“工程测量”课程教学课
件
,十五, 国家级规划教材
,交通土木工程测量, (修订版 )
电子教案
广东工业大学建设学院
课程设计 张坤宜 魏德宏
王国辉 马 莉
网页设计 梁靖波
第六章 全站测量
? 学习目标,
? 明确 全站测量技术 的技术原理与方法，
? 明确 全站仪 的基本结构、功能和现代全站测量技术的作用和意义，
? 掌握几种全站仪 基本应用 和地面点定位的 速测技术手段 。
第一节 全站测量技术概念
? 一、全站测量概念
? 测量人员在测站上对地面点的坐标、高程等参数
进行 同时测定 的方法。或者说,测量人员在测站
上 快速测定 地面点的坐标、高程等参数的技术 。
? 光学速测法、半站光电速测法和全站光电速测法
? 二、光学速测法
? 利用 光学经纬仪 及 视距法原理 迅速测定地面点位
置的方法。
? 三、半站光电速测法
? 利用 光学 经纬仪器 及 光电 测距仪器 迅速测定地面
点位置的方法。
? 四、全站光电速测法
? 利用 光电 经纬仪 (或称电子经纬仪 )及 光电 测距仪
迅速测定地面点位置的方法。
光学速测法 技术过程
? 1.安置经纬仪，立标尺。量经纬仪高，瞄准起始方向，度盘置零。
? 2.经纬仪盘左测量水平角 ?,计算方位角 ?AP, 即 ?AP =?AB + ?
? 3.经纬仪按视距法测量标尺视距差 l=N- M l=l下 -l上
? 4.经纬仪测量竖直角 ?A,或测量得竖直度盘读数 LA。 ?A =90- LA
? 5.测量点至点的平距,即 DAP=100 l DAP=100 l cos2?A
? 6.求点坐标
? 7.经纬仪测量 中, 计算 P点高程
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86c o s
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Dyyyy
Dxxxx
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7.经纬仪测量中，计算 P点高程
半站光电速测法 技术过程
? 1.安置光学经纬仪和光电测距仪，量经纬仪高，瞄准起始方向，
水平度盘置零。
? 2.在点安置反射器，量反射器高。
? 3.按光学速测法测量水平角 ?，计算方位角 ?AP,即 ?AP = ?AB + ?
? 4.测量 P点反射器竖直角 ?A，或测量竖盘读数 LA。 ?A =90- LA 。
? 5.光电测距仪测量获得的平距 DAP。
? D=D’+k+?Dtp DAP =D× cos(?A +14.1”Dkm)
? 必要的测量成果初处理
? 6.求点坐标 。
? 7.计算 P点高程。
? ?
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全站光电速测法 (现代全站测量 )
? 利用光电经纬仪 (或称电子经纬仪 )及
光电测距仪迅速测定地面点位置的方
法。
? 全站仪,光电经纬仪及光电测距仪组
合而成，或者由光电经纬仪及光电测
距仪集成而一测量仪器。
? 现代全站测量 特点,
? 1.测量光电化。 全站仪瞄准目标 (反射
器 )以后启动测量，测角、测距、数
据记录与处理几乎同步自动进行，并
根据需要快速给出地面点的位置。
? 2.备有数据群的存储设备。
第二节 全站仪基本技术装备
? 一、全站仪基本结构
? 1.全站仪结构形式，沿用了光学经纬仪的基本特点。
? 1)在外形结构上类似光学经纬仪。
? 2 )在内部结构关系保留光学经纬仪的基本轴系。
? 3 )人工基本操作部件、旋钮的功能与经纬仪基本相同。
2,全站仪基本技术装备。
外表不同的,增加键盘, 显示屏, 蓄电池盒等 。 更重要的是基本技术装备 。
? 全站仪基本技术装备,
? 1)基本型全站仪 。 全站仪基本技术装备包括有 光电测量系统, 光电液体
补偿技术, 测量计算机系统 。
