第五章 角度、距离测量与全站仪1(20141009)
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全站仪角度测量的方法步骤
全站仪角度测量的方法步骤全站仪是一种广泛应用于土木工程、建筑测量等领域的高精度测量仪器。
它能够测量水平角、垂直角和斜距等参数，以获取目标点的三维坐标信息。
以下是使用全站仪进行角度测量的方法步骤：步骤一：设置全站仪在进行角度测量之前，首先需要设置全站仪。
将全站仪放置在测量现场的固定位置，并进行水平调准。
水平调准是为了使全站仪的水平轴与地面水平平面保持平行。
这可以通过使用调平仪或使用全站仪自带的水平调准功能来实现。
步骤二：设置目标点在测量现场中确定要测量的目标点。
目标点可以是建筑物的角点、测量桩或任何具有明确位置的物体。
确保目标点为你想要获得角度信息的位置。
步骤三：设置仪器将全站仪激活并进入角度测量模式。
在全站仪的显示屏上可以选择测量模式，以测量水平角度、垂直角度或斜距。
步骤四：目标点对准将测杆或测量标签放置于目标点上，并使用三脚架将其稳定。
确保测杆或测量标签正对全站仪。
步骤五：测量角度在全站仪上查找“角度测量”选项，并选择水平角、垂直角或斜距中的一个进行测量。
全站仪会自动测量角度，并在显示屏上显示测量结果。
步骤六：记录测量结果将测量结果记录在纸上或任何其他适合的介质上。
包括目标点的三维坐标值、水平角度、垂直角度和斜距等信息。
步骤七：移动测点如果需要测量多个目标点，重复步骤四至步骤六，将测杆或测量标签放置在下一个目标点上，测量并记录相应的角度信息。
根据需要，可以在不同的位置上设置多个目标点。
步骤八：精确性检查和校正在测量过程中，确保全站仪的仪器参数设置正确。
检查和校正这些参数可以提高测量结果的准确性。
常见的参数包括仪器高度、仰角和方位角等。
步骤九：结束测量完成所有目标点的测量后，确认所有数据都已记录完整。
关闭全站仪并收集测量设备。
总结全站仪是实现高精度角度测量的重要工具。
使用全站仪进行角度测量的过程包括设置仪器、设置目标点、目标点对准、测量角度、记录测量结果、移动测点、精确性检查和校正等步骤。
备注：以上内容仅供参考，具体操作请遵循使用全站仪的相关使用说明和操作规范。
角度距离测量与全站仪51角度测量原理-数字测图原理与方法
图 5-6 光栅度盘
在图 5-6（a）中，光栅度盘下面是一个发光管，上面是一个可与光栅度盘形成莫尔条纹的指 示光栅，指示光栅上面为光电管。若发光管、指示光栅和光电管的位置固定，当度盘随照准 部转动时，由发光管发出的光信号通过莫尔条纹落到光移动一周期。 通过莫尔条纹的光信号强度也变化一周期， 所以光电管输出的电流就变 化一周期。 在照准目标的过程中，仪器接收元件可累计出条纹的移动量，从而测出光栅的移动量，经转 换最后得到角度值。 因为光栅度盘上没有绝对度数， 只是累计移动光栅的条数计数， 故称为增量式光栅度盘。
图 5-2 竖直角测量原理
根据竖直角的基本概念，测定竖直角必然也与观测水平角一样，其角值也是度盘上两
个方向读数之差。 所不同的是两方向中必须有一个是水平方向。 不过任何注记形式的竖直度 盘(简称竖盘)，当视线水平时，其竖盘读数应为定值，正常状态时应是 90°的整倍数。所以 在测定竖直角时只需对视线指向的目标点读取竖盘读数，即可计算出竖直角。
图 5-1 水平角测量原理
二、 竖直角测量原理 竖直角是同一竖直面内目标方向与一特定方向之间的夹角。目标方向与水平方向间的 夹角称为高度角，又称为竖角，一般用 表示。视线上倾所构成的仰角为正，视线下倾所构 成的俯角为负，角值都是由 0°～90°。另一种是目标方向与天顶方向(即铅垂线的反方向) 所构成的角，称为天顶距，一般用 Z 表示，天顶距的大小从 0°～180°，没有负值，见图 5-2。
§5.3
一 、 经纬仪的安置
角度观测方法
