全站儀使用教程(一學就會)

重點：全站儀的基本操作，測角、測邊、測三維坐標和三維坐標放樣的原理和操作方法。
難點：全站儀測三維坐標和三維坐標放樣的原理和操作方法。
教學方法：採取演示法教學。講解拓普康全站儀使用，在課堂上每講一項功能後，利用多媒體課室的優點，現場演示一次，並將操作過程通過投影儀投影到屏幕上，起到直觀、形象的效果，使學生能迅速掌握全站儀的使用。

§ 7.1 全站儀（total station）的功能介紹

　　隨著科學技術的不斷發展，由光電測距儀，電子經緯儀，微處理儀及數據記錄裝置融為一體的電子速測儀（簡稱全站儀）正日臻成熟，逐步普及。這標誌著測繪儀器的研究水平製造技術、科技含量、適用性程度等，都達到了一個新的階段。
　 　全站儀是指能自動地測量角度和距離，並能按一定程序和格式將測量數據傳送給相應的數據採集器。全站儀自動化程度高，功能多，精度好，通過配置適當的接口，可使野外採集的測量數據直接進入計算機進行數據處理或進入自動化繪圖系統。與傳統的方法相比，省去了大量的中間人工操作環節，使勞動效率和經濟效益明顯提高，同時也避免了人工操作，記錄等過程中差錯率較高的缺陷。
　 　全站儀的廠家很多，主要的廠家及相應生產的全站儀系列有：瑞士徠卡公司生產的 TC 系列全站儀；日本 TOPCN （拓普康）公司生產的 GTS 系列；索佳公司生產的 SET 系列；賓得公司生產的 PCS 系列；尼康公司生產的 DMT 系列及瑞典捷創力公司生產的 GDM 系列全站儀。我國南方測繪儀器公司 90 年代生產的 NTS 系列全站儀填補了我國的空白，正以嶄新的面貌走向國內國際市場。
　　全站儀的工作特點：
　　1、能同時測角、測距並自動記錄測量數據；
　　2、設有各種野外應用程式，能在測量現場得到歸算結果；
　　3、能實現數據流；
一、TOPCON 全站儀構造簡介

　　圖1為賓得全站儀 PTS-V2 ，圖2為尼康 C-100全站儀，圖3為智能全站儀GTS-710，圖4為蔡司Elta R系列工程全站儀，圖5為徠卡TPS1100系列智能全站儀。
二、全站儀的功能介紹
　　1、角度測量（angle observation）
　　（1）功能：可進行水平角、豎直角的測量。
　　（2）方法：與經緯儀相同，若要測出水平角∠AOB ，則：
　　1）當精度要求不高時：
　　瞄準 A 點——置零（ 0 SET ）——瞄準 B 點，記下水平度盤 HR 的大小。
　　2）當精度要求高時： —— 可用測回法（ method of observation set ）。
　　操作步驟同用經緯儀操作一樣，只是配置度盤時，按「置盤」（ H SET ）。
　　2、距離測量（ distancemeasurement ）
　　PSM 、PPM 的設置 —— 測距、測坐標、放樣前。
　　1）稜鏡常數（PSM ）的設置。
　　一般： PRISM=0 （原配稜鏡），-30mm （國產稜鏡）
　　2）大氣改正數（ PPM ）（乘常數）的設置。
　　　　輸入測量時的氣溫（ TEMP ）、氣壓（ PRESS ），或經計算後，輸入 PPM 的值。
　　（1）功能：可測量平距 HD 、高差 VD 和斜距 SD （全站儀鏡點至稜鏡鏡點間高差及斜距）
　　（2）方法：照準稜鏡點，按「測量」（ MEAS ）。
　　3、坐標測量（ coordinatemeasurement ）
　　（1）功能：可測量目標點的三維坐標（ X ， Y ， H ）。
　　（2）測量原理

　　若輸入：方位角 ，測站坐標（ ， ）；測得：水平角 和平距 。則有：
　　方位角：
　　坐標： 　　　　
　　若輸入：測站 S 高程 ，測得：儀器高 i ，稜鏡高 v ，平距 ，豎直角 ，則有：
　　高程：
　　（3）方法：
　　輸入測站 S （ X ， Y ，H ），儀器高 i ，稜鏡高 v ——瞄準後視點 B ，將水平度盤讀數設置為 ——瞄準目標稜鏡點 T ，按「測量」，即可顯示點 T 的三維坐標。
　　4、點位放樣 (Layout)
　　（1）功能：根據設計的待放樣點 P 的坐標，在實地標出 P 點的平面位置及填挖高度。
　　（2）放樣原理

