全站仪的使用

内容：了解全站仪的分类、等级、主要技术指标；掌握全站仪的基本操作，测角、测边、测三维坐标和三维坐标放样的原理和操作方法；了解全站仪的对边测量、悬高测量、面积测量等方法。

重点：全站仪的基本操作，测角、测边、测三维坐标和三维坐标放样的原理和操作方法。

难点：全站仪测三维坐标和三维坐标放样的原理和操作方法。

教学方法：采取演示法教学。讲解拓普康全站仪使用，在课堂上每讲一项功能后，利用多媒体课室的优点，现场演示一次，并将操作过程通过投影仪投影到屏幕上，起到直观、形象的效果，使学生能迅速掌握全站仪的使用。

§ 7.1 全站仪（total station）的功能介绍

　　随着科学技术的不断发展，由光电测距仪，电子经纬仪，微处理仪及数据记录装置融为一体的电子速测仪（简称全站仪）正日臻成熟，逐步普及。这标志着测绘仪器的研究水平制造技术、科技含量、适用性程度等，都达到了一个新的阶段。

　 　全站仪是指能自动地测量角度和距离，并能按一定程序和格式将测量数据传送给相应的数据采集器。全站仪自动化程度高，功能多，精度好，通过配置适当的接口，可使野外采集的测量数据直接进入计算机进行数据处理或进入自动化绘图系统。与传统的方法相比，省去了大量的中间人工操作环节，使劳动效率和经济效益明显提高，同时也避免了人工操作，记录等过程中差错率较高的缺陷。

　 　全站仪的厂家很多，主要的厂家及相应生产的全站仪系列有：瑞士徕卡公司生产的 TC 系列全站仪；日本 TOPCN （拓普康）公司生产的 GTS 系列；索佳公司生产的 SET 系列；宾得公司生产的 PCS 系列；尼康公司生产的 DMT 系列及瑞典捷创力公司生产的 GDM 系列全站仪。我国南方测绘仪器公司 90 年代生产的 NTS 系列全站仪填补了我国的空白，正以崭新的面貌走向国内国际市场。

　　全站仪的工作特点：

　　1、能同时测角、测距并自动记录测量数据；

　　2、设有各种野外应用程序，能在测量现场得到归算结果；

　　3、能实现数据流；

一、TOPCON 全站仪构造简介

　　图1为宾得全站仪 PTS-V2 ，图2为尼康 C-100 全站仪，图3为智能全站仪GTS-710，图4为蔡司Elta R系列工程全站仪，图5为徕卡TPS1100系列智能全站仪。

二、全站仪的功能介绍

　　1、角度测量（angle observation）

　　（1）功能：可进行水平角、竖直角的测量。

　　（2）方法：与经纬仪相同，若要测出水平角∠ AOB ，则：

　　1）当精度要求不高时：

　　瞄准 A 点——置零（ 0 SET ）——瞄准 B 点，记下水平度盘 HR 的大小。

　　2）当精度要求高时： —— 可用测回法（ method of observation set ）。

　　操作步骤同用经纬仪操作一样，只是配置度盘时，按“置盘”（ H SET ）。

　　2、距离测量（ distance measurement ）

　　PSM 、PPM 的设置 —— 测距、测坐标、放样前。

　　1）棱镜常数（PSM ）的设置。

　　一般： PRISM=0 （原配棱镜），-30mm （国产棱镜）

　　2）大气改正数（ PPM ）（乘常数）的设置。

　　　　输入测量时的气温（ TEMP ）、气压（ PRESS ），或经计算后，输入 PPM 的值。

　　（1）功能：可测量平距 HD 、高差 VD 和斜距 SD （全站仪镜点至棱镜镜点间高差及斜距）

　　（2）方法：照准棱镜点，按“测量”（ MEAS ）。

　　3、坐标测量（ coordinate measurement ）

　　（1）功能：可测量目标点的三维坐标（ X ， Y ， H ）。

　　（2）测量原理

　　若输入：方位角 ，测站坐标（ ， ）；测得：水平角 和平距 。则有：

　　方位角：

　　坐标： 　　　　

　　若输入：测站 S 高程 ，测得：仪器高 i ，棱镜高 v ，平距 ，竖直角 ，则有：

　　高程：

　　（3）方法：

　　输入测站 S （ X ， Y ，H ），仪器高 i ，棱镜高 v ——瞄准后视点 B ，将水平度盘读数设置为 ——瞄准目标棱镜点 T ，按“测量”，即可显示点 T 的三维坐标。

　　4、点位放样 (Layout)

　　（1）功能：根据设计的待放样点 P 的坐标，在实地标出 P 点的平面位置及填挖高度。

　　（2）放样原理

　　1）在大致位置立棱镜，测出当前位置的坐标。

　　2）将当前坐标与待放样点的坐标相比较，得距离差值 dD 和角度差 dHR 或纵向差值Δ X 和横向差值Δ Y 。

　　3）根据显示的 dD 、dHR 或ΔX 、ΔY ，逐渐找到放样点的位置。

　　5、程序测量（ programs ）

　　（1）数据采集 (data collecting)