经纬仪安置包括对中和整平。对中的目的是使仪器的水平度盘中心与测站点标志中心 在同一铅垂线上；整平的目的是使仪器的竖轴竖直，并使水平度盘居于水平位置。 操作如下：固定三脚架的一只脚于适当位置，两手分别握住另外两条腿。在移动这两条 腿的同时，从光学对中器中观察，使对中器对准测站标志中心(为提高操作速度，可用脚螺 旋使对中器对准标志中心)。此时照准部并不水平，调节三脚架的架腿高度，使照准部大致 水平(若经纬仪带有圆水准器，可使其气泡居中)。 照准部大致水平之后，即可转动脚螺旋使照准部水准管气泡居中。经检查，若对中器十 字丝已偏离标志中心，则平移(不可旋转)基座使精确对中。再检查整平是否已被破坏，若已 被破坏则再用脚螺旋整平。此两项操作应反复进行，直至水准管气泡居中，同时光学垂线仍 对准测站标志中心为止。 安置好经纬仪后，即可开始观测。角度测量时照准的目标通常是竖立在目标点上的测 钎、花杆、觇牌等。照准目标要注意消除视差，水平角观测时应尽可能瞄准目标的下部。 使 用光学经纬仪测角应按前述的光学经纬仪读数方法读数。 二、 水平角观测 在角度观测中，为了消除仪器的某些误差，需要用盘左和盘右两个位置进行观测。 盘左又称正镜，就是观测者对着望远镜的目镜时，竖盘在望远镜的左边；盘右又称倒镜， 是指观测者对着望远镜的目镜时，竖盘在望远镜的右边。 常用的水平角观测方法有测回法和方向观测法两种。测回法仅适用于观测两个方向形 成的单角，一个测站上需要观测的方向数在 2 个以上时，要用方向观测法观测水平方向值。 1、测回法 在测站点 B，需要测出 BA，BC 两方相间的水平角 ，在 B 点安置经纬仪后，按下 列照准顺序进行观测： （1）盘左位置瞄准左目标 C，得读数 c左 ； （2）松开照准部制动螺旋，瞄准右目标 A，得读数 a左 ；则盘左位置所得半测回角值 为
--角度、距离测量与全站仪的使用方法课件 (一)
--角度、距离测量与全站仪的使用方法课件(一)随着科技的日新月异，测量技术也得到了巨大的发展。
而在现代测量中，很多专业人士已经开始使用全站仪来进行角度、距离测量。
作为一种现代化的测量工具，全站仪凭借其精度高、操作简单等优势逐渐被广泛使用。
而对于使用全站仪进行角度、距离测量的人们来说，了解使用方法显得尤为重要。
一、如何选择合适的测量站点在使用全站仪进行角度、距离测量时，站点的选择十分关键。
站点的选址要避免大量的交通或人群活动，同时最好没有高层建筑或植被等影响测量的因素。
这样才能够保证测量的稳定性和精准度。
二、正确使用距离测量功能全站仪的距离测量功能是它最主要的功能之一。
在进行距离测量时，我们需要先设定目标点的坐标和高度。
然后使用全站仪的测距棒测量出目标点到仪器的距离并记录下来。
测量的时候要保证视线和信号畅通，同时还要考虑在不同时间和不同气候条件下的误差，并进行相应的校正。
三、正确度量角度在全站仪的角度测量模式下，需要设定一个测量目标，然后可以通过全站仪的水平器来确定仪器的横向和纵向角度的大小。
同时，测量者还需要选取一个合适的测量区域，用全站仪的仪器水平进行水平调整，以保证角度测量的准确性。
四、如何处理数据在完成测量以后，使用者还需要对数据进行处理。
数据处理的过程包括数据传输、处理和分析等环节。
这一过程需要使用相关的软件进行处理和分析，来得出更加准确和有效的结果。
总之，全站仪是一种非常高精度的测量工具，能够适用于丰富多样的测量需求。
在使用全站仪进行测量时，我们需要掌握正确的使用方法，同时也需要时刻保持观察和细心，以确保测量数据的准确性和有效性。
第五章角度测量
为 0 ~ 180
§5-2 经 纬 仪
赤道经纬仪（1673年）
游标经纬仪
光学经纬仪
一、经纬仪的基本构造及分类
1、基座 基座用来支承整个仪器，并借助中心螺
旋使经纬仪与脚架结合。其上有三个脚螺旋 ，用来整平仪器。竖轴轴套与基座连在一起 。轴座连接螺旋拧紧后，可将照准部固定在 基座上，使用仪器时，切勿松动该螺旋，以 免照准部与基座分离而坠落。
2、水平度盘 水平度盘是玻璃制成的圆环，在其上刻
有分划，从0°~360°，顺时针方向注记， 用来测量水平角。度盘轴套套在竖轴轴套的 外面，绕轴套旋转。在水平度盘下方的度盘 轴套上，有些仪器装有金属圆盘，用于复测 ，称为复测盘。
