全站仪在井下测量中的用途

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1、河南理工大学高等职业 学院 毕业论文 全站仪在井下测量中的用途全站仪在井下测量中的用途 姓 名 刘计民 专 业 工程测量 指导教师 二 一一年六月 毕业论文原创性声明 我以诚信声明 本人呈交的毕业论文是在 指导下 开展研究工作所取得的研究成果 文中成果均系本人独立研究 得出 不包含他人研究成果 所引用他人之思路 方法 观点 认识均已在参考文献中明确标注 所引用他人之数据 图件 资料均已征得所有者同意 并且也有明确标注 对论文的完成 提供过帮助的有关人员也已在文中说明并致以谢意 论文作者 签字 签字日期 年 月 日 作者简介 我是测量 08 级的一名学生 我叫刘计民 来自测量 08 1 班 本人

2、 为人诚恳 踏实 谦虚 自律 自信 勤学 积极主动 能吃苦耐劳 办事认真 责任心强 待人热情 真诚 具有较好的团队合作精神 我 的座右铭是 战 为之爱的 我曾经参加过以下测量实习工作 2008 年下半年 在河南理工高职学院实习校园 1 1000 平面图 成绩优 秀 2009 年上学期 在河南理工高职学院周边控制测量 数字化测图实习 成绩优秀 2009 年下学期 在上白作乡周边地籍测量实习 成绩优秀 2010 年下学期 在学校 GPS 测量实习 成绩优秀 2010 年 5 月 在焦作朱村矿进行矿井测量实习 成绩优秀 2010 年 6 月起在在某测量队实习 在河南沁阳 许昌 禹州 开封等地 进行地

3、形地 籍测量 10 年 9 月在河北保定进行高铁测量 有一定的测量实践经验 以上实习使我熟练地掌握了水准仪 经纬仪及全站仪的基本操作 与应用 全站仪在井下测量中的用途全站仪在井下测量中的用途 姓名 刘计民 指导教师 摘 要 鉴于全站仪相对于罗盘仪等传统测量技术具有高 精度 自动化 高效益等优势 本文通过对几个工程 测量实例的实 施 对比及分析 就矿山测量中如何对全站仪技术进 行优化与应用进行了探讨 并得出了相关结论 目录 前言 1 第一章 全站仪简介 2 1 1 全站仪构成 2 1 2 全站仪使用 2 1 3 全站仪井下测量时的使用 3 第二章 应用实例 3 2 1 工程概况 3 2 2 全站

4、仪测量的技术设计 4 2 3 全站仪测量的外业实施 4 第三章 全站仪井下测量技术的特点和优势 6 第四章 全站仪技术在实际测量工作中的对比分析 6 4 1 全站仪与对比 7 4 2 GPS 动态测量 RTK 和全站仪测量 7 4 3 GPS 在工程测量中的优化经验与思路 8 4 4 结论 8 结束语 10 致谢 11 参考文献 12 前言 全站仪是人们在角度测量自动化的过程中应用而生的 各类电子经纬仪在各 种测绘作业中起着巨大的作用 全站仪的发展经历了从组合式即光电测距仪与光学经纬仪组合 或光电测 距仪与电子经纬仪组合 到整体式即将光电测距仪的光波发射接收系统的光轴 和经纬仪的视准轴组合为同

5、轴的整体式全站仪等几个阶段 最初速测仪的 距离测量是通过光学方法来实现的 我们称这种速测仪为 光学速测仪 实际上 光学速测仪 就是指带有视距丝的经纬仪 被测点的 平面位置由方向测量及光学视距来确定 而高程则是用三角测量方法来确定的 带有 视距丝 的光学速测仪 由于其快速 简易 而在短距离 100 米以 内 低精度 1 200 1 500 的测量中 如 碎部点测定中 有其优势 得到了 广泛的应用 随着电子测距技术的出现 大大地推动了速测仪的发展 用电磁波测距 仪代替光学视距经纬仪 使得测程更大 测量时间更短 精度更高 人们将距 离由电磁波测距仪测定的速测仪笼统地称之为 电子速测仪 Electro

6、nic Tachymeter 然而 随着电子测角技术的出现 这一 电子速测仪 的概念又相应地发 生了变化 根据测角方法的不同分为半站型电子速测仪和全站型电子速测仪 半站型电子速测仪是指用光学方法测角的电子速测仪 也有称之为 测距经纬 仪 这种速测仪出现较早 并且进行了不断的改进 可将光学角度读数通过 键盘输入到测距仪 对斜距进行化算 最后得出平距 高差 方向角和坐标 差 这些结果都可自动地传输到外部存储器中 全站型电子速测仪则是由电子 测角 电子测距 电子计算和数据存储单元等组成的三维坐标测量系统 测 量结果能自动显示 并能与外围设备交换信息的多功能测量仪器 由于全站型 电子速测仪较完善地实现

