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1、数字测图原理与应用,第二章 全站仪及其应用,辽工大测绘学院 李兰勇,主要内容,绪论 全站仪简介 超站仪简介,全站仪的发展全站仪的特点全站仪的精度划分,2.1 绪 论,2.1 绪 论,全站仪全称为全站型电子速测仪（Electronic Tachometer），通常又称为电子全站仪（Electronic Total Station)或电子速测仪（Electronic Tachometer）。,全站仪是把测距、测角和微处理机等部分结合起来形成一体，能够自动控制测距、测角、自动计算水平距离、高差、坐标增量等的测绘仪器，同时可自动显示、记录、存储和数据输出，由于它能自动完成一个测站上的全部测量工作，故称
2、它为全站仪。,全站仪是集光机电算于一体的智能型测绘仪器。,1）组合式半站仪电子测距经纬仪，Elecronic distancemeter theodolite， 将光学经纬仪与红外测距仪组合在一起使用。 光学经纬仪完全取代游标经纬仪（20世纪五六十年代）光学度盘替代游标盘光学测微器替代游标读数 望远镜由外调焦倒像发展为内调焦正像,一、全站仪的发展,1）组合式半站仪电磁波红外测距技术得到迅速发展和普及应用 四十年代末，精密电磁波测距技术有了突破性的进展，光电测距仪、激光测距仪相继问世，并用于生产，但由于仪器体积大、笨重、耗电量大等难以得到推广。 随着电子技术的发展，半导体及集成电路的广泛应用，到
3、六十年代末期，半导体为发光管为光源的小型红外测距仪问世。 七八十年代电磁波红外测距技术得到迅速发展和普及 九十年代初，红外测距仪发展已趋于稳定，各类测距仪因其体积小、重量轻、测程远、精度高，各项指标按不同的需要，形成了各档次的系列产品。,一、全站仪的发展,2）全站型电子速测仪（全站仪）电子经纬仪与测距仪的结合，称为电子速测仪，再配以电子 手簿，称为全站型电子速测仪，简称全站仪。 电子经纬仪 度盘数字化测角代替光学度盘。 人工光学测微技术改造为光电自动记数和显示。七十年代，随着集成电路及微型计算机处理器的出现和广为应用，小型化全站仪才不断涌现。目前集电子经纬仪和测距仪于一体的整体式全站仪代表着全
4、站仪的发展，已成为全站仪产品的主流，其各项指标都稳步提高，而且随着应用软件的不断开发、完善，使其智能化程度越来越高。,一、全站仪的发展,二、全站仪的特点,“整体式”的结构,二、全站仪的特点,向“智能化”操作与大屏幕字符、数字显示发展,二、全站仪的特点,自动改正轴系误差，适应在单个度盘位置的高精度测角和量边。,各类全站仪都设置了竖轴倾斜补偿的传感器单元 单轴补偿：即传感器反测定仪器纵轴在视准线方向的倾斜量，并对天顶距做实时修正，显示修正后的竖盘读数。（竖轴倾斜对垂直度盘读数的影响） 双轴补偿：传感器还能同时测定仪器纵轴在横轴方向上的倾斜，并实时计算对水平方向值的修正，同时显示修正后的水平读数和天
5、顶距。（竖轴倾斜对水平度盘读数的影响） 三轴补偿：传感器还能同时测定仪器横轴与视准线方向的不垂直量，并实时计算对水平方向值、天顶距的修正，同时显示修正后的水平读数和天顶距。 仪器在单度盘位置，具有和两个度盘位置一样的高精度方向观测值。,二、全站仪的特点,丰富的内存软件功能和可编程性的发展存储卡与便携式微机用于全站仪的数据采集,1、仪器操作简单，高效。全站仪具有现代测量工作所需的所有功能。 2、快速安置：简单地整平和对中后，仪器一开机后便可工作。仪器具有专门的动态角扫描系统，因此无需初始化。关机后，仍会保留水平和垂直度盘的方向值。电子“气泡”有图示显示并能使仪器始终保持精密置平。 3、适应性强：
6、全站仪是为适应恶劣环境操作所制造的仪器。它们经受过全面的测试以便适应各种作业条件，例如，雨天、潮湿、冲撞、尘土和高温等，因此，它们能在最苛刻的环境下完成作业任务。 4 、全站仪设有双向倾斜补偿器,可以自动对水平和竖直方向进行修正,以消除竖轴倾斜误差的影响。还可进行地球曲率改正、折光误差以及温度、气压改正。 5 、控制面板具有人机对话功能。控制面板由键盘和主,副显示窗组成。除照准以外的各种测量功能和参数均可通过键盘来实现,仪器的两侧均有控制面板,操作十分方便。 6 、具有双向通讯功能,可将测量数据传输给电子手簿或外部计算机,也可接受电子手簿和外部计算机的指令和数据。,全站仪的特点：,（补充）,1