3、照准部 照准部上有望远镜、横轴、支架、竖轴、 水准管、水平制微动、竖直制微动及读数装 置等。
测 竖盘 目 水平度盘读数 站 位置 标
半测回角值
一测回平均值 备 注
° ′ ″ ° ′ ″ °′ ″
A0
00 12
左
120 20 24
O
B 120 20 36
120 20 21
B 180 00 48
右
120 20 18
A 300 21 06
当测角精度要求较高时，往往要测几个测回，为了减少度盘分划误差的影响， 各测回间应根据测回数n按180°／n 变换水平度盘位置。
（3）盘右位置 逆时针方向依次照准目标A、D、C、B、 A，并将水平度盘读数由下向上记入表１第5栏，此为下半
测回。 上、下两个半测回合称一测回。为了提高精度，有时需要
观测n个测回，则各测回起始方向仍按180˚/n的差值，安
置水平度盘读数。
表１ 方向观测法观测手簿
测 站
测 回 数
§5-2 经 纬 仪
赤道经纬仪（1673年）
游标经纬仪
光学经纬仪
一、经纬仪的基本构造及分类
1、基座 基座用来支承整个仪器，并借助中心螺
旋使经纬仪与脚架结合。其上有三个脚螺旋 ，用来整平仪器。竖轴轴套与基座连在一起 。轴座连接螺旋拧紧后，可将照准部固定在 基座上，使用仪器时，切勿松动该螺旋，以 免照准部与基座分离而坠落。
2、水平度盘 水平度盘是玻璃制成的圆环，在其上刻
有分划，从0°~360°，顺时针方向注记， 用来测量水平角。度盘轴套套在竖轴轴套的 外面，绕轴套旋转。在水平度盘下方的度盘 轴套上，有些仪器装有金属圆盘，用于复测 ，称为复测盘。
3、照准部 照准部上有望远镜、横轴、支架、竖轴、 水准管、水平制微动、竖直制微动及读数装 置等。
测 竖盘 目 水平度盘读数 站 位置 标
半测回角值
一测回平均值 备 注
° ′ ″ ° ′ ″ °′ ″
A0
00 12
左
120 20 24
O
B 120 20 36
120 20 21
B 180 00 48
右
120 20 18
A 300 21 06
当测角精度要求较高时，往往要测几个测回，为了减少度盘分划误差的影响， 各测回间应根据测回数n按180°／n 变换水平度盘位置。
（3）盘右位置 逆时针方向依次照准目标A、D、C、B、 A，并将水平度盘读数由下向上记入表１第5栏，此为下半
测回。 上、下两个半测回合称一测回。为了提高精度，有时需要
观测n个测回，则各测回起始方向仍按180˚/n的差值，安
置水平度盘读数。
表１ 方向观测法观测手簿
测 站
测 回 数
角度距离测量
及测微器的分划影像，能清晰地读取读数。
通常用于光学经纬仪的读数设备和读数方法有以下几种。 w分微尺测微器（ J6 分微尺读数装置） w单平板玻璃光学测微器（J6 红旗Ⅱ号） w双平板玻璃光学测微器（ J2对径符合测微器）
1）分微尺读数装置（J6）
▪ 在显微镜读数窗与场镜上设置一个带有 分微尺的分划板，度盘上的分划线经放 大后成像与分微尺全长等长
天
顶
• 仰角: 竖直面内目标方向在水平线之上
方
向
的竖直角。 1 （+）
• 俯角: 竖直面内目标方向在水平线之下
的竖直角。俯角为负值。2（-） 2、天顶距: 地面点的天顶方向至目标方
1
向的夹角。
设在观测的NM 天顶距为Z，竖直角为
的1 ，因为 Z + 1 =90°，故
2
天顶距与竖直角的关系：
铅
=90°- Z
4）基座（加）
• 轴座、脚螺旋、连接板、轴座固定螺旋 等。
• 经纬仪照准部的支承装置。 • 经纬仪照准部装在基座轴套以后必须扭
紧轴座固定螺旋，一般应用不得松开。
轴座固定 螺旋
5）其他辅助机构（加）
❖ 光学对中器
使用： 旋转对中器目镜，看清分划板中心 拉伸对中器目镜镜管，看清地面点
光学对中器
❖竖盘指标水准管微动螺旋（右图3号螺旋）
•水平度盘读数： 215°07.8′(215°07′48″)， •竖直度盘读数： 78°48.6′(78°48′36″)。
