《建筑工程測量》-第7章

７．１全站儀基本知識７.１.１全站儀結構早期的全站儀，是將電子經緯儀與光電測距儀安置在一起，也可以拆卸、分離成經緯儀和測距儀兩個獨立的部分，稱為分體式全站儀。后來又改進為整體式全站儀，將光電測距儀的光波發射接收系統的光軸，和經緯儀的視準軸組合為同軸，并且配置了電子計算機的中央處理單元（ＣＰＵ）、儲存單元和輸入/輸出設備（Ｉ/Ｏ），能根據外業采集的基本數據，實時計算并顯示出所需要的測量成果。通過輸入/輸出設備，可以與計算機交互通信，使測量數據直接輸入計算機，進行計算、編輯和繪圖。測量作業所需要的已知數據也可以從計算機輸入到全站儀。下一頁返回７．１全站儀基本知識這樣，不僅使測量的外業工作高效化，而且實現整個測量作業的高度自動化。全站儀主要由測量部分、中央處理單元、輸入/輸出設備以及電源等部分組成，其結構原理如圖７-１所示。各部分的作用如下：（１）測角部分相當于電子經緯儀，可以測定水平角、豎直角和設置方位角。（２）測距部分相當于光電測距儀，一般采用紅外光源，測定儀器至目標點（設置反光棱鏡或反光片）的斜距，并可歸算為平距及高差。上一頁下一頁返回７．１全站儀基本知識（３）中央處理單元接受輸入指令，分配各種觀測作業，進行測量數據的運算，如多測回取平均值、觀測值的各種改正、極坐標法或交會法的坐標計算，以及包括運算功能更為完備的各種軟件，在全站儀的數字計算機中還提供程序存儲器。（４）輸入/輸出部分包括鍵盤、顯示屏和接口。從鍵盤可以輸入操作指令、數據和設置參數；顯示屏可以顯示出儀器當前的工作方式、狀態、觀測數據和運算結果；接口使全站儀能與磁卡、磁盤、計算機交互通信，傳輸數據。７.１.２全站儀基本功能和特點目前，全站儀在各種工程建設中已經得到普及，世界上許多著名測繪儀器廠商均生產各種型號的全站儀。上一頁下一頁返回７．１全站儀基本知識全站儀作為一種先進的電子測量儀器，具有以下特點：（１）采用先進的同軸雙速制、微動機構，使照準更加快捷、準確。（２）具有完善的人機對話控制面板，由鍵盤和顯示屏組成，除照準目標以外的各種測量功能和參數均可通過鍵盤來實現。儀器兩側均有控制面板，操作方便。（３）設有雙軸傾斜補償器，可以自動對水平和豎直方向進行補償，以消除豎軸傾斜誤差的影響。（４）機內設有測量應用軟件，能方便地進行三維坐標測量、放樣測量、后方交會、懸高測量、對邊測量等多項工作。上一頁下一頁返回７．１全站儀基本知識（５）具有雙路通視功能，儀器將測量數據傳輸給計算機，也可接收計算機的指令和數據。（６）擁有內部存儲器，以數據文件形式存儲已知點和觀測點的點號、編碼和三維坐標等。（７）測角精度普遍可達２″，測距精度可達（２ｍｍ＋２ｐｐｍ），有的甚至更高。(8)可與GPS聯合組成“超站儀”，與計算機聯合組成智能觀測系統（測量機器人），實現全自動瞄準、觀測、記錄、存儲和數據處理。圖７-２為幾種常見品牌的全站儀實物圖。上一頁返回７．２全站儀使用方法本節以日本尼康（Ｎｉｋｏｎ）Ｎｉｖｏ２．Ｍ全站儀為例，介紹全站儀的使用方法。圖７-３為Ｎｉ-ｖｏ２．Ｍ全站儀外觀圖，各部件名稱注于圖上。Ｎｉｖｏ２．Ｍ全站儀望遠鏡放大倍數３０倍，最大測程３０００ｍ（標準單棱鏡），無棱鏡模式下最大測量距離５００ｍ，測距精度２ｍｍ＋２ｐｐｍ，測角精度２″，圓水準器靈敏度１０′/２ｍｍ，質量約為３．８ｋｇ。Ｎｉｖｏ２．Ｍ全站儀的面板和ＬＣＤ顯示屏如圖７-４所示，各按鈕的功能如表７-１所示。７.２.１使用前的準備１．開箱與裝箱下一頁返回７．２全站儀使用方法開箱時要抓緊儀器提柄，小心地從儀器箱取出儀器。