第六章全站儀

第六章全站儀第一頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四§6.1全站儀的基本組成及分類一、全站儀的基本組成全站儀主要包括：數(shù)據(jù)采集設(shè)備（電子測(cè)角系統(tǒng)、電子測(cè)距系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)及自動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備）、過(guò)程控制機(jī)兩大部分。1、積木式（組合式）將電子經(jīng)緯儀和測(cè)距儀既可以分離又可以組合，用戶可根據(jù)實(shí)際工作情況，選擇測(cè)角和測(cè)距設(shè)備進(jìn)行組合。2、整體式（集成式）將電子經(jīng)緯儀與測(cè)距儀有機(jī)的構(gòu)成一個(gè)整體，不可分離。二、全站儀的分類第二頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四§6.2全站儀的使用目前世界上許多著名的測(cè)繪儀器生產(chǎn)廠家均生產(chǎn)全站儀。雖然，他們所生產(chǎn)的儀器機(jī)械結(jié)構(gòu)、測(cè)角及測(cè)距原理、控制和顯示系統(tǒng)不盡相同，但其基本功能和使用方法基本一致。本書(shū)以SET2110型全站儀為例一、SET2110全站儀1、儀器結(jié)構(gòu)部件第三頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四2．主要技術(shù)指標(biāo)第四頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四3、儀器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1）、三軸光學(xué)系統(tǒng)發(fā)射光束的軸線、接收光束的軸線、視準(zhǔn)軸三軸重合。第五頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四2）、軸系誤差補(bǔ)償技術(shù)補(bǔ)償豎軸傾斜誤差、視準(zhǔn)軸誤差和橫軸誤差對(duì)水平方向及豎直角的影響。

注意：？a.向上(天頂)投點(diǎn)時(shí)，應(yīng)關(guān)閉補(bǔ)償器，并應(yīng)精確整平儀器；b.若在放樣一條水平直線時(shí)，不能簡(jiǎn)單的采取縱轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡的方法，而應(yīng)采取選轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部的方法進(jìn)行放樣，或者采用縱轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡后將水平度盤讀數(shù)調(diào)整至相差的位置進(jìn)行放樣；c.若放樣一條豎線時(shí)，亦不能只簡(jiǎn)單地縱轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，而應(yīng)采取在縱轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡的同時(shí)，旋轉(zhuǎn)水平微動(dòng)螺旋，并使顯示的水平角讀數(shù)保持不變。第六頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四3）、模塊結(jié)構(gòu)的操作菜單模塊結(jié)構(gòu)方式，便于使用者操作儀器。第七頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四二、測(cè)量前的準(zhǔn)備1、儀器的檢定與校準(zhǔn)1）、儀器加常數(shù)在100m長(zhǎng)的一條直線上選擇A、B、C三點(diǎn)，并分別架設(shè)腳架。首先將儀器安量于A點(diǎn)的三腳架上測(cè)得SAB、SAC兩段距離，然后再將儀器安置于B點(diǎn)的三腳架上，測(cè)得SBC，則其加常數(shù)C為第八頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四2）、補(bǔ)償器零點(diǎn)差的設(shè)置a.