2） 双平板玻璃测微器（对径符合测微）（J2）
• 它将度盘上相对180的分划线成像于读数显微镜内， 采用对径符合与显微镜原理来读数。
• 基本原理：转动测微轮时，一对平板玻璃作等量相反方向转动，
通常用于光学经纬仪的读数设备和读数方法有以下几种。 w分微尺测微器（ J6 分微尺读数装置） w单平板玻璃光学测微器（J6 红旗Ⅱ号） w双平板玻璃光学测微器（ J2对径符合测微器）
1）分微尺读数装置（J6）
▪ 在显微镜读数窗与场镜上设置一个带有 分微尺的分划板，度盘上的分划线经放 大后成像与分微尺全长等长
天
顶
• 仰角: 竖直面内目标方向在水平线之上
方
向
的竖直角。 1 （+）
• 俯角: 竖直面内目标方向在水平线之下
的竖直角。俯角为负值。2（-） 2、天顶距: 地面点的天顶方向至目标方
1
向的夹角。
设在观测的NM 天顶距为Z，竖直角为
的1 ，因为 Z + 1 =90°，故
2
天顶距与竖直角的关系：
铅
=90°- Z
4）基座（加）
• 轴座、脚螺旋、连接板、轴座固定螺旋 等。
• 经纬仪照准部的支承装置。 • 经纬仪照准部装在基座轴套以后必须扭
紧轴座固定螺旋，一般应用不得松开。
轴座固定 螺旋
5）其他辅助机构（加）
❖ 光学对中器
使用： 旋转对中器目镜，看清分划板中心 拉伸对中器目镜镜管，看清地面点
光学对中器
❖竖盘指标水准管微动螺旋（右图3号螺旋）
•水平度盘读数： 215°07.8′(215°07′48″)， •竖直度盘读数： 78°48.6′(78°48′36″)。
2） 双平板玻璃测微器（对径符合测微）（J2）
• 它将度盘上相对180的分划线成像于读数显微镜内， 采用对径符合与显微镜原理来读数。
• 基本原理：转动测微轮时，一对平板玻璃作等量相反方向转动，
第五章 角度、距离测量与全站仪
（一）对中
垂球对中
1、对中目的
光学对中器对中
使仪器的竖轴与测站点地面标志中心在同一铅垂线上。
2、方法与步骤
①安置脚架： 确保脚架牢固；
②安装经纬仪：确保与仪器连接牢固；
③粗略对中－－移动三角架：踩紧三脚架的一脚，用左右手搬动另外 两脚，眼睛观察光学对中器，直至地面标志出现在视野中，或与分划 板中心重合。
十字丝竖丝
HH⊥VV LL ⊥VV CC ⊥HH L’L’⊥ HH
四、测钎、标杆和觇标
—— 经纬仪瞄准目标时所使用的照准工具。
测钎：适用于距测 站较近的目标
花杆：适用于距测
站较远的目标
测
花杆 觇标
钎
觇牌：固定在三脚架上使用，远近皆可适用； 一般为红白或黑白相间且常与棱镜结合，用于
电子经纬仪或全站仪。
4、光学对中器
它是一个小型外调焦望远镜。
竖 轴
仪器水平时，经对中器的视线1（
红线）由棱镜4折射后成为光垂线（
粉线），且与竖轴重合；
当地面标志中心与光学对中器分 划板中心相重合，说明度盘中心和测 点在同一铅垂线上－－对中。
目镜调焦
物镜调焦
分
物 镜
划 板
目 镜
视线
光 垂 线
5、读数设备及读数方法 目镜
2、经纬仪的分类
(1)精度 精密经纬仪 普通经纬仪
(2)读数设备
光学经纬仪 电子经纬仪 游标经纬仪
(3)性能
方向经纬仪 复测经纬仪
国产经纬仪有：DJ07(J07)、DJ1、DJ2、DJ6、DJl5等。
DJ、J ——大地经纬仪缩写； 1…15——精度指标。即：“野外一测回方向中ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ差”。
第五章 角度、距离测量与全站仪(距离部分)
1 D = Ct 2
t = nΔt
2、脉冲式光电测距仪
特
点
特点
采用可见激光作为光源， 测程可达十余公里； 无合作目标模式测距； 在有合作目标模式下，测 距精度达到了毫米级。
2.2 几种脉冲测距仪
激光测月
DISTO手持激光测距仪
望远镜测距仪
2.2 几种脉冲测距仪
3、相位式光电测距仪
通过测量调制光在测线上往返传播所产生的 相位差，来求得距离。
• B
A •
1、电磁波测距概述
基本原理
