全站仪对边测量原理
全站仪对边测量原理及应用
1前言随着现代测绘新技术发展，全站仪在工程建设中已广泛使用。
尤其是配备有测绘软件的电脑型全站仪，具有能同时解决工程外业测量数据的采集与内业数据处理及计算的功能，使现代工程测量从从前繁重的内外业工作中解放出来，大大地提高测绘工作的质量与效率。
下面就一般全站仪通用的对边测量功能，阐述其在道路测量中的具体运用方法其注意事项，以供工程测量人员参考。
2对边测量原理对边测量功能指：全站仪利用其三维坐标测量原理实时计算两点间的平距、垂距与斜距以及两点间的相关几何参数。
有射线对边（A-B，A-C）和折线对边（A-B，B-C）两种对边测量方式可供用户选择。
其原理图1所示。
根据实时测得相互两点间的坐标经反算和高差计算结果，一般比较好的全站仪屏幕可显示以下相关两点间的几何参数：rSD：两点间的斜距；rHD：两点间的平距；rVD：两点间的高差；rV%：两点间坡度百分比；rGD：垂直坡度；rAZ：从第1点到第2点的方位角。
特别应注意的是架仪点位置的区分，一般情况下采用任意点设站测量，那么仪器中心坐标为仪器上次建站保存的坐标数据，方向为任意方位，因为仪器只显示计算结果，坐标只是其测量过程对结果没影响。
若采用已知点建站测量那么方位角为真实的方位角值，其它显示数值没影响。
下图2示：可见若B、C镜标高度相等，那么屏幕显示即是地面点的实际数据，若采用免棱镜功能则同上或应直接观测地面点。
3 对边测量高差的精度分析全站仪对边测量如图3所示。
测量时一般使镜站镜高相等。
即其高差观测精度由下列计算：式中，——测点A的单向高差误差；——测点B的单向高差误差；若站镜视距、且镜站外界条件相同时，则有≈，则对边高差测量误差→0。
由此可见，利用全站仪对边高程测量功能在镜站视距相等和外界条件相同的条件下可获得较高的精度。
一般情况下各相邻测点的视距差不应相差较大，以不大于150m，视距不大于1000m为宜。
4对边测量平距的精度分析全站仪对距离测量的标称精度一般为，在道路导线测量中测点至架仪点的距离一般不会太远，大于2km的范围是很少见的，全站仪距离测量的观测误差完全满足道路各级测量的精度要求。
全站仪测量的原理和方法课件
人为误差
包括操作、读取误差等，可 通过培训和熟练掌握操作和 锻炼提高解决。
全站仪在工程测量中的应用
工程测量
全站仪可以进行土木工程、建 筑测量、隧道工程等多种工程 测量工作。
地理测量
通过与GPS配合，可进行地图 制作、地形测量等工作。
矿业测量
可进行矿井勘探、矿藏计算等 测量工作。
结论和总结
本课件介绍了全站仪测量的原理和方法，使用注意事项，常见的测量误差及其解决方法，以及其在工程 测量中的应用。希望本课件可以为您的实际工作提供一些有用的帮助。
全站仪测量的原理和方法 课件
欢迎来到本课件，本课件旨在为您介绍全站仪测量的原理、方法、注意事项、 误差及其解决方法，以及全站仪在工程测量中的应用。
什么是全站仪测量
用途
全站仪是一种高精度的测量仪器，广泛应用于建 筑、工程、地质、灾后重建等领域的测量工作。
工作原理
全站仪利用三角测量原理，通过光电技术测量距 离和角度信息，并利用计算机进行数据处理和分 析。
3 环境要求
定期进行清洁和维护工 作，如保持镜头的清洁 和完好，保持仪器稳定。
在测量时要注意环境， 如避免在大雨天使用， 避免在大风天气使用等。
常见的全站仪测量误差及其解决方法
仪器误差
包括零偏误差、尺度误差和 判读误差等，可通过定期校 准和保养解决。
天气误差
受到大气折射、温度、湿度 等因素影响，可通过校正和 选择合适的测量时间解决。
全站仪测量的原理
三角测量原理
通过测量三角形的任意两个角和它们之间的边长，计算出第三个角和边长。
