GPS测量仪水准仪电子经纬仪全站仪原理概括及使用方法

 GPS面积测量仪采用GPS全球卫星定位系统能够提供实时的经度、纬度、高程等导航和定位

信息，利用GPS的定位功能，得出各个点的坐标，再通过数学方法计算出距离、面积等数据。

基准站 有三脚架，发射接收机连接电台，电台连接天线。电台有电瓶。

流动站 有接收机 手簿。

优点：单点定位，通过卫星给流动站发信号，确定点的位置。缺点：误差比较大

水准仪 示意图

水准仪是建立水平视线测定地面两点间高差的仪器。原理为根据水准测量原理测量地面点间高差。主要部件有望远镜、管水准器（或补偿器）、垂直轴、基座、脚螺旋。按结构分为微倾水准仪、自动安平水准仪、激光水准仪和数字水准仪（又称电子水准仪）。

水准仪：是用来测量标杆的。场地挖到什么位置，三脚架支撑水准仪塔尺相互配合，可以测量到塔尺。水准仪目镜，物镜。水准气泡，调整旋钮微调。

优点：比GPS测量仪精准。

方法：一个已知点，流动站找到这个点，输入手骨，

原理：如下图，海平面基准标高为0为基准，A点标高是多少 看A点比大地水准面高了多少。水准仪放一个位置，塔尺放到A点，

甲方需要去 测绘部门 买这个水准点的坐标 bm1(x,y,z)

这个水准点的标高是绝对标高，全国统一的以黄海海平面为正负0，同时测绘部门也会以抹点为坐标原点，将bm1点的坐标测量出来。

电子经纬仪

经纬仪是一种常规的测量仪器，主要测量角度。电子经纬仪是集光、机、电、计算为一体的自动化、高精度的光学仪器，是在光学经纬仪的电子化智能化基础上，采用了电子细分、控制处理技术和滤波技术，实现测量读数的智能化。可广泛应用于国家和城市的三、四等三角控制测量，用于铁路、公路、桥梁、水利、矿山等方面的工程测量，也可用于建筑、大型设备的安装，应用于地籍测量、地形测量和多种工程测量。

方法：已知两点，两点采集到后，通过流动站找。误差小在规范范围内。

测量角度，激光点打到已知点上，看已知点 设定0，经纬仪旋转任意的线测量角度。两点确定一条线，在测量另一条线的夹角。

经纬仪对中和正平步骤：

1．用眼睛看下对点器对准已知点。

2．伸缩脚架腿，直至圆水准器气泡接近居中的位置，再调整脚螺旋使气泡居中。

3．检查下对点器是否偏离已知点，如果偏离了，旋松三脚架上的连接螺旋，平移仪器基点使下对点器中点对准已知点，拧紧连接螺旋，

4．调整脚螺旋，使长水准器泡居中。（将经纬仪旋转90度和180度看长水准器是否居中，不居中就再调整一下脚旋转即可。）

全站仪

全站仪具有角度测量、距离（斜距、平距、高差）测量、三维坐标测量、导线测量、交会定点测量和放样测量等多种用途。内置专用软件后，功能还可进一步拓展。

水平角测量

（1）按角度测量键，使全站仪处于角度测量模式，照准第一个目标A；

（2）设置A方向的水平度盘读数为0°00′00〃；

（3）照准第二个目标B，此时显示的水平度盘读数即为两方向间的水平夹角。

距离测量

（1）设置棱镜常数

测距前须将棱镜常数输入仪器中，仪器会自动对所测距离进行改正。

（2）设置大气改正值或气温、气压值

光在大气中的传播速度会随大气的温度和气压而变化，15℃和760mmHg是仪器设置的一个标准值，此时的大气改正为0ppm。实测时，可输入温度和气压值，全站仪会自动计算大气改正值（也可直接输入大气改正值），并对测距结果进行改正。

（3）量仪器高、棱镜高并输入全站仪。

（4）距离测量

照准目标棱镜中心，按测距键，距离测量开始，测距完成时显示斜距、平距、高差。

全站仪的测距模式有精测模式、跟踪模式、粗测模式三种。精测模式是最常用的测距模式，测量时间约2.5S，最小显示单位1mm；跟踪模式，常用于跟踪移动目标或放样时连续测距，最小显示一般为1cm，每次测距时间约0.3S；粗测模式，测量时间约0.7S，最小显示单位1cm或1mm。在距离测量或坐标测量时，可按测距模式（MODE）键选择不同的测距模式。

