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全站仪的工作原理
发布日期:2019-03-12

全站仪的工作原理

1)测距:光电测距仪发出红外光束到目标点位处调平后的棱镜经反射回来,全站仪计算发出光束的时间点到返回的时间点,从而计算光束运行轨迹的长度,因为光在不同介质中的运行速度的不同,所以要求测量时应避免大雾、高温、和空气潮湿的天气,全站仪中有测温度和测气压的装置,测得温度和气压后生成一个改正系数,在全站仪每次测距时都参与计算,尽管如此,全站仪仍然不能把所有气象因素都计算在内,所以在进行要求精度较高的测量时应选在晴朗、空气质量较好的天气进行。

大气折光对测距的影响:光越靠近地面时折光越大,仪器支起应高出地面1m以上,特别在高温天气,靠近地面处的气浪非常大,造成的折射率也非常大,要避免在这种天气进行高精度测量。(适用所有仪器)

棱镜常数:光在玻璃中的折射率为1.51.6,在空气中近似等于1,光在玻璃中传播比空气中慢很多,所以光经过棱镜中所用时间较空气中长,测得距离会比实际增大一定的距离,增大的部分为棱镜常数,这个在说明书中有所标注。


2)测角:与经纬仪的原理是一样的仍旧采用度盘,从度盘采用电扫描和电子元件进行自动读数和液晶显示,以便把测得的角度生成电子数据,为全站仪内部计算提供数据。


3)因为常用全站仪的光电测距测距中误差为±5mm左右,(我国现行城市测量规范将测距仪划分为两级,即,一级:为中误差小于5mm,二级为中误差大于5mm小于10mm),梭镜对中的高度误差,以及竖直角测量误差等各项因素的影响,所累积的误差是很大的,所以不宜用全站仪进行要求高程精度比较高的测量工作。


4)全站仪内部运算:在进行坐标放样和坐标测量工作中,全站仪在已知点建站后,用另一通视的已知点做为后视,然后测距,测距后全站仪根据这两个已知点自动进行内部运算,计算出这条边的坐标方位角,此时以这条边为起始边就可以进行测量工作了。(后方交会的原理是一样的)

坐标正算:进入坐标测量模式,照准立于未知点上的棱镜,十字丝竖丝对准对中杆中心,对准棱镜测距,全站仪根据已知点到未知点的距离,以及起始边到未知边的夹角计算未知边的坐标方位角,根据测得的距离

和坐标方位角计算坐标增量,从而求得未知点坐标。

坐标反算:进入到放样测量模式,根据要放样已知点和建站的已知点计算出坐标方位角,再计算所求边与已知边的夹角,和两点的距离进行坐标方样。

另外全站仪还可以进行对边测量,悬高测量,面积测量等。


5)竖轴倾斜的自动补偿:现在常用的全站仪安置了竖轴倾斜自动补偿器,仪器整平到3′范围以内,自动补偿精度可达0.1″,如果倾斜超出了补偿范围,全站仪将自动提示。


32\\\4、全站仪的检验:新购置的或是修理过的,再就是项目开工前一定要对全站仪进行全面的检验。(全站仪是精密的测量仪器,不要私自校正和拆卸造成不必要的损坏,要送到指定的维修点或售后进行校正或维修。)

1)检查仪器各组成部分功能是否正常;


2)十字丝、视准轴、水准管轴、横轴、光学对中器的检验。

十字丝校正(竖丝校正):瞄准一目标点旋紧水平制动螺旋和望远镜制动螺旋,再用望远镜微动螺旋使望远镜上下移动,目标点始终地竖丝上移动说明不需校正。

视准轴检验:将仪器安置在一长约100米的直线AB的中点位置,B点放置一个有毫米分划的小尺,并垂直于直线AB。(看盘左、盘右在B尺上的读数是否重合)。

水准管轴检验:用照准部水准管将仪器整平后,然后将照准部旋转180°,如果此时气泡仍居中则说明水准管轴垂直于竖轴,反之则需校正。

横轴的检验:在一高墙处上选择一仰用大于30°的一目标点P,盘左瞄准P点,将望远镜放平,在墙上定出点P1,倒转望远镜以盘右瞄准P点,再将望远镜放平,在墙上又定出一点P2,如果P1P2重合,说明横轴垂直于竖轴,反之则需校正。

光学对中器的检校:


33\\\\5、全站仪施工前的导线测设:

1)附合导线:从一个控制点出发,后附合到另一个控制点上。附合导线多用在带状地区作测图控制。公路、铁路、水利的勘测与施工。


2)导线测量的外业工作包括:踏勘选点及建标、联测(测边、测角)。联测的过程也就是导线点加密的过程。

全站仪的测导线边长的中误差约为±1cm。中误差m是各个真误差的平方和的平均值再开方求得的。

用全站仪进行附合导线测量时,盘左,盘右测得的角度值差不大于40″时,就可以以上,下半测回的平均值做为观测值。


3)导线测量的内业计算:

坐标方位角的推算:

右角推算方位角的公式为:α180°-β

左角推算方位角的公式为:αβ-180°

附合导线的角度闭合差的计算:fβ=α′CD-αCD

用起始边方位角αAB推算出的终止边方位角α′CD=αAB n*180°-∑β

调整角度闭合差时,若观测角为左角时,应以闭合差相反的符号分配,反之,则应以与闭合差相同的符号分配。

坐标增量闭合差的计算:由于测边和测角有误差,因此计算坐标增量总和∑ΔX测、∑ΔY测与理论值不相等,其差值即为坐标增量闭合差:

fx=∑ΔX–(x-x)

fx=∑ΔX–(x-x)

导线全长闭合差:f=

通常我们用相对闭合差来衡量导线测量的精度,导线的全长相对闭合差为:K=∑D为导线边长之和)

如果相对闭合差K符合精度要求,则可将坐标增量的闭合差:fxfy以相反符号按边长的正比分配到各坐标增量中。


4)坐标的计算

从已知点坐标和改正后的各点坐标增量推算各点的坐标。


5)附合导线 适用于带状地形,如公路、铁路的导线测设,闭合导线多用于面积较宽阔的地区做测图控制。闭合导线的各边的坐标方位角推算与附合导线计算方法是一样的,闭合导线的角度闭合差。

fβ=∑β-n-2*180°如果角度闭合差在允许范围内则可进行调整,分配原则是将闭合差以相反的符号平均分配到各观测点中,如果不能均分,一般情况下给短边的夹角多分配点,使各角的改正数总和与反号的闭合差相等,在角度分配的时候要考虑角度取位的要求。


6)闭合导线 坐标增量的闭合差的计算与调整

由于测量中的误差,改正后的角度仍有残余误差,坐标增量总和的测量计算值∑ΔX测与∑ΔY测一般都不为0,其值称为坐标增量闭合差,以fxfy表示。

 

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