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全站儀的使用
全站儀的使用
內(nèi)容:了解全站儀的分類、等級、主要技術(shù)指標(biāo);掌握全站儀的基本操作,測角、測邊、測三維坐標(biāo)和三維坐標(biāo)放樣的原理和操作方法;了解全站儀的對邊測量、懸高測量、面積測量等方法。
重點:全站儀的基本操作,測角、測邊、測三維坐標(biāo)和三維坐標(biāo)放樣的原理和操作方法。
難點:全站儀測三維坐標(biāo)和三維坐標(biāo)放樣的原理和操作方法。
教學(xué)方法:采取演示法教學(xué)。講解拓普康全站儀使用,在課堂上每講一項功能后,利用多媒體課室的優(yōu)點,現(xiàn)場演示一次,并將操作過程通過投影儀投影到屏幕上,起到直觀、形象的效果,使學(xué)生能迅速掌握全站儀的使用。
§ 7.1 全站儀(total station)的功能介紹
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,由光電測距儀,電子經(jīng)緯儀,微處理儀及數(shù)據(jù)記錄裝置融為一體的電子速測儀(簡稱全站儀)正日臻成熟,逐步普及。這標(biāo)志著測繪儀器的研究水平制造技術(shù)、科技含量、適用性程度等,都達(dá)到了一個新的階段。
全站儀是指能自動地測量角度和距離,并能按一定程序和格式將測量數(shù)據(jù)傳送給相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集器。全站儀自動化程度高,功能多,精度好,通過配置適當(dāng)?shù)慕涌?,可使野外采集的測量數(shù)據(jù)直接進入計算機進行數(shù)據(jù)處理或進入自動化繪圖系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的方法相比,省去了大量的中間人工操作環(huán)節(jié),使勞動效率和經(jīng)濟效益明顯提高,同時也避免了人工操作,記錄等過程中差錯率較高的缺陷。
全站儀的廠家很多,主要的廠家及相應(yīng)生產(chǎn)的全站儀系列有:瑞士徠卡公司生產(chǎn)的 TC 系列全站儀;日本 TOPCN (拓普康)公司生產(chǎn)的 GTS 系列;索佳公司生產(chǎn)的 SET 系列;賓得公司生產(chǎn)的 PCS 系列;尼康公司生產(chǎn)的 DMT 系列及瑞典捷創(chuàng)力公司生產(chǎn)的 GDM 系列全站儀。我國南方測繪儀器公司 90 年代生產(chǎn)的 NTS 系列全站儀填補了我國的空白,正以嶄新的面貌走向國內(nèi)國際市場。
全站儀的工作特點:
1、能同時測角、測距并自動記錄測量數(shù)據(jù);
2、設(shè)有各種野外應(yīng)用程序,能在測量現(xiàn)場得到歸算結(jié)果;
3、能實現(xiàn)數(shù)據(jù)流;
一、TOPCON 全站儀構(gòu)造簡介
圖1為賓得全站儀 PTS-V2 ,圖2為尼康 C-100 全站儀,圖3為智能全站儀GTS-710,圖4為蔡司Elta R系列工程全站儀,圖5為徠卡TPS1100系列智能全站儀。
二、全站儀的功能介紹
1、角度測量(angle observation)
?。?)功能:可進行水平角、豎直角的測量。
?。?)方法:與經(jīng)緯儀相同,若要測出水平角∠ AOB ,則:
1)當(dāng)精度要求不高時:
瞄準(zhǔn) A 點——置零( 0 SET )——瞄準(zhǔn) B 點,記下水平度盤 HR 的大小。
