【正文】 的紅外測(cè)距儀已經(jīng)和電子經(jīng)緯儀及計(jì)算機(jī)軟硬件制造在一起 ，形成了全站儀 ， 并向著自動(dòng)化 、 智能化和利用藍(lán)牙技術(shù)實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的無(wú)線(xiàn)傳輸方向飛速發(fā)展 。該儀器采用 氖激光器作發(fā)光元件，白天測(cè)程為 20km，測(cè)距精度 (5mm+1ppm)，主機(jī)重量 。 與白熾燈比較，激光器的優(yōu)點(diǎn)是發(fā)散角小、大氣穿透力強(qiáng)、傳輸?shù)木嚯x遠(yuǎn)、不受白天太陽(yáng)光干擾、基本上可以全天侯作業(yè)。 基本原理： 2022/4/12 測(cè)量學(xué)第四章 34 (一 ) 電磁波測(cè)距技術(shù)發(fā)展 ★ 1948年，瑞典 AGA(阿嘎 )公司 (現(xiàn)更名為 Geotronics(捷創(chuàng)力 )公司 )研制成功了世界上第一臺(tái)電磁波測(cè)距儀。 EDM具有測(cè)程長(zhǎng) 、 精度高 、 作業(yè)快 、 工作強(qiáng)度低等優(yōu)點(diǎn) 。 4 ′。 ?電子補(bǔ)償器 —— 單軸補(bǔ)償 (CC)， 雙軸補(bǔ)償 (CC， HH)。 ,并求出平均值作為結(jié)果 ,消除了度盤(pán)的刻 劃誤差和偏心差?？刂泼姘逵涉I盤(pán)和主 ,副顯示窗組成。 2022/4/12 測(cè)量學(xué)第四章 19 〈 4〉 全站儀設(shè)有雙向傾斜補(bǔ)償器 ,可以自動(dòng)對(duì)水平和豎直方向進(jìn)行修正 ,以消除豎軸傾斜誤差的影響。關(guān)機(jī)后，仍會(huì)保留水平和垂直度盤(pán)的方向值。 2022/4/12 測(cè)量學(xué)第四章 10 四 全站儀的應(yīng)用介紹 全站儀應(yīng)用非常廣泛，如在變形觀(guān)測(cè)中的應(yīng)用、在測(cè)設(shè)公路中線(xiàn)上的應(yīng)用、在大面積室內(nèi)裝修工程中的應(yīng)用、在貫通測(cè)量中的應(yīng)用、在水準(zhǔn)法測(cè)量高程的應(yīng)用、在測(cè)量道路橫斷面的應(yīng)用、在數(shù)字測(cè)圖的應(yīng)用、在坐標(biāo)法進(jìn)行線(xiàn)路詳細(xì)測(cè)設(shè)中的應(yīng)用、在坐標(biāo)測(cè)量和放樣中的應(yīng)用、自由設(shè)站的應(yīng)用、程序測(cè)量功能在工程測(cè)量中的應(yīng)用等。作業(yè)時(shí)，測(cè)距儀安裝在電子經(jīng)緯儀上，相互之間用電纜實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，作業(yè)結(jié)束后卸下分別裝箱。 2022/4/12 測(cè)量學(xué)第四章 7 技術(shù)指標(biāo) :主要體現(xiàn)在 :望遠(yuǎn)鏡（如放大率等）、測(cè)角部（精度、測(cè)量時(shí)間等）、測(cè)距部（精度、測(cè)量時(shí)間、測(cè)距范圍等）、電源系統(tǒng)（工作時(shí)間等）、軟件與數(shù)據(jù)傳輸（內(nèi)置程序多少、數(shù)據(jù)內(nèi)存多少等）、其他（顯示器、靈敏度、重量等），其中最主要的是其測(cè)角和測(cè)距精度。 2022/4/12 測(cè)量學(xué)第四章 6 全站儀的精度等級(jí)是由兩部分確定，即測(cè)角標(biāo)準(zhǔn)偏差和測(cè)距標(biāo)準(zhǔn)偏差。 2022/4/12 測(cè)量學(xué)第四章 4 3） 輸入輸出設(shè)備：是與外部設(shè)備連接的裝置 （ 接口 ） ， 使全站儀能與磁卡和微機(jī)等設(shè)備交互通訊 、 傳輸數(shù)據(jù) 。