工程测量学精品课程课件.ppt

1.1 全站仪的概念 1、什么是全站仪 速测术与速测仪 全站仪 全站型电子速测仪 4.4 全站仪测量11.1 全站仪的概念 速测术与速测仪 在经典测量中，人们把快速测量距离和方位的方法称为速测法，或称速测术（Tachymetry）。把快速测量距离和方位的仪器称之为速测仪(Tachymeter)。24.4 全站仪测量 全站型电子速测仪是由电子测角、电子测距、电子计算和数据存储等单元组成的三维坐标测量系统，能自动显示测量结果，能与外围设备交换信息的多功能测量仪器。由于仪器较完善地实现了测量和处理过程的电子一体化，通常称之为全站型电子速测仪（Electronic Total Station）或简称全站仪。3全站仪由以下两大部分组成：l）采集数据设备：主要有电子测角系统、电子测距系统、还有自动补偿设备等。2）微处理器：微处理器是全站仪的核心装置,主要由中央处理器,随机储存器和只读存储器等构成,测量时,微处理器根据键盘或程序的指令控制各分系统的测量工作,进行必要的逻辑和数值运算以及数字存储、处理、管理、传输、显示等。42.1 全站仪的基本结构硬件部分显 示 器键 盘只读存储器随机存储器输入/输出I/O单元微处理器水平角测量单元垂直角测量单元距离测量单元自动补偿单元光电测量系统微处理器及软件全站仪的组成 54.4.3全站仪的分类全站仪的分类积积木木式式（Modular），也称组合式，它是指电子经纬仪和测距仪可以分离开使用，照准部与测距轴不共轴。作业时，测距仪安装在电子经纬仪上，相互之间用电缆实现数据通讯，作业结束后卸下分别装箱。这种仪器可根据作业精度要求，用户可以选择不同测角、测距设备进行组合，灵活性较好。整整体体式式（integrated），也称集成式，它是将电子经纬仪和测距仪融为一体，共用一个光学望远镜，使用起来更方便。常见的有日本（SOKKIA）SET系列、拓普康（TOPOCON）GTS系列、尼康（NIKON）DTM系列、瑞士徕卡（LEICA）TPS系列，我国的NTS和ETD系列。随着计算机技术的不断发展与应用以及用户的特殊要求，出现了带内存、防水型、防爆型、电脑型、马达驱带内存、防水型、防爆型、电脑型、马达驱动型动型等等各种类型的全站仪，使得这一最常规的测量仪器越来越满足各项测绘工作的需求，发挥更大的作用。6二、徕卡全站仪新家族 TCx05 System-andApplication FunctionalityAccuracy7 5 3 2 1 0.5 low PrecisionSeriesBasic SeriesPerformance SeriesProfessional SeriesTPS300TPS700TPS1100 TPS2000 Theodolite SeriesT100Building and ConstructionApplicationsLand&EngineeringSurveyingSystems and Monitoring Applicationshigh 全站仪系列4.4.3全站仪的分类全站仪的分类74.4.3全站仪的分类全站仪的分类8一、徕卡全站仪发展简史 1982 1986 1991 1994 1999 TC2000单轴补偿彩色组合功能键操作（DOS方式）T3000双轴补偿彩色组合功能键操作（DOS方式）TC1610双轴补偿菜单功能键操作 TPS1000双轴补偿软功能键操作(图标操作)自动目标识别 TPS1100双轴补偿软功能键操作(图标操作)自动目标识别 无合作目标 测距9二、徕卡全站仪新家族 徕卡系列全站仪104.4.4 全站仪的特点1、仪器操作简单，高效。全站仪具有现代测量工作所需的所有功能。2、快速安置：简单地整平和对中后，仪器一开机后便可工作。仪器具有专门的动态角扫描系统，因此无需初始化。关机后，仍会保留水平和垂直度盘的方向值。电子“气泡”有图示显示并能使仪器始终保持精密置平。3、适应性强：全站仪是为适应恶劣环境操作所制造的仪器。它们经受过全面的测试以便适应各种作业条件，例如，雨天、潮湿、冲撞、尘土和高温等，因此，它们能在最苛刻的环境下完成作业任务。、全站仪设有双向倾斜补偿器,可以自动对水平和竖直方向进行修正,以消除竖轴倾斜误差的影响。还可进行地球曲率改正、折光误差以及温度、气压改正。、控制面板具有人机对话功能。控制面板由键盘和主,副显示窗组成。除照准以外的各种测量功能和参数均可通过键盘来实现,仪器的两侧均有控制面板,操作十分方便。、具有双向通讯功能,可将测量数据传输给电子手簿或外部计算机,也可接受电子手簿和外部计算机的指令和数据。111.2 全站仪的发展历史与趋势 机械经纬仪 光学经纬仪 全站仪全站仪与经纬仪相比？