光电技术
利用光电传感器测量角度和距离信息，通过反射板进行测量。
数据处理和分析
将传感器测量的信息传输给计算机，经过计算机处方法
全站仪的测量原理应用
全站仪的测量原理应用1. 全站仪的测量原理全站仪是一种多功能的测量仪器，主要用于测量地面上的各类工程项目。
全站仪采用了多种测量原理来实现高精度的测量结果。
以下是全站仪的主要测量原理：1.测角原理：全站仪可以通过测量目标物体与水平方向的俯仰角和与垂直方向的水平角来确定目标物体的方位角。
2.测距原理：全站仪通过发射激光束并接收反射回来的信号来测量目标物体与测量仪之间的距离。
3.测高原理：全站仪可以通过测量仪器与目标物体之间的垂直高差来确定目标物体的高程。
2. 全站仪的应用场景全站仪由于其高精度和多功能的特点，广泛应用于各类工程项目中。
以下是全站仪的一些主要应用场景：1.土木工程测量：全站仪可以用于测量建筑物、道路、桥梁等土木工程项目的方位角、距离和高程，为工程施工提供准确的测量数据。
2.测量控制点：在各种工程项目中，为了确保测量的准确性和一致性，需要设置控制点。
全站仪可以用于测量控制点的方位角、距离和高程，并提供准确的控制点坐标。
3.地形测量：全站仪可以用于测量地形的各种参数，如山地的坡度和高程等。
这对于土地规划和地形分析等工程项目非常重要。
4.地下管线测量：在进行地下管线敷设和维护时，全站仪可以用于测量地下管线的位置、坡度和高程，以确保管线的准确布置。
5.矿山测量：全站仪可以用于测量矿山的地形、开采面积和深度等参数，为矿山的规划和开采提供重要的测量数据。
3. 全站仪的使用注意事项在使用全站仪进行测量时，需要注意以下几个方面：1.标定仪器：在使用全站仪之前，需要进行仪器的标定，以确保测量结果的精确性。
标定包括水平仪的调平和角度测量的准确性校正。
2.环境因素：全站仪对环境的要求比较高，应尽量避免在强光、震动或恶劣天气条件下使用。
同时，也需要注意防止尘埃和水分进入仪器。
3.可视范围：全站仪的激光束具有一定的可视范围，需要确保目标物体在激光束的范围内才能进行测量。
如有必要，可以设置反光体来扩大测量范围。
4.操作技巧：正确的操作技巧可以提高测量结果的准确性。
全站仪的原理
全站仪的原理
全站仪是一种高精度的测量仪器，广泛应用于土地测量、建筑工程、道路施工
等领域。
它利用光学原理和电子技术，能够快速、精确地测量地面上各种点的水平和垂直角度，从而实现地面上各种点的三维坐标测量。
全站仪的原理主要包括光学测量原理、角度测量原理和距离测量原理。
首先，全站仪利用光学原理进行测量。
它通过发射一束可见光或红外线，然后
接收从目标点反射回来的光信号。
全站仪内部的光学系统会将这些光信号转化为电信号，并进行处理，从而得到目标点的水平和垂直角度。
这样就实现了对目标点的方位角和垂直角的测量。
其次，全站仪利用角度测量原理进行测量。
它内部配备有高精度的角度传感器，能够实时测量水平和垂直方向的角度变化。
通过这些角度测量数据，全站仪可以计算出目标点相对于基准点的水平和垂直角度，进而确定目标点的空间位置。
另外，全站仪利用距离测量原理进行测量。
它内部搭载了激光或红外线测距装置，可以快速、精确地测量目标点与仪器之间的距离。
通过测量目标点与仪器的距离和角度，全站仪可以计算出目标点的三维坐标，从而实现对地面各种点的精确测量。
总的来说，全站仪的原理是基于光学原理、角度测量原理和距离测量原理，通
过测量目标点的水平和垂直角度，以及目标点与仪器之间的距离，从而实现对地面各种点的三维坐标测量。
它的高精度、高效率、广泛应用性，使其成为现代测量领域不可或缺的重要工具。
全站仪的悬高测量和对边测量原理
