第1章全站仪实地测量获取与处理.pptx

主要内容1.全站仪地物测量原理与过程1.1.全站仪系统概述全站仪的主要功能、发展、原理、外观、系统构成1.2.全站仪观测前的准备工作注意事项、对齐与整平、检验与纠正、调焦与照准1.3.全站仪测量的原理与步骤 角度测量、距离测量、坐标测量、后方交会测量、放样测量、悬高测量、偏心测量、对边测量、面积量算1.4.全站仪数据的存储与导出数据的存储、文件操作1.5.全站仪数据的编辑Case软件的说明与主要操作1全站仪系统概述v全站仪又称全站型电子速测仪（Electronic Total Station），可同时进行角度测量(水平角、竖直角)和距离测量(斜距、平距、高差)v可显示测点的角度(方向值)、距离、高差或三维坐标，拥有较大容量的内部存储器，以数据文件形式存储已 知点和观测点的点号、编码、三维坐标v（拥有后方交会、放样、偏心等高级测量功能；）v实现全站仪与计算机的数据通讯；v与计算机联合组成的智能观测系统已面市2全站仪的发展全站仪的最新发展超站仪n超站仪是全站仪与GPS完美结合，它是集成GPS接收机的高性能全站仪。无需控制点、长导线和后方交会操作，只需安装超站仪，并使用GPS确定该点的准确位置，然后就可以使用全站仪进行测量、放样3全站仪的组合框图4全站仪的外观徕卡TPS700TPS700系列卓越中文全站仪拓普康GTS 332W 全站仪尼康DTM801 系列全站仪宾得全站仪PTS V2南方NTS 202 205全站仪5全站仪的构成苏州一光6全站仪的构成7棱镜Single prism system单棱镜组Triple prism system三棱镜组8Wood Tripod 木脚架Aluminum Tripod 铝脚架脚架9棱镜杆棱镜杆Compression Lock拧式锁紧机构Quick Lock握式锁紧机构Twist Lock拧式锁紧机构Graduation 刻度Quick Lock握式锁紧机构Circle Level圆水准器Prism Pole 对中杆Bipod 支架10全站仪显示屏及其操作面板11显示功能12主要内容1.全站仪地物测量原理与过程1.1.全站仪系统概述全站仪的主要功能、发展、原理、外观、系统构成1.2.全站仪观测前的准备工作注意事项、对齐与整平、检验与纠正、调焦与照准1.3.全站仪测量的原理与步骤 角度测量、距离测量、坐标测量、后方交会测量、放样测量、悬高测量、偏心测量、对边测量、面积量算1.4.全站仪数据的存储与导出数据的存储、文件操作1.5.全站仪数据的编辑Case软件的说明与主要操作2.GPS/RTK地物测量原理与过程13观测前的准备工作v（1）注意事项不得将望远镜直接照准太阳，否则会损坏仪器；小心轻放，避免撞击与剧烈震动；注意工作环境，避免沙尘侵袭仪器；在烈日、雨天、潮湿环境下作业，必须打伞；取下电池时务必先关闭电源，否则会损坏内部线路；仪器入箱，必须先取下电池，否则可能会使仪器发生故障，或耗尽电池电能；14观测前的准备工作v（2）装电池15观测前的准备工作v（3）对中与整平对中方法与经纬仪相同，通常采用光学对中。整平可用水准管，也可用仪器的倾斜显示功能，调节脚螺旋，使气泡（圆点）居中圆水准器长水准器16观测前的准备工作v（4）仪器的检验与矫正长水准器圆水准器望远镜粗瞄准器光学对点器望远镜分划板竖丝仪器照准差竖直度盘指标差测距光轴和视准轴17观测前的准备工作v（5）调焦与照准1.目镜调焦。将望远镜向着光亮均匀的背景（天空，注意不要瞄向太阳），移动目镜使十字丝清晰2.