儀器使用結束后，蓋好望遠鏡鏡蓋，使照準部的垂直微動旋鈕和三角基座的圓水準器朝上，將儀器平臥（望遠鏡物鏡端朝下）放入箱中，輕輕旋緊垂直微動旋鈕，蓋好箱蓋關上鎖扣。２．安置儀器將全站儀安裝在三腳架上，精確對中和整平，具體操作方法與經緯儀相同。３．設定測量模式Ｎｉｖｏ２．Ｍ全站儀有兩種測量模式：棱鏡模式（棱鏡）和無反射鏡模式（無棱鏡）。上一頁下一頁返回７．２全站儀使用方法無論何時，按下［ＭＳＲ１］或［ＭＳＲ２］鍵１ｓ便可以改變模式。４．設定棱鏡常數方法是：按?。郏停樱遥保莼颍郏停樱遥玻荩保螅鐖D７-５所示。尼康棱鏡的棱鏡常數總是０，不論它接在單棱鏡支架或是三棱鏡支架。其他國外產棱鏡一般是０，國產棱鏡一般是－３０ｍｍ，詳見使用說明書。５．開機與關機按［ＰＷＲ］打開儀器電源，出現開機屏幕，如圖７-６所示。它顯示儀器型號名稱、當前溫度、氣壓、日期和時間。上一頁下一頁返回７．２全站儀使用方法２ｓ后，顯示自動改變為電子水準器，如圖７-７所示。按［ＰＷＲ］和［ＥＮＴ］，可以使儀器進入關機過程，如圖７-８所示，再次按［ＥＮＴ］，儀器關機；選擇“重設”，將重新啟動程序，再次開啟儀器；選擇“休眠”，儀器進入節電模式；按［ＥＳＣ］，取消電源關閉過程，返回到先前的屏幕。６．創建新任務按［ＭＥＮＵ］打開菜單屏幕，按［１］打開任務管理器，按“創建”軟鍵打開創建任務屏幕，輸入任務名稱，如圖７-９所示。按“設定”軟鍵檢查任務的設定。一旦創建了任務，便不可以改變任務的設定。在任務設定屏幕的最后一欄按［ＥＮＴ］以創建新任務。上一頁下一頁返回７．２全站儀使用方法７.２.２距離測量１．照準棱鏡反射器用望遠鏡照準棱鏡反射器中心的十字絲，如圖７-１０所示。２．測量距離在基本測量屏幕（ＢＭＳ）或任何觀測屏幕上按［ＭＳＲ１］或［ＭＳＲ２］可測量距離。儀器進行測量期間，棱鏡常數以較小字體顯示，如圖７-１１所示。７.２.３角度測量１．角度設置上一頁下一頁返回７．２全站儀使用方法在基本測量屏幕（ＢＭＳ）中按［ＡＮＧ］打開角度菜單，如圖７-１２所示。要從此菜單選擇操作命令，按相應的數字鍵，或者按［＜］或［＞］突出顯示操作命令，然后再按［ＥＮＴ］。如果要把水平角度重設為０，在角度菜單按［１］，或選擇“０設定”。顯示將返回到基本測量屏幕（ＢＭＳ）。如果要輸入水平角度，按［２］或在角度菜單選擇“輸入”，然后用數字鍵輸入水平角度，最后按［ＥＮＴ］。２．測量角度用盤左、盤右進行水平角和豎直角觀測，方法與經緯儀測角相同。測量結果直接顯示在屏幕上，如圖７-１４所示。上一頁下一頁返回７．２全站儀使用方法７.２.４坐標測量１．設立測站在基本測量屏幕（ＢＭＳ）中按［ＳＴＮ］打開測站設立菜單，如果要從此菜單選擇操作命令，按相應的數字鍵，或者按［＜］或［＞］突出顯示操作命令，然后按［ＥＮＴ］，如圖７-１５所示。可按［＾］或［∨］上翻或下翻頁面。按［１］或在測站設立菜單中選擇“已知”，在ＳＴ中輸入一個點名稱或編號。如果輸入點的編號或名稱是已有點，它的坐標將顯示出來，同時光標移到ＨＩ（儀器高度）。如果是新點，出現坐標輸入屏幕，輸入這個點的坐標。上一頁下一頁返回７．２全站儀使用方法在ＣＤ中按［ＥＮＴ］時，新點被存儲。在ＨＩ中輸入儀器高度，在ＣＤ中輸入編碼，然后按［ＥＮＴ］，如圖７-１６所示。完成上述操作后，出現“后視”屏幕，如圖７-１７所示。為后視點選擇一個輸入方法。如要為后視點（ＢＳ）輸入坐標，按［１］。輸入后視點名稱。如果點存在于任務中，它的坐標就會顯示出來。在ＨＴ中輸入目標高度，如圖７-１８所示。用儀器盤左照準后視點，按［ＥＮＴ］完成設定，如圖7-19所示。２．