《建筑工程测量》项目四--全站仪的应用.ppt

建建 筑筑 工工 程程 测测 量量使用规范说明使用规范说明【项目导读】【项目导读】在建筑工程测量中，全站仪是比较普遍的仪器之一。它是将电子经纬在建筑工程测量中，全站仪是比较普遍的仪器之一。它是将电子经纬仪、光电测距仪和微处理器融为一体，能自动显示测量结果，能与外围仪、光电测距仪和微处理器融为一体，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。全站仪具有角度测量、距离测量、坐设备交换信息的多功能测量仪器。全站仪具有角度测量、距离测量、坐标测量和坐标放样的基本功能，本项目将介绍全站仪这些功能的应用。标测量和坐标放样的基本功能，本项目将介绍全站仪这些功能的应用。项目四 全站仪的应用使用规范说明使用规范说明任务一任务一 用全站仪测量角度用全站仪测量角度任务目标任务目标 熟悉全站仪的结构和键盘各个按键的功能，熟练使用全站仪进行角度熟悉全站仪的结构和键盘各个按键的功能，熟练使用全站仪进行角度测量。测量。相关知识相关知识 一、全站仪简介一、全站仪简介 全站仪又称为全站型电子速测仪。全站仪的型号很多，但各种型号的全站仪又称为全站型电子速测仪。全站仪的型号很多，但各种型号的基本结构大致相同。下面以南方测绘仪器公司生产的南方基本结构大致相同。下面以南方测绘仪器公司生产的南方NTS-310系列系列全站仪为例，如图全站仪为例，如图4-1所示。所示。项目四 全站仪的应用使用规范说明使用规范说明图图4-1 全站仪的结构全站仪的结构 项目四 全站仪的应用使用规范说明使用规范说明 下面我们重点介绍一下全站仪的键盘。键盘是全站仪的显示与操作界下面我们重点介绍一下全站仪的键盘。键盘是全站仪的显示与操作界面，熟悉键盘上各个按键的功能对于每位测量工作者都尤为重要，如图面，熟悉键盘上各个按键的功能对于每位测量工作者都尤为重要，如图4-2所示。所示。图图4-2 全站仪键盘的显示与操作界面全站仪键盘的显示与操作界面 项目四 全站仪的应用使用规范说明使用规范说明表表4-2 键盘各按键的名称与功能键盘各按键的名称与功能 项目四 全站仪的应用使用规范说明使用规范说明 二、反光棱镜组简介二、反光棱镜组简介 反光棱镜组是与全站仪配套使用的测量工具，它可分为单棱镜组和对反光棱镜组是与全站仪配套使用的测量工具，它可分为单棱镜组和对中杆棱镜组。在中高等级控制测量中，单棱镜组应用比较广泛；而在低中杆棱镜组。在中高等级控制测量中，单棱镜组应用比较广泛；而在低等级控制测量和施工放样中，对中杆棱镜组应用比较广泛。等级控制测量和施工放样中，对中杆棱镜组应用比较广泛。（一）单棱镜组（一）单棱镜组 如图如图4-3（a）所示，单棱镜组是将反光棱镜和觇（）所示，单棱镜组是将反光棱镜和觇（chan）牌（测量）牌（测量标记）组装在一起并安放到基座上的一种测量工具。标记）组装在一起并安放到基座上的一种测量工具。（二）对中杆棱镜组（二）对中杆棱镜组 如图如图4-3（b）所示，对中杆棱镜组是将反光棱镜和觇牌组装在一起并）所示，对中杆棱镜组是将反光棱镜和觇牌组装在一起并固定在对中杆上的一种测量工具。固定在对中杆上的一种测量工具。项目四 全站仪的应用使用规范说明使用规范说明图图4-3 单棱镜组和对中杆棱镜组单棱镜组和对中杆棱镜组 项目四 全站仪的应用使用规范说明使用规范说明任务实施任务实施 各个小组在地面分别选取一个测站点各个小组在地面分别选取一个测站点O点和两个待测点点和两个待测点A点、点、B点，并点，并做好标记。