照准目标。用粗描准器瞄准目标使其进入视场锁紧两个制动螺旋3.物镜调焦。对准目标，旋转调焦环至目标成像最清晰18主要内容1.全站仪地物测量原理与过程1.1.全站仪系统概述全站仪的主要功能、发展、原理、外观、系统构成1.2.全站仪观测前的准备工作注意事项、对齐与整平、检验与纠正、调焦与照准1.3.全站仪测量的原理与步骤 角度测量、距离测量、坐标测量、后方交会测量、放样测量、悬高测量、偏心测量、对边测量、面积量算1.4.全站仪数据的存储与导出数据的存储、文件操作1.5.全站仪数据的编辑Case软件的说明与主要操作2.GPS/RTK地物测量原理与过程19角度测量原理v水平角：地面上某点到两目标方向线的铅垂投影在水平面上所成的角度，称为水平角，取值范围：0-360vA、O、B是地面上任意三个点，OA和OB两条方向线所夹的水平角，即为OA和OB垂直投影在水平面H上的投影O1A1和O1B1所构成的夹角BAOO1A1B1(左)(右)O0270ba水 平 面(H)铅垂线v可在O点的上方任意高度处，水平安置一个带有刻度的圆盘，并使圆盘中心在过O点的铅垂线上；通过OA和OB各作一铅垂面，设这两个铅垂面在刻度盘上截取的读数分别为a和b，则水平角的角值为：=abv用于测量水平角的仪器，必须具备一个能置于水平位置水平度盘，且水平度盘的中心位于水平角顶点的铅垂线上。仪器上的望远镜不仅可以在水平面内转动，而且还能在竖直面内转动。经纬仪就是根据上述基本要求设计制造的测角仪器20角度测量原理v竖直角：在同一竖直面内，目标方向线与水平视线间的夹角。-90-90v望远镜瞄准目标的视线与水平线分别在竖直度盘上有对应读数，两读数之差即为竖直角的角值。所不同的是，竖直角的两方向中的一个方向是水平方向。无论对哪一种经纬仪来说，视线水平时的竖盘读数都应为90的倍数。所以，测量竖直角时，只要瞄准目标读出竖盘读数，即可计算出竖直角天顶方向高度角：在同一竖直面内，目标方向和水平方向间的夹角（090）天顶距Z：在同一竖直面内，目标方向与天顶方向所构成的角（0180）高度角与天顶距Z的关系为=90Z天顶距和高度角统称为竖直角。高度角,习惯上又称为竖角，也称为垂直角。21角度测量v（1）照准左目标点A，将其置零（按两次F3）v（2）精确照准右目标点B，显示水平角22距离测量原理v距离量测的方法:钢尺量距、光学视距法、电磁波测距v通过测定电磁波在待测距离两端点间往返一次的传播时间t，利用电磁波在大气中的传播速度C来确定距离关键：精确测定传播时间tv基于电磁波测距的分类脉冲式：采用可见激光作为光源，测程可达十余公里相位式：通常采用红外光作为光源，测程在数公里之内23距离测量v需首先完成以下参数设置测距模式反射器模式棱镜常数改正值大气改正值温度等24距离量测v（1）进入测量模式的第二页菜单进入参数设置界面v设置项、选择项和输入范围25v（2）进入测量模式第一页，按测距开始进行距离测量26坐标量测原理v输入测站数据和后视方位角测定目标点的三维坐标v坐标测量实际上也是测量角度和距离，再通过机内软件由已知点坐标计算未知点坐标，因此坐标测量需先输入测站点坐标和后视点坐标或已知方位角27坐标量测v（1）量取仪器高和目标高，输入测站数据28v（2）获取并设置后视方位角29v（3）坐标量测30后方交汇测量：通过对多个已知点的观测来确定出测站点31放样测量v应用于在实地上测设出所要求的点位。