　　（2）坐标放样 (layout)

　　（3）对边测量(MLM)、悬高测量(REM)、面积测量(AREA)、后方交会(RESECTION) 等。

　　（4）数据存储管理。包括数据的传输、数据文件的操作（改名、删除、查阅）。

§ 7.2 TOPCON GTS-312 全站仪使用简介

一、仪器面板外观和功能说明

　　面板上按键功能如下：

　　——进入坐标测量模式键。

　　◢ ——进入距离测量模式键。

　　ANG ——进入角度测量模式键。

　　MENU ——进入主菜单测量模式键。

　　ESC ——用于中断正在进行的操作，退回到上一级菜单。

　　POWER ——电源开关键

　　◢ ◣ ——光标左右移动键

　　▲ ▼ ——光标上下移动、翻屏键

　　F1 、 F2 、 F3 、 F4 ——软功能键，其功能分别对应显示屏上相应位置显示的命令。

　　显示屏上显示符号的含义：

　　V ——竖盘读数；HR ——水平读盘读数（右向计数）；HL ——水平读盘读数（左向计数）；

　　HD ——水平距离； VD ——仪器望远镜至棱镜间高差； SD ——斜距； * ——正在测距；

　　N ——北坐标，x ； E ——东坐标，y ； Z ——天顶方向坐标，高程H 。

二、全站仪几种测量模式介绍

　　1、角度测量模式

　　功能：按 ANG 进入，可进行水平角、竖直角测量，倾斜改正开关设置。

　　2、距离测量模式

　　功能：按 ◢ 进入，可进行水平角、竖直角、斜距、平距、高差测量及 PSM 、 PPM 、距离单位等设置。

　3、坐标测量模式

　　功能：按 进入，可进行坐标（ N ， E ， H ）、水平角、竖直角、斜距测量及 PSM 、 PPM 、距离单位等设置。

　4、主菜单模式

　　功能：按 MENU 进入，可进行数据采集、坐标放样、程序执行、内存管理（数据文件编辑、传输及查询）、参数设置等。

三、全站仪功能简介

　　测量前，要进行如下设置——按 ◢ 或 ，进入距离测量或坐标测量模式，再按第 1 页的 S/A （ F3 ）。

　1、棱镜常数 PRISM 的设置——进口棱镜多为 0 ，国产棱镜多为-30mm。（具体见说明书）

　2、大气改正值 PPM 的设置——按“ T-P ”，分别在“ TEMP. ”和“ PRES. ” 栏，输入测量时的气温、气压。（或者按照说明书中的公式计算出 PPM 值后，按“ PPM ”直接输入）。

　　说明： PRISM 、 PPM 设置后，在没有新设置前，仪器将保存现有设置。

（一）角度测量

　　按 ANG 键，进入测角模式（开机后默认的模式），其水平角、竖直角的测量方法与经纬仪操作方法基本相同。照准目标后，记录下仪器显示的水平度盘读数 HR 和竖直度盘读数 V 。

（二）距离测量

　　先按 ◢ 键，进入测距模式，瞄准棱镜后，按 F1 （ MEAS ），记录下仪器测站点至棱镜点间的平距 HD 、镜头与镜头间的斜距 SD 和镜头与镜头间的高差 VD 。

（三）坐标测量

　　1、按 ANG 键，进入测角模式，瞄准后视点 A 。

　　2、按 HSET ，输入测站 O 至后视点 A 的坐标方位角 。

　　如：输入 65.4839 ，即输入了 。

　　3、按 键， 进入坐标测量模式。按 P↓， 进入第 2 页。

　　4、按 OCC ，分别在 N 、 E 、 Z 输入测站坐标（ X0 ,Y0 ,H0 ）。

　　5、按 P↓，进入第 2 页，在 INS.HT 栏，输入仪器高。

　　6、按 P↓，进入第 2 页，在 R.HT 栏，输入 B 点处的棱镜高。

　　7、瞄准待测量点 B ，按 MEAS ，得 B 点的（ XB ,YB ,HB ）。

（四）零星点的坐标放样（不使用文件）

　　1、按 MENU ，进入主菜单测量模式。

　　2、按 LAYOUT ，进入放样程序，再按 SKP ，略过使用文件。

　　3、按 OOC.PT （ F1 ），再按 NEZ ，输入测站 O 点的坐标（ X0 ,Y0 ,H0 ）；并在 INS.HT 一栏，输入仪器高。

　　4、按 BACKSIGHT （ F2 ），再按 NE/AZ ，输入后视点 A 的坐标（ xA , yA ）；若不知 A 点坐标而已知坐标方位角 ，则可再按 AZ ，在 HR 项输入 的值。瞄准 A 点，按 YES 。

　　5、按 LAYOUT （ F3 ），再按 NEZ ，输入待放样点 B 的坐标（ xB , yB,HB ）及测杆单棱镜的镜高后，按 ANGLE（ F1 ）。使用水平制动和水平微动螺旋，使显示的 dHR=0°00ˊ00"，即找到了 OB 方向，指挥持测杆单棱镜者移动位置，使棱镜位于 OB 方向上。