本任务就是运用全站仪来测量做好标记。本任务就是运用全站仪来测量 的角值，通过配置度盘测量两的角值，通过配置度盘测量两个测回。个测回。步骤步骤1 将全站仪架设（跟经纬仪架设步骤相同）在测站点将全站仪架设（跟经纬仪架设步骤相同）在测站点O点上，点上，对中整平，将对中杆棱镜组分别架设于待测点对中整平，将对中杆棱镜组分别架设于待测点A、B点上，将对中杆反光点上，将对中杆反光面朝向全站仪，如图面朝向全站仪，如图4-4所示。所示。项目四 全站仪的应用图图4-4 用全站仪测量角度用全站仪测量角度使用规范说明使用规范说明 步骤步骤2 按下电源开关键，打开电源；按下角度测量键，进入角度测按下电源开关键，打开电源；按下角度测量键，进入角度测量模式。量模式。步骤步骤3 打开竖直和水平制动螺旋，用盘左位置将全站仪瞄准待测点打开竖直和水平制动螺旋，用盘左位置将全站仪瞄准待测点A点对中杆棱镜组上反光棱镜的中心位置，使十字丝竖丝和横丝与觇牌点对中杆棱镜组上反光棱镜的中心位置，使十字丝竖丝和横丝与觇牌上小三角形的顶点重合，如图上小三角形的顶点重合，如图4-5所示。所示。项目四 全站仪的应用图图4-5 瞄准反光棱镜瞄准反光棱镜使用规范说明使用规范说明 步骤步骤4 图图4-6（a）所示为打开全站仪角度测量模式后的显示屏显示）所示为打开全站仪角度测量模式后的显示屏显示画面。按下画面。按下F3（置盘）键，可以配置水平度盘读数。例如，要把水平角（置盘）键，可以配置水平度盘读数。例如，要把水平角设置为设置为，则输入，则输入0.0000，然后按回车键确认，如图，然后按回车键确认，如图4-6（b）所示。）所示。项目四 全站仪的应用图图4-6 设置水平角设置水平角使用规范说明使用规范说明 图图4-7所示为设置水平角之后的显示屏显示画面。其中，所示为设置水平角之后的显示屏显示画面。其中，V代表竖盘读代表竖盘读数，数，HR代表右角模式时的水平度盘读数。本例中，待测点代表右角模式时的水平度盘读数。本例中，待测点A点的竖盘读点的竖盘读数为数为，水平度盘读数为，水平度盘读数为。项目四 全站仪的应用图图4-7 设置水平角之后的显示屏显示界面设置水平角之后的显示屏显示界面使用规范说明使用规范说明 步骤步骤5 松开竖直与水平制动螺旋，顺时针转动照准部瞄准待测点松开竖直与水平制动螺旋，顺时针转动照准部瞄准待测点B点。如图点。如图4-8所示，这是全站仪照准所示，这是全站仪照准B点之后显示屏上的显示界面。本例点之后显示屏上的显示界面。本例中，待测点中，待测点B点的竖盘读数为点的竖盘读数为，水平度盘读数为，水平度盘读数为。项目四 全站仪的应用图图4-8 瞄准瞄准B点时显示屏显示界面点时显示屏显示界面使用规范说明使用规范说明 步骤步骤6 参照步骤参照步骤3、4，用盘右位置瞄准，用盘右位置瞄准B、A点，测量点，测量B、A两点的两点的竖盘和水平度盘读数。这就完成了一个测回的测量。竖盘和水平度盘读数。这就完成了一个测回的测量。步骤步骤7 参照上述步骤，将度盘配置为参照上述步骤，将度盘配置为，完成下一个测回的测量。，完成下一个测回的测量。全站仪角度测量跟经纬仪角度测量的数据计算和检核完全相同，读者可全站仪角度测量跟经纬仪角度测量的数据计算和检核完全相同，读者可以参照项目二，这里就不作介绍了。以参照项目二，这里就不作介绍了。项目四 全站仪的应用使用规范说明使用规范说明任务二任务二 用全站仪测量距离用全站仪测量距离任务目标任务目标 熟悉相位法测距的基本原理，熟练运用全站仪测量距离。