2)當(dāng)精度要求高時: —— 可用測回法( method of observation set )。
操作步驟同用經(jīng)緯儀操作一樣,只是配置度盤時,按“置盤”( H SET )。
2、距離測量( distance measurement )
PSM 、PPM 的設(shè)置 —— 測距、測坐標(biāo)、放樣前。
1)棱鏡常數(shù)(PSM )的設(shè)置。
一般: PRISM=0 (原配棱鏡),-30mm (國產(chǎn)棱鏡)
2)大氣改正數(shù)( PPM )(乘常數(shù))的設(shè)置。
輸入測量時的氣溫( TEMP )、氣壓( PRESS ),或經(jīng)計算后,輸入 PPM 的值。
(1)功能:可測量平距 HD 、高差 VD 和斜距 SD (全站儀鏡點至棱鏡鏡點間高差及斜距)
?。?)方法:照準(zhǔn)棱鏡點,按“測量”( MEAS )。
3、坐標(biāo)測量( coordinate measurement )
?。?)功能:可測量目標(biāo)點的三維坐標(biāo)( X , Y , H )。
?。?)測量原理
若輸入:方位角 ,測站坐標(biāo)( , );測得:水平角 和平距 。則有:
方位角:
坐標(biāo):
若輸入:測站 S 高程 ,測得:儀器高 i ,棱鏡高 v ,平距 ,豎直角 ,則有:
高程:
?。?)方法:
輸入測站 S ( X , Y ,H ),儀器高 i ,棱鏡高 v ——瞄準(zhǔn)后視點 B ,將水平度盤讀數(shù)設(shè)置為 ——瞄準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡點 T ,按“測量”,即可顯示點 T 的三維坐標(biāo)。
4、點位放樣 (Layout)
(1)功能:根據(jù)設(shè)計的待放樣點 P 的坐標(biāo),在實地標(biāo)出 P 點的平面位置及填挖高度。
?。?)放樣原理
1)在大致位置立棱鏡,測出當(dāng)前位置的坐標(biāo)。
2)將當(dāng)前坐標(biāo)與待放樣點的坐標(biāo)相比較,得距離差值 dD 和角度差 dHR 或縱向差值Δ X 和橫向差值Δ Y 。
3)根據(jù)顯示的 dD 、dHR 或ΔX 、ΔY ,逐漸找到放樣點的位置。
5、程序測量( programs )
?。?)數(shù)據(jù)采集 (data collecting)
(2)坐標(biāo)放樣 (layout)
?。?)對邊測量(MLM)、懸高測量(REM)、面積測量(AREA)、后方交會(RESECTION) 等。
?。?)數(shù)據(jù)存儲管理。包括數(shù)據(jù)的傳輸、數(shù)據(jù)文件的操作(改名、刪除、查閱)。
§ 7.2 TOPCON GTS-312 全站儀使用簡介
一、儀器面板外觀和功能說明
面板上按鍵功能如下:
——進入坐標(biāo)測量模式鍵。
◢ ——進入距離測量模式鍵。
ANG ——進入角度測量模式鍵。
MENU ——進入主菜單測量模式鍵。
ESC ——用于中斷正在進行的操作,退回到上一級菜單。
POWER ——電源開關(guān)鍵
◢ ◣ ——光標(biāo)左右移動鍵
▲ ▼ ——光標(biāo)上下移動、翻屏鍵
F1 、 F2 、 F3 、 F4 ——軟功能鍵,其功能分別對應(yīng)顯示屏上相應(yīng)位置顯示的命令。
顯示屏上顯示符號的含義:
V ——豎盤讀數(shù);HR ——水平讀盤讀數(shù)(右向計數(shù));HL ——水平讀盤讀數(shù)(左向計數(shù));