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t
测 距 仪
•
1 D = Ct 2
反 射 器
•
A
C= C0 n
D
C0：299 792.458km/s n：大气折射率
B
1、电磁波测距概述
p'
P
M
f1
δ
S f1 ( f 2 − b ) S= • l + f1 + δ p • f2
S = Kl + c
S = Kl = 100l
2、普通视距测量原理和公式
3)、视准轴倾斜时的视距公式
M E O F
α α
l
1 ∠MEO = 90 + ϕ ≈ 90 2 1 ∠NFO = 90 − ϕ ≈ 90 2
i
hAB = s • tgα + i − v
•A
s
α的正负号
H B = H A + hAB = H A + s • tgα + i − v
hAB = D • sin α + i − v
t = nΔt
2、脉冲式光电测距仪
特
点
特点
采用可见激光作为光源， 测程可达十余公里； 无合作目标模式测距； 在有合作目标模式下，测 距精度达到了毫米级。
2.2 几种脉冲测距仪
激光测月
DISTO手持激光测距仪
望远镜测距仪
2.2 几种脉冲测距仪
3、相位式光电测距仪
通过测量调制光在测线上往返传播所产生的 相位差，来求得距离。
• B
A •
1、电磁波测距概述
基本原理
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t
测 距 仪
•
1 D = Ct 2
反 射 器
•
A
C= C0 n
D
C0：299 792.458km/s n：大气折射率
B
1、电磁波测距概述
p'
P
M
f1
δ
S f1 ( f 2 − b ) S= • l + f1 + δ p • f2
S = Kl + c
S = Kl = 100l
2、普通视距测量原理和公式
3)、视准轴倾斜时的视距公式
M E O F
α α
l
1 ∠MEO = 90 + ϕ ≈ 90 2 1 ∠NFO = 90 − ϕ ≈ 90 2
i
hAB = s • tgα + i − v
•A
s
α的正负号
H B = H A + hAB = H A + s • tgα + i − v
hAB = D • sin α + i − v
5-2角度、距离测量与全站仪的使用方法
观测方法：测回法、方向观测法。
1、测回法
测回法适用于观测两个方向的单角。
一测回观测步骤如下： 1）以盘左位置精确瞄准左方目标A，配
度盘至0°01´左右，读取水平度盘读 数a左 ； 顺时针转动照准部精确瞄准右方目标 B，读取度盘读数b左； 计算上半测回角值：
β左= b左－a左 ；
a左 b左
左
o 测站
二、水平角观测
正镜 ：指观测者正对目镜时，竖盘位于望远镜的左侧， 也称盘左位置；
倒镜：指观测者正对目镜时，竖盘位于望远镜的右侧， 也称盘右位置。
竖直度盘
竖直度盘
盘左观测
盘右观测
理论上，正、倒镜瞄准同一目标时水平度 盘读数相差180 。
正、倒镜观测取平均值，可削弱仪器误差 影响, 还可检核测角精度。
光学对中器是一个小型外调焦望远镜。当照准部水平时，对中器的
视线经棱镜折射后的一段成铅垂方向，且与竖轴中心重合，如下图
所示。用光学对中器可使对中误差小于1mm。 光学对中器圆心与测
站点标志中心重合。
光学对中器
？
地面点
安置步骤：
步骤1 ：利用三脚架腿,大致水平、对中
先放下三脚架的一条架腿，双手分别握住另两条架腿稍离地面前后 左右摆动（注意架头要平），眼睛同时观察对中器的目镜，直至分划 圈中心对准测站点标志为止，放下两架腿踩紧三个架腿。
一、经纬仪的安置（对中与整平）
对中：使仪器的水平度盘中心与测站点 标志中心在同一铅垂线上。
整平：使仪器的竖轴竖直，并使度盘居 于水平位置。 用垂球安置经纬仪
（1）脚架头上移动仪器进 行对中。
（2）旋转脚螺旋进行整平。 （3）反复（1）、（2）两
步 垂球对中的误差一般不应 大于3mm
1、测回法
测回法适用于观测两个方向的单角。