熟悉相位法测距的基本原理，熟练运用全站仪测量距离。相关知识相关知识 相位法测距的原理相位法测距的原理 通过测定相位差来测定距离的方法，称为相位法测距。在建筑工程测通过测定相位差来测定距离的方法，称为相位法测距。在建筑工程测量中使用的全站仪，大都采用了相位法测距原理。例如，要测量量中使用的全站仪，大都采用了相位法测距原理。例如，要测量A、B两两点之间的距离，首先把全站仪架设在点之间的距离，首先把全站仪架设在A点上，在点上，在B点架设反射棱镜组，全点架设反射棱镜组，全站仪在站仪在A点发射的频率为点发射的频率为f的调制波在待测距离的调制波在待测距离AB上传播，经上传播，经B点反射镜点反射镜发射后又回到发射后又回到A点，被全站仪接收器接收，如图点，被全站仪接收器接收，如图4-9所示。设光速为所示。设光速为c，所经过的时间为所经过的时间为t，则，则AB之间的距离为之间的距离为 项目四 全站仪的应用使用规范说明使用规范说明 项目四 全站仪的应用图图4-9 相位法测距的基本原理相位法测距的基本原理使用规范说明使用规范说明任务实施任务实施 各个小组在地面分别选取一个测站点各个小组在地面分别选取一个测站点O点和一个待测点点和一个待测点A点，做好标点，做好标记。本任务是使用全站仪来测量两点之间的距离。记。本任务是使用全站仪来测量两点之间的距离。步骤步骤1 将全站仪架设到测站点将全站仪架设到测站点O点上，对中整平；将对中杆棱镜组点上，对中整平；将对中杆棱镜组架设于待测点架设于待测点A点上，使反射棱镜的反光面朝向全站仪，如图点上，使反射棱镜的反光面朝向全站仪，如图4-10所示所示 项目四 全站仪的应用图图4-10 用全站仪测量距离用全站仪测量距离使用规范说明使用规范说明 步骤步骤2 打开全站仪电源，按距离测量键打开全站仪电源，按距离测量键 进入距离测量模式，按进入距离测量模式，按S/A键进入温度、气压和棱镜常数设置画面，输入测定的棱镜常数、温键进入温度、气压和棱镜常数设置画面，输入测定的棱镜常数、温度和气压，并按回车键确认，如图度和气压，并按回车键确认，如图4-11所示。所示。项目四 全站仪的应用图图4-11 温度、气压和棱镜常数设置温度、气压和棱镜常数设置使用规范说明使用规范说明 步骤步骤3 松开竖直和水平制动螺旋，用全站仪瞄准松开竖直和水平制动螺旋，用全站仪瞄准A点上对中棱镜组点上对中棱镜组反光棱镜的中心位置；按反光棱镜的中心位置；按F2（模式）键，可以在连续测量、单点测量和（模式）键，可以在连续测量、单点测量和跟踪测量三个测量模式之间进行切换，此时在显示屏上将依次显示跟踪测量三个测量模式之间进行切换，此时在显示屏上将依次显示N、1和和T。在本例中，将切换至单点测量模式，如图。在本例中，将切换至单点测量模式，如图4-12（a）所示。）所示。步骤步骤4 按按F1（测量）键，仪器自动测量（测量）键，仪器自动测量OA两点之间的距离，显示两点之间的距离，显示画面如图画面如图4-12（b）所示，它表示）所示，它表示OA两点之间的水平距离（两点之间的水平距离（HD）为）为156.320m。项目四 全站仪的应用使用规范说明使用规范说明 项目四 全站仪的应用图图4-12 距离测量显示画面距离测量显示画面使用规范说明使用规范说明任务三任务三 用全站仪测量坐标和坐标放样用全站仪测量坐标和坐标放样任务目标任务目标 熟练运用全站仪测量未知点的坐标和对已知点进行坐标放样。