3角度、距离测量与全站仪讲述
如何使用全站仪进行测量和定位
如何使用全站仪进行测量和定位简介全站仪是一种高级测量和定位仪器，被广泛应用于土木工程、建筑、测量和地理信息系统等领域。
它具有高精度、高效率的特点，通过测量角度、距离和高程等参数，可以准确地测量和定位目标物体。
本文将介绍如何使用全站仪进行测量和定位，并分享一些使用全站仪的实际案例。
一、准备工作在使用全站仪进行测量和定位前，首先需要进行一些准备工作。
首先，要确保全站仪的电源充足，并检查仪器的各项功能是否正常。
其次，要选择良好的观测点，确保观测点周围没有遮挡物，以保证测量结果的准确性。
此外，还需要准备一些辅助测量工具，如三角尺、测量杆等。
二、设置测站在使用全站仪进行测量和定位前，必须先设置一个测站。
测站是指被用来观测和记录测量数据的位置点。
在选择测站时，应考虑到待测区域的地势和目标物体的位置，以便获得最佳的测量结果。
设置测站时，可以使用全站仪的导线仪功能来找到水平线，并通过调整仪器的水平仪使其水平。
三、测量角度使用全站仪进行测量的第一步是测量角度。
全站仪可以通过旋转和测角系统来测量目标物体与测站之间的水平角度和垂直角度。
在测量过程中，需要将全站仪对准目标物体，并通过观察仪器上的显示屏上的角度数值来记录测量结果。
通过多次测量，可以提高角度测量的精度。
四、测量距离测量距离是全站仪测量的另一个重要参数。
全站仪通常使用红外线或激光来测量目标物体与测站之间的距离。
在测量过程中，需要将全站仪对准目标物体，并通过观察仪器上的显示屏上的距离数值来记录测量结果。
为了提高距离测量的精度，可以使用反射器或棱镜来增加测量的反射信号。
五、测量高程除了角度和距离，全站仪还可以测量目标物体的高程。
测量高程需要在测站和目标物体之间设置一个合适的测量杆，并通过观察仪器上的显示屏上的高程数值来记录测量结果。
为了提高高程测量的精度，可以使用气泡水平仪和调整测量杆的位置。
六、数据处理和分析在完成测量后，需要对测量数据进行处理和分析。
全站仪通常具有数据存储和传输功能，可以将测量数据保存在内部存储器中或传输到计算机上进行后续处理。
全站仪的基本原理
全站仪的基本原理全站仪（Total station）是一种结合了电子测距仪、自动水平仪和电子角度仪的测量仪器。
它的基本原理是通过测量角度和距离的变化，实时计算出目标点在空间中的坐标。
全站仪的测量原理主要包括以下几个方面：1.角度测量原理：全站仪通过内置的水平圆盘和垂直圆盘测量水平角和垂直角。
水平圆盘采用自动水平仪原理，当全站仪水平时，水平圆盘会指示零度。
垂直圆盘则通过倾角传感器测量倾斜角，当仪器垂直时，垂直圆盘会指示零度。
通过水平角和垂直角的测量，可以得到仪器指向目标点的方向。
2.距离测量原理：全站仪采用电子测距仪（EDM）测量目标点与仪器之间的水平距离、斜距和垂直高差。
EDM通过发射光束，利用光电脉冲板接收光信号，通过测量光信号的时间差计算出距离。
一般情况下，全站仪使用红外线来作为光源，因为红外线在大气中传播的衰减相对较小。
3.坐标计算原理：全站仪通过测量观测点与参考点之间的角度和距离，利用三角测量原理计算出观测点的坐标。
三角测量原理是利用已知的角度和距离，通过三角函数关系计算未知点的坐标。
全站仪通常会采用矢量方法或者几何平差方法对测量结果进行精确的计算。
全站仪的主要工作流程如下：1.设置仪器：将全站仪稳定放置在测量点上，并进行水平和垂直调节，使仪器平稳且垂直于地面。
2.定位目标点：通过望远镜找到目标点，并在仪器上标记。
目标点可以是地面上的标志物、墙壁上的角点等。
3.测量角度：利用全站仪测量目标点与仪器之间的水平和垂直角度。
通过水平和垂直圆盘上的刻度盘，以及内置的倾斜传感器，可以准确地测量角度。
4.测量距离：使用电子测距仪测量目标点与仪器之间的距离。
全站仪会发出光束，经过目标点反射回仪器，通过测量光的传播时间计算出距离。
5.数据处理：将测量得到的角度和距离数据传输到计算机或移动设备上进行数据处理。