12全站仪与经纬仪相比具有以下优点:1、测量结果自动记录在电子手簿中,减少了读数的错误和记录的粗差,提高了功效。2、利用全站仪中的微处理器,通过传感器可以自动的改正仪器轴系误差,提高测量精度;3、距离改正,高差计算和坐标计算在仪器上自动完成,减少了内业计算工作量;4、角度测量中自动扫描整个度盘,并求出平均值作为结果,消除了度盘的刻 划误差和偏心差。13三、徕卡全站仪新技术的领导先驱 （一）度盘的电子化读数 电子度盘读数系统 把操作者从繁重的度盘人工读数中解脱出来。不但提高了效率，还大大降低了误读的机率。14三、徕卡全站仪新技术的领导先驱 （二）三轴误差的自动补偿与改正 液体补偿器 有效的轴系自动补偿与改正，是实现高精度测角的有力保证。15三、徕卡全站仪新技术的领导先驱 （三）目标的自动识别与照准 自动目标识别并驱动轴系照准目标，把测量员从全站仪测量工作中最为繁重一项操作人工照准目标中解脱出来，使测量员可以远离测站。从此，全站仪的“自动化”又上了一个新的台阶。16三、徕卡全站仪新技术的领导先驱 （四）全站仪的无合作目标测距 有的时候，在目标点上要摆反射棱镜是比较麻烦的，甚至是不可能的，此时要测距怎么办呢？现在有同轴型的全站仪，可以无合作目标测距，即所谓的“测站”单人测量系统。17三、徕卡全站仪新技术的领导先驱 （五）全站仪的自动控制 远离测站的几种测量操作方式：（1）计算机在线控制 GeoCOM 方式 （2）机载软件控制 GeoBASIC 方式（3）Modem控制 镜站方式18三、徕卡全站仪新技术领导先驱 （六）超站仪徕卡 GLPS：精确自动定位和定向的仪器。n 全站仪（激光测距）n 陀螺仪n GPS19四、全站仪的发展趋势 测量机器人的来临！1 1、度盘读数自动化！、度盘读数自动化！2 2、目标照准自动化！、目标照准自动化！3 3、基座安平自动化！、基座安平自动化！4 4、仪器对中自动化？、仪器对中自动化？5 5、仪高量取自动化？、仪高量取自动化？20四、全站仪的发展趋势 全站仪的本地化！产自瑞士的全球第一台具有完全中文概念的徕卡全站仪：TPS400 哇噻！哇噻！212.1 全站仪的基本结构软件部分SYSTEMstartup simple measurementCODINGFUNCTIONSMENUPROGRAMSEDMSETUP全站仪功能菜单全站仪功能菜单 22全站仪功能菜单全站仪功能菜单 全站仪系统启动全站仪系统启动SETUP设置RECORD记录数据PROG应用程序XFER文件传输EDIT编辑文件JOB创建作业打开作业删除作业SYSOPTN系统设置JOB OPTN作业设置SCALE比例因子EMP/PRES温度/气压测量程序放样程序对边测量悬高测量面积计算自由设站交会定点导线测量坐标反算导线平差SEND下载文件RECEIVE上装文件PRINT打印文件至串行口至并行口至数据卡PORT设置通讯参数RAW编辑观测值POINTS编辑坐标数据PTLIB编辑控制点CODE编码编辑OCC PT测站点输入 后方交会 测站高程测定BKS PT输入后视点BSOBS记录后视观测角FS OBS记录后视观测值SS OBS点到线测量X-SECT记录断面测量23 3.1 徕卡全站仪系统软件与应用程序库SYSTEM STARTUP(go and measure)MENUData ManagementSystemSettingsCalibrationsFUNCTIONSIR RLRECLaserpointer On/OffTracking Mode On/Off3D-OffsetCheck TieREM HeightDelete Last RecordPROGRAMSSurveying Setting OutTie DistanceAreaEDMDistancerelatedparametersand settingsLaser Plummet+IntensityTubular ElectronicLevelSETUPCoding“Quick Coding”242.3 全站仪测角原理全站仪的测角原理静态度盘测角动态度盘测角编码度盘测角光栅度盘测角25 一、编码度盘测角原理 扇区型码盘 条码型码盘26二、编码度盘与光栅度盘测角特点比较比较项目编码度盘光栅度盘测角方式绝对式增量式关机后角度信息保留不保留误差与躁声不积累积累制造工艺复杂简单27三、电子测角中的轴系补偿与改正 新型液态双轴自动补偿系统补偿：（1）垂直轴倾斜对垂直度盘读数的影响 （2）垂直轴倾斜对水平度盘读数的影响28三、电子测角中的轴系补偿与改正 轴系改正：（1）视准轴误差（C）的改正（2）垂直度盘指标差（I）的改正 （3）水平轴倾斜误差（i）的改正 29三、电子测角中的轴系补偿与改正补偿改正垂直角水平角基准线ononV+i+LHz+C+k+T铅垂线onoffV+i+LHz铅垂线offonV+iHz+C+k垂直轴offoffV+iHz垂直轴i 垂直度盘指标差，L 补偿器零点指标差，C 视准差k 水平轴倾斜对水平角的影响，T 垂直轴倾斜对水平角的影响 轴系补偿与改正开关的不同设置对测角的影响30四、自动目标识别与照准自动目标识别的类型：1）配合式目标识别；2）自主式目标识别。