在設(shè)置模塊中，選取“2.InstrConst”后，按回車鍵進(jìn)入儀器常數(shù)設(shè)置狀態(tài)；b.選取“1.Tilt”后，按回車鍵進(jìn)入補(bǔ)償器零點(diǎn)差設(shè)置狀態(tài)。c.用盤左精確照準(zhǔn)一參考點(diǎn)（距儀器50m以外）后，按YES鍵，記錄下盤左觀測(cè)值，此時(shí)顯示窗口提示“Take”（進(jìn)行盤右觀測(cè)）。d.倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，以盤右精確照準(zhǔn)同一參考點(diǎn)，按YES鍵，記錄下盤右觀測(cè)值。此時(shí)顯示窗中顯示出補(bǔ)償器零點(diǎn)的原值（Current）和新值（New）。第九頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四2）、軸系的誤差設(shè)置a.在按住±、／和F1三個(gè)鍵后，再按開(kāi)機(jī)鍵ON，其按鍵將持續(xù)約2秒，使儀器能夠調(diào)入維修程序；b.用↑和↓鍵（上行和下行光標(biāo)），選擇“1.Cnfiguration”功能，并按回車鍵。然后再用↑和↓鍵將光標(biāo)移到“1.Voffset,ES,EL”功能，按回車鍵；c.用盤左照準(zhǔn)目標(biāo)Ⅰ（顯示窗顯示F1），按鍵OSET清零，并按回車鍵；d.用盤右照準(zhǔn)目標(biāo)Ⅰ（顯示窗顯示F2），按回車鍵；e.用盤左照準(zhǔn)目標(biāo)Ⅱ（顯示窗顯示F1），按回車鍵，再用盤右照準(zhǔn)目標(biāo)Ⅱ（顯示窗顯示F2），按回車鍵；f.顯示窗顯示豎盤指標(biāo)差Voffset、視準(zhǔn)軸誤差ES及橫軸誤差EL的原值（NOW）和新值（NEW）。g.按回車鍵將新值存入內(nèi)存，按ESE鍵退出，并保留原值。第十頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四2、儀器的安置1）、利用補(bǔ)償器整平儀器a.按SFT鍵進(jìn)入功能切換狀態(tài)后，按O鍵，顯示窗內(nèi)以圖形形式顯示出圓水準(zhǔn)器，中間的黑圈點(diǎn)表示圓水準(zhǔn)器氣泡，其內(nèi)、外圓圈所對(duì)應(yīng)的傾斜范圍。b.按DIGIT鍵，則儀器顯示豎軸在x軸（視準(zhǔn)軸方向）和y軸（橫軸方向）上的傾斜分量。c.利用腳螺旋A、B使x軸方向上的傾斜分量為零，用腳螺旋C使y軸方向上的傾斜分量為零。此時(shí)儀器就精確整平了。第十一頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四2）、利用光學(xué)對(duì)中器對(duì)中詳見(jiàn)經(jīng)緯儀對(duì)中整平3、儀器參數(shù)設(shè)置1）、氣象改正直接將溫度、氣壓、輸入到儀器中。2）、加常數(shù)當(dāng)使用不同的棱鏡時(shí)，則應(yīng)在儀器內(nèi)設(shè)置不同的反射棱鏡常數(shù)。為了在距離顯示值中消除加常數(shù)的影響，直接輸入儀器中。3）、補(bǔ)償器及軸系誤差改正功能應(yīng)處于“開(kāi)”的狀態(tài)將全站儀豎直制動(dòng)制定后，調(diào)整其基座腳螺旋，若天頂距讀數(shù)發(fā)生變化，則表明補(bǔ)償器處于“開(kāi)”的狀態(tài)；若天頂距讀數(shù)不發(fā)生變化，則表明補(bǔ)償器處于“關(guān)”的狀態(tài)。第十二頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四§6.3全站儀在測(cè)量工作中的應(yīng)用一、后方交會(huì)測(cè)量通過(guò)對(duì)多個(gè)已知點(diǎn)的測(cè)量來(lái)確定站點(diǎn)的坐標(biāo)。①、當(dāng)可以對(duì)已知點(diǎn)進(jìn)行距離測(cè)量時(shí)，則最少需觀測(cè)2個(gè)已知點(diǎn)；②、當(dāng)無(wú)法對(duì)已知點(diǎn)進(jìn)行距離測(cè)量時(shí)，則最少需對(duì)3個(gè)已知點(diǎn)進(jìn)行方向值觀測(cè)。第十三頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四二、放樣測(cè)量1、距離放樣2、坐標(biāo)放樣第十四頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四三、偏心測(cè)量偏心測(cè)量常用于測(cè)定測(cè)站至通視（無(wú)法設(shè)置棱鏡）點(diǎn)，或者是測(cè)站至不通視點(diǎn)間的距離和角度。