通过三角测量原理，可以计算出目标点的坐标。
6.结果展示：将测量结果显示在仪器屏幕上，包括目标点的坐标、角度和距离等。
全站仪及其使用PPT课件
七
坐标测量
▪ 以直接由键盘输入为例，在坐标测量模式下 设置后视点。
七
坐标测量
▪ 2.坐标测量的操作 ▪ 进行坐标测量时应先设置测站点坐标、输入
仪器高和棱镜高，设置定向点的方位角，由 此即可直接测定未知点的坐标值。 ▪ 未知点坐标的计算和显示过程如下： ▪ 测站点坐标：( N0,E0,Z0 )； ▪ 棱镜高：R.HT； ▪ 仪器高：INS.HT； ▪ 定向点方位角：α；定向点和目标点的水平夹 角：β；
X
待放样点P
后视点
测站点 Y
一
全站仪介绍
（2）原理
1）先在待放样点的大致位置立棱镜对其进行观测，
X 测出当前棱镜位置的坐标。 当前棱
待放样 点P位置
镜位置
后视点
测站点 Y
一
全站仪介绍
2）将当前坐 标与放样点 的坐标相比 较，计算出 其差值。距 离差值dD和 角度差dHR 或纵向差值 ΔX和横向差 值ΔY。
▪ 单次模式：此模式为不连续的精测模式，观测次数为
一次显示
单位：1mm 测量时间：约2.5秒
四
距离测量
▪ 距离测量操作过程
五
偏心测量
▪ 当棱镜难于直接安放在目标 点（如在树木的中心），此 模式是十分有用的，将棱镜 安置在离仪器到待测目标点 A0相同水平距离的位置上。 在设置仪器高度、棱镜高后 进行偏心测量，即可得到被 测物中心位置的坐标。
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
X
当前棱 镜位置
后视点
dD 待放样点P
dHR
测站点 Y
一
全站仪介绍
3）根据显示 的dD、dHR 或ΔX、ΔY， 逐渐找到放样 点的位置
全站仪放样原理
全站仪放样原理
全站仪放样原理指的是利用全站仪进行放样测量的基本原理。
全站仪是一种综合了测角仪、测斜仪和距离仪等多种测量功能的测量设备。
其放样原理如下：
1. 角度测量：全站仪内部设有一个高精度的角度传感器，通过测量光学仪器与目标点之间的角度差来确定目标点的方位角。
角度测量基于全站仪内的激光或电子水平仪来获取仪器的基准水平面。
2. 距离测量：全站仪内部还装有测距仪，利用激光或者红外线等技术发射出一束测距光束，经过目标点反射回仪器接收器，通过接收时间和光速的关系计算出目标点与仪器之间的距离。
3. 高度测量：全站仪内部也装配有高度传感器，可以测量目标点相对于仪器位置的高度差。
这种高度差主要是通过仪器的水平面和目标点之间的倾角来计算得出的。
通过以上三个测量过程，全站仪可以同时测量目标点的方位角、水平距离和高度差。
根据实际需求，全站仪可以通过测量多个目标点来确定一个几何图形的形状和尺寸。
利用这些测量结果，可以对土地进行建设工程测量、地形测量、道路测量等各种测量工作。
全站仪功能
全站仪功能全站仪是一种测量仪器，主要用于土地测量、建筑测量以及工程监测等领域。
它采用全自动化、高精度的测量技术，能够对维度、角度和高度等参数进行准确测量，为工程设计和施工提供重要数据和参考。
全站仪具有以下几个主要功能：1. 角度测量功能：全站仪配备了高精度的角度测量系统，可以实现全视角度测量。
通过指向物体的指令，在三个不同的位置上测量角度并进行平均，可以消除测量误差，提高测量的准确性。
2. 距离测量功能：全站仪采用了非接触式测距技术，能够迅速、准确地测量与物体的距离，并输出实时测量结果。
该功能对于测量远距离和狭窄空间的目标非常有用。
3. 高度测量功能：全站仪可以测量物体的高度，尤其适用于建筑物、桥梁和其他高大建筑物的测量。
它可以实时计算地面和地物之间的高度差，并提供可靠的高度数据。
4. 数据处理功能：全站仪配备了数据处理系统，可以对测量数据进行收集、分析和处理。
它可以生成测量图表、曲线、图像和报告等输出，方便工程师和测量人员进行数据分析和决策。
5. 联网功能：全站仪具备无线网络功能，可以与电脑或其他设备进行联网通信。
通过无线连接，可以实现数据的快速传输和共享，提高工作效率和准确性。