所谓坐熟练运用全站仪测量未知点的坐标和对已知点进行坐标放样。所谓坐标放样是指：已知点的坐标，在实地标出其确切位置。标放样是指：已知点的坐标，在实地标出其确切位置。相关知识相关知识 一、标准方向简介一、标准方向简介 要确定地面上两点在平面上的相对位置，除了测定两点之间的距离外，要确定地面上两点在平面上的相对位置，除了测定两点之间的距离外，还应确定两点所连直线的方向。一条直线的方向，是根据某一标准方向还应确定两点所连直线的方向。一条直线的方向，是根据某一标准方向来确定的。确定直线与标准方向之间的关系，称为直线定向。其中，直来确定的。确定直线与标准方向之间的关系，称为直线定向。其中，直线定向的标准方向有真子午线方向、磁子午线方向和坐标纵轴方向。线定向的标准方向有真子午线方向、磁子午线方向和坐标纵轴方向。项目四 全站仪的应用使用规范说明使用规范说明 （一）真子午线方向（一）真子午线方向 过地球南极（过地球南极（S）和北极（）和北极（N）的平面与地球表面的交线叫真子午线。）的平面与地球表面的交线叫真子午线。过地球上某一点的真子午线的切线方向，称为该点的真子午线方向，指过地球上某一点的真子午线的切线方向，称为该点的真子午线方向，指向北方向的一端叫做真北方向，如图向北方向的一端叫做真北方向，如图4-13（a）所示。真子午线方向是用）所示。真子午线方向是用天文测量方法或陀螺经纬仪来测定的。天文测量方法或陀螺经纬仪来测定的。项目四 全站仪的应用图图4-13 标准方向示意图标准方向示意图使用规范说明使用规范说明 （二）磁子午线方向（二）磁子午线方向 过地球南磁极（过地球南磁极（Q）和北磁极（）和北磁极（P）的平面与地球表面的交线叫磁子）的平面与地球表面的交线叫磁子午线。过地球上某一点的磁子午线的切线方向，称为该点的磁子午线方午线。过地球上某一点的磁子午线的切线方向，称为该点的磁子午线方向，指向北方向的一端叫做磁北方向，如图向，指向北方向的一端叫做磁北方向，如图4-13（a）所示。磁子午线方）所示。磁子午线方向可用罗盘仪来测定。向可用罗盘仪来测定。（三）坐标轴纵轴方向（三）坐标轴纵轴方向 在测量工作中，通常采用高斯平面直角坐标系或独立平面直角坐标系在测量工作中，通常采用高斯平面直角坐标系或独立平面直角坐标系确定地面点的位置，此时取坐标纵轴（确定地面点的位置，此时取坐标纵轴（x轴）作为直线定向的标准方向轴）作为直线定向的标准方向.如图如图4-13（b）所示。在本书的绪论中，我们详细介绍了高斯平面直角）所示。在本书的绪论中，我们详细介绍了高斯平面直角坐标系和独立平面直角坐标系。坐标系和独立平面直角坐标系。项目四 全站仪的应用使用规范说明使用规范说明 二、坐标方位角简介二、坐标方位角简介 由坐标轴纵北方向起顺时针量到某直线的夹角叫做坐标方位角。此由坐标轴纵北方向起顺时针量到某直线的夹角叫做坐标方位角。此外，直线是有方向的，例如，在图外，直线是有方向的，例如，在图4-14中，直线中，直线12的坐标方位角为的坐标方位角为12，直线直线21的坐标方位角为的坐标方位角为21，12、21分别称为直线分别称为直线AB的正、反坐标方的正、反坐标方位角。位角。