通过对照准点角度、距离或坐标的测量，仪器将显示出预先输入的放样值与实测值之差32主要内容1.全站仪地物测量原理与过程1.1.全站仪系统概述全站仪的主要功能、发展、原理、外观、系统构成1.2.全站仪观测前的准备工作注意事项、对齐与整平、检验与纠正、调焦与照准1.3.全站仪测量的原理与步骤 角度测量、距离测量、坐标测量、后方交会测量、放样测量、悬高测量、偏心测量、对边测量、面积量算1.4.全站仪数据的存储与导出数据的存储、文件操作1.5.全站仪数据的编辑Case软件的说明与主要操作2.GPS/RTK地物测量原理与过程33文件选取v当前文件：正在使用的文件，可用于存储测量相关数据v文件选取包括当前文件和坐标查找文件的选取。记录的数据将被存储于当前文件中，坐标查找文件用于坐标查找与调用v比例尺改正：34测量数据的存储v可用于存储测站数据、角度、距离、坐标等v存储测站数据如果当前测站数据没有存储到当前文件中，则使用的是上一测站数据35数据的导出v主要步骤（1）将仪器与计算机相连，并打开FOIF_Excange软件（2）调整程序的通讯参数，使软件与全站仪系统一致（3）进入内存模式，选择“已知数据”、“通讯输入”36主要内容1.全站仪地物测量原理与过程1.1.全站仪系统概述全站仪的主要功能、发展、原理、外观、系统构成1.2.全站仪观测前的准备工作注意事项、对齐与整平、检验与纠正、调焦与照准1.3.全站仪测量的原理与步骤 角度测量、距离测量、坐标测量、后方交会测量、放样测量、悬高测量、偏心测量、对边测量、面积量算1.4.全站仪数据的存储与导出数据的存储、文件操作1.5.全站仪数据的编辑Case软件的说明与主要操作37CASS概述vCASSCAD Aid Survey SystemvCASS是基于AutoCAD平台技术的GIS前端数据处理系统。广泛应用于地形成图、地籍成图、工程测量应用、空间数据建库等领域，全面面向GIS，彻底打通数字化成图系统与GIS接口，使用骨架线实时编辑、简码用户化、GIS无缝接口等先进技术。自CASS软件推出以来，已经成长成为用户量最大、升级最快、服务最好的主流成图系统38主界面39全站仪数据的读取v步骤将全站仪与电脑连接后，选择“读取全 站仪数据”。选择正确的仪器类型。选择”CASS坐标文件”，输入文件名点击“转换”，即可将全站仪里的数据转换成标准的CASS坐标数据PS：如果仪器类型里无所需型号或无法通讯，先用该仪器自带的传输软件将数据下载。将“联机”去掉，“通讯临时文件”选择下载的数据文件，“CASS坐标文件”输入文件名。点击“转换”，也可完成数据的转换。40数据处理结果的输出v可以多种方式输出：打印输出：图幅整饰-连接输出设备-输出转入GIS：输出ArcGIS、Mapinfo、国家空 间矢量格式其他交换格式：生成cass交换文件（*.cas）41思考题v1.全站仪系统的主要构成，测量的流程？v2.论述全站仪主要的两个功能，并说明其测量的原理与相关步骤。42第二节 GPS测量原理第二节 GPS测量原理一、GPS的组成 全球定位系统(GPS)由空间星座、地面监控和用户设备三部分组成。1.空间星座部分 GPS空间星座部分由24颗卫星组成，另有3颗备用卫星，卫星分布在6个轨道面内，每个轨道面上有4颗卫星。卫星运行周期为11小时58分，轨道平均高度20200km。24颗卫星在空间上如此分布，可以保证在地球上任何地点、任何时刻至少可观测到4颗卫星，如图5一4所示。返回下一页第二节 GPS测量原理 2.