6. 自动化功能：全站仪具有自动水平调节、自动对准和自动对焦等功能，可以自动进行水平仪器校准和测量站点定位，减少了人为误差，提高了工作效率。
总之，全站仪作为现代测量仪器的重要组成部分，具有多种功能，能够在土地测量和工程监测中发挥重要作用。
通过实时测量和数据处理，它为工程设计和施工提供了准确的参数，并提供了高效的工作流程和质量控制。
随着科学技术的不断进步，全站仪的功能和性能也在不断发展，为测量工作提供了更多的可能性。
全站仪技术的基本原理
全站仪技术的基本原理全站仪（Total Station）是一种高精度的测量仪器，广泛应用于工程测量、土地测量、建筑监测等领域。
它集合了电子距离测量仪（EDM）、角度测量仪和数据处理仪的功能，能够同时测量距离、水平角度和垂直角度，并利用内部计算机将测量数据实时处理和存储。
全站仪的基本原理可以分为以下几个方面：1.电子距离测量（EDM）原理：全站仪通过发射和接收红外线或激光脉冲来测量目标物体与仪器之间的距离。
它利用物体表面的反射特性，通过测量发射信号和接收信号的时间差来计算距离。
全站仪中的EDM装置使用了高频率的激光脉冲，能够以极高的精度实时测量距离。
2.角度测量原理：全站仪通过内置的测角器来测量目标物体相对于仪器的水平角度和垂直角度。
它使用的是角度编码器或位移传感器来测量仪器的转动角度，并将其转换成电信号进行处理。
全站仪还会自动进行角度差分和测向校正，以提高测量准确度。
3.数据处理原理：全站仪利用内部的计算机对测量数据进行实时处理和存储。
它可以根据测量模式和测量要求自动生成数据报告、计算坐标和测量误差等结果。
全站仪还可以与计算机或外部设备进行数据传输和交互，实现数据共享和进一步处理。
综合上述几个原理，全站仪的测量过程可以简单描述为以下几个步骤：1.设置目标：通过视觉对准目标物体，在全站仪的望远镜上观察目标，确保目标正对测量仪器。
2.进行测角：测量仪器会自动进行水平角度和垂直角度的测量，获取目标物体相对于仪器的角度数据。
3.进行距离测量：通过调节激光或红外线的发射和接收装置，测量仪器与目标物体之间的距离。
4.数据处理和存储：全站仪内部的计算机会实时处理测量数据，将角度、距离和其他相关数据进行计算和存储。
5.数据输出和传输：通过内置的数据端口，全站仪可以将测量数据输出到计算机或其他外部设备，实现数据共享和进一步处理。
总体来说，全站仪利用电子距离测量、角度测量和数据处理等原理，实现了高精度、多功能的测量能力。
全站仪测量原理
全站仪测量原理
全站仪是一种常用的高精度测量仪器，它主要由望远镜、自动跟踪仪、角度测量系统、距离测量系统和数据处理系统等组成。
全站仪的测量原理如下：
1. 角度测量原理：全站仪通过望远镜上的水平和垂直角度码盘来测量水平和垂直方向上的角度。
当测量目标在望远镜准星上时，记录下水平和垂直角度码盘的读数，即可测量出目标点相对于全站仪位置的水平和垂直角度。
2. 距离测量原理：全站仪通过红外线或激光束来实现距离测量。
其中，红外线测距原理是利用红外线的反射原理，通过测量发射和接收红外线光束之间的时间差来计算出目标点到全站仪的距离；而激光测距原理则是利用激光束发射和接收的时间差以及光速来计算距离。
3. 自动跟踪原理：全站仪通过自动跟踪仪来实现测量目标的自动追踪。
自动跟踪仪可以根据望远镜上的测量角度信息和从全站仪发出的红外线或激光束信号来定位和追踪目标，确保望远镜准星一直对准目标。
4. 数据处理原理：全站仪通过内置的数据处理系统来处理和存储测量数据。
数据处理系统可以将测量的角度和距离数据进行计算和分析，并输出测量结果。
同时，全站仪还可以通过无线通信将数据传输到计算机上进行进一步处理和分析。
总的来说，全站仪通过测量角度和距离来确定目标点在空间中
的位置，并通过自动跟踪仪实现目标的自动追踪，最终通过数据处理系统提取并处理测量结果。
这样可以实现高精度的地形测量、建筑测量、道路测量等各种工程测量任务。
全站仪使用方法及使用步骤
