第二章第三节 全站仪的基本功能.doc

第三节 全站仪的基本功能 全站仪由电子经纬仪、测距仪和微处理器三部分组合。测距仪、微处理器分别内藏在望远镜和照准部支架一侧。从外部来看经纬仪的操作旋纽，全站仪都有。两者的主要差别在于全站仪有按键和显示屏。这是操作者经常使用的部件。 全站仪的测量功能：全站仪可以进行角度(水平角、竖直角)测量；距离测量；坐标测量。 2．全站仪的基本操作 (1)识别显示窗及操作键； (2)安置仪器与棱镜； (3)开机并确定测量模式； (4)进行角度测量或距离测量； (5)进行坐标测量； (6)进行全站仪其他功能的操作。 一、概　述 一、全站仪的基本结构 全站型电子速测仪简称全站仪，它是一种可以同时进行角度(水平角、竖直角)测量、距离(斜距、平距、高差)测量和数据处理，由机械、光学、电子元件组合而成的测量仪器。由于只需一次安置，仪器便可以完成测站上所有的测量工作，故被称为“全站仪”。 全站仪的结构原理如图4-21所示。图中上半部分包含有测量的四大光电系统，即水平角测量系统、竖直角测量系统、水平补偿系统和测距系统。通过键盘可以输入操作指令、数据和设置参数。以上各系统通过I/O接口接入总线与微处理机联系起来。 微处理机(CPU)是全站仪的核心部件，主要有寄存器系列(缓冲寄存器、数据寄存器、指令寄存器)、运算器和控制器组成。微处理机的主要功能是根据键盘指令启动仪器进行测量工作，执行测量过程中的检核和数据传输、处理、显示、储存等工作，保证整个光电测量工作有条不紊地进行。输入输出设备是与外部设备连接的装置(接口)，输入输出设备使全站仪能与磁卡和微机等设备交互通讯、传输数据。 目前，世界上许多著名的测绘仪器生产厂商均生产有各种型号的全站仪，图4-22所示是瑞士徕卡公司生产的TC1800全站仪。 图4-22　TC1800全站仪示意图 1-瞄准器；2-望远镜物镜；3-望远镜制动扳手；4-望远镜微动螺旋；5-键盘；6-显示窗；7-脚螺旋； 8-水平制动扳手；9-水平微动螺旋；10-电池；11-仪器横轴中心标志；12-提手 二、全站仪的测量功能与原理 全站仪的基本测量功能有：角度(水平角、竖直角)测量、距离测量、坐标测量。 1．角度测量 光学经纬仪是通过光学元件，利用几何光学的放大和折射来进行水平和竖直刻度盘读数的。而全站仪则利用光电转换原理和微处理机，自动对度盘进行读数并显示出来(具体测量原理和方法详见第十二章第二节)，使观测时操作简单、避免产生读数误差。 2．距离测量 1)测距原理概述 光电测距的基本工作原理是利用已知光速c，测定它在两点间传播的时间t，计算距离。如图4-23所示，用全站仪测定A、B两点的距离，在A点安置全站仪，在B点安置棱镜。由全站仪发出的调制光波，经过距离D达棱镜，经棱镜反射后回到仪器接收系统。如果能测出调制光波在距离D往返传播的时间t，距离D按下式计算： 图4-23　光电测距示意图 (2-6) 式中：c——调制光在大气中的传播速度。 目前，要想直接通过测定时间t来达到较高的测距精度是很难做到的,因此采用间接测时的方法，即通过测定连续调制光信号在测线上往返传播的相位差进行测距，称为相位法测距。光电测距系统多以砷化镓发光二极管作为光源，给发光二极管加上频率为f的交变电流，其发出光的强度也按频率f发生变化，这种光称为调制光。通过测量连续的调制光信号在待测距离上往返传播所产生的相位变化来间接地测定信号传播的时间，从而求得被测距离。 2)水平距离和高差测量 如图4-24所示，在A点安置全站仪，B点置棱镜，全站仪可根据测得的斜距S和视线方向的竖直角?(?自动计算水平距离D和高差h： 图4-24　光电测距平距高差测量示意图 (4-7) (4-8) 或 (4-9) 式中：hi——仪器高； hr——棱镜高。 以上公式是未考虑大气折光和地球曲率改正时的计算公式，全站仪在进行距离测量时，已顾及到大气折光和地球曲率改正，大气折光和地球曲率改正均由全站仪自行完成。 3.坐标测量 全站仪可直接测算测点的三维坐标(X,?Y,?H)。如图4-25所示，A为测站点，B为后视点,两点坐标分别为(XA,?YA,?HA)和(XB,?YB,?HB),求测点P的坐标。 图4-25　全站仪坐标测量示意图 在测站A安置全站仪后，设定测站点的三维坐标，并设置已知方向AB的水平度盘读数为其坐标方位角?(AB，当照准目标P时，便可自动计算P点的坐标。 需要说明的是，全站仪上多用(N,?E,?Z)表示点的三维坐标，其中N对应X、E对应Y、Z对应H