HD ——水平距離; VD ——儀器望遠(yuǎn)鏡至棱鏡間高差; SD ——斜距; * ——正在測距;
N ——北坐標(biāo),x ; E ——東坐標(biāo),y ; Z ——天頂方向坐標(biāo),高程H 。
二、全站儀幾種測量模式介紹
1、角度測量模式
功能:按 ANG 進入,可進行水平角、豎直角測量,傾斜改正開關(guān)設(shè)置。
第 1 頁
F1 OSET :設(shè)置水平讀數(shù)為:0°00ˊ00"。
F2 HOLD :鎖定水平讀數(shù)。
F3 HSET :設(shè)置任意大小的水平讀數(shù)。
F4 P1↓: 進入第 2 頁。
第 2 頁
F1 TILT :設(shè)置傾斜改正開關(guān)。
F2 REP : 復(fù)測法。
F3 V% : 豎直角用百分?jǐn)?shù)顯示。
F4 P2↓: 進入第 3 頁。
第 3 頁
F1 H-BZ :儀器每轉(zhuǎn)動水平角 90°時,是否要蜂鳴聲。
F2 R/L :右向水平讀數(shù) HR/ 左向水平讀數(shù) HL 切換,一般用 HR 。
F3 CMPS :天頂距 V/ 豎直角 CMPS 的切換,一般取 V 。
F4 P3↓:進入第 1 頁。
2、距離測量模式
功能:按 ◢ 進入,可進行水平角、豎直角、斜距、平距、高差測量及 PSM 、 PPM 、距離單位等設(shè)置。
第 1 頁
F1 MEAS :進行測量。
F2 MODE :設(shè)置測量模式, Fine/coarse/tragcking(精測/粗測/跟蹤)。
F3 S/A : 設(shè)置棱鏡常數(shù)改正值( PSM )、大氣改正值( PPM )。
F4 P1 ↓:進入第 2 頁。
第 2 頁
F1 OFSET :偏心測量方式。
F2 SO :距離放樣測量方式。
F3 m/f/i :距離單位米 / 英尺 / 英寸的切換。
F4 P2↓: 進入第 1 頁。
3、坐標(biāo)測量模式
功能:按 進入,可進行坐標(biāo)( N , E , H )、水平角、豎直角、斜距測量及 PSM 、 PPM 、距離單位等設(shè)置。
第 1 頁
F1 MEAS :進行測量。
F2 MODE :設(shè)置測量模式, Fine/Coarse/Tracking 。
F3 S/A :設(shè)置棱鏡改正值( PSM ),大氣改正值( PPM )常數(shù)。
F4 P1↓:進入第 2 頁。
第 2 頁
F1 R.HT :輸入棱鏡高。
F2 INS.HT :輸入儀器高。
F3 OCC :輸入測站坐標(biāo)。
F4 P2↓:進入第 3 頁。
第 3 頁
F1 OFSET :偏心測量方式。
F2 ———
F3 m/f/i: 距離單位米 / 英尺 / 英寸切換。
F4 P3↓:進入第 1 頁。
4、主菜單模式
功能:按 MENU 進入,可進行數(shù)據(jù)采集、坐標(biāo)放樣、程序執(zhí)行、內(nèi)存管理(數(shù)據(jù)文件編輯、傳輸及查詢)、參數(shù)設(shè)置等。
三、全站儀功能簡介
測量前,要進行如下設(shè)置——按 ◢ 或 ,進入距離測量或坐標(biāo)測量模式,再按第 1 頁的 S/A ( F3 )。
1、棱鏡常數(shù) PRISM 的設(shè)置——進口棱鏡多為 0 ,國產(chǎn)棱鏡多為-30mm。(具體見說明書)
2、大氣改正值 PPM 的設(shè)置——按“ T-P ”,分別在“ TEMP. ”和“ PRES. ” 欄,輸入測量時的氣溫、氣壓。(或者按照說明書中的公式計算出 PPM 值后,按“ PPM ”直接輸入)。