在測(cè)量時(shí)，將棱鏡設(shè)于待測(cè)點(diǎn)（目標(biāo)點(diǎn)）附近，通過(guò)測(cè)定測(cè)站至棱鏡（偏心點(diǎn)）間距離和角度來(lái)定出測(cè)站至測(cè)點(diǎn)（目標(biāo)點(diǎn)）間的距離和角度。待放樣點(diǎn)棱鏡位置（偏心點(diǎn)）測(cè)站(a)單距偏心待放樣點(diǎn)棱鏡位置（偏心點(diǎn)）測(cè)站(b)角度偏心待放樣點(diǎn)棱鏡位置（偏心點(diǎn)）B測(cè)站(c)雙距偏心A第十五頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四

對(duì)邊測(cè)量常用于不移動(dòng)儀器的情況下，間接測(cè)量某一起始點(diǎn)至其他點(diǎn)間的斜距、平距和高差。1、設(shè)儀器測(cè)得目標(biāo)點(diǎn)Pi的斜距為Si，水平角（順時(shí)針?lè)较颍棣耰，天頂距為αi；則可得目標(biāo)點(diǎn)Pi至起始點(diǎn)P1的水平距離為：2、目標(biāo)點(diǎn)Pi至起始點(diǎn)P1的高差：3、目標(biāo)點(diǎn)Pi至起始點(diǎn)P1的斜距：第十六頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四四、懸高測(cè)量懸高測(cè)量常用于不能設(shè)置棱鏡的目標(biāo)的（如高壓線等）高度測(cè)量。Sh2hth1起始點(diǎn)待測(cè)點(diǎn)測(cè)站點(diǎn)θZ1θZ2第十七頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四§6.4全站儀測(cè)距誤差檢定儀器的檢定項(xiàng)目如下：1、儀器外觀及功能檢查；2、測(cè)距軸與視準(zhǔn)軸吻合性檢定；3、室內(nèi)短距離測(cè)量重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)差（測(cè)相誤差）的檢定；4、調(diào)制光相位不均勻誤差及其檢測(cè)；5、幅相誤差的檢定；6、測(cè)距內(nèi)符合標(biāo)準(zhǔn)差的測(cè)定；7、測(cè)尺頻率的檢定；8、光學(xué)對(duì)點(diǎn)器的檢驗(yàn)與校正；9、測(cè)程的檢定及周期誤差的檢定；10、加常數(shù)的檢定及乘常數(shù)的檢定；第十八頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四一、儀器外觀及功能檢查①儀器表面不得有碰傷、劃痕、脫漆及銹蝕，蓋板及各部件接合完整，密封性好。②光學(xué)部件表面清潔、且無(wú)擦痕、霉斑、麻點(diǎn)及脫膜現(xiàn)象；望遠(yuǎn)鏡十字絲成像清晰、粗細(xì)均勻、視場(chǎng)亮度均勻；目鏡及物鏡調(diào)焦轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)，不應(yīng)有晃動(dòng)或自行滑動(dòng)現(xiàn)象。③圓水準(zhǔn)器及管水準(zhǔn)器不得松動(dòng)、腳螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)松緊適度，水平及豎直制動(dòng)、微動(dòng)螺旋運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠。④操作鍵盤上各鍵反應(yīng)靈敏，功能正常，液晶顯示屏顯示清晰、完整。⑤數(shù)據(jù)傳輸接口及外接電源完好，機(jī)載電池接觸良好。⑥儀器標(biāo)識(shí)（生產(chǎn)廠家或廠標(biāo)、型號(hào)等）應(yīng)完好。國(guó)產(chǎn)儀器必須具有計(jì)量器具制造許可編號(hào)、CMC標(biāo)志及出廠合格證書(shū)。上述檢查一般是針對(duì)新購(gòu)儀器，對(duì)于使用中的儀器，只要求不影響測(cè)角和測(cè)距的準(zhǔn)確度即可。