应注意，有些型号的全站仪在距离测量时不能设定仪器高和棱镜高，显示的高差值是全站仪横轴中心与棱镜中心的高差。

坐标测量

（1）设定测站点的三维坐标。

（2）设定后视点的坐标或设定后视方向的水平度盘读数为其方位角。当设定后视点的坐标时，全站仪会自动计算后视方向的方位角，并设定后视方向的水平度盘读数为其方位角。

（3）设置棱镜常数。

（4）设置大气改正值或气温、气压值。

（5）量仪器高、棱镜高并输入全站仪。

（6）照准目标棱镜，按坐标测量键，全站仪开始测距并计算显示测点的三维坐标。

在使用本仪器之前, 要把各种注意事项烂熟于心，务必检查并确认该仪器各项功能运行正常。

1、不要将仪器直接对准太阳

将仪器直接对准太阳会严重伤害眼睛。 若仪器的物镜直接对准太阳， 也会损坏仪器。

2、将仪器架设到脚架上

在架设仪器时，若有可能，请使用木脚架。使用金属脚架时可能引起的震动会影响测量精度。

3、安装基座

若基座安装不正确， 也会影响测量精度。 请经常检查基座上的调节螺旋， 并确保基座联结照准部的螺杆是锁紧的。 基座上的中心固定螺旋旋紧。

4、使仪器免受震动

当搬运仪器时，应进行适当保护，使震动对仪器造成的影响最小。

5、提仪器要点

当提仪器时， 请务必抓紧仪器的把手。

6、高温环境

不要将仪器放在高温环境中的时间过长， 否则会影响仪器的性能。

7、温度突变

仪器或棱镜的温度突变会引起测程的缩短， 如将仪器从热的汽车中取出， 这时应将仪器放置一段时间使之适应环境温度， 再开始测量。

8、电池检查

在作业前请确认电池中所剩容量

9、取出电池

建议当处于仪器开机状态时不要取下电池。 否则， 所有存储的数据可能会丢。 故请仪器关机后取下和安装电池。

测量准备

1、仪器安放

（1）安放三脚架

首先将三脚架三个架腿拉伸到合适位置上， 紧固锁紧装置；

（2）把仪器放在三脚架上

小心地把仪器放在三脚架上，通过拧紧三脚架上的中心螺旋使仪器与三脚架联结紧固。

2、仪器整平

（1）用圆水准器粗整平仪器

相向转动两只脚螺旋使气泡移至垂直于两只脚螺旋连线的圆水准器线上。转动另一只脚螺旋，使水泡居于圆水准器中心。

（2）用长水准器精确整平仪器

松开水平止动手轮，转动仪器使长水准器与两只脚螺旋连线平行;相向转动脚螺旋，使水泡居于长水准器的中心;松开水平止动手轮，转动仪器90°;转动另一只脚螺旋 ，使水泡居于长水准器的中心;

重复以上步骤，直至仪器转动任意位置时，水泡都能居于长水准器的中心。

3、用光学对点器置中仪器

根据仪器使用者视力进行目镜视度调节看清分划板中心标志，然后对目标进行调焦，松开中心螺丝并平稳移动仪器，使地面的标志点在分划板上的成像居于目镜分划板中心，然后拧紧中心螺丝;

再次精确整平仪器，重复上述步骤，直至仪器精确整平时，对点器分划板中心与地面标志点精确重合。（用激光对点器置中仪器时步骤相同，但应在开机状态下进行。）(对点时宜采取先用脚螺旋对中，再用脚架粗整平的方法。)

4、望远镜屈光度、焦距的调节

（1）屈光度调节

将望远镜向着光亮均匀的背景(天空) ，但不要瞄向太阳，转动目镜使分划板十字丝清晰。

（2）焦距调节

将望远镜对准目标，转动调焦手轮，使目标的影像清晰; 眼睛在目镜出瞳位置作上下和左右移动，检查有无视差存在，若有，则继续进行调节，直到没有视差为止。

5、开机

①确认仪器已经对中整平。

②按红色开机键开机。

③按提示转动仪器测距头一周。听到“嘀”的一声响表示仪器初始化成功， 可以正常使用。确认显示窗中有足够的电池电量，当显示“电池电量不足”( 电池用完) 时，应及时更换电池并对电池进行充电。

确认棱镜常数值(PSM)和大气改正值(PPM) 。

角度测量

1、水平角（右角）和垂直角测量

确认在角度测量模式下。

①照准第一个目标(A)。

②设置目标A的水平角读数为0°00′00″。按[F1](置零)键和[F3](是)键。

③照准第二个目标(B) 。仪器显示目标 A 与 B 的水平夹角和B的垂直角。

照准目标的方法(供参考)