7、了测量和处理过程的电子化和一体化 所以人们也通 常称之为全站型电子速测仪或简称全站仪 20 世纪八十年代末 人们根据电子测角系统和电子测距系统的发展不平衡 将全站仪分成两大类 即积木式和整体式 20 世纪九十年代以来 基本上都发展为整体式全站仪 第一章 全站仪简介 1 1 全站仪构成 概概述述 全站仪几乎可以用在所有的测量领域 电子全站仪由电源部分 测角系统 测距系统 数据处理部分 通讯接口 及显示屏 键盘等组成 同电子经纬仪 光学经纬仪相比 全站仪增加了许多特殊部件 因此而使 得全站仪具有比其它测角 测距仪器更多的功能 使用也更方便 这些特殊部 件构成了全站仪在结构方面独树一帜的特点 同同轴

8、轴望望远远镜镜 全站仪的望远镜实现了视准轴 测距光波的发射 接收光轴同轴化 同轴 化的基本原理是 在望远 物镜与调焦透镜间设置分光 棱镜系统 通过该系统 实现望远镜的多功能 即既可瞄准目标 使之成像于十字丝分划板 进行角度 测量 同时其测距部分的外光路系统又能使测距部分的光敏二极管发射的调制 红外光在经物镜射向反光棱镜后 经同一路径反射回来 再经分光棱镜作用使 回光被光电二极管接收 为测距需要在仪器内部另设一内光路系统 通过分光 棱镜系统中的光导纤维将由光敏二极管发射的调制红外光传也送给光电二极管 接收 进行而由内 外光路调制光的相位差间接计算光的传播时间 计算实测 距离 同同轴轴性性使使得得

9、望望远远镜镜一一次次瞄瞄准准即即可可实实现现同同时时测测定定水水平平角角 垂垂直直角角和和 斜斜距距等等全全部部基基本本测测量量要要素素的的测测定定功功能能 加加之之全全站站仪仪强强大大 便便捷捷的的数数据据 处处理理功功能能 使使全全站站仪仪使使用用极极其其方方便便 双双轴轴自自动动补补偿偿 在仪器的检验校正中已介绍了双轴自动补偿原理 作业时若全站仪纵轴倾 斜 会引起角度观测的误差 盘左 盘右观测值取中不能使之抵消 而全站仪 特有的双轴 或单轴 倾斜自动 补偿系统 可对纵轴的倾斜进行监测 并在度 盘读数中对因纵轴倾斜造成的测角误差自动加以改正 某些全站仪纵轴最大倾 斜可允许至 6 也可通过将

10、由竖轴倾斜引起的角度误差 由微处理器自动按 竖轴倾斜改正计算式计算 并加入度盘读数中加以改正 使度盘显示读数为正 确值 即所谓纵轴倾斜自动补偿 双轴自动补偿的所采用的构造 现有水平 包括 Topcon Trimble 使用一水 泡 该水泡不是从外部可以看到的 与检验校正中所描述的不是一个水泡 来 标定绝对水平面 该水泡是中间填充液体 两端是气体 在水泡的上部两侧各 放置一发光二极管 而在水泡的下部两侧各放置一光电管 用一接收发光二极 管透过水泡发出的光 而后 通过运算电路比较两二极管获得的光的强度 当 在初始位置 即绝对水平时 将运算值置零 当作业中全站仪器倾斜时 运算 电路实时计算出光强的差

11、值 从而换算成倾斜的位移 将此信息传达给控制系 统 以决定自动补偿的值 自动补偿的方式初由微处理器计算后修正输出外 还有一种方式即通过步进马达驱动微型丝杆 把此轴方向上的偏移进行补正 从而使轴时刻保证绝对水平 键键盘盘 键盘是全站仪在测量时输入操作指令或数据的硬件 全站型仪器的键盘和 显示屏均为双面式 便于正 倒镜作业时操作 存存储储器器 全站仪存储器的作用是将实时采集的测量数据存储起来 再根据需要传送 到其它设备如计算机等中 供进一步的处理或利用 全站仪的存储器有内存储 器和存储卡两种 全站仪内存储器相当于计算机的内存 RAM 存储卡是一种外存储媒体 又称 PC 卡 作用相当于计算机的磁盘