第十九頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四二、測(cè)距軸與視準(zhǔn)軸吻合性及測(cè)程的檢定1、測(cè)距軸與視準(zhǔn)軸吻合性的檢定①將儀器和棱鏡分別安置與50－100m線段的兩端，并照準(zhǔn)棱鏡中心，讀取水平方向讀數(shù)H和天頂距讀數(shù)Z；②用水平微動(dòng)螺旋左、右偏轉(zhuǎn)儀器，直至信號(hào)恰好減少到臨界值為止，讀取水平方向讀數(shù)H1和H2；③照準(zhǔn)中心后再利用垂直微動(dòng)螺旋上、下轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，直至信號(hào)恰好減少到臨界值為止，讀數(shù)豎直方向讀數(shù)Z1和Z2；④計(jì)算水平和豎直臨角的絕對(duì)值。⑤當(dāng)、時(shí)，則測(cè)距軸與視準(zhǔn)軸吻合性合格，否則應(yīng)送儀修中心，調(diào)整發(fā)光管位置。

第二十頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四2、測(cè)程的檢定測(cè)程的檢驗(yàn)應(yīng)在大氣能見(jiàn)度良好、且無(wú)明顯大氣抖動(dòng)的陰天進(jìn)行。由于檢驗(yàn)基線一般較短，因此，只檢驗(yàn)使用單棱鏡時(shí)其測(cè)程是否滿足儀器規(guī)定的指標(biāo)。在檢定時(shí)，分別將儀器和反射棱鏡安置于基線兩端，進(jìn)行10次重復(fù)距離測(cè)量（每次讀數(shù)需重新照準(zhǔn)），并按下式計(jì)算一次距離測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)差：求得的標(biāo)準(zhǔn)差應(yīng)小于或等于儀器標(biāo)稱的距離精度。第二十一頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四三、調(diào)制光標(biāo)相位不均勻性誤差及幅相誤差檢定1、調(diào)制光相位不均勻性誤差檢定當(dāng)向發(fā)光管注入調(diào)制電流時(shí)，發(fā)光面上各點(diǎn)由于電子和空穴復(fù)合速度不同而導(dǎo)致各部分發(fā)出光的相位不同，這種現(xiàn)象稱為調(diào)制光相位不均勻。當(dāng)儀器照準(zhǔn)反射棱鏡有偏差時(shí)，則調(diào)制光相位不均勻性就會(huì)對(duì)距離測(cè)量帶來(lái)誤差影響，另外，即使儀器照準(zhǔn)正確，但在遠(yuǎn)近不同測(cè)距時(shí)由于發(fā)光管相位不均勻性，使得所載取光斑百分比面積的不同而接收到的平均相位產(chǎn)生變異，并呈現(xiàn)為一種系統(tǒng)性誤差。選擇長(zhǎng)約50m的檢定場(chǎng)地，兩端分別安置全站儀和反射鏡，并使儀器與反射鏡同高。用望遠(yuǎn)鏡十字絲精確照準(zhǔn)反射鏡標(biāo)志，讀取一組距離值，然后用水平微動(dòng)螺旋對(duì)反射鏡進(jìn)行左右掃描，并在水平度盤每微動(dòng)一個(gè)小角時(shí)，讀取一組距離觀測(cè)值；然后用垂直微動(dòng)螺旋在垂直方向微動(dòng)一個(gè)小角，再對(duì)水平方向進(jìn)行左右掃描，每微動(dòng)一個(gè)小角取一組讀數(shù)，并注記出各測(cè)點(diǎn)距離值的尾數(shù)，再象勾繪等高線那樣勾繪出相位曲線。第二十二頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四第二十三頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四2、幅相誤差檢定在不同測(cè)程的情況下接收信號(hào)的強(qiáng)弱不同會(huì)使其幅度發(fā)生變化，由此而引起的測(cè)距誤差稱為儀器的幅相誤差。第二十四頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四四、測(cè)尺頻率的檢定根據(jù)測(cè)距原理可知，發(fā)射信號(hào)的載波頻率（即精測(cè)尺頻率）影響測(cè)距成果的準(zhǔn)確度。方法：在全站儀開(kāi)機(jī)后即可每隔一定時(shí)間從頻率計(jì)上讀取fi，共測(cè)定30次。若全站儀有實(shí)時(shí)顯示頻率，應(yīng)同步記錄儀器的顯示頻率f0i，則頻率實(shí)測(cè)值：頻率顯示值：