项目四 全站仪的应用图图4-14 正、反坐标方位角正、反坐标方位角使用规范说明使用规范说明 如图如图4-15所示，已知直线所示，已知直线12的坐标方位角的坐标方位角12，若用经纬仪观测了，若用经纬仪观测了2点点的左角（测量前进方向左侧的水平角）的左角（测量前进方向左侧的水平角）左左，则推算出直线，则推算出直线23的坐标方位的坐标方位角角23为为 项目四 全站仪的应用图图4-15 坐标方位角的推算示意图坐标方位角的推算示意图使用规范说明使用规范说明 三、坐标的计算三、坐标的计算 （一）坐标正算（一）坐标正算 根据已知点坐标、已知直线边长和直线坐标方位角，计算未知点坐标根据已知点坐标、已知直线边长和直线坐标方位角，计算未知点坐标的方法，称为坐标正算。的方法，称为坐标正算。设设A点的已知坐标为（点的已知坐标为（xA，yA），已知），已知A点到点到B点的边长为点的边长为DAB，直线，直线AB的坐标方位角为的坐标方位角为AB，求，求B点坐标（点坐标（xB，yB），如图），如图4-16所示。所示。项目四 全站仪的应用图图4-16 坐标计算示意图坐标计算示意图使用规范说明使用规范说明 （二）坐标反算（二）坐标反算 根据两个已知点的平面直角坐标计算两点间水平距离和坐标方位角的根据两个已知点的平面直角坐标计算两点间水平距离和坐标方位角的方法，称为坐标反算。方法，称为坐标反算。设设A点的已知坐标为（点的已知坐标为（xA，yA），），B点坐标（点坐标（xB，yB），求），求A点到点到B点点的边长为的边长为DAB和坐标方位角和坐标方位角AB，如图，如图4-16所示。所示。坐标反算的计算顺序与上述的坐标正算计算顺序相反，由图中关系可坐标反算的计算顺序与上述的坐标正算计算顺序相反，由图中关系可知，知，A点到点到B点的边长点的边长DAB为为直线直线AB的坐标方位角的坐标方位角AB为为 项目四 全站仪的应用使用规范说明使用规范说明 任务实施任务实施 每个小组选取两个已知点每个小组选取两个已知点O点和点和A点，一个待测点点，一个待测点B点，并做好标记。点，并做好标记。设设O点的坐标（点的坐标（5678.123,2451.392,100.236），），A点的坐标点的坐标（5697.857,2458.534,100.486），放样点），放样点C点的坐标为点的坐标为（5684.524,2456.002,100.651）。本任务就是要通过两个已知点，运用）。本任务就是要通过两个已知点，运用全仪来测量待测点全仪来测量待测点B点的坐标和对点的坐标和对C点进行放样（在实地标定点进行放样（在实地标定C点的位置）点的位置），如图，如图4-17所示。所示。项目四 全站仪的应用使用规范说明使用规范说明 项目四 全站仪的应用图图4-17 用全站仪测量待测点坐标和放样已知点用全站仪测量待测点坐标和放样已知点使用规范说明使用规范说明 步骤步骤1 将全站仪架设于测站点将全站仪架设于测站点O点上，对中整平。将对中杆棱镜组点上，对中整平。将对中杆棱镜组架设于后视点架设于后视点A点上，将反光棱镜朝向全站仪。点上，将反光棱镜朝向全站仪。步骤步骤2 打开全站仪电源，按打开全站仪电源，按M（菜单）键进入菜单界面，如图（菜单）键进入菜单界面，如图4-18（a）所示。按）所示。按F1键进入数据采集菜单，如图键进入数据采集菜单，如图4-18（b）所示。）所示。步骤步骤3 按按F1键，打开输入测站点画面，如图键，打开输入测站点画面，如图4-19（a）。按）。按F4（坐标）键，输入测站点（坐标）键，输入测站点O点的坐标，然后按点的坐标，然后按ENT（确认）键确认，如（确认）键确认，如图图4-19（b）所示。）所示。步骤步骤4 按按F2键，打开输入后视点画面，如图键，打开输入后视点画面，如图4-20（a）所示。按）所示。