　　1）在大致位置立稜鏡，測出當前位置的坐標。
　　2）將當前坐標與待放樣點的坐標相比較，得距離差值 dD 和角度差 dHR 或縱向差值Δ X 和橫向差值ΔY 。
　　3）根據顯示的 dD 、dHR 或ΔX 、ΔY ，逐漸找到放樣點的位置。
　　5、程序測量（ programs ）
　　（1）數據採集 (data collecting)
　　（2）坐標放樣 (layout)
　　（3）對邊測量(MLM)、懸高測量(REM)、面積測量(AREA)、後方交會(RESECTION) 等。
　　（4）數據存儲管理。包括數據的傳輸、數據文件的操作（改名、刪除、查閱）。

§ 7.2 TOPCON GTS-312 全站儀使用簡介

一、儀器面板外觀和功能說明
　　面板上按鍵功能如下：
　　——進入坐標測量模式鍵。
　　◢ ——進入距離測量模式鍵。
　　ANG ——進入角度測量模式鍵。
　　MENU ——進入主菜單測量模式鍵。
　　ESC ——用於中斷正在進行的操作，退回到上一級菜單。
　　POWER ——電源開關鍵
　　◢ ◣ ——光標左右移動鍵
　　▲ ▼ ——光標上下移動、翻屏鍵
　　F1 、 F2 、 F3 、 F4 ——軟功能鍵，其功能分別對應顯示屏上相應位置顯示的命令。
　　顯示屏上顯示符號的含義：
　　V ——豎盤讀數；HR ——水平讀盤讀數（右向計數）；HL ——水平讀盤讀數（左向計數）；
　　HD ——水平距離； VD ——儀器望遠鏡至稜鏡間高差； SD ——斜距； * ——正在測距；
　　N ——北坐標，x ； E ——東坐標，y ； Z ——天頂方向坐標，高程H 。
二、全站儀幾種測量模式介紹
　　1、角度測量模式
　　功能：按 ANG 進入，可進行水平角、豎直角測量，傾斜改正開關設置。

第 1 頁

　F1　 OSET ：設置水平讀數為：0°00ˊ00"。
　F2　 HOLD ：鎖定水平讀數。
　F3　 HSET ：設置任意大小的水平讀數。
　F4　 P1↓： 進入第 2 頁。

第 2 頁

　F1　 TILT ：設置傾斜改正開關。
　F2 　REP ： 複測法。
　F3　 V% ： 豎直角用百分數顯示。
　F4 　P2↓： 進入第 3 頁。

第 3 頁

　F1　 H-BZ ：儀器每轉動水平角 90°時，是否要蜂鳴聲。
　F2　 R/L ：右向水平讀數 HR/ 左向水平讀數 HL 切換，一般用 HR 。
　F3　 CMPS ：天頂距 V/ 豎直角 CMPS 的切換，一般取V 。
　F4　 P3↓：進入第 1 頁。
　　2、距離測量模式
　　功能：按 ◢ 進入，可進行水平角、豎直角、斜距、平距、高差測量及 PSM 、 PPM 、距離單位等設置。

第 1 頁

　F1 　MEAS ：進行測量。
　F2 　MODE ：設置測量模式， Fine/coarse/tragcking（精測/粗測/跟蹤）。
　F3　 S/A ： 設置稜鏡常數改正值（ PSM ）、大氣改正值（ PPM ）。
　F4　 P1 ↓：進入第 2 頁。

第 2 頁

　F1　 OFSET ：偏心測量方式。
　F2 　SO ：距離放樣測量方式。
　F3　 m/f/i ：距離單位米 / 英尺 / 英寸的切換。
　F4 　P2↓： 進入第 1 頁。
　3、坐標測量模式
　　功能：按 進入，可進行坐標（ N ， E ， H ）、水平角、豎直角、斜距測量及 PSM 、 PPM 、距離單位等設置。

第 1 頁

　F1 　MEAS ：進行測量。
　F2 　MODE ：設置測量模式， Fine/Coarse/Tracking 。
　F3　 S/A ：設置稜鏡改正值（ PSM ），大氣改正值（ PPM ）常數。
　F4　 P1↓：進入第 2 頁。

