工程测量中全站仪技术应用探析:工程测量全站仪的使用
时间：2019-03-31 03:24:04 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要:新技术总是在不断地出现,问题也需要我们不断去发现去解决,我们惟有正确掌握全站仪的工作原理,熟悉操作的步骤,明确测量的功能,合理设置仪器的参数,正确选择好测量模式,才能真正充分发挥全站仪在测量工作中的优势。
关键词:工程测量；全站仪；应用
Abstract: the new technology is in constant appear and the problem need we unceasingly to find to solve, we only correctly grasp the working principle of the tachometer, familiar with the operation steps, clear measurement function, reasonable set the parameters of the apparatus, the correct choice measurement model, you can really give full play to the measurement by using the advantage.
Keywords: engineering measurement; Tachometer; application
中图分类号：K826.16文献标识码：A 文章编号：
全站型电子速测仪又称电子全站仪(ElectronicTotalSta-tion),简称全站仪。它是一种兼有自动测距、测角、计算和数据自动记录及传输功能的自动化、数字化的三维坐标测量与定位系统。它由光电测距单元、电子测角及微处理器单元,以及电子记录单元组成,是一种广泛应用于控制测量、地形测量、地籍与房产测量、工业测量及近海定位等的电子测量仪器。按结构可以分为整体式和积木式两种。前者是将测距、测角与电子计算单元和仪器的光学以机械系统设计成整体;后者分别由各自独立的光电测距头、电子经纬仪与电子计算单元组成。
而无反射棱镜全站仪是以不需要棱镜作为合作目标就可进行测距的全站仪。早在1986年,徕卡的DIOR3000系列测距仪就已经实现了全球第一台无反射镜测距仪(Wild),1993年出现的掌上型激光测距仪,如徕卡DISTO系列,都可以实现无反射棱镜测距,且精度都较高。无反射棱镜全站仪把无反射棱镜测距技术与传统的全站仪结合在一起,给测量工作带来了极大方便,同时引发了全站仪领域新的技术竞争,国外的有瑞典TCR系列、美国的TRIMBLE系列;日本的TOPCON系列、NIKON系列、PENTAX系列、SOKKIA系列及国产苏一光OTS系列、南方350R系列、科力达KTS系列等。
1无反射棱镜全站仪的原理
光照射到物体表面自然会发生漫反射,无反射棱镜全站仪测距就是利用这一原理,变测量距离为测量时间。
如果光以速度c在空气中传播,在A、B两点间往返一次所需时间为t,则A、B两点间距离D可用下列式子表示。
D=ct/2
式中:
D——测站点A、B两点间距离;
C——光在大气中传播的速度;
t——光往返A、B一次所需的时间。
由上式可知,要测量A、B距离实际上是要测量光传播的时间t,根据测量时间方法的不同,激光测距仪通常可分为脉冲式和相位式两种测量形式。
通常,在相同的条件下,脉冲法的测程远,相位法的精度高。脉冲法用测量时发射和接收信号之间的时间间隔来计算距离,多次测量得出平均距离。相位法使用连续信号,以不同的频率来调制载波信号,测出发射和接收信号之间的相差,从而求出被测距离。这里仅就宾得R-322NX仪器的测距部分作一简要说明。宾得R-322NX单棱镜测程可达4.5km、三棱镜测程可达5.6km,精度达到±(2+2PPM×D)mm无反射棱镜标称测量距离可达270m,精度达到±(5+2PPM×D)mm,这两种测量模式间的转换可通过仪器键盘上的操作来实现。而且两种测距方式不同的常数改正会自动修正到测量结果上。传统的测距仪大都用发光管(LED)作为信号源,新型测距仪的信号源多为激光管,这样可提高发射功率,保证无棱镜测距时的测程和测距精度。相位法测距用的测量光束很细,因此能准确地分辨出非常近的相邻点位,脉冲式无反射棱镜测距不需要很强的激光功率,但其精度较低。此外,现在大多数无反射棱镜全站仪使用同轴测距仪,这种设计降低了对仪器中心偏移量修正的需要,是分体式全站仪所无法比拟的。但有的一体化全站仪也有一些偏移,例如伪同轴的测距仪设计为发射信号与视准轴同轴,接收光路有一定的偏移,距离解算时再改正偏移量。