按F4（坐标）键，输入后视点（坐标）键，输入后视点A点的坐标，然后按点的坐标，然后按ENT键确认键确认，如键确认键确认，如图图4-20（b）所示。松开竖直与水平制动螺旋，将全站仪精确瞄准后视）所示。松开竖直与水平制动螺旋，将全站仪精确瞄准后视点点A点上对中杆上反光棱镜的中心位置，拧紧竖直与水平制动螺旋，然点上对中杆上反光棱镜的中心位置，拧紧竖直与水平制动螺旋，然后按后按F4（是）键，如图（是）键，如图4-20（c）所示。）所示。项目四 全站仪的应用使用规范说明使用规范说明 项目四 全站仪的应用图图4-18 菜单和数据采集显示界面菜单和数据采集显示界面图图4-19 输入测站点坐标输入测站点坐标使用规范说明使用规范说明 项目四 全站仪的应用图图4-20 输入后视点坐标并瞄准后视点输入后视点坐标并瞄准后视点使用规范说明使用规范说明 步骤步骤5 在待测点上在待测点上B点上架设对中杆棱镜组，松开竖直与水平制动点上架设对中杆棱镜组，松开竖直与水平制动螺旋，将全站仪瞄准螺旋，将全站仪瞄准B点上对中杆棱镜组的反光棱镜组的中心位置。然点上对中杆棱镜组的反光棱镜组的中心位置。然后按后按F1（测量）键测量（测量）键测量B点的坐标，如图点的坐标，如图4-21所示。本例中，所示。本例中，B点的坐点的坐标为（标为（5686.457,2457.129,100.337）。这就完成了对待测点）。这就完成了对待测点B点的坐标点的坐标测量工作。测量工作。项目四 全站仪的应用图图4-21 测量待测点的坐标测量待测点的坐标使用规范说明使用规范说明 步骤步骤6 按按F1键，打开输入放样点画面，如图键，打开输入放样点画面，如图4-22（a）。按）。按F4（坐（坐标）键，输入放样点标）键，输入放样点C的坐标，然后按的坐标，然后按ENT键确认，如图键确认，如图4-22（b）所示。）所示。打开输入棱镜高画面，输入棱镜高，如图打开输入棱镜高画面，输入棱镜高，如图4-22（c）所示。）所示。按按F4（继续）键，此时界面将如图（继续）键，此时界面将如图4-22（d）所示。松开水平制动螺）所示。松开水平制动螺旋，转动照准部，将旋，转动照准部，将dHR调为调为，此时表明放样点，此时表明放样点C点在全站仪望远镜瞄点在全站仪望远镜瞄准的方向上；同学甲指挥同学乙拿着对中杆棱镜组，在视线上前后移动，准的方向上；同学甲指挥同学乙拿着对中杆棱镜组，在视线上前后移动，直至全站仪十字丝竖丝与对中杆棱镜组反光棱镜中心位置重合，此时直至全站仪十字丝竖丝与对中杆棱镜组反光棱镜中心位置重合，此时dHD应为应为0。架设好对中杆棱镜组，最后按。架设好对中杆棱镜组，最后按F1（测量）键。（测量）键。项目四 全站仪的应用使用规范说明使用规范说明 项目四 全站仪的应用图图4-22 坐标放样坐标放样使用规范说明使用规范说明 根据根据dHD的数值确定对中杆在视线方向上的前后移动情况。例如，的数值确定对中杆在视线方向上的前后移动情况。例如，dHD=9.332m表示应使对中杆在视线方向上远离全站仪，距离为表示应使对中杆在视线方向上远离全站仪，距离为9.332m；dHD=9.332m表示应使对中杆在视线方向上接近全站仪，距离表示应使对中杆在视线方向上接近全站仪，距离为为9.332m。同理，反复调节对中杆位置，最终使对中杆不仅跟视线处于。同理，反复调节对中杆位置，最终使对中杆不仅跟视线处于同一直线上，而且同一直线上，而且dHD为为0，最后做好标记，这样就完成了对放样点，最后做好标记，这样就完成了对放样点C点点的放样工作的放样工作。项目四 全站仪的应用 谢 谢