第 2 頁

　F1　 R.HT ：輸入稜鏡高。
　F2　 INS.HT ：輸入儀器高。
　F3　 OCC ：輸入測站坐標。
　F4 　P2↓：進入第 3 頁。

第 3 頁

　F1　 OFSET ：偏心測量方式。
　F2　 ———
　F3　 m/f/i: 距離單位米 / 英尺 / 英寸切換。
　F4　 P3↓：進入第 1 頁。

　4、主菜單模式
　　功能：按 MENU 進入，可進行數據採集、坐標放樣、程序執行、內存管理（數據文件編輯、傳輸及查詢）、參數設置等。
三、全站儀功能簡介
　　測量前，要進行如下設置——按 ◢ 或 ，進入距離測量或坐標測量模式，再按第 1 頁的 S/A （ F3 ）。
　1、稜鏡常數 PRISM 的設置——進口稜鏡多為 0 ，國產稜鏡多為-30mm。（具體見說明書）
　2、大氣改正值 PPM 的設置——按「 T-P 」，分別在「 TEMP.」和「 PRES. 」 欄，輸入測量時的氣溫、氣壓。（或者按照說明書中的公式計算出 PPM 值後，按「 PPM 」直接輸入）。
　　說明： PRISM 、 PPM 設置後，在沒有新設置前，儀器將保存現有設置。
（一）角度測量
　　按 ANG 鍵，進入測角模式（開機後默認的模式），其水平角、豎直角的測量方法與經緯儀操作方法基本相同。照準目標後，記錄下儀器顯示的水平度盤讀數 HR 和豎直度盤讀數 V 。
（二）距離測量
　　先按 ◢ 鍵，進入測距模式，瞄準稜鏡後，按 F1 （ MEAS ），記錄下儀器測站點至稜鏡點間的平距 HD 、鏡頭與鏡頭間的斜距 SD 和鏡頭與鏡頭間的高差 VD 。
（三）坐標測量

　　1、按 ANG 鍵，進入測角模式，瞄準後視點 A 。
　　2、按 HSET ，輸入測站 O 至後視點 A 的坐標方位角 。
　　如：輸入 65.4839 ，即輸入了 。
　　3、按 鍵， 進入坐標測量模式。按 P↓，進入第 2 頁。
　　4、按 OCC ，分別在 N 、 E 、 Z 輸入測站坐標（X0 ,Y0 ,H0 ）。
　　5、按 P↓，進入第 2 頁，在 INS.HT 欄，輸入儀器高。
　　6、按 P↓，進入第 2 頁，在 R.HT 欄，輸入 B 點處的稜鏡高。
　　7、瞄準待測量點 B ，按 MEAS ，得 B 點的（ XB ,YB ,HB ）。
（四）零星點的坐標放樣（不使用文件）
　　1、按 MENU ，進入主菜單測量模式。
　　2、按 LAYOUT ，進入放樣程序，再按 SKP ，略過使用文件。
　　3、按 OOC.PT （ F1 ），再按 NEZ ，輸入測站 O點的坐標（ X0 ,Y0 ,H0 ）；並在 INS.HT 一欄，輸入儀器高。
　　4、按 BACKSIGHT （ F2 ），再按 NE/AZ ，輸入後視點 A 的坐標（ xA , yA ）；若不知 A 點坐標而已知坐標方位角 ，則可再按 AZ ，在 HR 項輸入 的值。瞄準 A 點，按 YES 。
　　5、按 LAYOUT （ F3 ），再按 NEZ ，輸入待放樣點B 的坐標（ xB , yB,HB ）及測杆單稜鏡的鏡高后，按ANGLE（ F1 ）。使用水平制動和水平微動螺旋，使顯示的dHR=0°00ˊ00"，即找到了 OB 方向，指揮持測杆單稜鏡者移動位置，使稜鏡位於 OB 方向上。
　　6、按 DIST ，進行測量，根據顯示的 dHD 來指揮持稜鏡者沿 OB 方向移動，若 dHD 為正，則向 O 點方向移動；反之若 dHD 為負，則向遠處移動，直至 dHD=0 時，立稜鏡點即為 B 點的平面位置。
　　7、其所顯示的 dZ 值即為立稜鏡點處的填挖高度，正為挖，負為填。
　　8、按 NEXT ——反覆 5 、6 兩步，放樣下一個點 C 。