? 2)自动型全站仪 。 除 光电测量系统, 光电液体补偿技术, 测量计算机系
统,还设有 光电自动瞄准和跟踪系统 。
二、全站仪测量系统
? 全站仪测量系统，即 光电测距 系统,光电测角 系
统。
? 光电测角 系统即水平角、竖直角的光电测量系统。
? 全站仪测量系统是全站仪的技术核心。
? 有的光电测距系统中，装备有、无棱镜激光测距
技术。有棱镜激光测距技术，即测距系统必有反
射器，无棱镜激光测距系统，即测距系统没有反
射器。
? 无反射器激光测距,光电测距时光射向目标，光
在目标表面的光反射，是反射方向杂乱的 漫反射 。
漫反射的光损失严重，如果返回的反射光强度足
够，测距仪可探测到反射光实现距离测量，这就
是无棱镜光电测距。
三、光电液体补偿技术
? 1,补偿,即对仪器存在不精密水平状态的一种修正。机械摆式的补偿。
? 2,液体补偿 。原理上,液体补偿 把补偿器 自身重力 转化为 液体自身液
平面 的形式提供水平补偿功能。 如何提供？
? 如图，把读数指标以对径符合读数技术放在水平位置上，图的顶
端是一个“液体盒”。若仪器精确水平，对径指标 (箭头 )射入液体盒，
在液平面全反射后与处指标重合。此时对径指标反映在读数窗口上是
正确符合。这种情况无须补偿。
? 若仪器不精确水平，对径指标 (箭头 )偏离水平位置，存在一个 ?角。
对径指标偏离值等于 2 ?角。对径符合读数技术使指标重合起来，实现
对 ?角的测定,达到 竖直角修正,即 补偿的目的。
3．双轴光电液体补偿
? 只对竖直角进行修正, 故称为单轴光电液体补偿 。 一般全站仪都装备有单轴
光电液体补偿 。
? 双轴光电液体补偿就是对竖直角, 水平角同时误差修正的精密补偿系统 。
? 上述 ? 角又称为 竖轴误差 。 从式 (2-24)可见, 只要能测定 ?, 就可以利用水
平角及竖直角修正竖轴误差对水平角的影响 。 这就是全站仪进行 竖直角修正 基础
上的 水平角的修正 。
? 所谓的全站仪 双轴光电液体补偿 就是对 竖直角, 水平角 同时误差修正的精密
补偿系统 。
? 全站仪在粗平后的 光电自动补偿 功能是以 光电传感技术, 倾斜测微 技术为基
础, 实现双轴自动误差修正 。 双轴光电液体补偿是全站仪高精度测量的基本条件
之一 。
Δδ = δ co s? tg? ( 2-2 4)
四、自动瞄准与跟踪
? 1,自动瞄准 。
? 全站仪的自动瞄准技术, 或称为自动识别目
标技术, 在原理上有三个基本技术环节 。
? 1)目标 标准位置图像的 存储 。
? 2)初次 瞄准目标 的图像获取与 识别 。
? 3)全站仪 自动寻标 瞄准 。 自动寻标瞄准过程
往往存在微小差异, 仪器可以将其转化为改
正数对测量结果进行修正 。
? 2,自动跟踪
? 现代全站仪的自动跟踪, 以摄像技术和自动
寻标瞄准技术为基础, 完全是全站仪按设计
要求自身进行图像判断, 指挥自身照准部和
望远镜的转动寻标, 瞄准, 测量的全自动的
跟踪测量过程 。
五、测量计算机系统与功能
? 全站仪的测量 光电化技术与 计算机技术 的有机结
合,是全站仪测量自动化、智能化的发展基础,
全站仪的形成、发展与计算机技术密切相关。图
下半部 (虚线框 )实际是全站仪配有的测量专用计
算机。
? 全站仪的基本功能
? 1.快速测量功能。 1)单测量,2)全测量,3)跟踪
测量,4)连续测量,5)程式测量。
? 2.参数输入储备功能。 1)角度、距离、高差； 2)
点位坐标、方位角、高程； 3)修正参数 (如距离改
正数 )； 4)测量术语、代码、指令。
? 3.计算与显示功能 。 1)观测值 (水平角, 竖直角,
斜距 )； 2)水平距离, 高差； 3)点位坐标, 高程；
4)储备的指令与参数 。
? 4.测量的记录、通讯传输功能。 有线形式或无线
形式与有关的其他设备进行测量数据的交换。
第三节 几种全站仪及其基本应用
? 一,TC600全站仪
? TC系列全站仪的技术指标，一般地测距
