鍵（軟鍵）在不同測量模式下的功能g）坐標(biāo)測量模式（P1頁）h）坐標(biāo)測量模式（P2頁）e）水平距離測量模式（P1頁）f）水平距離測量模式（P2頁）5.1.3星鍵（★鍵）模式節(jié)目錄章目錄圖5-4星鍵[★]下的儀器操作選項5.1.4全站儀的輔助設(shè)備節(jié)目錄章目錄a）單棱鏡b）三棱鏡

全站儀常用的輔助設(shè)備有：（1）三腳架。（2）反射棱鏡或反射片。（3）垂球。（4）管式羅盤。（5）打印機(jī)連接電纜。（6）溫度計和氣壓表。（7）數(shù)據(jù)通信電纜。（8）陽光濾色鏡。（9）電池及充電器。5.2.1全站儀測量原理5.2.2

測量前的準(zhǔn)備工作5.2.3全站儀的操作與使用5.2.4全站儀的其他功能5.2全站儀的基本操作章目錄5.2.1全站儀測量原理

全站儀測讀角系統(tǒng)是利用光電掃描度盤，自動顯示于讀數(shù)屏幕，使觀測時操作更簡單，且避免了人為讀數(shù)誤差。目前，電子測角有三種度盤形式，即編碼度盤、光柵度盤和格區(qū)式度盤，

（1）安裝電池。（2）安置儀器。（3）開機(jī)和檢查顯示屏顯示的測量模式。（4）設(shè)置儀器參數(shù)。（5）其他方面。5.2.2測量前的準(zhǔn)備工作節(jié)目錄章目錄5.2.3全站儀的操作與使用（一）水平角測量節(jié)目錄章目錄1．基本操作方法2．水平角測量

（1）選擇水平角顯示方式。水平角顯示具有左角HAL（逆時針角）和右角HAR（順時針角）兩種形式可供選擇，進(jìn)行測量前，應(yīng)首先定義顯示方式。（2）進(jìn)行水平度盤讀數(shù)設(shè)置。①水平方向置零。②方位角設(shè)置（水平度盤定向）。

用全站儀測水平角時，首先選擇水平角顯示方式，然后精確照準(zhǔn)后視點(diǎn)并進(jìn)行水平方向置零（水平度盤的讀數(shù)設(shè)置為0°00′00"），再旋轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡精確照準(zhǔn)前視點(diǎn)，此時顯示屏幕上的讀數(shù)，便是要測的水平角值，記入測量手簿即可。5.2.3全站儀的操作與使用（一）水平角測量節(jié)目錄章目錄3．豎直角測量a）b）圖5-6

豎直角的測量5.2.3全站儀的操作與使用（二）距離測量節(jié)目錄章目錄1．參數(shù)設(shè)置（1）棱鏡常數(shù)等參數(shù)。式中，NC為光通過棱鏡玻璃的群折射率；

NR為光在空氣中的群折射率；

a為棱鏡前平面（透射面）到棱鏡錐頂?shù)木嚯x；

b為棱鏡前平面到棱鏡裝配支架豎軸之間的距離。（2）大氣改正。

由于儀器作業(yè)時的大氣條件一般與儀器選定的基準(zhǔn)大氣條件（通常稱為氣象參考點(diǎn)）不同，光尺長度會發(fā)生變化，使測距產(chǎn)生誤差，因此，必須進(jìn)行氣象改正（或稱大氣改正）。5.2.3全站儀的操作與使用（二）距離測量節(jié)目錄章目錄2．返回信號檢測3．距離測量

當(dāng)精確地瞄準(zhǔn)目標(biāo)點(diǎn)上的棱鏡時，即可檢查返回信號的強(qiáng)度。在基本模式或角度測量模式的情況下進(jìn)行距離切換（如果儀器參數(shù)“返回信號音響”設(shè)在開啟上，則同時發(fā)出音響）。

（1）測距模式的選擇。（2）開始測距（斜距SSET，平距HSET，高差VSET）。5.2.4全站儀的其他功能節(jié)目錄章目錄1．紅色激光指示功能2．免棱鏡測量功能

（1）提示測量。（2）激光指示持棱鏡者移動方向，提高施工放樣效率。（3）對天頂或者高角度的目標(biāo)進(jìn)行觀測時，不需要配彎管目鏡，激光指向哪里就意味著十字絲照準(zhǔn)到哪，方便瞄準(zhǔn)，如此在隧道測量時配合免棱鏡測量功能將非常方便。（4）新型激光指向系統(tǒng)，任何狀態(tài)下都可以快速打開或關(guān)閉。

（1）危險目標(biāo)物測量。（2）結(jié)構(gòu)物目標(biāo)測量。（3）碎部點(diǎn)測量。（4）隧道測量。（5）變形監(jiān)測。5.3.1坐標(biāo)測量5.3.2

放樣測量5.3.3其他測量5.3全站儀的模塊測量章目錄5.3.1坐標(biāo)測量節(jié)目錄章目錄圖5-7坐標(biāo)測量計算原理圖式中，N1、E1、Z1為待測點(diǎn)坐標(biāo)；NO、EO、ZO為測站點(diǎn)坐標(biāo)；NA、EA、ZA為后視點(diǎn)坐標(biāo)；s為測站點(diǎn)至待測點(diǎn)的斜距；z為棱鏡中心的天頂距；α為測站點(diǎn)至待測點(diǎn)方向的坐標(biāo)方位角；i為儀器高；l為目標(biāo)高（棱鏡中心高）。5.3.1坐標(biāo)測量節(jié)目錄章目錄