§ 7.3 全站儀使用的注意事項與維護

一、全站儀保管的注意事項
　　1、 儀器的保管由專人負責，每天現場使用完畢帶回辦公室；不得放在現場工具箱內。
　　2、儀器箱內應保持乾燥，要防潮防水並及時更換乾燥劑。儀器須放置專門架上或固定位置。
　　3、儀器長期不用時，應一月左右定期通風防黴並通電驅潮，以保持儀器良好的工作狀態。
　　4、儀器放置要整齊，不得倒置。
二、使用時應注意事項
　　1、開工前應檢查儀器箱背帶及提手是否牢固。
　　2、開箱後提取儀器前，要看準儀器在箱內放置的方式和位置，裝卸儀器時，必須握住提手，將儀器從儀器箱取出或裝入儀器箱時，請握住儀器提手和底座，不可握住顯示單元的下部。切不可拿儀器的鏡筒，否則會影響內部固定部件，從而降低儀器的精度。應握住儀器的基座部分，或雙手握住望遠鏡支架的下部。儀器用畢，先蓋上物鏡罩，並擦去表面的灰塵。裝箱時各部位要放置妥帖，合上箱蓋時應無障礙。
　　3、在太陽光照射下觀測儀器，應給儀器打傘，並帶上遮陽罩，以免影響觀測精度。在雜亂環境下測量，儀器要有專人守護。當儀器架設在光滑的表面時，要用細繩（或細鉛絲）將三腳架三個腳聯起來，以防滑倒。
　　4、當架設儀器在三腳架上時，儘可能用木製三腳架，因為使用金屬三腳架可能會產生振動，從而影響測量精度。
　　5、當測站之間距離較遠，搬站時應將儀器卸下，裝箱後背著走。行走前要檢查儀器箱是否鎖好，檢查安全帶是否系好。當測站之間距離較近，搬站時可將儀器連同三腳架一起靠在肩上，但儀器要儘量保持直立放置。
　　6、搬站之前，應檢查儀器與腳架的連接是否牢固，搬運時，應把制動螺旋略微關住，使儀器在搬站過程中不致晃動。
　　7、儀器任何部分發生故障，不勉強使用，應立即檢修，否則會加劇儀器的損壞程度。
　　8、元件應保持清潔，如沾染灰沙必須用毛刷或柔軟的擦鏡紙擦掉。禁止用手指撫摸儀器的任何光學元件表面。清潔儀器透鏡表面時，請先用乾淨的毛刷掃去灰塵，再用乾淨的無線棉布沾酒精由透鏡中心向外一圈圈的輕輕擦拭。除去儀器箱上的灰塵時切不可作用任何稀釋劑或汽油，而應用乾淨的布塊沾中性洗滌劑擦洗。
　　9、溼環境中工作，作業結束，要用軟布擦乾儀器表面的水分及灰塵後裝箱。回到辦公室後立即開箱取出儀器放於乾燥處，徹底涼幹後再裝箱內。
　　10、冬天室內、室外溫差較大時，儀器搬出室外或搬入室內，應隔一段時間後才能開箱。
三、電池的使用
　　全站儀的電池是全站儀最重要的部件之一，現在全站儀所配備的電池一般為 Ni-MH( 鎳氫電池 ) 和 Ni-Cd( 鎳鎘電池 ) ，電池的好壞、電量的多少決定了外業時間的長短。
　　1、建議在電源打開期間不要將電池取出，因為此時存儲數據可能會丟失，因此在電源關閉後再裝入或取出電池。
　　2、可充電池可以反覆充電使用，但是如果在電池還存有剩餘電量的狀態下充電，則會縮短電池的工作時間，此時，電池的電壓可通過刷新予以復原，從而改善作業時間，充足電的電池放電時間約需 8 小時。
　　3、不要連續進行充電或放電，否則會損壞電池和充電器，如有必要進行充電或放電，則應在停止充電約 30 分鐘後再使用充電器。
不要在電池剛充電後就進行充電或放電，有時這樣會造成電池損壞。
　 4、超過規定的充電時間會縮短電池的使用壽命，應儘量避免電池剩餘容量顯示級別與當前的測量模式有關，在角度測量的模式下，電池剩餘容量夠用，並不能夠保證電池在距離測量模式下也能用，因為距離測量模式耗電高於角度測量模式，當從角度模式轉換為距離模式時，由於電池容量不足，不時會中止測距。
　 　總之，只有在日常的工作中，注意全站儀的使用和維護，注意全站儀電池的充放電，才能延長全站儀的使用壽命，使全站儀的功效發揮到最大

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