測量坐標用望遠鏡照準棱鏡反射器中心的十字絲，在基本測量屏幕（ＢＭＳ）或任何觀測屏幕上按［ＭＳＲ１］或［ＭＳＲ２］，測得距離后按［ＤＳＰ］切換到坐標頁面，按［ＥＮＴ］記錄點，如圖7-２０所示。上一頁下一頁返回７．２全站儀使用方法７.２.５放樣按［Ｓ－Ｏ］顯示放樣菜單，如圖７-２１所示。如果通過角度和距離放樣，在放樣菜單中按［１］或選擇“ＨＡ－ＨＤ”，屏幕顯示如圖７-２２所示。輸入數值并按［ＥＮＴ］。旋轉儀器，使ｄＨＡ接近0°00′00″。照準目標并按［ＭＳＲ１］或［ＭＳＲ２］。當測量完成時，目標位置與放樣點之間的差值顯示出來，如圖７-２３所示，其中ｄＨＡ為水平角度到目標點的差值。如要通過已知坐標放樣，在放樣菜單中按［２］或選擇“ＸＹＺ”，如圖７-２４所示。輸入要放樣的點名稱，然后按［ＥＮＴ］。上一頁下一頁返回７．２全站儀使用方法也可以根據代碼或半徑從儀器內存中選擇點，如圖７-２５所示。此時，放樣點到目標的角度變化量和距離就顯示出來。旋轉儀器，直到ｄＨＡ接近于０°００′００″。按［ＭＳＲ１］或［ＭＳＲ２］，如圖７-２６所示，其中，ｄＨＡ為水平角到目標點的差值，ＨＤ為到目標點的距離。指揮跑尺員調整目標位置。當目標處在正確的位置時，顯示的誤差變成０．０００ｍ，如圖７-２７所示，其中，ｄＨＡ為水平角度到目標點的差值，Ｒ/Ｌ為右／左（橫向誤差），ＩＮ/ＯＵＴ為內/外（縱向誤差），ＣＵＴ/ＦＩＬ為挖／填。上一頁返回７．３全站儀使用注意事項及維護１．全站儀使用注意事項全站儀在使用中應注意以下事項：（１）使用前應仔細閱讀儀器使用說明書，熟悉儀器各種功能和操作方法。（２）望遠鏡的物鏡不能直接對準太陽，避免損壞測距部分的發光二極管。（３）在陽光下作業時，必須撐測傘，防止陽光直射儀器。（４）遷站時即使距離很近，也應取下儀器裝箱后方可移動。（５）儀器安置在三腳架上之前，應旋緊三腳架的三個伸縮螺旋。下一頁返回７．３全站儀使用注意事項及維護儀器安置在三腳架上，應立即旋緊中心連接螺旋，防止儀器從三腳架上碎落。（６）儀器運輸過程中必須注意防震。（７）儀器和棱鏡在溫度突變時會降低測程，影響測量精度。要在儀器和棱鏡逐漸適應周圍環境溫度后，方可開始工作。２．全站儀維護（１）禁止在高粉塵、無通風、易燃物附近等環境下使用儀器，禁止自行拆卸和重裝儀器，禁止用望遠鏡觀察經棱鏡或其他反光物體反射的陽光；禁止坐在儀器箱上或使用鎖扣、背帶、手提柄損壞的儀器箱；嚴禁直接用望遠鏡觀測太陽；確保儀器提柄固定螺栓和三角基座制動控制桿緊固可靠。上一頁下一頁返回７．３全站儀使用注意事項及維護（２）禁止使用電壓不符的電源或受損的電線、插座等；嚴禁給電池加熱或將電池扔入火中，禁止用濕手插拔電源插頭，以免爆炸傷人或造成觸電事故；確保使用指定的充電器為電池充電。（３）務必正確關上電池護蓋，套好數據輸出和外接電源插口的護套；禁止電池護蓋和插口進水或受潮，保持電池護蓋和插口內部干燥、無塵；確保裝箱前儀器和箱內干燥。（４）嚴禁將儀器直接放置于地面上；防止儀器受強烈的沖擊或振動；觀測者不能遠離儀器；務必在取出電池前關閉電源，儀器裝箱前取出電池。儀器長期不用時，至少每三個月通電檢查一次，以防電路板受潮。為確保儀器的觀測精度，應定期對儀器進行檢驗和校正。上一頁返回圖7-1全站儀的結構原理返回圖7-2幾種常見品牌的全站儀返回圖7-3Nivo2.M全站儀外觀返回圖7-4Nivo2.M全站儀的面板和LCD顯示屏返回表7-1各按鈕的功能下一頁返回表7-1各按鈕的功能上一頁下一頁返回表7-1各按鈕的功能上一頁返回圖7-5設定棱鏡常數返回圖7-6開機屏幕返回圖7-7電子水準器返回圖7-8關機過程返回圖7-9創建任務返回圖7-10照準棱鏡返回圖7-11測量距離返回圖7-12角度菜單返回圖