①将望远镜对准明亮的地方，旋转目镜调焦环使十字丝清晰。

②利用粗瞄准器内的十字标志瞄准目标。照准时眼睛与瞄准器之间应留有适当距离。

③利用望远镜调焦螺旋使目标成像清晰。

※当眼睛在目镜端上下或左右移动发现有视差时，说明调焦或目镜屈光度未调好，这会影响测量精度，应仔细进行物镜调焦和目镜调焦消除视差。

2、水平角（右角/ 左角）的切换

确认在角度测量模式下。

①按两次[F4]键跳过P1、P2进入功能。

②按[F2](左右)键，水平角测量右角模式转换成左角模式。

③类似右角观测方法进行左角观测

●每按一次[F2](左右)键，右角/左角便依次切换

右角(HR) ：水平角顺时针方向增加。

左角(HL) ：水平角逆时针方向增加。

左角与右角的关系是互补关系，即左角+右角=360度。

出厂默认设置为右角(HR) 方式。在没有完全理解左角与右角对测量工作的作用及影响之前，一般不建议用户使用左角(HL)方式。

距离测量

1、距离测量(斜距模式)

确认在角度测量模式下。

①按[DISP](切换)键，进入斜距测量模式界面。

②照准棱镜中心。

③按[F1](测距)键。显示测量结果。

④按[ESC] 键，测距值被清空。

1)当电子测距正在进行时，“*”号会出现在显示屏上。

2)测量结果显示时伴随着蜂鸣声。

3)测量结果根据测量模式设置的不同而改变，当模式设置为单次的时候，测量结果显示为当次测量结果；当模式设置为连续的时候，仪器最后显示为所有测量次数结果的平均值；当模式设置为跟踪的时候，仪器显示的测量结果只精确到小数点后两位(cm)。

4)按[DISP](切换) 键，测距结果改为平距、高差显示。

5)若目标被树枝等物体挡住，可能导致信号弱，仪器显示“E02”。因此，请保证测距时仪器与棱镜间无遮挡。

2、距离测量(平距、 高差模式)

确认在角度测量模式下。

①按两次[DISP]( 切换)键，进入平距、高差测量模式界面。

②照准棱镜中心。

③按[F1](测距)键。显示测量结果

④按[ESC] 键，测距值被清空。

坐标测量

通过输入同一坐标系中测站点和定向点的坐标，可以测量出未知点( 棱镜点) 在该坐标系中的坐标。

1、设置测站点坐标

1)使用键盘直接输入坐标(仪器显示角度测量显示

①按[DISP](切换)键3次，进入坐标测量模式界面。

②按[F4](P1) 键翻至该模式第2页(P2)功能。

③按[F3]( 测站)键。

④按[F1](输入)键，输入测量数据存储文件名，按[F4](确认)键。

⑤按[F4](NEZ)键，输入站点坐标点号，按[F1](输入)键，输入站点坐标，按 [F4](确认)键。

⑥按[F1](输入)键，仪器显示点号输入界面，按[F1]( 输入)键，输入测站点存储点号。按[F4](确认)键。

⑦按[下移]键，根据需要输入PCODE(属性)，和Ins.Hi(仪器高)。

⑧按[F3](记录)键，仪器回到坐标测量模式

2)调用内存中坐标文件设置测站(仪器显示角度测量显示

①按[DISP](切换)键3次，进入坐标测量模式界面。

②按[F4](P1) 键翻至该模式第2页(P2)功能。

③按[F3]( 测站)键。

④按[F1](输入)键，输入坐标数据存储文件名，按[F4] (确认)键。

⑤按[F1](输入)键，进入坐标文件选择显示。

⑥按[F1](输入)键，输入坐标文件，按[F4](确认)键。

⑦按[F1](输入)键，输入坐标点号，按[F4](确认）键。按[下移]键，根据需要输入PCODE(属性)，和Ins.Hi(仪器高)。

⑧按[F3](记录)键，仪器回到坐标测量模式。

2、设置后视

在进行坐标测量时，通过输入仪器高和棱镜高，即可直接测定未知点的相对坐标。全站仪还可以通过测站设置和后视设置来测量未知点的三维绝对坐标，因此当需要做绝对坐标的简单测量时候，可以通过在坐标测量模式中设置后视点来测量目标点的三维绝对坐标。

注: 在所有设置测站和后视的操作中，这些数据共用。

可以通过3种方式来设置后视 ：

1)直接输入坐标数据(NE)