7、.2 全站仪的发展历史与趋势,机械经纬仪 光学经纬仪 全站仪,全站仪与经纬仪相比 ？,（补充）,全站仪与经纬仪相比具有以下优点:1、测量结果自动记录在“电子手簿“中,减少了读数的错误和记录的粗差,提高了功效。2、利用全站仪中的微处理器,通过传感器可以自动的改正仪器轴系误差,提高测量精度; 3、距离改正,高差计算和坐标计算在仪器上自动完成,减少了内业计算工作量; 4、角度测量中自动扫描整个度盘,并求出平均值作为结果,消除了度盘的刻划误差和偏心差。,三、全站仪的精度划分,全站仪作为一种集光测距、电子测角和微计算机功能于一体的外业测量仪器，其主要的精度指标是测距标准差md和测角标准差m。,三、全站仪
8、的精度划分,测距标准差，即测距精度，按国家技术监督局发布，在1991年1月实施的光电测距仪检定规程，分为三个等级：,式中 ，a, b分别为仪器标称精度的固定误差和比例误差，式中的|md|则为当测距为D1km时，其标准差的绝对值。 目前国内外新生产的测距仪（包括全站仪的测距单元）其标称精度都已等于或优于 ， 即 ，属于1级或2级类别。,三、全站仪的精度划分,测角标准差，即测角精度。全站仪中的测角部分是由电子经纬仪来完成的，国家技术监督局1994年全站型电子速测仪检定规程中对电子经纬仪等级划分如下：,三、全站仪的精度划分,结合测距仪及电子经纬仪的等级划分，国家技术监督局1994年全站型电子速测仪检
9、定规程对全站仪等级划分如下：,四、全站仪的结构原理,采集数据设备：主要有电子测角系统、电子测距系统、还有自动补偿设备等。微处理器：微处理器是全站仪的核心装置,主要由中央处理器,随机储存器和只读存储器等构成,测量时,微处理器根据键盘或程序的指令控制各分系统的测量工作,进行必要的逻辑和数值运算以及数字存储、处理、管理、传输、显示等。,全站仪的组成,五、全站仪的分类,积木式（Modular），也称组合式，它是指电子经纬仪和测距仪可以分离开使用，照准部与测距轴不共轴。作业时，测距仪安装在电子经纬仪上，相互之间用电缆实现数据通讯，作业结束后卸下分别装箱。这种仪器可根据作业精度要求，用户可以选择不同测角、
10、测距设备进行组合，灵活性较好。 整体式（integrated），也称集成式，它是将电子经纬仪和测距仪融为一体，共用一个光学望远镜，使用起来更方便。常见的有日本（SOKKIA）SET系列、拓普康（TOPOCON）GTS系列、尼康（NIKON）DTM系列、瑞士徕卡（LEICA）TPS系列，我国的NTS和ETD系列。随着计算机技术的不断发展与应用以及用户的特殊要求，出现了带内存、防水型、防爆型、电脑型、马达驱动型等等各种类型的全站仪，使得这一最常规的测量仪器越来越满足各项测绘工作的需求，发挥更大的作用。,六、全站仪测角原理,扇区型码盘,条码型码盘,2.2 全站仪简介,尼康DTM310型全站仪尼康DT
11、M430E型全站仪,2.3 超站仪简介,什么是超站仪超站仪定位系统系统组成超站仪定位系统的功能和特点,一、什么是超站仪,将ETS（电子全站仪）与GPS集成在一起，则能取长补短，优势互补，共同完成各自不能独立完成的许多测绘工作。,基于上述思想，武汉大学的科研人员与华达系统集成有限公司联合研制了超站式集成测绘系统HDSTGPS（HuaDaSuper Total Station Global Positioning System）。,系统设计思想：通过软硬件的集成研究，实时获取测站点、定向点在要求坐标系下的应用坐标，控制和碎部测量同时进行，实现无加密控制测量的即测即用作业模式。,二、超站仪定位系统的
12、组成,超站仪定位系统 是全站仪和全球定位系统集成的测绘系统。它具有全球定位系统功能，又具有全站仪的功能，是一种超级全站仪或超级全球定位系统。该系统所实现的无加密控制测量的即测即用作业模式，是对传统测绘模式的变革性改造。,超站仪定位系统的组成:单频GPS接收机（参考站、流动站）电子全站仪便携机（数据处理终端）发射数据电台（参考站）和 接收数据电台（流动站）PC104嵌入式计算机测量棱镜、连接电缆以及GPS、TPS的应用软件、通信软件等,二、超站仪定位系统的组成,徕卡 GLPS：精确自动定位和定向的仪器。,全站仪（激光测距）陀螺仪GPS,超站仪,三、超站仪定位系统的功能和特点,超站仪定位系统功能:纯粹的GPS静态和快速静态定位功能即用即测功能附合导线测量功能道路测量和工程放样功能提供转换参数功能,三、超站仪定位系统的功能和特点,超站仪定位系统特点:普遍性方便性灵活性经济性实用性,