全站仪的悬高测量和对边测量原理随着测量技术的高速发展,全站仪现已普遍用于控制测量、地形测量及工程测量中,并以其简捷的测量手段、高速的电脑计算和精确的边长测量,深受广大测绘人员的钟爱。
但是,利用全站仪精确测距的优势进行三角高程测量能否普遍代替水准测量,已成为测绘人员急待解决的问题。
如果这一提议成立,不但可大大减轻高程测量的重负,也可相应提高高程测量速度。
能否利用全站仪进行三角高程测量代替水准测量,只进行这两种测量方法的误差分析即可。
1.三角高程测量的误差分析三角高程测量计算高差的公式是:ｈ=ｓ.ｔｇα式中Ｓ为距离,α为垂直角。
设Ｓ与α的中误差分别为ｍｓ及ｍα,根据“一般函数中误差等于该函数按每个观测值所求的偏导数与相应观测值中误差乘积之平方和的平方根据这一定论得:ｍｈ=±( ＦＳ)2·ｍｓ2+( Ｆα)2·ｍα2因 ＦＳ=ｔｇａ, Ｆα=ｓ·ｓｅｃ2α代入得:ｍｈ=±(ｔｇ2α·ｍｓ2+ｓ2·ｓｅｃ4α·(ｍ”αρ”)2式中,ｍα是以度、分、秒为单位的角度误差,必须化成以弧度为单位, 即:ｍα=ｍ”α/ρ”, (ρ”=206265)实际测量中,全站仪测距Ｓ的误差极小,一般可忽略不计;垂直角α的数值一般也很小,此时ｔｇα≈0、ｓｅｃα≈1,则有:ｍｈ=±ｓ·(ｍ”αρ”)三角高程测量中必须往返测量高程,按误差传播定律得往返测高差中误差:ｍｈ双=12ｍｈ代入上式得:ｍｈ双=12Ｓ·(ｍ”αρ”)此式说明,当垂直角测量误差ｍα一定时,三角高程测量高差中的误差与距离成正比,距离越远,误差越大。
而提高测距精度,也无法减小测量误差。
当在两点间进行三角高程测量,需多次设站测设高差才能闭合时,根据误差传播定律得两点间高差中误差:Ｍ=±ｍ2ｈ双1+ｍ2ｈ双2+…+ｍ2ｈ双ｎ=±12·(ｍ”αρ”)·Ｓ21+Ｓ22+…+Ｓ2ｎ当三角高程每站测量距离大致相等时,两点间距离Ｌ=Ｓ1+Ｓ2+…+Ｓｎ即:Ｌ=ｎ·ｓ, Ｓ=Ｌ/ｎ所以:Ｍ=±12(ｍ”αρ”)ｎ·Ｓ2=±12(ｍ”αρ”)ｎ·Ｌ2ｎ2=±12(ｍ”αρ”)·Ｌｎ从此式看出,当ｎ增大时,中误差Ｍ才可减些 也就是说,测量距离越短,精度越高。
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。
对边测量
对边测量 Tie Distance一、对边测量原理对边测量是指间接地测定远处两测点间的水平距离和高差。
如（图 A）所示，P1、P2 为远 处两测点， 为了测定其间的水平距离 D 和高差 h， 可在与 P1、P2 通视的任意点 P 上安置全站仪，观 测至 P1、P2两点的斜距 S1、S2 和竖直角 α1、α2 以及 PP1 与 PP2 间的水平夹角 β，然后根据下式 即可计算出所求的水平距离和高差：(1)(2)实际上，全站仪显示出来的水平距离和高 差，就是利用其自身具有的内存和计算功能按式 (1)和式(2)计算出来的。
（图 A） （图 1）（图 2）对边测量多边模式详见 （图 1） ， 仪器在任意位置安置后， 即可测得 A001A002 之间、 A002A003 之间、A003A004 之间、A004A005 之间的距离、高差、坐标差等。
形如多边形，故为多边模式。
对边测量辐射模式详见 （图 2） ， 仪器在任意位置安置后， 即可测得 A001A002 之间、 A001A003 之间、A001A004 之间、A001A005 之间的距离、高差、坐标差等。
形如辐射状，故为辐射模式。
