一、全站儀簡介
全站儀,即全站型電子速測儀(Electronic Total Station)。是一種集光、機、電為一體的高技術(shù)測量儀器,是集水平角、垂直角、距離(斜距、平距)、高差測量功能于一體的測繪儀器系統(tǒng)。因其一次安置儀器就可完成該測站上全部測量工作,所以稱之為全站儀。廣泛用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程測量或變形監(jiān)測領(lǐng)域。工人找活點擊
全站儀是一種集光、機、電為一體的新型測角儀器,與光學經(jīng)緯儀比較電子經(jīng)緯儀將光學度盤換為光電掃描度盤,將人工光學測微讀數(shù)代之以自動記錄和顯示讀數(shù),使測角操作簡單化,且可避免讀數(shù)誤差的產(chǎn)生。電子經(jīng)緯儀的自動記錄、儲存、計算功能,以及數(shù)據(jù)通訊功能,進一步提高了測量作業(yè)的自動化程度。
全站儀與光學經(jīng)緯儀區(qū)別在于度盤讀數(shù)及顯示系統(tǒng),電子經(jīng)緯儀的水平度盤和豎直度盤及其讀數(shù)裝置是分別采用兩個相同的光柵度盤(或編碼盤)和讀數(shù)傳感器進行角度測量的。根據(jù)測角精度可分為0.5″,1″,2″,3″,5″,10″等幾個等級。
二、全站儀的組成全站儀幾乎可以用在所有的測量領(lǐng)域。電子全站儀由電源部分、測角系統(tǒng)、測距系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理部分、通訊接口、及顯示屏、鍵盤等組成。
同電子經(jīng)緯儀、光學經(jīng)緯儀相比,全站儀增加了許多特殊部件,因此而使得全站儀具有比其它測角、測距儀器更多的功能,使用也更方便。這些特殊部件構(gòu)成了全站儀在結(jié)構(gòu)方面獨樹一幟的特點。
1.同軸望遠鏡
全站儀的望遠鏡實現(xiàn)了視準軸、測距光波的發(fā)射、接收光軸同軸化。同軸化的基本原理是:在望遠物鏡與調(diào)焦透鏡間設(shè)置分光棱鏡系統(tǒng),通過該系統(tǒng)實現(xiàn)望遠鏡的多功能,即既可瞄準目標,使之成像于十字絲分劃板,進行角度測量。同時其測距部分的外光路系統(tǒng)又能使測距部分的光敏二極管發(fā)射的調(diào)制紅外光在經(jīng)物鏡射向反光棱鏡后,經(jīng)同一路徑反射回來,再經(jīng)分光棱鏡作用使回光被光電二極管接收;為測距需要在儀器內(nèi)部另設(shè)一內(nèi)光路系統(tǒng),通過分光棱鏡系統(tǒng)中的光導纖維將由光敏二極管發(fā)射的調(diào)制紅外光傳也送給光電二極管接收,進行而由內(nèi)、外光路調(diào)制光的相位差間接計算光的傳播時間,計算實測距離。
同軸性使得望遠鏡一次瞄準即可實現(xiàn)同時測定水平角、垂直角和斜距等全部基本測量要素的測定功能。加之全站儀強大、便捷的數(shù)據(jù)處理功能,使全站儀使用極其方便。
2.雙軸自動補償
在儀器的檢驗校正中已介紹了雙軸自動補償原理,作業(yè)時若全站儀縱軸傾斜,會引起角度觀測的誤差,盤左、盤右觀測值取中不能使之抵消。而全站儀特有的雙軸(或單軸)傾斜自動補償系統(tǒng),可對縱軸的傾斜進行監(jiān)測,并在度盤讀數(shù)中對因縱軸傾斜造成的測角誤差自動加以改正(某些全站儀縱軸最大傾斜可允許至±6'),也可通過將由豎軸傾斜引起的角度誤差,由微處理器自動按豎軸傾斜改正計算式計算,并加入度盤讀數(shù)中加以改正,使度盤顯示讀數(shù)為正確值,即所謂縱軸傾斜自動補償。
雙軸自動補償?shù)乃捎玫臉?gòu)造(現(xiàn)有水平,包括Topcon,Trimble):使用一水泡(該水泡不是從外部可以看到的,與檢驗校正中所描述的不是一個水泡)來標定絕對水平面,該水泡是中間填充液體,兩端是氣體。在水泡的上部兩側(cè)各放置一發(fā)光二極管,而在水泡的下部兩側(cè)各放置一光電管,用一接收發(fā)光二極管透過水泡發(fā)出的光。而后,通過運算電路比較兩二極管獲得的光的強度。當在初始位置,即絕對水平時,將運算值置零。當作業(yè)中全站儀器傾斜時,運算電路實時計算出光強的差值,從而換算成傾斜的位移,將此信息傳達給控制系統(tǒng),以決定自動補償?shù)闹?。自動補償?shù)姆绞匠跤晌⑻幚砥饔嬎愫笮拚敵鐾?,還有一種方式即通過步進馬達驅(qū)動微型絲桿,把此軸方向上的偏移進行補正,從而使軸時刻保證絕對水平。