坐標(biāo)測量可按以下程序進(jìn)行：（1）坐標(biāo)測量前的準(zhǔn)備工作。（2）輸入儀器高。（3）輸入棱鏡高。棱鏡高是指棱鏡中心至測站點(diǎn)的垂直高度。測前通過操作鍵盤輸入。（4）輸入測站點(diǎn)數(shù)據(jù)。在進(jìn)行坐標(biāo)測量前，需將測站點(diǎn)坐標(biāo)N、E、Z通過操作鍵盤依次輸入。（5）輸入后視點(diǎn)坐標(biāo)。在進(jìn)行坐標(biāo)測量前，需將后視點(diǎn)坐標(biāo)N、E、Z通過操作鍵盤依次輸入。（6）設(shè)置氣象改正數(shù)。在進(jìn)行坐標(biāo)測量前，應(yīng)輸入當(dāng)時的大氣溫度和氣壓。（7）設(shè)置后視方向坐標(biāo)方位角（8）三維坐標(biāo)測量。5.3.2放樣測量節(jié)目錄章目錄

放樣測量用于實(shí)地上測設(shè)出所要求的點(diǎn)。在放樣過程中，通過對照準(zhǔn)點(diǎn)角度、距離或者坐標(biāo)的測量，儀器將顯示出預(yù)先輸入的放樣數(shù)據(jù)與實(shí)測值之差以指導(dǎo)放樣進(jìn)行。顯示的差值由下式計算：水平角差值＝水平角實(shí)測值－水平角放樣值斜距差值＝斜距實(shí)測值－斜距放樣值平距差值＝平距實(shí)測值－平距放樣值高差差值＝高差實(shí)測值－高差放樣值全站儀均有按角度、距離放樣和按坐標(biāo)放樣的功能。5.3.2放樣測量節(jié)目錄章目錄

按角度、距離放樣測量的具體放樣步驟如下：（1）全站儀安置于測站，精確照準(zhǔn)選定的參考方向；并將水平度盤讀數(shù)設(shè)置為0°00'00"。（2）選擇放樣模式，依次輸入距離和水平角的放樣數(shù)值。（3）進(jìn)行水平角放樣。在水平角放樣模式下，轉(zhuǎn)動照準(zhǔn)部，當(dāng)轉(zhuǎn)過的角度值與放樣角度值的差值顯示為零時，固定照準(zhǔn)部。此時儀器的視線方向即角度放樣值的方向。（4）進(jìn)行距離放樣。（一）按角度、距離放樣測量圖5-8角度和距離放樣測量5.3.2放樣測量節(jié)目錄章目錄

按坐標(biāo)進(jìn)行放樣測量的步驟可歸納為：（1）按坐標(biāo)測量程序中的“（1）～（7）步”進(jìn)行操作。（2）輸入放樣點(diǎn)坐標(biāo)，將放樣點(diǎn)坐標(biāo)N1、E1、Z1通過操作鍵盤依次輸入。（3）參照按水平角和距離進(jìn)行放樣的步驟，將放樣點(diǎn)1的平面位置定出。（4）高程放樣，將棱鏡置于放樣點(diǎn)1上，在坐標(biāo)放樣模式下，測量1點(diǎn)的坐標(biāo)Z，根據(jù)其與已知Z1的差值，上、下移動棱鏡，直至差值顯示為零時，放樣點(diǎn)1的位置即確定。（二）坐標(biāo)放樣測量5.3.3其他測量節(jié)目錄章目錄

（1）后方交會測量。（2）對邊測量。（3）懸高測量。（4）偏心測量。a）顯示被測目標(biāo)的高度b）顯示所測點(diǎn)位置圖5-9全站儀其他測量功能5.4.1測角誤差分析5.4.2

測距誤差分析5.4.3測距頻率誤差5.4.4儀器常數(shù)改正誤差5.4全站儀測量誤差章目錄5.4.5大氣折射率誤差5.4.1

測角誤差分析

全站儀角度觀測的誤差主要有:（一）度盤分劃誤差（二）照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)正確性誤差（三）基座位移誤差（四）望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦時視準(zhǔn)軸變動引起的測角誤差（五）補(bǔ)償器傾斜量測量誤差節(jié)目錄章目錄5.4.2

測距誤差分析節(jié)目錄章目錄全站儀距離測量中經(jīng)過系統(tǒng)誤差改正后的斜距邊長計算公式為：式中，f為檢定校準(zhǔn)過的實(shí)際測距信號頻率；

n為實(shí)測氣象元素求得的大氣折光率；

N為相位差2π的整倍數(shù)；為經(jīng)檢測得出的儀器改正常數(shù)。5.4.3測距頻率誤差1．測距頻率誤差來源2．減弱頻率誤差的措施

測距頻率誤差包含兩個方面:頻率校準(zhǔn)誤差和頻率漂移誤差。前者稱為頻率的準(zhǔn)確度，后者稱為頻率的穩(wěn)定度。在全站儀的長期作業(yè)過程中，測距頻率漂移誤差是頻率誤差的主要因素。

（1）采用溫度補(bǔ)償晶體振蕩器。（