2)调用内存里的坐标数据点

3)直接输入方位角(AZ)

1)直接输入坐标数据设置后视

①仪器显示坐标测量模式功能。

②按[F3]( 后视)键进入后视点设置显示。

③按[F1](输入)键，输入后视点点号(在测量文件中的存储点号)，输入PCODE(属性)Ref.Hr( 棱镜高)。

④按[F2]( 后视)键。

⑤按[F3](NE)键。

⑥按[F1]( 输入)键，输入后视点坐标，按[F4](确认)键。

⑦照准后视点棱镜中心，按[F3](是)键。则当前水平角被置为方位角。

2)调用内存中坐标设置后视

①仪器显示坐标测量模式功能。

②按[F3](后视)键进入后视点设置显示。

③按[F1](输入)键，输入后视点点号(在测量文件中的存储点号)，输入PCODE(属性)Ref.Hr(棱镜高)。

④按[F2](后视)键。

⑤按[F1](输入)键，输入点号( 在坐标文件中的点号)，按[F4] (确认) 键。

⑥按[F4](确认)键。

⑦ 照准后视点棱镜中心，按[F3](是)键。则当前水平角被置为方位角。

3)直接输入后视方位角

①仪器显示坐标测量模式功能。

②按[F3](后视)键进入后视点设置显示。

③按[F1](输入)键，输入后视点点号(在测量文件中的存储点号)，输入PCODE(属性)Ref.Hr(棱镜高)。

④按[F2](后视)键。

⑤按[F3](NE) 键。

⑥按[F3](AZ)键。

⑦照准后视点棱镜中心，按[F3](是)键。则当前水平角被置为方位角。

3、实施定测

当后视点设置完毕后，一般需要对后视点进行定测，确认仪器定向无误。

后视点都已经设置完毕

①仪器在后视设置完毕时的显示。

②照准目标点棱镜，按[F3](测量)键。

③按[F3](NEZ)键，仪器开始测量并自动记录。

VH: 角度

HD:角度+距离

NEZ: 坐标

4、测量、记录

①仪器显示坐标测量模式功能。

②照准目标点棱镜，按[F1](测距)键，仪器测量并计算出目标点坐标并显示。

③按[F2](记录)键。

③按[F1](输入)键，依次输入PT#(点号)，PCODE(属性)和Ref.Hr (棱镜高)，按[F4](确认)键。

④仪器返回坐标测量模式显示第一页。

放样

放样程序可以帮助用户在工作现场根据点号和坐标值将该点定位到实地。如果放样点坐标数据未被存入仪器内存，则可以通过键盘输入到内存，坐标数据也可以在内业时通过通讯电缆从计算机上传到仪器内存，以便到工作现场能快速调用。

坐标数据被存入坐标数据文件，全站仪能够将坐标数据存入内存，内存划分为测量数据和供调用的坐标数据区以及一小块编码区。

坐标数据(在内存未用于数据采集模式的情况下)最多可存入8000-120000点。因为内存包括数据采集模式和放样模式使用，因此当数据采集模式在使用时，能存储的坐标数据量将会相应减少。

1) 关闭电源时应确认仪器处于主菜单显示屏或角度测量模式，这样可以确保存储器输入、输出过程的完结，保存当前的设置数据。

2) 为安全起见，建议先充足电池，准备好已充足电的备用电池。

3) 在记录新点数据时，应顾及内存可利用的存储空间。

1、放样步骤

1) 选择坐标数据文件。可进行测站坐标数据及后视坐标数据的调用。

2) 设置测站点。

3) 设置后视点，确定方位角。

4) 输入或调用待放样点坐标，开始放样。

2、选择坐标数据文件

运行放样程序首先要选择一个存放有坐标的坐标数据文件，以便调用坐标和存放测量的新点坐标。

在此模式下仅现有的坐标数据文件可以被选定，而不能创建新文件。

3、设置测站点

1) 利用内存中的坐标设置

2) 直接输入测站点坐标

4、设置后视点

1) 利用内存中的坐标设置

2) 直接输入后视点坐标

3) 直接输入设置角

5、实施放样

实施放样有两种方法可供选择

1) 通过点号调用内存中的坐标值

2) 直接输入坐标值

6、设置新测站点

当现有控制点与放样点之间不能通视时就需要设置新点。并存入坐标文件， 在新测站点可以调用

6.1、侧视法

将仪器安置在已知点上，用侧视法(极坐标法)测定新点的坐标，这里坐标存入坐标文件，以后也可以调用。

在进行侧视测量之前，需先作好仪器定向工作

6.2、后方交会

在选定的新站上安置仪器，用最多可达5个已知点的坐标和这些点的测量数据计算新坐标，后方交会的观测如下:

距离测量后方交会：测定2个或更多的已知点。

测站点坐标按最小二乘法解算。

选择新点时应确保新点不在几个已经点构成的外接圆上，否则新点的坐标具有不确定和不可解算性。

①进入放样菜单1 / 2 按 (下移)，进入放样菜单2/2

②按[F2]( 新点)键。

③按[F2]( 后方交会)键。

④按[F1](输入)键，输入新点号，按[F4](确认)键。

⑤按[F1](输入)键，输入仪器高，按[F4](确认)键。

⑥按[F1](输入)键，输入已知点A 的点号，按[F4](确认)键。

⑦按[F1](输入)键，输入棱镜高，按[F4](确认)键。

⑧照准已知点A，按[F3](是)键。

⑨进入已知点B 输入显示。

⑩按照⑥-⑧步骤对已知点B进行测量，当用[F3](是)键测量3个已知点后， 残差即被计算。

⑾按[F1]或[F2]键，选定坐标格网因子，以便计算残差。[F2] 利用当前测站高程自动更新格网因子。

⑿按[F1](下步)键，可对其他已知点进行测量，最多可达到 5 个点。

⒀按⑥-⑧步骤对已知点C进行测量。

⒁显示测量值。

⒂按[F4](计算)键，即显示标准偏差。

⒃按[F2](下页)键，显示坐标值标准偏差。按F2( 下页)或(上页)可交替交换显示上述标准偏差。

⒄按[F4](坐标)键，显示新点坐标。

⒅按[F3](是)键，新点坐标被存入坐标数据文件并将所计算的新点坐标作为测站点坐标返显示新点菜单。

数据采集

全站仪可将测量数据存储在内存中。

内存划分为测量数据文件和坐标数据文件。

测量数据：被采集的数据存储在测量数据文件中。

测点数目：(在未使用内存于放样模式的情况下) 最多可达8000-120000个点，因为内存包括数据采集模式和放样模式使用，因此当放样模式在使用时，可存储测点的数目就会减少。

1)关闭电源时可确认仪器处于基本测量模式，这样可以确保存储器输入、输出过程的完结，保存设置数据。

2)为安全起见，建议预先充足电池，准备好已充足电的备用电池。

1、操作步骤

1) 选择数据采集文件，使其所采集数据存储在该文件中。

2) 选择坐标数据文件。可进行测站坐标数据及后视坐标数据调用。(当无需调用已知点坐标数据时,可省略此步骤)

3) 设置测站点。包括仪器高和测站点号及坐标。

4) 设置后视点，通过测量后视点进行定向，确定方位角。

5) 设置待测点的棱镜高，开始采集，存储数据。

2、选择数据采集文件

数据采集首先要选择一个数据采集文件， 可以将测量数据存入所选定的数据文件中。

3、选择坐标文件(供数据采集用)

若需调用坐标数据文件中的坐标作为测站点或后视点坐标用，则预先应选择一个坐标文件。

4、设置测站点

1) 利用内存中的坐标设置

2) 直接输入测站点坐标

5、设置后视点

1) 利用内存中的坐标设置

2) 直接输入后视点坐标

3) 直接输入设置角

6、碎部点数据的测量与存储

①按[F3]( 碎部点)键进入待测点测量显示。

②按[F1](输入)键，依次输入PT#(点号)、PCODE(编码)、Ref.Hr(棱镜高)，按[F3](测量)键。

③按[F2](HD)键，选择采集数据的格式，仪器完成对待测点的测量并自动记录数据。

④返回到下点测量界面，点号自动加1，可按[F4](自动)键测量，仪器采集的数据格式默认为上次选定的格式。

坐标计算

坐标计算一般主要应用于测绘工程、建设工程之中，具体在建筑设计，工程测量，测绘制图等领域。总的来说坐标计算分为坐标正算和坐标反算两种，这两种在实际中是较常见的。

坐标反算

根据直线的起点和终点的坐标，计算直线的水平距离和坐标方位角的过程叫坐标反算。

坐标正算

根据直线的起点坐标、直线的水平距离以及坐标方位角来计算终点的坐标的过程叫坐标正算。

计算方法

如图中所示，已知一条直线的起点和终点坐标分别为A点坐标(XA，YA）,B点坐标（XB, YB）,A点到B点距离L,A点到B点方位角aAB。

坐标正算公式：

坐标反算公式：

L2= (XB-XA)2+（YB-YA）2