一测回观测步骤如下： 1）以盘左位置精确瞄准左方目标A，配
度盘至0°01´左右，读取水平度盘读 数a左 ； 顺时针转动照准部精确瞄准右方目标 B，读取度盘读数b左； 计算上半测回角值：
β左= b左－a左 ；
a左 b左
左
o 测站
二、水平角观测
正镜 ：指观测者正对目镜时，竖盘位于望远镜的左侧， 也称盘左位置；
倒镜：指观测者正对目镜时，竖盘位于望远镜的右侧， 也称盘右位置。
竖直度盘
竖直度盘
盘左观测
盘右观测
理论上，正、倒镜瞄准同一目标时水平度 盘读数相差180 。
正、倒镜观测取平均值，可削弱仪器误差 影响, 还可检核测角精度。
光学对中器是一个小型外调焦望远镜。当照准部水平时，对中器的
视线经棱镜折射后的一段成铅垂方向，且与竖轴中心重合，如下图
所示。用光学对中器可使对中误差小于1mm。 光学对中器圆心与测
站点标志中心重合。
光学对中器
？
地面点
安置步骤：
步骤1 ：利用三脚架腿,大致水平、对中
先放下三脚架的一条架腿，双手分别握住另两条架腿稍离地面前后 左右摆动（注意架头要平），眼睛同时观察对中器的目镜，直至分划 圈中心对准测站点标志为止，放下两架腿踩紧三个架腿。
一、经纬仪的安置（对中与整平）
对中：使仪器的水平度盘中心与测站点 标志中心在同一铅垂线上。
整平：使仪器的竖轴竖直，并使度盘居 于水平位置。 用垂球安置经纬仪
（1）脚架头上移动仪器进 行对中。
（2）旋转脚螺旋进行整平。 （3）反复（1）、（2）两
步 垂球对中的误差一般不应 大于3mm
第5-3章全站仪测量
第九节 全站仪和自动全站仪
测 （4）SET22D 距离测量 量 测量模式下按EDM参数设置 学 EDM :150C 第 Temp :1013hpa 五 Press Humid :0% 章 PPm :0
角 度 距 离 测 量 与 全 站 仪
Reflector Prism (Sheet) PC -30 0PPm Mode :Fine r Mode: Fine r 重复精测 Fine AVR n 精测平均 Fine s 单次精测 Rapid r 重复粗测 Rapid s 单次粗测 Tracking 跟踪测量 PC -30 Meas S 1234.567m Ppm 12 ZA 88045'36" HAR 312015'24" S.DIST SHV H.ANG EDM PC -30 Meas SA 1234.5672m Ppm 12 ZA 88045'36" HAR 312015'24" S.DIST SHV H.ANG EDM Meas S 1234.567m ZA 88045'36" HAR 312015'24" STOP PC -30 Ppm 12
-0.002m 0.135m
ZA 89007'32" HAR 312015'24" COORD ∆S-O ←→
EDM
S-O ←→ 00000'02" ↑↓ -0.002m ‡ ‡ 0.135m S 234.510m ZA 88045'36" HAR 312015'24" COORD ∆S-O ←→
EDM
P1 S1
C
测站点A
θ
角度测量—全站仪测量原理(工程测量课件)
SET2130R是一种电脑 型电子全站仪，其测角精 度为：±2″，角度最小显 示为0.5 ″。测距精度为 使用棱镜 ±（2+2ppm×D）mm，距离 最小显示为0.1mm。
优点：
（1）小型望远镜，便于瞄准目标时的操作； （2）轻巧紧凑的设计； （3）横轴，竖轴、视准轴误差自动补偿； （4）电子气泡；双速调焦操作； （5）用户自定义按键功能； （6）1MB，约10000点内存； （7）多功能文件功能。
（3）中央处理单元接收输入指令，分配各种观测作业， 进行测量数据的处理。
（4）输入输出部分包括键盘、显示屏和接口。 （5）电源部分有可充电式电池，供给其它各部分电源， 包括望远镜十字丝和显示屏的照明。
工程测量
全站仪结构及辅助设备
目前,全站仪在现代工程中基本得到普及,世界上许 多著名测绘仪器厂商均生产各种型号的全站仪.
