第六章 坐标测量.ppt

第六章 坐标测量 知识目标： 掌握坐标测量基本原理； 掌握利用全站仪进行坐标测量的外业工作程序与方法； 能力目标： 掌握全站仪的基本操作方法 第一节 坐标测量概述 测量工作的基本任务是确定地面点的空间位置。确定地面点的空间位置需用三个量，通常是确定地面点的平面坐标和地面点的高程。 坐标是用于表示地面或空间点在平面坐标系中的平面位置，常用（X，Y）表示。我国所使用的平面坐标系统有：1954年北京坐标系、1980年国家坐标系统、地方城市坐标系统，在局部小范围地区，也可使用独立的坐标系统。 测量坐标方法 传统的方法有三角测量（一、二、三、四等三角测量、小三角测量）、导线测量（单一导线、结点导线、导线网）和交会测量（前方、侧方、后方、测边交会等） 现代的方法有全站仪法和GPS法 第二节 全站仪的操作方法 全站仪是在电子经纬仪和电子测距技术基础上发展起来的一种智能化测量仪器，是由电子测角、电子测距、电子计算机和数据存储单元等组成的三维坐标测量系统，测量结果能自动显示，并能与外围设备交换信息的多功能仪器。由于该仪器能较完善地实现测量和处理过程的一体化，所以人们称之为全站型电子速测仪，简称全站仪。 全站仪的类型 瑞士徕卡的TC系列、日本尼康DTM系列、日本拓普康GTS-720系列、德国欧普同的E系列，蔡司Elta C\Elta S\Elta R系列、美国Trimble3600系列、瑞士捷创力的GDM500系列、日本宾得的PCS-315系列、日本索佳的SET2010系列、苏州一光OTS600系列和中国南方的NTS-350系列。 全站仪的特点 全站仪有使用方便、功能强大、自动化程度高、兼容性强等诸多优点，已作为常用测量仪器普遍使用。 全站仪是一种多功能仪器，除能自动测距、测角和测高差三个基本要素外，还能直接测定坐标以及放样等。具有高速度、高精度和多功能的特点。因此，它既能完成一般的控制测量，又能进行建筑施工放样和地形图的测绘。 全站仪 全站仪的构造 全站仪的结构 全站仪的基本结构如下图所示：其基本装备包括光电测角系统、光电测距系统、双轴液体补偿装置和微处理器（测量计算机系统）。有些自动化程度高的全站仪还有自动瞄准和自动跟踪系统。全站仪通过测量计算机有序地实现每一专用设备的功能。 光电测量系统 全站仪有两大光电测量系统，即光电测角系统和光电测距系统，它是全站仪的技术核心。电子测角系统的机械转动部分及光学照准部分与一般光学经纬仪基本相同，其主要的不同点在于电子测角采用电子度盘而非光学度盘。光电测距机构与普通电磁波测距仪相同，与望远镜集成在一起。光电测角系统与光电测距系统使用共同的光学望远镜，使得角度和距离测量只需照准一次。光电测量系统通过I/O接口与测量计算机联系起来，由测量计算机控制光电测角、测距，并实时处理数据。 在现代全站仪的光电测距系统中，有的还具有无棱镜激光测距技术（如拓普康GPT系列），它是在测距时将激光（可见或不可见）射向目标，经目标表面漫反射，测距仪接收到漫反射光而实现距离测量。目前，无棱镜测距范围，由于漫反射信号衰减一般在200m以内。 双轴液体补偿系统 由于竖轴不严格在铅垂线方向上,对角度的影响无法通过一测回取平均消除，一些较高精度的全站仪都装有双轴液体补偿器，以补偿竖轴倾斜对观测角度的影响。双轴液体补偿器补偿范围一般在3′以内。 除双轴光电液体补偿之外，有的全站仪还有视准差、横轴误差、指标差等修正，以提高单盘位观测精度。 自动瞄准与跟踪 全站仪正向着测量机器人的方向发展，自动瞄准与跟踪是重要的技术标志。全站仪自动瞄准的原理是用CCD摄像机获取棱镜反射器影像与内存的反射器标准图像比较，获取目标影像中心与内存图像中心的差异量，同时启动全站仪内部的伺服电机转动全站仪照准部、望远镜，减少差异量，实现正确瞄准目标。比较与调整是反复的自动过程，同时伴随有自动对光等动作。 全站仪自动跟踪是以CCD摄像技术和自动寻找瞄准技术为基础，自动进行图像判断，指挥自身照准部和望远镜的转动、寻找、瞄准、测量的全自动的跟踪测量过程。 测量计算机系统 全站仪是测量光电化技术与计算机技术的有机结合，全站仪配有测量专用计算机，微处理器是全站仪的核心部件，它如同计算机CPU，由它来控制和处理电子测角、测距的信号，控制各项固定参数，如温度、气压等信息的输入、输出，还由它进行安置、观测误差的改正、有关数据的实时处理及自动记录数据或控制电子手簿等。微处理器通过键盘和显示器指挥全站仪有条不紊地进行光电测量工作。 电子测角系统