全站仪使用方法及使用步骤全站仪是一种多功能的测量仪器，可以同时进行角度和距离测量，并具备数据处理功能。
它由机械、光学和电子元件组成，只需一次安置即可完成测站上所有的测量工作。
全站仪的上半部分包含四大光电系统，分别是水平角测量系统、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。
全球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。
不同型号的全站仪，其具体操作方法会有较大的差异。
下面简要介绍全站仪的基本操作与使用方法。
一）全站仪的操作与使用1.全站仪的基本操作与使用方法1）测量前的准备工作在使用全站仪之前，需要进行一些准备工作。
首先需要安装电池，并确保电池充足。
其次，需要在实验场地上选择一个点作为测站，另外两个点作为观测点。
全站仪需要安置在测站点上，并对中、整平。
在两个观测点上需要安置棱镜。
最后，需要设置竖直度盘和水平度盘指标，并进行调焦和照准目标。
2）角度测量在进行角度测量之前，需要确定是否处于角度测量模式。
如果不是，则需要按操作转换为角度模式。
2）先盘左瞄准目标A，按置零键使水平度盘读数为0°00′00〃，再顺时针旋转照准部瞄准目标B，读取显示读数。
同样的方法可以进行盘右观测。
3）如果要测竖直角，可以在读取水平度盘的同时读取竖盘的显示读数。
3）距离测量1）进行测距前，需要设置棱镜常数并输入仪器中，全站仪会自动对所测距离进行改正。
2）光在大气中的传播速度会随大气的温度和气压而变化，可以输入温度和气压值，全站仪会自动计算大气改正值并对测距结果进行改正。
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（3）双平板玻璃测微读数系统
三、电子经纬仪
利用电子测角系统代替光学读数系统，能自动显示、 储存测量数据。
四、角度测量
1、仪器安置
（1）对中 目估三脚架大致水平，三脚架中心大致对准地面标志中心， 踏紧一条架腿。双手分别握住另两条架腿，眼睛注视对中目 镜，前后左右移动架腿，直至分划中心对准地面标志中心， 放下两架腿并踏紧。调节架腿使圆气泡居中。 （2）整平 转动照准部，使长气泡与一对脚螺旋平行，转动该脚螺旋使 气泡严格居中；转动照准部90°，与原方向垂直，转动第三 脚螺旋使气泡居中。反复检查调整，直至气泡在任何方向居 中。察看对中偏离情况，1、2反复调整进行。 （3）照准 （4）读数
3、主要部件
（1）望远镜 用于精确照准测量目标并在标尺上读数的设备。
十字丝分划板用于准确瞄准目标，主要有中丝（用于 竖直角观测）、竖丝（用于水平角观测）、上丝、下 丝（又称视距丝，用于视距测量）构成。
（2）水准器 （3）水平和竖直度盘
4、读数
（1）分微尺读数系统（DJ6型）
（2）单平板玻璃测微读数系统（DJ6型）
4、精密丈量方法
（1）定线
（2）量距 （3）测量桩顶高 （4）长度归算改正 （a）尺长改正（b）温度改正（c）倾斜改正
二、光电测距
1、光电测距的优点：精确、方便、快捷
2、电磁波测距仪（EDM）：利用电磁波作为载波
和调制波进行长度测量的仪器。
3、基本原理
1
4、分类
D 2 C *t2D
（1）按测定时间分类 脉冲式、相位式
4、竖盘指标自动归零
当经纬仪微量倾斜时，自动调整光路使读数为竖盘指 标水准管气泡居中时的正确读数.在J2经纬仪中已经 普遍采用，减少操作复杂程度和某些系统误差影响。
§2 距离测量
地面上两点间的距离是指：两点沿铅垂线方向在大地水 准面上投影点间的弧长。 一定测区范围内，可用水平面代替水准面，此时两点连 线在水平面上的投影长度称水平距离；不在同一水平面 上的两点间连线的长度称为倾斜距离。 测量两点间的水平距离是确定地面点位的基本测量工作。 常用测距方法有：钢尺测距、视距测量、光电测距。
一、钢尺量距
1、丈量工具
（1）钢尺 （2）端点尺和刻线尺的区别 （3）其它工具 测钎、测杆、垂球、温度计、拉力计等。