日本:索佳(SOKKIA),尼康(Nikon)，托普康 (TOPCON），宾得（PENTAX）， 瑞士:徕卡（Leica）， 德国:蔡司（Zeiss）， 美国:天宝（Trimble）， 中 国:南方NTS系列，苏光OTS系列等。
各种全站仪外貌和结构各不相同，但就其使用功能 上却大同小异。现以索佳SET系列全站仪为例进行介绍。
工程测量
全站仪简介
全站仪简介
全站仪作为光电技术的最新产物,智能化的测量产品,是 目前各工程单位进行测量和放样的主要仪器,它的应用使测量 人员从繁重的测量工作中解脱出来。全站仪是由光电测距仪、 电子经纬仪和数据处理系统组合而成的测量仪器，可以在一 个测站上完成角度、距离、坐标和放样测量等工作。由于只 要一次安置仪器，便可以完成在该测站上所有的测量工作，
1提柄 2提柄固紧螺丝 3仪器高标志
测绘学基础五
区间 4 5 6 7
编码 0100 0101 0110 0111
区间 8 9 10 11
编码 1000 1001 1010 1011
区间 12 13 14 15
编码 1100 1101 1110 1111
编码度盘的角度分辨率δ与区间数S、码道数n之间的关系为：
360o 360o δ n S 2
DJ07、DJ1、DJ2 精密经纬仪
2、按精度： DJ 工程经纬仪
6
DJ15、DJ60 低精度
（三）经纬仪轴线关系
1、照准部水准管轴⊥竖轴；
2、横轴⊥竖轴；
3、视准轴⊥横轴； 4、竖丝⊥横轴。
二、光学经纬仪
1、水平度盘和竖直度盘 J 6 :1o （1）分划值 J 2 : 20 J : 4 1
竖直度盘 竖盘指标水准管
指标水准管气泡居中时，指标线 处于固定位置（应为铅垂状态）；
视准轴水平时，竖盘读数为常数。
三、电子经纬仪简介
电子经纬仪与光学经纬仪的根本 区别在于它用微机控制的电子测 角系统代替光学读数系统。
1、编码度盘测角系统
编 码 度 盘 组成 度 盘 光 电 读 数 系 统 电 子 测 微 器
竖直角 ° ′ ″ 0 37 33 0 37 36 0 37 27 0 37 32 △
§5.4 水平角观测的误差
1、仪器误差影响：指仪器不能满足设计理论要求而产生的误差。 由于仪器制造和加工不完善而引起的误差。 由于仪器检校不完善而引起的误差。 ⑴水平度盘偏心误差 度盘分划中心与照准部旋转中心不重合所致。
仰角：0 90 俯角：0 90
2、天顶距：天顶方向到视线的夹角。 Z=90° 经纬仪结构特点：
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数字测图原理与方法 闽江学院地理科学系
读数 在经纬仪瞄准目标之后从读数窗中读水平方向值。 读数与记录有呼有应，有错即纠。 纠错的原则“只能划改，不能涂改”。 最后的读数值应化为度、分、秒的单位。
数字测图原理与方法
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4、水平角的观测方法 方法一、测回法（只有两个方向）
数字测图原理与方法
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瞄准 瞄准的实质：安置在地面点上的经纬仪的望远镜视准 轴对准另一地面点的中心位置。一般地，被瞄准的地 面点上设有观测目标，目标中心在地面点的垂线上， 目标是瞄准的主要对象。 瞄准的步骤：大致瞄准、对光、精确瞄准。
数字测图原理与方法
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测水平角 用双丝夹 粗目标 测竖直角 用横丝切 目标顶部
在同一铅垂线上 读数装臵—用于读数
闽江学院地理科学系
数字测图原理与方法
DJ6光学经纬仪的构造
4、辅助工具
测钎、标杆和觇牌均为经纬仪瞄准目标时所使用的
照准工具。
数字测图原理与方法
闽江学院地理科学系
DJ6光学经纬仪的构造
总结 经纬仪常用旋钮的作用 （1）望远镜物镜调焦螺旋：调清物像，让目标成像 在十字丝分划板上。 （2）望远镜目镜调焦螺旋：调清十字丝，放大物像 （3）水平制动螺旋：限制照准部在水平方向上转动 （4）水平微动螺旋：精确控制水平方向对点，只有在水平制 动旋钮锁定后才起作用 （5）水平度盘位置变换手轮：用于设定某一个方向的水平角 为某一角度值 （6）望远镜制动旋钮：控制望远镜绕横轴转动 （7）望远镜微动螺旋：精确控制竖直方向对点，只在望远镜 制动旋钮锁定后才起作用