对边测量－ 多边模式仪器于任意位置仪器于任意位置对边测量－ 辐射模式第 1 页 共 5 页MAIN MENU : PROGRAMS 12:3401 Free Station02 Orientation + Ht.Transfer03 Resection04 Stakeout05 Tie Distance06 Area07 COGO08 Hidden Point09 Local Resection10 Reference Line11 Remote Height12 Sets of Angles13 TraverseEXTRA CAL CONF DATA SETUP MEAS F1 F2 F3 F4 F5 F6（图 3）仪 器 说 明01 Free Station ：自由设站02 Orientation + Ht.Transfer ：定向与高程传递03 Resection ：后方交会 04 Stakeout ：放样05 Tie Distance ：对边测量 06 Area ：面积计算07 COGO : 坐标几何 08 Hidden Point : 隐蔽点测量09 Local Resection : 局部后方交会 10 Reference Line : 参考线放样11 Remote Height : 悬高测量 12 Sets of Angles : 多测回方向观测13 Traverse : 导线测量操 作 说 明1、安置仪器，开机，进入MAIN MENU（主菜单）PROGRAMS（程序集）界面（图 3），选择05 Tie Distance 对边测量程序，进入该程序第一个界面（图 5）。
全站仪工作原理
全站仪工作原理
全站仪是一种用于测量和定位地面上点位的仪器装置。
它通过观测目标点和测站点之间的水平角、竖直角和斜距等参数，利用三角测量原理计算目标点的坐标位置。
全站仪的工作原理主要包括以下几个方面：
1. 观测：全站仪通过内置的望远镜和角度测量器，观测目标点和测站点之间的水平角和竖直角。
这些角度测量是通过对目标点的视线进行精确测量来实现的。
2. 镜反射：在观测时，全站仪会发射一束红外线或激光束照射到目标点上，并由目标点上的反射镜反射回来。
仪器通过检测反射回来的光线，确定目标点的位置，并计算出目标点与测站点之间的斜距。
3. 角度计算：通过测量观测目标点和测站点之间的水平角和竖直角，全站仪可以计算出两个点之间的水平方向和垂直方向的角度。
这些角度计算是基于三角形的角度求解原理，通常使用正弦定理和余弦定理进行计算。
4. 坐标计算：全站仪根据观测的角度和斜距数据，结合测站点的已知坐标和目标点到测站点方向的观测角度，利用三角测量原理计算出目标点的坐标位置。
这些计算包括水平方向的坐标、垂直方向的坐标和水平距离。
全站仪的工作原理利用了几何和三角算法，通过测量角度和距离等参数，计算出目标点的坐标位置。
同时，全站仪还可以通
过数据采集和处理，实现测量数据的存储和分析，提供高精度的地面测量和定位服务。
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全站仪对边测量的原理与应用
许森泉
（漳州市测绘院漳州 363000 ）
摘要：文中主要介绍了全站仪内置功能对边测量在具体实践中的
应用。
关键词：全站仪对边测量原理应用
1 前言
全站仪的应用越来越普及，在各行各业中，如矿场、水电、公路等诸多行业，其内部功能也越发地多了起来，从原来的单一电子测距功能，渐地增加了如对边测量、悬高测量等内置功能。
在这里结合实际探讨对边测量的原理与应用。
对边测量的特点是不受地形限制，待测点间不需通视就可测出待测点间的距离和高差。
对边测量也叫遥距测量，全站仪内置主要有两种功能，一种是连续式的，另一种是幅射式。
这里主要介绍工程测量中较常用的连续式的对边测量。
2 对边测量原理对边测量连续式的测量方式是当测完第一个点时，全站仪屏幕会显示出测站到被测点的斜距、高差、平距。