說明: PRISM 、 PPM 設(shè)置后,在沒有新設(shè)置前,儀器將保存現(xiàn)有設(shè)置。
(一)角度測量
按 ANG 鍵,進入測角模式(開機后默認(rèn)的模式),其水平角、豎直角的測量方法與經(jīng)緯儀操作方法基本相同。照準(zhǔn)目標(biāo)后,記錄下儀器顯示的水平度盤讀數(shù) HR 和豎直度盤讀數(shù) V 。
(二)距離測量
先按 ◢ 鍵,進入測距模式,瞄準(zhǔn)棱鏡后,按 F1 ( MEAS ),記錄下儀器測站點至棱鏡點間的平距 HD 、鏡頭與鏡頭間的斜距 SD 和鏡頭與鏡頭間的高差 VD 。
(三)坐標(biāo)測量
1、按 ANG 鍵,進入測角模式,瞄準(zhǔn)后視點 A 。
2、按 HSET ,輸入測站 O 至后視點 A 的坐標(biāo)方位角 。
如:輸入 65.4839 ,即輸入了 。
3、按 鍵, 進入坐標(biāo)測量模式。按 P↓, 進入第 2 頁。
4、按 OCC ,分別在 N 、 E 、 Z 輸入測站坐標(biāo)( X0 ,Y0 ,H0 )。
5、按 P↓,進入第 2 頁,在 INS.HT 欄,輸入儀器高。
6、按 P↓,進入第 2 頁,在 R.HT 欄,輸入 B 點處的棱鏡高。
7、瞄準(zhǔn)待測量點 B ,按 MEAS ,得 B 點的( XB ,YB ,HB )。
(四)零星點的坐標(biāo)放樣(不使用文件)
1、按 MENU ,進入主菜單測量模式。
2、按 LAYOUT ,進入放樣程序,再按 SKP ,略過使用文件。
3、按 OOC.PT ( F1 ),再按 NEZ ,輸入測站 O 點的坐標(biāo)( X0 ,Y0 ,H0 );并在 INS.HT 一欄,輸入儀器高。
4、按 BACKSIGHT ( F2 ),再按 NE/AZ ,輸入后視點 A 的坐標(biāo)( xA , yA );若不知 A 點坐標(biāo)而已知坐標(biāo)方位角 ,則可再按 AZ ,在 HR 項輸入 的值。瞄準(zhǔn) A 點,按 YES 。
5、按 LAYOUT ( F3 ),再按 NEZ ,輸入待放樣點 B 的坐標(biāo)( xB , yB,HB )及測桿單棱鏡的鏡高后,按 ANGLE( F1 )。使用水平制動和水平微動螺旋,使顯示的 dHR=0°00ˊ00",即找到了 OB 方向,指揮持測桿單棱鏡者移動位置,使棱鏡位于 OB 方向上。
6、按 DIST ,進行測量,根據(jù)顯示的 dHD 來指揮持棱鏡者沿 OB 方向移動,若 dHD 為正,則向 O 點方向移動;反之若 dHD 為負(fù),則向遠(yuǎn)處移動,直至 dHD=0 時,立棱鏡點即為 B 點的平面位置。
7、其所顯示的 dZ 值即為立棱鏡點處的填挖高度,正為挖,負(fù)為填。
8、按 NEXT ——反復(fù) 5 、6 兩步,放樣下一個點 C 。
§ 7.3 全站儀使用的注意事項與維護
一、全站儀保管的注意事項
1、 儀器的保管由專人負(fù)責(zé),每天現(xiàn)場使用完畢帶回辦公室;不得放在現(xiàn)場工具箱內(nèi)。
2、儀器箱內(nèi)應(yīng)保持干燥,要防潮防水并及時更換干燥劑。儀器須放置專門架上或固定位置。
3、儀器長期不用時,應(yīng)一月左右定期通風(fēng)防霉并通電驅(qū)潮,以保持儀器良好的工作狀態(tài)。
4、儀器放置要整齊,不得倒置。
二、使用時應(yīng)注意事項
1、開工前應(yīng)檢查儀器箱背帶及提手是否牢固。