精度在 ± (2mm+2ppm D)、测角精度
± 1.5"以上的是 精密型全站仪 。 TC600
全站仪是 普通型全站仪,测距精度
± (3mm+3ppm D)，测程在 1～ 2km。
键盘与显示窗
? 1)显示窗 。 600开机 (按,ON”键 )后显
示窗显示测量样式，显示窗有 4个显示
行，分别表示点号、水平方向值、天
顶距、斜距。
? 2)按键的主功能 。
? ALL：起动测量, 光电测距, 光电测角,
记录全部测量成果 。
? DIST：光电测距, 光电测角 。
? REC：记录测量成果 。
? MENU：调用第二功能, 返回第一功能 。
? ?,照明开关 。
? CE,清除错误, 终止功能, 退出输
入等 。
? ON/OFF：电源开关 。
TC307
TC307
二、南方全站仪
? 广州南方测绘仪器公司
? 键盘操作键功能
? PWR R/L OSET HOLD
? V% MODE ¤REC
南方 NTS
三,Topcon全站仪
? GTS-220型全站仪技术指标,角度测量,显示 5～ 10″,精度 ± 2″～
± 9″。 距离测量,精度,± (2mm+2ppmD)； 测程,一般 1.5km～
3.5km； 测量时间,正常测距 3秒。
Topcon
显示窗与键盘
? 显示窗,4行。 提示式键盘 。
? 硬键,坐标测量键、距离测
量键、角度测量键； 菜单
键、退出键、电源键。
? 软键, F1,F2,F3,F4。
页码 软键名 显示窗英文符号 功 能
1F M E A S 启动测量
2F M O D E 设置测量模式：精测 / 粗测 / 跟踪
3F As / 设置音响等模式
1
4F P 1 ↓ 显示第二页软键功能
1F O F S E T 偏心测量模式
2F OS, 放样测量模式
3F Ifm // 米、英尺或英尺、英寸单位变换
2
4F 2P ↓ 显示第一页软键 功能
件
,十五, 国家级规划教材
,交通土木工程测量, (修订版 )
电子教案
广东工业大学建设学院
课程设计 张坤宜 魏德宏
王国辉 马 莉
网页设计 梁靖波
第六章 全站测量
? 学习目标,
? 明确 全站测量技术 的技术原理与方法，
? 明确 全站仪 的基本结构、功能和现代全站测量技术的作用和意义，
? 掌握几种全站仪 基本应用 和地面点定位的 速测技术手段 。
第一节 全站测量技术概念
? 一、全站测量概念
? 测量人员在测站上对地面点的坐标、高程等参数
进行 同时测定 的方法。或者说,测量人员在测站
上 快速测定 地面点的坐标、高程等参数的技术 。
? 光学速测法、半站光电速测法和全站光电速测法
? 二、光学速测法
? 利用 光学经纬仪 及 视距法原理 迅速测定地面点位
置的方法。
? 三、半站光电速测法
? 利用 光学 经纬仪器 及 光电 测距仪器 迅速测定地面
点位置的方法。
? 四、全站光电速测法
? 利用 光电 经纬仪 (或称电子经纬仪 )及 光电 测距仪
迅速测定地面点位置的方法。
光学速测法 技术过程
? 1.安置经纬仪，立标尺。量经纬仪高，瞄准起始方向，度盘置零。
? 2.经纬仪盘左测量水平角 ?,计算方位角 ?AP, 即 ?AP =?AB + ?
? 3.经纬仪按视距法测量标尺视距差 l=N- M l=l下 -l上
? 4.经纬仪测量竖直角 ?A,或测量得竖直度盘读数 LA。 ?A =90- LA
? 5.测量点至点的平距,即 DAP=100 l DAP=100 l cos2?A
? 6.求点坐标
? 7.经纬仪测量 中, 计算 P点高程
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7.经纬仪测量中，计算 P点高程
半站光电速测法 技术过程
? 1.安置光学经纬仪和光电测距仪，量经纬仪高，瞄准起始方向，
水平度盘置零。
? 2.在点安置反射器，量反射器高。
? 3.按光学速测法测量水平角 ?，计算方位角 ?AP,即 ?AP = ?AB + ?