12、通通讯讯接接口口 全站仪可以通过 RS 232C 通讯接口和通讯电缆将内存中存储的数据输入计 算机 或将计算机中的数据和信息经通讯电缆传输给全站仪 实现双向信息传 输 1 2 全站仪的使用 全站仪具有角度测量 距离 斜距 平距 高差 测量 三维坐标测量 导线测量 交会定点测量和 放样测量等多种用途 内置专用软件后 功能还可 进一步拓展 全站仪的基本操作与使用方法 水水平平角角测测量量 1 按角度测量键 使全站仪处于角度测量模式 照准第一个目标A 2 设置 A 方向的水平度盘读数为 0 00 00 3 照准第二个目标 B 此时显示的水平度盘读数即为两方向间的水平夹 角 距距离离测测量量 1 设置

13、棱镜常数 测距前须将棱镜常数输入仪器中 仪器会自动对所测距离进行改正 2 设置大气改正值或气温 气压值 光在大气中的传播速度会随大气的温度和气压而变化 15 和 760mmHg 是仪器设置的一个标准值 此时的大气改正为0ppm 实测时 可输入温度和 气压值 全站仪会自动计算大气改正值 也可直接输入大气改正值 并对测 距结果进行改正 3 量仪器高 棱镜高并输入全站仪 4 距离测量 照准目标棱镜中心 按测距键 距离测量开始 测距完成时显示斜距 平 距 高差 全站仪的测距模式有精测模式 跟踪模式 粗测模式三种 精测模式是最 常用的测距模式 测量时间约2 5S 最小显示单位 1mm 跟踪模式 常用于

14、跟踪移动目标或放样时连续测距 最小显示一般为1cm 每次测距时间约 0 3S 粗测模式 测量时间约 0 7S 最小显示单位 1cm 或 1mm 在距离测量 或坐标测量时 可按测距模式 MODE 键选择不同的测距模式 应注意 有些型号的全站仪在距离测量时不能设定仪器高和棱镜高 显示 的高差值是全站仪横轴中心与棱镜中心的高差 坐坐标标测测量量 1 设定测站点的三维坐标 2 设定后视点的坐标或设定后视方向的水平度盘读数为其方位角 当 设定后视点的坐标时 全站仪会自动计算后视方向的方位角 并设定后视方向 的水平度盘读数为其方位角 3 设置棱镜常数 4 设置大气改正值或气温 气压值 5 量仪器高 棱镜高

15、并输入全站仪 6 6 照照准准目目标标棱棱镜镜 按按坐坐标标测测量量键键 全全站站仪仪开开始始测测距距并并计计算算显显示示 测测点点的的三三维维坐坐标标 全全站站仪仪的的数数据据通通讯讯 全站仪的数据通讯是指全站仪与电子计算机之间进行的双向数据 交换 全站仪与计算机之间的数据通讯的方式主要有两种 一种是利 用全站仪配置的 PCMCIA personal computer memory card internation association 个人计算机存储卡国际协会 简称PC 卡 也称存储卡 卡进行数字通讯 特点是通用性强 各种电子产品间均 可互换使用 另一种是利用全站仪的通讯接口 通过电缆进

16、行数据传 输 全全站站仪仪盘盘左左盘盘右右区区分分方方法法 全站仪仪器的盘左和盘右 实际上沿用老式光学经纬仪的称谓 是根据竖盘相对观测人员所处的位置而言的 观测时当竖盘在观测人 员的左侧时称为盘左 反之称为盘右 相对盘左和盘右而言也有称为 正镜和倒镜 以及 F1 FACE1 面和 F2 FACE2 面的 对于测量来讲 若正 反 盘左 盘右 测量后 通过测量方法有 可消除某些人为误差以及固定误差的作用 对于可定义盘左和盘右称 谓的仪器而言 给用户增加了应用仪器的可选操作界面 对测量作业 和测量结果没有影响 另外 对于靠角度确认盘左和盘右可能存在某些错觉 例如某些 连接陀螺仪的全站仪或者经纬仪 在确定盘左和盘右时显示的不一定 是对应 就是说相对 180 度角度数值而已往小向转不一定是盘左 反 正 用户记住两者的差值即可 仪器也是自动求算的 对工程测量结 果没有影响 全全站站仪仪整整平平以以及及气气泡泡校校正正 正确调平仪器的方法 1 架设 将仪器架设到稳固的三脚架上 旋紧中心螺旋 2 粗平 看圆气泡 精度相对较低 一般为 1 分 分别旋转仪 器的 3 个脚螺旋将仪器大致整平 3 精平 使仪