徕卡ATR自动目标照准：1）搜索过程；2）目标照准过程；3）测量过程。31 2.4 全站仪的数据通讯1电源2空3地4数据接收（TH_RXD）5数据发送(TH_TXD)注：经纬仪插座徕卡全站仪联机通讯接口定义32 2.4 全站仪的数据通讯例：GIS8数据记录格式11.+00000D1921.022+16641826 22.022+09635023 31.00+00006649 58.16+00000344徕卡全站仪数据记录结构：由若干数据块组成；数据块中包含若干字；每字都由字索引开头。33 2.5 徕卡全站仪的技术特点之一 ：创新的概念 具有微机概念的全站仪 不断升级的操作系统 丰富的应用软件34 2.5 徕卡全站仪的技术特点之二：先进的技术（1）世界最好的机械轴系无极微动螺旋驱动 35 2.5 徕卡全站仪的技术特点之二：先进的技术（2）动态频率校准技术 激光无合作目标的相位法测距36 2.5 徕卡全站仪的技术特点之二：先进的技术（3）无需零位探测的绝对编码测角 徕卡独特的轴系补偿与改正系统 智能型目标自动识别 37 2.5 徕卡全站仪的技术特点之三：开放的思维 与其它设备的开放性与其它设备的开放性 数据格式的兼容数据格式的兼容 对用户的开放性对用户的开放性 强大的自主开发工具强大的自主开发工具 开放的测量世界开放的测量世界Open Surveying World383.2 机载软件开发工具 GeoBASIC 应用程序开发过程原程序编写原程序编译仿真试运行 Leica survey Office (上载)*.gba/*.len 393.2 在线控制软件开发工具 GeoCOM特 点：1、开发的软件在PC机中运行2、开发环境借助VB、VC等。403.2 在线控制软件开发工具 GeoCOM开发环境的配置（VB例）把GeoCOM中的“Geocom32.lib”复制到计算机操作系统windows9的system的目录下；把GeoCOM中“Stubs32.bas”添加到VB开发环境的“工程”主菜单下的“添加模块”之中。41 第四全站仪测量系统应用举例章 全站仪测量系统的开发与应用 大型油罐容积标定系统油罐容积标定系统 地下顶管施工自动引导测量系统 自动变形监测系统系统 ADMS ADMS 42 4.1 大型油罐容积标定系统油罐容积标定系统 系统主要设备：1、徕卡TCRM/TCRA系列全站仪 2、机载水平平行断面测量软件 3、容积标定后处理软件 4、便携式计算机 依据标准：国际ISO7507-4和国标GB/T13235.3标准 全站仪测量系统应用举例 大型油罐容积标定系统油罐容积标定系统 全站仪测量系统的开发与应用43 现场数据采集：在GeoBASIC开发的机载软件“Hz-Profile”控制下，全过程全自动数据采集。大型油罐容积标定系统油罐容积标定系统 全站仪测量系统的开发与应用44全站仪测量系统应用举例地下顶管施工自动引导测量系统顶管施工示意图45全站仪控制箱T11AS12T2S23T3S34T4S4P计算机控制箱AC 220V 仪器站 信号控制箱 工业用计算机地下顶管施工自动引导测量系统管施工自动引导测量系统46 全站仪测量系统应用举例自动变形监测系统系统 ADMS ADMS章 全站仪测量系统的开发与应用3 自动变形监测系统系统ADMS ADMS（Automatic Deformation Monitoring System）自动变形监测软件是在学习、消化、吸收瑞 士 Leica公 司 研 制 的 自 动 极 坐 标 测 量 系 统APSWin（Automatic Polar System for Windows）的基础上，通过实际的工程应用，并结合国内用户的实际需求，研制出的本地化的智能型自动变形监测中文软件。