? 4.测量 P点反射器竖直角 ?A，或测量竖盘读数 LA。 ?A =90- LA 。
? 5.光电测距仪测量获得的平距 DAP。
? D=D’+k+?Dtp DAP =D× cos(?A +14.1”Dkm)
? 必要的测量成果初处理
? 6.求点坐标 。
? 7.计算 P点高程。
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全站光电速测法 (现代全站测量 )
? 利用光电经纬仪 (或称电子经纬仪 )及
光电测距仪迅速测定地面点位置的方
法。
? 全站仪,光电经纬仪及光电测距仪组
合而成，或者由光电经纬仪及光电测
距仪集成而一测量仪器。
? 现代全站测量 特点,
? 1.测量光电化。 全站仪瞄准目标 (反射
器 )以后启动测量，测角、测距、数
据记录与处理几乎同步自动进行，并
根据需要快速给出地面点的位置。
? 2.备有数据群的存储设备。
第二节 全站仪基本技术装备
? 一、全站仪基本结构
? 1.全站仪结构形式，沿用了光学经纬仪的基本特点。
? 1)在外形结构上类似光学经纬仪。
? 2 )在内部结构关系保留光学经纬仪的基本轴系。
? 3 )人工基本操作部件、旋钮的功能与经纬仪基本相同。
2,全站仪基本技术装备。
外表不同的,增加键盘, 显示屏, 蓄电池盒等 。 更重要的是基本技术装备 。
? 全站仪基本技术装备,
? 1)基本型全站仪 。 全站仪基本技术装备包括有 光电测量系统, 光电液体
补偿技术, 测量计算机系统 。
? 2)自动型全站仪 。 除 光电测量系统, 光电液体补偿技术, 测量计算机系
统,还设有 光电自动瞄准和跟踪系统 。
二、全站仪测量系统
? 全站仪测量系统，即 光电测距 系统,光电测角 系
统。
? 光电测角 系统即水平角、竖直角的光电测量系统。
? 全站仪测量系统是全站仪的技术核心。
? 有的光电测距系统中，装备有、无棱镜激光测距
技术。有棱镜激光测距技术，即测距系统必有反
射器，无棱镜激光测距系统，即测距系统没有反
射器。
? 无反射器激光测距,光电测距时光射向目标，光
在目标表面的光反射，是反射方向杂乱的 漫反射 。
漫反射的光损失严重，如果返回的反射光强度足
够，测距仪可探测到反射光实现距离测量，这就
是无棱镜光电测距。
三、光电液体补偿技术
? 1,补偿,即对仪器存在不精密水平状态的一种修正。机械摆式的补偿。
? 2,液体补偿 。原理上,液体补偿 把补偿器 自身重力 转化为 液体自身液
平面 的形式提供水平补偿功能。 如何提供？
? 如图，把读数指标以对径符合读数技术放在水平位置上，图的顶
端是一个“液体盒”。若仪器精确水平，对径指标 (箭头 )射入液体盒，
在液平面全反射后与处指标重合。此时对径指标反映在读数窗口上是
正确符合。这种情况无须补偿。
? 若仪器不精确水平，对径指标 (箭头 )偏离水平位置，存在一个 ?角。
对径指标偏离值等于 2 ?角。对径符合读数技术使指标重合起来，实现
对 ?角的测定,达到 竖直角修正,即 补偿的目的。
3．双轴光电液体补偿
? 只对竖直角进行修正, 故称为单轴光电液体补偿 。 一般全站仪都装备有单轴
光电液体补偿 。
? 双轴光电液体补偿就是对竖直角, 水平角同时误差修正的精密补偿系统 。
? 上述 ? 角又称为 竖轴误差 。 从式 (2-24)可见, 只要能测定 ?, 就可以利用水
平角及竖直角修正竖轴误差对水平角的影响 。 这就是全站仪进行 竖直角修正 基础
上的 水平角的修正 。
? 所谓的全站仪 双轴光电液体补偿 就是对 竖直角, 水平角 同时误差修正的精密
补偿系统 。
? 全站仪在粗平后的 光电自动补偿 功能是以 光电传感技术, 倾斜测微 技术为基