地面监控部分 GPS地面监控部分包括一个主控站设在美国的科罗拉多的斯普林斯，负责对地面监控站的全面监控。四个监控站分别设在夏威夷、大西洋的阿松森岛、印度洋的迭哥伽西亚和南太平洋的卡瓦加共，如图5-5所示。监控站内装有用户接收机、原子钟、气象传感器及数据处理计算机。主控站根据各监测站观测到的数据推算和编制的卫星星历、钟差、导航电文和其他控制指令，通过监控站注人到相应卫星的存储系统。各站间用现代化的通信网络联系起来，各项工作实现厂高度的自动化和标准化。上一页返回下一页第二节 GPS测量原理 3.用户设备部分 GPS用户设备部分包括GPS接收机和相应的数据处理软件。GPS接收机由接收天线、主机和电源组成。GPS接收机的任务是捕获卫星信号，跟踪并锁定卫星信号，对接收到的信号进行处理，测量出测距信号从卫星传播到接收机天线的时间间隔，译出卫星广播的导航电文，实时计算接收机天线的三维坐标、速度和时间。上一页返回下一页第二节 GPS测量原理二、GPS定位原理 利用GPS进行定位的基本原理，是以GPS卫星和用户接收机天线之间距离(或距离差)的观测量为基础，并根据已知的卫星瞬时坐标来确定用户接收机所对应的点位，即待定点的三维坐标(x，y，z)。由此可见，GPS定位的关键是测定用户接收机天线至GPS卫星之间的距离。根据测距原理的不同，GPS定位方式可以分为伪距定位、绝对定位和相对定位。上一页返回下一页第二节 GPS测量原理 2.地面监控部分 GPS地面监控部分包括一个主控站设在美国的科罗拉多的斯普林斯，负责对地面监控站的全面监控。四个监控站分别设在夏威夷、大西洋的阿松森岛、印度洋的迭哥伽西亚和南太平洋的卡瓦加共，如图5-5所示。监控站内装有用户接收机、原子钟、气象传感器及数据处理计算机。主控站根据各监测站观测到的数据推算和编制的卫星星历、钟差、导航电文和其他控制指令，通过监控站注人到相应卫星的存储系统。各站间用现代化的通信网络联系起来，各项工作实现厂高度的自动化和标准化。上一页返回下一页第二节 GPS测量原理 3.用户设备部分 GPS用户设备部分包括GPS接收机和相应的数据处理软件。GPS接收机由接收天线、主机和电源组成。GPS接收机的任务是捕获卫星信号，跟踪并锁定卫星信号，对接收到的信号进行处理，测量出测距信号从卫星传播到接收机天线的时间间隔，译出卫星广播的导航电文，实时计算接收机天线的三维坐标、速度和时间。上一页返回下一页第二节 GPS测量原理二、GPS定位原理 利用GPS进行定位的基本原理，是以GPS卫星和用户接收机天线之间距离(或距离差)的观测量为基础，并根据已知的卫星瞬时坐标来确定用户接收机所对应的点位，即待定点的三维坐标(x，y，z)。由此可见，GPS定位的关键是测定用户接收机天线至GPS卫星之间的距离。根据测距原理的不同，GPS定位方式可以分为伪距定位、绝对定位和相对定位。上一页返回下一页第二节 GPS测量原理 3.用户设备部分 GPS用户设备部分包括GPS接收机和相应的数据处理软件。GPS接收机由接收天线、主机和电源组成。GPS接收机的任务是捕获卫星信号，跟踪并锁定卫星信号，对接收到的信号进行处理，测量出测距信号从卫星传播到接收机天线的时间间隔，译出卫星广播的导航电文，实时计算接收机天线的三维坐标、速度和时间。上一页返回下一页第二节 GPS测量原理二、GPS定位原理 利用GPS进行定位的基本原理，是以GPS卫星和用户接收机天线之间距离(或距离差)的观测量为基础，并根据已知的卫星瞬时坐标来确定用户接收机所对应的点位，即待定点的三维坐标(x，y，z)。