由于儀器較完善地實(shí)現(xiàn)了測(cè)量和處理過(guò)程的電子一體化 ， 通常稱(chēng)之 為 全 站 型 電 子 速 測(cè) 儀（ Electronic Total Station） 或簡(jiǎn)稱(chēng)全站儀 。 第 Ⅰ 部分 全站儀簡(jiǎn)介 2022/4/12 測(cè)量學(xué)第四章 3 一、全站儀的組成 顯 示 器 鍵 盤(pán) 只讀存儲(chǔ)器 隨機(jī)存儲(chǔ)器 輸入 /輸出 I/O單元 微處理器 水平角測(cè)量單元 垂直角測(cè)量單元 距離測(cè)量單元 自動(dòng)補(bǔ)償單元 光電測(cè)量系統(tǒng) 微處理器及軟件 w 全站儀實(shí)際上是一種將光電測(cè)距儀和電子經(jīng)緯儀合為一體的儀器，是由光電測(cè)距儀、電子經(jīng)緯儀和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成。 其中又把外圍設(shè)備與微處理機(jī)統(tǒng)稱(chēng)為過(guò)程控制機(jī) 。當(dāng)兩項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到表 1中所列的范圍內(nèi)時(shí)，該儀器的精度等級(jí)即可確定。 如索佳某一型號(hào)的技術(shù)參數(shù) (126頁(yè) ) 2022/4/12 測(cè)量學(xué)第四章 8 三 全站儀分類(lèi) 分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)很多，如： 1）按照精度： 2）按照產(chǎn)地：如日本的賓得、索佳、拓普康、尼康，美國(guó)的天寶 、瑞士的徠卡等系列，我國(guó)南方公司的（ 1996年生產(chǎn)了第一臺(tái)全站 NTS2O2）。這種儀器可根據(jù)作業(yè)精度要求，用戶(hù)可以選擇不同測(cè)角、測(cè)距設(shè)備進(jìn)行組合，靈活性較好。 2022/4/12 測(cè)量學(xué)第四章 11 構(gòu)造 2022/4/12 測(cè)量學(xué)第四章 12 2022/4/12 測(cè)量學(xué)第四章 13 2022/4/12 測(cè)量學(xué)第四章 14 2022/4/12 測(cè)量學(xué)第四章 15 數(shù)據(jù)通訊 2022/4/12 測(cè)量學(xué)第四章 16 通訊參數(shù) 2022/4/12 測(cè)量學(xué)第四章 17 棱鏡、基座、反光鏡 2022/4/12 測(cè)量學(xué)第四章 18 五 全站儀的特點(diǎn) 〈 1〉 儀器操作簡(jiǎn)單，高效 。電子“氣泡”有圖示顯示并能使儀器始終保持精密置平。還可進(jìn)行地球曲率改正、折光誤差以及溫度、氣壓改正。除照準(zhǔn)以外的各種測(cè)量功能和參數(shù)均可通過(guò)鍵盤(pán)來(lái)實(shí)現(xiàn) ,儀器的兩側(cè)均有控制面板 ,操作十分方便。 2022/4/12 測(cè)量學(xué)第四章 21 Topcon (日 ) Trimble (德蔡司 ) 蘇一光 RTS702 南方 NTS202/205全站儀 七、常見(jiàn)全站儀 徠卡 TC402 2022/4/12 測(cè)量學(xué)第四章 22 賓得 R300X全站儀 索佳 030R系列全站儀 尼康全站儀 DTM300 光譜 FOCUS 11 科力達(dá) KTS322 博飛 BTS6082C 大地 DTM612A 常見(jiàn)全站儀 2022/4/12 測(cè)量學(xué)第四章 23 （一） GTS330 GTS_330N教學(xué)演示模擬器 GTS330N全站儀用戶(hù)手冊(cè) 