　　6、按 DIST ，进行测量，根据显示的 dHD 来指挥持棱镜者沿 OB 方向移动，若 dHD 为正，则向 O 点方向移动；反之若 dHD 为负，则向远处移动，直至 dHD=0 时，立棱镜点即为 B 点的平面位置。

　　7、其所显示的 dZ 值即为立棱镜点处的填挖高度，正为挖，负为填。

　　8、按 NEXT ——反复 5 、6 两步，放样下一个点 C 。

§ 7.3 全站仪使用的注意事项与维护

一、全站仪保管的注意事项

　　1、 仪器的保管由专人负责，每天现场使用完毕带回办公室；不得放在现场工具箱内。

　　2、仪器箱内应保持干燥，要防潮防水并及时更换干燥剂。仪器须放置专门架上或固定位置。

　　3、仪器长期不用时，应一月左右定期通风防霉并通电驱潮，以保持仪器良好的工作状态。

　　4、仪器放置要整齐，不得倒置。

二、使用时应注意事项

　　1、开工前应检查仪器箱背带及提手是否牢固。

　　2、开箱后提取仪器前，要看准仪器在箱内放置的方式和位置，装卸仪器时，必须握住提手，将仪器从仪器箱取出或装入仪器箱时，请握住仪器提手和底座，不可握住显示单元的下部。切不可拿仪器的镜筒，否则会影响内部固定部件，从而降低仪器的精度。应握住仪器的基座部分，或双手握住望远镜支架的下部。仪器用毕，先盖上物镜罩，并擦去表面的灰尘。装箱时各部位要放置妥帖，合上箱盖时应无障碍。

　　3、在太阳光照射下观测仪器，应给仪器打伞，并带上遮阳罩，以免影响观测精度。在杂乱环境下测量，仪器要有专人守护。当仪器架设在光滑的表面时，要用细绳（或细铅丝）将三脚架三个脚联起来，以防滑倒。

　　4、当架设仪器在三脚架上时，尽可能用木制三脚架，因为使用金属三脚架可能会产生振动，从而影响测量精度。

　　5、当测站之间距离较远，搬站时应将仪器卸下，装箱后背着走。行走前要检查仪器箱是否锁好，检查安全带是否系好。当测站之间距离较近，搬站时可将仪器连同三脚架一起靠在肩上，但仪器要尽量保持直立放置。

　　6、搬站之前，应检查仪器与脚架的连接是否牢固，搬运时，应把制动螺旋略微关住，使仪器在搬站过程中不致晃动。

　　7、仪器任何部分发生故障，不勉强使用，应立即检修，否则会加剧仪器的损坏程度。

　　8、元件应保持清洁，如沾染灰沙必须用毛刷或柔软的擦镜纸擦掉。禁止用手指抚摸仪器的任何光学元件表面。清洁仪器透镜表面时，请先用干净的毛刷扫去灰尘，再用干净的无线棉布沾酒精由透镜中心向外一圈圈的轻轻擦拭。除去仪器箱上的灰尘时切不可作用任何稀释剂或汽油，而应用干净的布块沾中性洗涤剂擦洗。

　　9、湿环境中工作，作业结束，要用软布擦干仪器表面的水分及灰尘后装箱。回到办公室后立即开箱取出仪器放于干燥处，彻底凉干后再装箱内。

　　10、冬天室内、室外温差较大时，仪器搬出室外或搬入室内，应隔一段时间后才能开箱。

三、电池的使用

　　全站仪的电池是全站仪最重要的部件之一，现在全站仪所配备的电池一般为 Ni-MH( 镍氢电池 ) 和 Ni-Cd( 镍镉电池 ) ，电池的好坏、电量的多少决定了外业时间的长短。

　　1、建议在电源打开期间不要将电池取出，因为此时存储数据可能会丢失，因此在电源关闭后再装入或取出电池。

　　2、可充电池可以反复充电使用，但是如果在电池还存有剩余电量的状态下充电，则会缩短电池的工作时间，此时，电池的电压可通过刷新予以复原，从而改善作业时间，充足电的电池放电时间约需 8 小时。

　　3、不要连续进行充电或放电，否则会损坏电池和充电器，如有必要进行充电或放电，则应在停止充电约 30 分钟后再使用充电器。

不要在电池刚充电后就进行充电或放电，有时这样会造成电池损坏。

　 4、超过规定的充电时间会缩短电池的使用寿命，应尽量避免电池剩余容量显示级别与当前的测量模式有关，在角度测量的模式下，电池剩余容量够用，并不能够保证电池在距离测量模式下也能用，因为距离测量模式耗电高于角度测量模式，当从角度模式转换为距离模式时，由于电池容量不足，不时会中止测距。

　 　总之，只有在日常的工作中，注意全站仪的使用和维护，注意全站仪电池的充放电，才能延长全站仪的使用寿命，使全站仪的功效发挥到最