当再按一次测距键测第二个被测点时，则屏幕显示出第一个被测点至第二个被测点的斜距、高差、平距。
以此类推，即1-2 , 2-
3 , 3-
4 ,……，由此来测算边长，其原理如图，所示
图1对边测量原理略图
A 、
B 两测点，安置反光镜，为了测定其间的水平距离 D 和高 差h ，可在与A B 两点均通视的任意点 0上安置全站仪，观测至A B 两点的斜距S1、S2和竖直角a 1、a 2以及水平夹角B,然后由 EDM E 角高程测量原理和三角余弦定理得出此两点的水平距离和高
差的计算公式如下：
D 、D i D 22 2DD cos
~2 2 2 2~
\ S| . cos 1 S 2 . cos 2 2S| S 2 cos 1 2 ・
cos
h s 2.sin 2 si .sin 1
全站仪屏幕显示的水平距离和高差，就是利用全站仪自身具有的内 存及计算功能按公式(1)、(2)计算出来的，测量时只需要按一下 “对边测量”功能键即可。
3对边测量的应用
在核样中的应用
在本单位的实际工作中碰到的建筑物基础验线， 以检验建筑物 是否按规划设计施工。
在平时验线过程中，一般是用钢尺来量取建 筑物基础和各个长度。
余弦定理(1) 三角高程测量(2)
由于有些施工单位通知核样时，可能建筑物已经建到一定的层数，这就给钢尺量距带来一定的难度，因为工地上时常有施工脚手架，还有施工模板等影响了测量人员的量距工作。
而全站仪的对边测量有不受通视或者障碍物的影响的特点。
在测量过程中，测量人员只要能把棱镜立在正确的建筑角点上，就能测出建筑物的长度。
在横断面测量中的应用
例在某公路工程设计过程中，需要测量出某桩号的横断面图，
如图2。
在以往的测量方法是先放样出中桩，然后在每个中桩上摆经纬仪，按三角高程测量原理测出其断面的各个特征点。
而全站仪的对边测量只需把仪器摆在导线点上，在可通视范围内可以测量出多个横断面特征点，这不仅能减轻横断面复测带来的劳动强度，还能提高横断面测量的速度，更提高了工作效率，而且其高程测量的精度也是有保障的。
这里要说明一下，对边测量功能，一次只能测半幅横断面，也就是说，如果先测完左半幅横断面后，跑尺员应再回到中桩上再测量一次，继续采集右半幅地形点数据。
在工作中发现和坐标展点有相似之处，但它是平面的，而对边是对边测量是立体的，它能显示出两点间的高差，因而能绘断面。
图2 K15+300断面图
由于时间紧、任务重，横断面的测量，可以利用全站仪的遥距测量功能，在这里以NIKON DTM-530为例简要地介绍一下。
3.2.1横断面测量的过程
当复测完成中桩并记录各中桩高程后，另一组测量人员就可以复测横断面了。
仪器摆在导线点上，一测量人员利用“十”字方向架在中桩上进行定向，另一测量人员则拿着跟踪杆首先立在中桩上,当观测完中桩后，就可以沿着该横断面的变坡点或地形点进行跑点了。
测站上就根据所测点的平距、高差数据进行记录，如下表。
断面测量记录表
横断面测量过程中，应根据实际地形进行测量，填方地段，如
果在路基范围内是平地，测量出中桩高度即可；填方地段，在测量前，应在图纸上先计算出左右幅最外侧距中桩的距离，并在实地测
量过程中适当多测一些距离，以防止测量后出现少测而画不了横断面图的情况。
3.2.2横断面图的绘制
当复测完成所有断面的所需数据后，就可以绘制出如图2了。
可以手工绘制，在米格纸上根据断面测量记录表所记录数据一一进行展点绘制；当然也可以利用相关专业软件或者Autocad绘图软件进行电脑绘制，这样既美观又快捷。
4 结束语
全站仪的对边测量功能在具体工作实践中正发挥着越来越大的作用，不仅速度快，而且精度高，使横断面测量更加地方便快捷。
随着全站仪的日益普及，如今全站仪的应用越来越广泛，其对边测量的应用也会越来越广泛。