2、開箱后提取儀器前,要看準(zhǔn)儀器在箱內(nèi)放置的方式和位置,裝卸儀器時,必須握住提手,將儀器從儀器箱取出或裝入儀器箱時,請握住儀器提手和底座,不可握住顯示單元的下部。切不可拿儀器的鏡筒,否則會影響內(nèi)部固定部件,從而降低儀器的精度。應(yīng)握住儀器的基座部分,或雙手握住望遠(yuǎn)鏡支架的下部。儀器用畢,先蓋上物鏡罩,并擦去表面的灰塵。裝箱時各部位要放置妥帖,合上箱蓋時應(yīng)無障礙。
3、在太陽光照射下觀測儀器,應(yīng)給儀器打傘,并帶上遮陽罩,以免影響觀測精度。在雜亂環(huán)境下測量,儀器要有專人守護。當(dāng)儀器架設(shè)在光滑的表面時,要用細(xì)繩(或細(xì)鉛絲)將三腳架三個腳聯(lián)起來,以防滑倒。
4、當(dāng)架設(shè)儀器在三腳架上時,盡可能用木制三腳架,因為使用金屬三腳架可能會產(chǎn)生振動,從而影響測量精度。
5、當(dāng)測站之間距離較遠(yuǎn),搬站時應(yīng)將儀器卸下,裝箱后背著走。行走前要檢查儀器箱是否鎖好,檢查安全帶是否系好。當(dāng)測站之間距離較近,搬站時可將儀器連同三腳架一起靠在肩上,但儀器要盡量保持直立放置。
6、搬站之前,應(yīng)檢查儀器與腳架的連接是否牢固,搬運時,應(yīng)把制動螺旋略微關(guān)住,使儀器在搬站過程中不致晃動。
7、儀器任何部分發(fā)生故障,不勉強使用,應(yīng)立即檢修,否則會加劇儀器的損壞程度。
8、元件應(yīng)保持清潔,如沾染灰沙必須用毛刷或柔軟的擦鏡紙擦掉。禁止用手指撫摸儀器的任何光學(xué)元件表面。清潔儀器透鏡表面時,請先用干凈的毛刷掃去灰塵,再用干凈的無線棉布沾酒精由透鏡中心向外一圈圈的輕輕擦拭。除去儀器箱上的灰塵時切不可作用任何稀釋劑或汽油,而應(yīng)用干凈的布塊沾中性洗滌劑擦洗。
9、濕環(huán)境中工作,作業(yè)結(jié)束,要用軟布擦干儀器表面的水分及灰塵后裝箱?;氐睫k公室后立即開箱取出儀器放于干燥處,徹底涼干后再裝箱內(nèi)。
10、冬天室內(nèi)、室外溫差較大時,儀器搬出室外或搬入室內(nèi),應(yīng)隔一段時間后才能開箱。
三、電池的使用
全站儀的電池是全站儀最重要的部件之一,現(xiàn)在全站儀所配備的電池一般為 Ni-MH( 鎳氫電池 ) 和 Ni-Cd( 鎳鎘電池 ) ,電池的好壞、電量的多少決定了外業(yè)時間的長短。
1、建議在電源打開期間不要將電池取出,因為此時存儲數(shù)據(jù)可能會丟失,因此在電源關(guān)閉后再裝入或取出電池。
2、可充電池可以反復(fù)充電使用,但是如果在電池還存有剩余電量的狀態(tài)下充電,則會縮短電池的工作時間,此時,電池的電壓可通過刷新予以復(fù)原,從而改善作業(yè)時間,充足電的電池放電時間約需 8 小時。
3、不要連續(xù)進行充電或放電,否則會損壞電池和充電器,如有必要進行充電或放電,則應(yīng)在停止充電約 30 分鐘后再使用充電器。
不要在電池剛充電后就進行充電或放電,有時這樣會造成電池?fù)p壞。
4、超過規(guī)定的充電時間會縮短電池的使用壽命,應(yīng)盡量避免電池剩余容量顯示級別與當(dāng)前的測量模式有關(guān),在角度測量的模式下,電池剩余容量夠用,并不能夠保證電池在距離測量模式下也能用,因為距離測量模式耗電高于角度測量模式,當(dāng)從角度模式轉(zhuǎn)換為距離模式時,由于電池容量不足,不時會中止測距。
總之,只有在日常的工作中,注意全站儀的使用和維護,注意全站儀電池的充放電,才能延長全站儀的使用壽命,使全站儀的功效發(fā)揮到最大
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