47 4.3 自动变形监测系统系统ADMS 自动全站仪 通讯及供电 控制计算机 基准点1 基准点2 基准点n 变形点1 变形点m 监测站控制机房基岩上变形体ADMS系统配置图 全站仪测量系统应用举例自动变形监测系统系统 ADMS ADMS章 全站仪测量系统的开发与应用3 自动变形监测系统系统ADMS 48 4.3 自动变形监测系统系统ADMS ADMS 自动测量界面 全站仪测量系统应用举例自动变形监测系统系统 ADMS ADMS章49 4.4 全站仪测量系统应用举例 1、大坝及边坡监测 全站仪测量系统应用举例自动变形监测系统系统 ADMS ADMS章 全站仪测量系统的开发与应用3 自动变形监测系统系统ADMS 503、地铁形变监测2、大桥变形监测 4.4 全站仪测量系统应用举例 全站仪测量系统应用举例自动变形监测系统系统 ADMS ADMS章 全站仪测量系统的开发与应用3 自动变形监测系统系统ADMS 51ELECTRONIC TOTAL STATIONS -AISIELECTRONIC TOTAL STATIONS -AISI 1 The AISI is an electronic theodolite used to measure horizontal and vertical angles and distances.It represents these measurements on a display panel and can concurrently transfer them to a portable data-recording unit(DRU).The DRU can then transfer the data to an external microprocessor for printing,plotting,and further refinement by surveying software.52AISI DESCRIPTION2.The AISI has two modesa construction-survey mode with a range of 2 kilometers and a topographic-survey mode with a range of 7 kilometers.The AISI mounts on standard military tripods and consists of the following modular subassemblies:1.An electronic theodolite(a digital,automatic angle-and distance-reading/recording instrument with an electronic display/control panel).2.A DRU (an external memory device for storing data from the theodolite).533.The AISI interfaces with microprocessors,printers,and plotters.It transfers digital data directly from its DRU(via a cable interface)to the microprocessor.The data is then refined by a fully integrated,3D,ground-modeling,drafting-design system.The data can also be manually input to any CAD software program.AISI DESCRIPTION544.The AISI measures distances from 2 meters to 7 kilometers with a digital readout of 1 millimeter and is accurate to 2 millimeters+3 ppm over the measured distance.The horizontal and vertical angles are measured to an accuracy of 1 of arc.The AISI has an electronic leveling device called a dual-axis compensator and adjusts for horizontal and vertical leveling with errors of 6 or less.The system has built-in communications with a range of 1 mile,an illuminated reticle for night operations,a 60-kilobyte memory capacity,and an alphanumeric keyboard and is powered by two dual-voltage,rechargeable,12-volt nicad battery packs.AISI DESCRIPTION55