2无反射棱镜全站仪的特点
无反射棱镜全站仪把无反射棱镜测距融合进了传统的全站仪,具备双重的功能,实现了所瞄即所测。同以往的全站仪相比,无反射棱镜测距仪具有以下一些特点:
2.1效率高,使用范围广
测点的三维坐标,省去了作业员的奔波之苦,作业强度和危险性大大降低,也对一些重要建筑起到了一定的保护作用。此外,R-322NX全站仪还提供了可见激光的无反射棱镜方式,可见激光光束可以作为指向器使用,即可根据光斑的位置确定测量位置,这给全站仪测量的应用扩展了空间,利用这一特性,可以轻易完成建筑物表面测量等工作。
2.2测距速度快,测程远
无反射棱镜全站仪的测距速度一般在1s左右,比一般全站仪的测距速度快几倍,减轻了作业人员的工作强度,提高了工作效率。
无反射棱镜全站仪既可以免棱镜测距,也可以使用反射贴片,或使用单、三棱镜,这样就大大提高了它的测程,如R-322NX免棱镜测距达270m,用反射贴片就可达600m,测程提高了1倍多。
3无反射棱镜全站仪使用中应注意的问题
3.1无反射棱镜测量目标表面的理想状态
颜色应为白色或棕色为好,位置应垂直于视准线,其表面类似于刷过的水泥面(粗糙度1～2mm)。
3.2测量时应注意的问题
目标与其背景之间的反差很小时,如反射信号很弱,测量误差会增大;目标附近的其他物体表面会影响测量结果;在视准线附近不应有其他带色的光或反射物(不管在目标的前方还是后方);测量光亮或潮湿的表面(或表面的边沿、拐角)要注意考虑到激光点的尺寸、瞄准位置,瞄准角度等因素;仪器和目标点间有汽车或人通过时,必须等物体通过后才能进行测量;在测量中转换有棱镜和无棱镜操作时不要将望远镜对着人的眼睛;测量光束与反射表面的角度也是影响测量结果的重要因素之一;如同测距仪棱镜一样,当棱镜正对仪器时,返回的信号最大,测量结果也就最准确;当反射表面与测量光束有一定的入射角时,返回的信号会有损失,测量结果会受影响,此入射角大于某个界限时,仪器就不能测距;玻璃是抛光表面的一种特殊情况,入射角小,则穿过玻璃;如果在建筑物前低于入射角测量窗户,测量结果有可能是室内的物体;入射角大时,就可能测不出,粗糙表面(如树皮)漫反射大,返回的信号弱,测程短;杂色表面返回的信号强,而黑色特别是蓝色和绿色表面返回的信号弱;在地形视野不开阔地段和植被茂密地区,全站仪无反射棱镜测距功能将无法发挥优势。
全站仪在操作过程中难免发生错误,无论在何种情况下发生操作错误均应回到基本测量模式,再进入相应的测量模式进行正确操作。如果没有信号可回到基本模式,再准确瞄准进行相应的测量工作,否则要检查仪器状态。当视线接近正对太阳光时应加望远镜遮光罩,否则将无法测距。
全站仪电池一定要在仪器对中整平前装好,以免因振动影响仪器的对中整平;关机后再取出,以免丢失数据。电源应在对中整平后打开、搬动仪器前关闭。因为全站仪的自动补偿器在倾斜状态耗电量特别大。距离测量的耗电量远远大于角度测量,测量过程中应尽量减少测距次数。特别在程序测量功能下,显示测量数据后应立即按停止,否则测距一直在进行。电池容量不足应及时停止测量工作。长期不用应每月充电一次。仪器长期不用应至少三个月通电检测一次,防止电子元器件受潮。在测量过程中只要观测者认真,仔细观察仪器的工作状态和数据显示内容,完全可以及时发现和避免错误发生。
4无反射棱镜全站仪在工程测量中的应用
很多情况下,用户不能在目标点上设置用于测距的目标物(棱镜、反射片)。如地籍测量、建筑工地测量,桥梁、隧道测量等,此时只要按功能键选择到所需的免棱镜模式,即可在仪器标定的范围内进行测距。
比如在地形图的数据采集外业工作中,跑点人员工作量较大,有时遇见曲线段还需加密,使用无反射棱镜全站仪只要能够瞄到目标,就可顺利测出,一个人能干出两个人的活,既节省了时间,又减轻了作业人员的劳动强度和局部地区(如陡峭山地)作业的危险性,提高了测图效率。再如地籍测量,当房屋结构复杂,手持棱镜杆够不到需要测量的碎步点时,用免棱镜方式就能较好地解决这个问题。
在建筑工地测量中,有时遇到场地极不平整,而又想测出它的面积或体积。这时可用免棱镜功能测距,再用仪器内部的相应程序进行计算即可得出准确的结果。
再如在变形测量工作中,常常需要对变形点进行标志,如若标志有位移现象,则测量结果将受到影响。但若用无反射棱镜功能,这种情况就会避免。
此外,无反射棱镜全站仪在其他测量工作领域方面还有许多应用,如管线测量、古文物及重要建筑的保护,隧道桥梁施工等。