3.鍵盤
鍵盤是全站儀在測量時輸入操作指令或數(shù)據(jù)的硬件,全站型儀器的鍵盤和顯示屏均為雙面式,便于正、倒鏡作業(yè)時操作。
4.存儲器
全站儀存儲器的作用是將實時采集的測量數(shù)據(jù)存儲起來,再根據(jù)需要傳送到其它設(shè)備如計算機等中,供進一步的處理或利用,全站儀的存儲器有內(nèi)存儲器和存儲卡兩種。
全站儀內(nèi)存儲器相當于計算機的內(nèi)存(RAM),存儲卡是一種外存儲媒體,又稱PC卡,作用相當于計算機的磁盤。
5.通訊接口
全站儀可以通過BS—232C通訊接口和通訊電纜將內(nèi)存中存儲的數(shù)據(jù)輸入計算機,或?qū)⒂嬎銠C中的數(shù)據(jù)和信息經(jīng)通訊電纜傳輸給全站儀,實現(xiàn)雙向信息傳輸。
三、全站儀的使用全站儀具有角度測量、距離(斜距、平距、高差)測量、三維坐標測量、導線測量、交會定點測量和放樣測量等多種用途。內(nèi)置專用軟件后,功能還可進一步拓展。
全站儀的基本操作與使用方法:
1、水平角測量
(1)按角度測量鍵,使全站儀處于角度測量模式,照準第一個目標A。
(2)設(shè)置A方向的水平度盤讀數(shù)為0°00′00〃。
(3)照準第二個目標B,此時顯示的水平度盤讀數(shù)即為兩方向間的水平夾角。
2、距離測量
(1)設(shè)置棱鏡常數(shù)
測距前須將棱鏡常數(shù)輸入儀器中,儀器會自動對所測距離進行改正。
(2)設(shè)置大氣改正值或氣溫、氣壓值
光在大氣中的傳播速度會隨大氣的溫度和氣壓而變化,15℃和760mmHg是儀器設(shè)置的一個標準值,此時的大氣改正為0ppm。實測時,可輸入溫度和氣壓值,全站儀會自動計算大氣改正值(也可直接輸入大氣改正值),并對測距結(jié)果進行改正。
(3)量儀器高、棱鏡高并輸入全站儀。
(4)距離測量
照準目標棱鏡中心,按測距鍵,距離測量開始,測距完成時顯示斜距、平距、高差。
全站儀的測距模式有精測模式、跟蹤模式、粗測模式三種。精測模式是最常用的測距模式,測量時間約2.5S,最小顯示單位1mm;跟蹤模式,常用于跟蹤移動目標或放樣時連續(xù)測距,最小顯示一般為1cm,每次測距時間約0.3S;粗測模式,測量時間約0.7S,最小顯示單位1cm或1mm。在距離測量或坐標測量時,可按測距模式(MODE)鍵選擇不同的測距模式。
應注意,有些型號的全站儀在距離測量時不能設(shè)定儀器高和棱鏡高,顯示的高差值是全站儀橫軸中心與棱鏡中心的高差。
3、坐標測量
(1)設(shè)定測站點的三維坐標。
(2)設(shè)定后視點的坐標或設(shè)定后視方向的水平度盤讀數(shù)為其方位角。當設(shè)定后視點的坐標時,全站儀會自動計算后視方向的方位角,并設(shè)定后視方向的水平度盤讀數(shù)為其方位角。
(3)設(shè)置棱鏡常數(shù)。
(4)設(shè)置大氣改正值或氣溫、氣壓值。
(5)量儀器高、棱鏡高并輸入全站儀。
(6)照準目標棱鏡,按坐標測量鍵,全站儀開始測距并計算顯示測點的三維坐標。
四、全站儀的數(shù)據(jù)通訊全站儀的的數(shù)據(jù)通訊是指全站儀與電子計算機之間進行的雙向數(shù)據(jù)交換。全站儀與計算機之間的數(shù)據(jù)通訊的方式主要有兩種,一種是利用全站儀配置的PCMCIA(personal computer memory card internation association),個人計算機存儲卡國際協(xié)會,簡稱PC卡,也稱存儲卡)卡進行數(shù)字通訊,特點是通用性強,各種電子產(chǎn)品間均可互換使用;另一種是利用全站儀的通訊接口,通過電纜進行數(shù)據(jù)傳輸。