础, 实现双轴自动误差修正 。 双轴光电液体补偿是全站仪高精度测量的基本条件
之一 。
Δδ = δ co s? tg? ( 2-2 4)
四、自动瞄准与跟踪
? 1,自动瞄准 。
? 全站仪的自动瞄准技术, 或称为自动识别目
标技术, 在原理上有三个基本技术环节 。
? 1)目标 标准位置图像的 存储 。
? 2)初次 瞄准目标 的图像获取与 识别 。
? 3)全站仪 自动寻标 瞄准 。 自动寻标瞄准过程
往往存在微小差异, 仪器可以将其转化为改
正数对测量结果进行修正 。
? 2,自动跟踪
? 现代全站仪的自动跟踪, 以摄像技术和自动
寻标瞄准技术为基础, 完全是全站仪按设计
要求自身进行图像判断, 指挥自身照准部和
望远镜的转动寻标, 瞄准, 测量的全自动的
跟踪测量过程 。
五、测量计算机系统与功能
? 全站仪的测量 光电化技术与 计算机技术 的有机结
合,是全站仪测量自动化、智能化的发展基础,
全站仪的形成、发展与计算机技术密切相关。图
下半部 (虚线框 )实际是全站仪配有的测量专用计
算机。
? 全站仪的基本功能
? 1.快速测量功能。 1)单测量,2)全测量,3)跟踪
测量,4)连续测量,5)程式测量。
? 2.参数输入储备功能。 1)角度、距离、高差； 2)
点位坐标、方位角、高程； 3)修正参数 (如距离改
正数 )； 4)测量术语、代码、指令。
? 3.计算与显示功能 。 1)观测值 (水平角, 竖直角,
斜距 )； 2)水平距离, 高差； 3)点位坐标, 高程；
4)储备的指令与参数 。
? 4.测量的记录、通讯传输功能。 有线形式或无线
形式与有关的其他设备进行测量数据的交换。
第三节 几种全站仪及其基本应用
? 一,TC600全站仪
? TC系列全站仪的技术指标，一般地测距
精度在 ± (2mm+2ppm D)、测角精度
± 1.5"以上的是 精密型全站仪 。 TC600
全站仪是 普通型全站仪,测距精度
± (3mm+3ppm D)，测程在 1～ 2km。
键盘与显示窗
? 1)显示窗 。 600开机 (按,ON”键 )后显
示窗显示测量样式，显示窗有 4个显示
行，分别表示点号、水平方向值、天
顶距、斜距。
? 2)按键的主功能 。
? ALL：起动测量, 光电测距, 光电测角,
记录全部测量成果 。
? DIST：光电测距, 光电测角 。
? REC：记录测量成果 。
? MENU：调用第二功能, 返回第一功能 。
? ?,照明开关 。
? CE,清除错误, 终止功能, 退出输
入等 。
? ON/OFF：电源开关 。
TC307
TC307
二、南方全站仪
? 广州南方测绘仪器公司
? 键盘操作键功能
? PWR R/L OSET HOLD
? V% MODE ¤REC
南方 NTS
三,Topcon全站仪
? GTS-220型全站仪技术指标,角度测量,显示 5～ 10″,精度 ± 2″～
± 9″。 距离测量,精度,± (2mm+2ppmD)； 测程,一般 1.5km～
3.5km； 测量时间,正常测距 3秒。
Topcon
显示窗与键盘
? 显示窗,4行。 提示式键盘 。
? 硬键,坐标测量键、距离测
量键、角度测量键； 菜单
键、退出键、电源键。
? 软键, F1,F2,F3,F4。
页码 软键名 显示窗英文符号 功 能
1F M E A S 启动测量
2F M O D E 设置测量模式：精测 / 粗测 / 跟踪
3F As / 设置音响等模式
1
4F P 1 ↓ 显示第二页软键功能
1F O F S E T 偏心测量模式
2F OS, 放样测量模式
3F Ifm // 米、英尺或英尺、英寸单位变换
2
4F 2P ↓ 显示第一页软键 功能