2、钢尺的检定 尺长方程式：
lt l0 l0 a * l0 * (t t0 )
lt：丈量时钢尺实际长度 （此时温度为 t）
l0：钢尺名义长度（刻划 长度）
l0：钢尺在温度 t0时的尺长改正数
二、光学经纬仪基本构造和分类
1、结构组成
照准部（望远镜、水准管、测微系统、度盘系统、转动控制 装置）、水平度盘、基座等。
2、分类
（1）从读数系统分：游标、光 学、电子经纬仪 （2）按精度指标分：DJ07、DJ1、 DJ2、DJ6、DJ15等 （3）按作用分：激光定向、坡 面、坐标、陀螺经纬 仪等
：钢尺膨胀系数（12.5106 m（/ m C）
t0：钢尺鉴定时温度（标 准温度，一般为 20C）
t：丈Hale Waihona Puke 时钢尺温度3、一般丈量方法
一般后司尺员持零点端，前司尺员持末端，另有记录员记录。 丈量时尽量使用整尺段，末段用零尺段，则
DAB n l q
一般需往返丈量，用相对误差 K D往 D返 衡量精度，精度 允许范围内取往返测平均值作为最终成D果。
原理：通过测定连续调制信号在待测距离上往返传播的相 位变化来间接测定传播时间从而求得被测距离。
*t2D
2f
*t2D
t2D
2f
D
1 2
c
* t2D ,
D
1 2
c
*
2f
N * 2
D 1 * c * (N ) D s * (N N )
2f
2
2
§3 全站仪及其使用
一、概述
1、全站仪：全站型电子速测仪
L 90 L
R R 270
1（
2
L
R）
1（R 2
L
180）
（3）竖盘指标差
视线水平时度盘读数和标准读数的差值。
x 1 ((L R) 360 ) 2
（4）竖直角观测（中丝法）
（a）仪器安置 对中、整平、量仪器高。 （b）照准、读数 盘左瞄准目标（量取目标高处），气泡居 中后读数并记录下来，盘右同样操作。 （c）成果整理 计算、检核
（2）按测程分类
长程、中程、短程
（3）按载波源分类 微波、光电
（4）按精度分类
Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级
5、标称精度
一般形式：±（a+b*Dppm)mm 如： ±（5+5*Dppm)mm，则1公里误差为± 10mm。
6、测距原理 （1）脉冲式光电测距
脉冲发射->开门->目标反射->接收、关门->显示
（2）相位式光电测距
第二章 角度、距离测量与全站仪
§1 经纬仪和角度测量
一、角度测量原理
1、水平角测量原理
水平角：空间相交两直线的夹角 在水平面上的投影。
原理:利用铅垂线获得水平度盘 面来量取过两直线的铅垂 面的二面角.
ba
2、竖直角测量原理
竖直角：目标方向和特定方向（水平方向或天顶方向）之 间的夹角。其中和水平方向的夹角称高度角（习惯仍称竖 直角），取值范围0˚~±90˚， 上仰为正，下俯为负；和 天顶方向的夹角称天顶距， 取值范围0˚~180˚。 任何竖盘水平方向读数为 定值（ 90˚倍数），因此 观测时只需瞄准目标点读数， 即可计算出竖直角。
2、水平角测量 （1）测回法
观测程序：盘左A->盘左B ->盘右B-盘右A
左 b左 a左
右 b右 a右
1（
2
左
右）
8
13
9
（2）方向法
观测程序：盘左A、B、C、D->盘左A(归零）->盘右A>D、C、B、A
（计算见下表）
14
15
16
3、 竖直角测量
（1）竖盘构造
（2）竖角计算
的简称，指在测站上一经观测， 必要的观测数据如水平角、竖直 角、距离等均能一并自动采集、 显示和储存，并能同时得到高差、 坐标等数据的一种测量仪器。
2、结构:电子测角、电子测距、电
子补偿、微机处理装置四大部分。
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。其主要功能是: 根据键盘指令启动仪器进行测量工作，由微处理器对获取 的倾斜距离、水平角、竖直角、垂直轴倾斜误差、视准轴 误差、垂直度盘指标差、棱镜常数、气温、气压等信息加 以处理，从而获得各项改正后的观测数据和计算数据。