相對(duì)頻偏為一般情況下，要求相對(duì)頻偏不應(yīng)大于該儀器標(biāo)稱測(cè)距準(zhǔn)確度比例項(xiàng)的倍。第二十五頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四五、周期誤差的檢定在平坦場(chǎng)地上設(shè)置一平臺(tái)，平臺(tái)的長(zhǎng)度應(yīng)與儀器精測(cè)尺長(zhǎng)度相適應(yīng)。若某類型儀器精測(cè)尺長(zhǎng)度為10m，則可設(shè)置長(zhǎng)度略大于10m的平臺(tái)，并在平臺(tái)上標(biāo)出標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度，作為移動(dòng)反射鏡時(shí)對(duì)準(zhǔn)之用。把儀器安置于平臺(tái)延長(zhǎng)線的一端大約30－50m處，其高度應(yīng)與反射鏡高度一致，以免引入傾斜改正。123n-1n0ddd第二十六頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四五、儀器常數(shù)的測(cè)定全站儀除存在加常數(shù)之外，還應(yīng)包括比例改正項(xiàng)，他包括了大氣折射改正和精測(cè)尺頻率偏移改正。大量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明：由于儀器發(fā)光管和接收管相位不均勻及幅相誤差等因素，使儀器產(chǎn)生與距離相關(guān)的改正項(xiàng)（稱之為乘常數(shù)R）。乘常數(shù)R通常采用與已知基線比較的方法進(jìn)行求解。在求解時(shí)，仍可將儀器加常數(shù)K作為未知數(shù)一同解算，該方法被稱為比較法。為了提高求解未知數(shù)K、R的可靠性，并減少基線點(diǎn)個(gè)數(shù)，一般在同一條基線上設(shè)7個(gè)點(diǎn)，按全組合法進(jìn)行測(cè)量。因此，這種測(cè)定的方法亦稱六段比較法。第二十七頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四§6.5全站儀測(cè)角誤差檢定一、全站儀軸系關(guān)系

①、視準(zhǔn)軸垂直橫軸；②、橫軸垂直豎軸；③、水準(zhǔn)管軸垂直豎軸V。二、補(bǔ)償器零點(diǎn)差的調(diào)整①在設(shè)置“Config”的模式下，選擇“2.instrConst”后，按回車鍵進(jìn)入儀器常數(shù)設(shè)置，儀器顯示“1．Tilt”，即顯示補(bǔ)償器零點(diǎn)位置參數(shù)，如“1.Tilt398Y410”。②選取“1．Tilt”后，按回車鍵進(jìn)入補(bǔ)償器零點(diǎn)設(shè)置程序。③在盤左位置精確照準(zhǔn)一平行光管分劃板的十字絲后，按YES鍵記錄此時(shí)的觀測(cè)值。④在盤右位置精確照準(zhǔn)同一目標(biāo)，再按YES鍵，記錄觀測(cè)值。此時(shí)屏幕上將顯示補(bǔ)償器零點(diǎn)的新位置（同時(shí)也將原有補(bǔ)償器零位置顯示在同一顯示屏上），若要保存新測(cè)定值，按YES鍵，要保持原有值，按NO鍵。第二十八頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四三、照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)時(shí)基座位移產(chǎn)生的誤差檢定1、誤差產(chǎn)生的原因1）、空隙帶動(dòng)誤差儀器腳螺旋與螺孔之間存在著空隙，當(dāng)旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部時(shí)，則可能使腳螺旋在其螺孔內(nèi)移動(dòng)，從而導(dǎo)致基座和水平度盤發(fā)生微小的方位變動(dòng)。2）、彈性帶動(dòng)誤差若豎軸與其轉(zhuǎn)套之間存在較大摩擦，在照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)時(shí)就可能帶動(dòng)基座而產(chǎn)生彈性扭曲，同時(shí)使水平度盤產(chǎn)生微小的方位變動(dòng)2、檢定方法在儀器墩臺(tái)上安置好儀器并照準(zhǔn)一平行光管，順轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部一周照準(zhǔn)目標(biāo)讀數(shù)，再順轉(zhuǎn)一周照