全站儀測(cè)回法測(cè)角 .wmv 2022/4/12 測(cè)量學(xué)第四章 24 （二） SET2 510 索佳 SET210_510_610全站儀說(shuō)明書(shū) .pdf （三） 徠卡 TPS1200 徠卡 TPS1200自動(dòng)搜索演示 .mpg 2022/4/12 測(cè)量學(xué)第四章 25 八、新技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì) 自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別 并驅(qū)動(dòng)軸系照準(zhǔn)目標(biāo)，把測(cè)量員從全站儀測(cè)量工作中最為繁重的 人工照準(zhǔn)目標(biāo) 中解脫出來(lái)，使測(cè)量員可以遠(yuǎn)離測(cè)站。 ?類(lèi)型 —— 擺式 ， 液體 。 ?雙軸傾斜量被傳輸?shù)絻x器微處理器 ， ?自動(dòng)改正水平方向與垂直方向觀(guān)測(cè)值 。 AB兩點(diǎn)距離： D＝ c0 它采用白熾燈發(fā)射的光波作載波，應(yīng)用了大量的電子管元件，儀器相當(dāng)笨重且功耗大。 ★ 1967年 AGA公司推出了世界上第一臺(tái)商品化的激光測(cè)距儀 AGA8。 2022/4/12 測(cè)量學(xué)第四章 35 ★ 隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展 ， 從 60年代末 70年代初起 ， 采用砷化鎵發(fā)光二極管作發(fā)光元件的紅外測(cè)距儀逐漸在世界上流行起來(lái) 。 (二 ) 測(cè)距儀分類(lèi) （一） 按光源分類(lèi)（ 按其所采用的載波 ） 1. 微波測(cè)距儀 (microwave EDM instrument)：用微波段的無(wú)線(xiàn)電波作為載波； 2. 激光測(cè)距儀 (laser EDM instrument)：采用固體激光器 、 氣體激光器或半導(dǎo)體激光器發(fā)出的方向性強(qiáng) 、 亮度高 、 相干性好的激光作光源； 3. 紅外測(cè)距儀 (infrared EDM instrument)：采用砷化鎵發(fā)光二極管發(fā)出不可見(jiàn)的紅外光作光源 ， λ ＝ ～ m. 激光測(cè)距儀 、 紅外測(cè)距儀 又統(tǒng)稱(chēng)為光電測(cè)距儀 。 ：測(cè)程大于 15公里 ， 通常用于國(guó)家三角網(wǎng)及特級(jí)導(dǎo)線(xiàn) . (三） 按測(cè)距精度分類(lèi) 測(cè)距精度按 1公里測(cè)距中誤差 (即 mD=A+B?D,當(dāng) D=1km時(shí) ),劃分為 3級(jí) : ?Ⅰ 級(jí)： mD ≤5mm； ?Ⅱ 級(jí)： 5mmmD≤10mm； ?Ⅲ 級(jí)： 10mmmD≤20mm。 ? 間接的測(cè)定時(shí)間 ：相位法 (通過(guò)測(cè)量電磁波信號(hào)往返傳播所產(chǎn)生的相位移來(lái)間接的測(cè)定時(shí)間 )。 ?如令 mD=， f0 = ?人類(lèi)可做到的石英晶振頻率為 1 106級(jí)的 ?最高頻率為 300MHz， 測(cè)距誤差 —— mD=。 2022/4/12 測(cè)量學(xué)第四章 44 圖為測(cè)距儀發(fā)出經(jīng)調(diào)制的按正弦波變化的調(diào)制信號(hào)的往返傳播情況。 儀器用于測(cè)量相位的裝置（相位計(jì)）只能測(cè)量出 Δ?,即 尺段尾數(shù)ΔN(ΔN = Δ? / 2 ?)，而不能測(cè)量整周數(shù) N。 ? 檢驗(yàn)的項(xiàng)目： 很多，其中加常數(shù)、乘常數(shù)是儀器的兩項(xiàng)主要系統(tǒng)誤差。 