第二章第三节全站仪的基本功能(教案)

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1、第三节全站仪的基本功能全站仪由电了经纬仪、测距仪和微处理器三部分组合。测距仪、微处理器分别内藏在望远镜和照准部支架一-侧。从外部來看经纬仪的操作旋纽，全站仪都有。两者的主要差别在于全站仪有按键和显示屏。这是操作者经常使用的部件。全站仪的测量功能：全站仪可以进行角度(水平角、竖直角)测量；距离测量；朋标测量。2.全站仪的基本操作(1)识别显示窗及操作键；(2)安置仪器与棱镜；(3)开机并确定测量模式；(4)进行角度测量或距离测量；(5)进行坐标测量;(6)进行全站仪其他功能的操作。一.概述一、全站仪的基本结

2、构全站型电了速测仪简称全站仪，它是一种可以同时进行角度(水平角、竖直角)测量、距离(斜距、平距、高滥)测量和数据处理,由机械、光学、电子元件组合而成的测量仪器。由于只需一次安置，仪器便可以完成测站上所有的测量工作，故被称为“全站仪”。图4-21全站仪结构原理图全站仪的结构原理如图4-21所示。图中上半部分包含有测虽:的四大光电系统，即水平角测量系统、竖直角测量系统、水平补偿系统和测距系统。通过键盘可以输入操作指令、数据和设置参数。以上各系统通过I/O接口接入总线与微处理机联系起来。微处理机(CPU)是全站

3、仪的核心部件，主要冇寄存器系列(缓冲寄存器、数据寄存器、指令寄存器)、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，执行测量过程中的检核和数据传输、处理、显示、储存等工作，保证整个光电测量工作有条不紊地进行。输入输出设备是与外部设备连接的装置(接口)，输入输出设备使全站仪能与磁卡和微机等设备交互通讯、传输数据。目前，世界上许多著名的测绘仪器主产厂商均主产有各种型号的全站仪，图4-22所示是瑞士彳来卡公司生产的TC1800全站仪。12图4-22TCI800全站仪示意图1-瞄准器；

4、2-望远镜物镜；3-塑远镜制动扳手；4-塑远镜微动螺旋；5-键盘；6-显示窗；7-脚螺旋;弘水平制动扳手；9-水平微动螺旋；10-电池；11-仪器横轴中心标志；12-提手二、全站仪的测量功能与原理全站仪的基本测量功能有：角度（水平角、竖直角）测量、距离测量、坐标测量。1.角度测量光学经纬仪是通过光学元件，利用几何光学的放人和折射来进行水平和竖直刻度盘读数的。而全站仪则利用光电转换原理和微处理机，自动对度盘进行读数并显示出來（具体测量原理和方法详见第十二章第二节），使观测时操作简单、避免产生读数误差。2•距

5、离测量1）测距原理概述光电测距的基本工作原理是利用已知光速c,测定它在两点间传播的吋间r,计算距离。如图4-23所示，用全站-仪测定A、B两点的距离，在4点安置全站仪，在B点安置棱镜。由全站仪发出的调制光波，经过距离D达棱镜，经棱镜反射后1111到仪器接收系统。如果能测岀调制光波在距离D往返传播的时间『，距离D按下式计算：图4・23光电测距示意图D=-ct（2-6）2式小：c一调制光在大气小的传播速度。目前,要想直接通过测定时间/來达到较高的测距梢度是很难做到的，因此采用间接测时的方法，即通过测定连续调制

6、光信号在测线上往返传播的相位差进行测距，称为相位法测距。光电测距系统多以碑化稼发光二极管作为光源，给发光二极管加上频率为/的交变电流，其发出光的强度也按频率/发生变化，这种光称为调制光。通过测量连续的调制光信乃在待测距离上往返传播所产作•的相位变化来间接地测定信乃传播的时间，从而求得被测距离。2)水平距离和高差测量如图4-24所示，在A点安置全站仪，B点置棱镜，全站仪町根据测得的斜距S和视线方向的竖宜角a自动计算水平距离D和高差h：图4-24光电测距平距為秀测量示意图D=S-cosa(4-7)/j=S-s

7、ina+/?j-/?r(4-8)或/?=£)•tan+h--hr(4-9)式中：——仪器高；hr—棱镜高。以上公式是未考虑人气折光和地球曲率改正时的计算公式，全站仪在进行距离测量吋,已顾及到大气折光和地球曲率改正，大气折光和地球曲率改匸均由全站仪自行完成。2.坐标测最全站仪可直接测算测点的三维处标(x,r,H)0如图4-25所示，A为测站点，B为后视点两点坐标分别为(Xa,Fa,Ha)和(XB,Yb,Hb)，求测点P的坐标。图4・25全站仪坐标测呈示意图在测站A安吉全站仪后，设定测站点的三维处标，并设置已

8、知方向的水平度盘读数为其坐标方位角Qab，当照准目标P时，便可白动计算P点的坐标。需要说明的是，全站仪上多用(N,E,Z)表示点的三维坐标，其中N对应X、E对应丫、Z对应H。三、全站仪的操作与使用不同型号的全站仪，其具体操作方法会冇较大的差异。下面简要介绍全站仪的基本操作与使用方法。1.全站仪的显示窗及操作键(以TC1800为例)1)显示窗全站仪的显示窗采用点阵式液晶显示(LCD),一般可显示4行，每行约20个字符，通常前三行