由此可见，GPS定位的关键是测定用户接收机天线至GPS卫星之间的距离。根据测距原理的不同，GPS定位方式可以分为伪距定位、绝对定位和相对定位。上一页返回下一页第二节 GPS测量原理 1.伪距定位 GPS卫星能够按照星载时钟发射某一结构为“伪随机噪声码”的信号，称为测距码信号。该信号从卫星发射经时间t后，到达接收机天线;用上述信号传播时间t乘以电磁波在真空中的速度c，就是卫星至接收机的空间儿何距离。实际上，由于传播时间t中包含有卫星时钟与接收机时钟不同步的误差，测距码在大气中传播的延迟误差等，由此求得的距离值并非真正的站星儿何距离，习惯上称之为“伪距”，用表示，与之相对应的定位方法称为伪距法定位。上一页返回下一页第二节 GPS测量原理 2.绝对定位 绝对定位一般称为单点定位，利用GPS进行绝对定位的基本原理是以GPS卫星和用户接收机之间的距离观测量为基础，把GPS卫星看成是飞行的已知点，根据已知的卫星瞬时坐标(根据卫星的轨道参数可确定其瞬时位置)，来确定观测站的位置。这种方法的实质是空间距离的后方交会。上一页返回下一页第二节 GPS测量原理 3.相对定位 GPS相对定位，是目前GPS定位中精度最高的一种定位方法。相对定位的最基本情况是用两台GPS接收机，分别安置在同步观测边(基线)的两端，并同步观测相同的GPS卫星(至少为3颗)，以确定基线端点在地心坐标系中的相对位置或基线向量，如图5-6所示。上一页返回下一页第二节 GPS测量原理三、GPS测量的实施 GPS测量工作实施过程包括:GPS网技术设计、选点与建立标志、外业观测、成果检核与处理。1.GPS网技术设计 GPS网的技术设计是一项基础性的工作。这项工作应根据网的用途和用户的要求进行，其主要内容包括精度指标的确定和网的图形设计等。(1)精度指标的确定。(2)网的图形设计。上一页返回下一页第二节 GPS测量原理 2.选点与建立标志 由于GPS测量观测站之间不要求通视，而且网的图形结构比较灵活，故选点工作较常规测量简便。但GPS测量又有其自身的特点，因此选点时应满足以下要求:(1)点位应选在交通方便、易于安置接收设备的地方，且视场要开阔。(2)GPS点应避开对电磁波接收有强烈吸收、反射等干扰影响的金属和其他障碍物体，如高压线、电台、电视台、高层建筑、大范围水面等。(3)点位选定后，按要求埋置标石，并绘制点之记。上一页返回下一页第二节 GPS测量原理 3.外业观测 外业观测是指利用GPS接收机采集来自GPS卫星的电磁波信号，其作业过程大致可分为天线安置、接收机操作和观测记录。外业观测应严格按照技术设计时所拟定的观测计划进行实施，只有这样，才能协调好外业观测的进程，提高工作效率，保证测量成果的精度。外业观测所选用的接收机应符合规定。对于新购置的或检修后的接收机，出测前应进行检验，检验的内容包括一般检验、通电检验、试测检验及数据处理软件的检测。上一页返回下一页第二节 GPS测量原理 4.成果检核与处理 外业观测结束后，必须及时在测区进行观测数据的检核，确保无误后才能进行数据处理。GPS卫星定位数据处理与常规测量数据处理相比其特点是数据量大、处理过程复杂。数据处理的基本流程包括数据的粗加工和预处理、基线向量计算和基线网平差、坐标系统转换或与地面网的联合平差等环节。在实际工作中，一般是应用电子计算机通过一定的计算程序来完成数据处理工作。上一页 返回图5一4 GPS的空间星座返回图5一5 GPS地面监控系统分布图返回图5一6 相对定位返回