R 的概念 乘常數(shù)產(chǎn)生： 主要是由于測(cè)距頻率偏移而產(chǎn)生的。 電磁波在大氣中的傳播速度 c 隨 t、 p等氣象條件變化而變化；而儀器中只能按一個(gè)固定值計(jì)算測(cè)距值。 t——大氣溫度 (℃ ) 氣象改正數(shù) Ka的計(jì)算公式中 ,有的是按公里數(shù) (106)求出的 ,有的是按百米數(shù) (mm/百米 )求出的。 2022/4/12 測(cè)量學(xué)第四章 51 例題 某臺(tái)測(cè)距儀，測(cè)得 AB兩點(diǎn)的斜距＝ ，測(cè)量時(shí)的氣壓 p＝ kPa， t＝ 25176。在陽(yáng)光下必須撐傘以遮陽(yáng)光。 紅外測(cè)距儀是使用鎳鎘可充電電池作為供電電源，由于鎳鎘電池具有記憶效應(yīng)，所以一定要確認(rèn)電池的電量已經(jīng)全部用完后才可以充電，否則電池的容量會(huì)逐漸減小而損壞電池； 儀器不用時(shí)，電池要充電保存。 (3) 調(diào)制頻率 f引起的誤差，是由于安置頻率的不準(zhǔn)以及由于晶體老化而產(chǎn)生的頻率漂移而產(chǎn)生的誤差，對(duì)于短程測(cè)距儀一般可不予考慮； (4) 測(cè)相誤差不僅與 測(cè)相方式 有關(guān)，還包括 照準(zhǔn)誤差 、 幅相誤差 以及 噪音 引起的誤差。 幅相誤差 是由于接受信號(hào)的強(qiáng)弱不同而產(chǎn)生的。為了消弱噪音的影響，必須增大信號(hào)強(qiáng)度，并采用多次檢相取平均的辦法（一般一次測(cè)相結(jié)果是幾百至上萬(wàn)次檢相的平均值）。由于周期誤差相對(duì)較小，所以估計(jì)精度時(shí)不予考慮。 標(biāo)稱(chēng)精度為： mD ＝ A＋ B 106 （ 4— 23） 式中： A為固定誤差， B為比例誤差系數(shù)（ mm/km） 2．精度評(píng)定 （ 2）檢定后的實(shí)際精度 ：儀器經(jīng)過(guò)檢定后，成果經(jīng)過(guò)各種常數(shù)改正，其精度要高于標(biāo)稱(chēng)精度。 全站儀測(cè)角原理 全站儀的測(cè)角原理 靜態(tài)度盤(pán)測(cè)角 動(dòng)態(tài)度盤(pán)測(cè)角 編碼度盤(pán)測(cè)角 光柵度盤(pán)測(cè)角 2022/4/12 測(cè)量學(xué)第四章 58 一、編碼度盤(pán)測(cè)角原理 扇區(qū)型碼盤(pán) 條碼型碼盤(pán) 2022/4/12 測(cè)量學(xué)第四章 59 二、編碼度盤(pán)與光柵度盤(pán)測(cè)角特點(diǎn)比較 比較項(xiàng)目 編碼度盤(pán) 光柵度盤(pán) 測(cè)角方式 絕對(duì)式 增量式 關(guān)機(jī)后角度信息 保留 不保留 誤差與躁聲 不積累 積累 制造工藝 復(fù)雜 簡(jiǎn)單 2022/4/12 測(cè)量學(xué)第四章 60 三、電子測(cè)角中的軸系補(bǔ)償與改正 新型液態(tài)雙軸自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng) 補(bǔ)償： （ 1） 垂直軸傾斜對(duì) 垂直 度盤(pán)讀數(shù)的影響 （ 2） 垂直軸傾斜對(duì) 水平 度盤(pán)讀數(shù)的影響 2022/4/12 測(cè)量學(xué)第四章 61 電子經(jīng)緯儀圖片 問(wèn)世于 20世紀(jì) 60年代末 ， 它為測(cè)量工作自動(dòng)化創(chuàng)造了有利條件 ， 大大降低了測(cè)量外業(yè)的勞動(dòng)強(qiáng)度 ， 提高了觀(guān)測(cè)精度 ， 方便 、 快捷 、 精確 。 ? 采用雙軸傾斜傳感器來(lái)檢測(cè)儀器傾斜狀態(tài)，由儀