数字测图原理与方法 闽江学院地理科学系
三脚架架设 要求：高度适当， 架头概平，大致对 中，稳固可靠。
仪器架设
对中整平
B
光学对中器法
数字测图原理与方法
闽江学院地理科学系
对中整平
(1) 大致水平大致对中 眼睛看着对中器，拖动三脚架两个脚,使仪器大致对中, 并 保持“架头”大致水平。 (2) 伸缩脚架粗平 根据气泡位置，伸缩三脚架两个脚，使圆水准气泡居中。 (3) 脚螺旋精平——左手大拇指法则 (4) 架头上移动仪器，精确对中 (5) 脚螺旋精平 (6) 反复（4）、（5）两步。 对中和整平，一般都需要经过几次“整平→对中→整平” 的循环过程，直至整平和对中均符合要求。
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2 经纬仪的分类及基本结构
游标经纬仪
数字测图原理与方法
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2 经纬仪的分类及基本结构
光学经纬仪
数字测图原理与方法
闽江学院地理科学系
2 经纬仪的分类及基本结构
数字测图原理与方法
闽江学院地理科学系
2 经纬仪的分类及基本结构
Wild第一台电子经纬仪(1978年生产)- TC1电子经纬仪
数字测图原理与方法
Principle and Methods of Digital Mapping
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第五章 角度、距离测 量与全站仪
分两部分
第一部分 角度测量
第二部分 距离测量
数字测图原理与方法
闽江学院地理科学系
第一部分 角度测量
1 角度测量原理 2 经纬仪的分类及基本结构 3 经纬仪（全站仪）的对中整平 4 水平角的观测方法 5 水平角观测的误差 6 竖盘构造及竖角测定 7 经纬仪检验与校正
数字测图原理与方法 闽江学院地理科学系
DJ6光学经纬仪的构造 3、照准部 主要由望远镜、支架、竖直轴、水平轴、竖直制动 微动螺旋、水平制动微动螺旋、读数设备、水准器和光 学对点器等组成。 望远镜 — 用于瞄准目标 圆水准器 — 用于粗略整平仪器 管水准器 — 用于精确整平仪器
•
•
光学对点器— 用于使度盘中心和测点
2 经纬仪的分类及基本结构
DJ07 DJ01 DJ2 , DJ6 DJ15 一测回水平方向观测中误差“ 1、游标经纬仪：金属度盘 2、光学经纬仪：通过光学度盘（玻璃度盘）的放大来读数 3、电子经纬仪：用电子学的方法来读数的经纬仪。 4、电子全站仪：能同时测量角度和距离。
数字测图原理与方法
O
M
②盘右（倒镜）观测 瞄N， 记录 n右= 248°42′30″ 瞄M， 记录 m右= 180°00′24″ 下半测回角值： β右= n右- m右= 68°42′06″
N
③检核
限差：1、两个半测回方向值之差；2、各测回方向值之差
对于DJ6经纬仪，上下半测回角度之差应满足：
左 右 40
，否则，应重测。
④一测回角值 左 右 684209 2 当测角精度要求较高时，需观测多个测回： ①第一测回度盘归零； ②其他各测回间按180˚/n（n为测回数）的差值，变换度盘 （在不同的测回间，为了减小度盘刻划的误差，须配度盘180˚/n ） ③各测回角值之差不得超过40"； ④取各测回平均值作为最后结果。
水平角：相交的两直线之间的夹角在水平面上的 投影。
a O2 b O
A1 O1
数字测图原理与方法
A B
ba
仪器安置的高低 及瞄准目标的高 低不同部位对水 平角的观测有无 影响？
B1
角值范围：0˚~360˚
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竖直角测量原理
1、定义 ：在同一竖直面内目标方向与一特定方向之间 的夹角。
数字测图原理与Biblioteka 法闽江学院地理科学系2 经纬仪的分类及基本结构
基本结构及相互关系 照准部——水平制动螺旋、微动螺旋——竖轴 望远镜——竖直制动螺旋、微动螺旋——横轴、视准轴 水平度盘、竖直度盘及其分划中心 圆水准器——圆水准器的水准轴 水准管——水准管轴
光学对中器——光学垂线
数字测图原理与方法
闽江学院地理科学系
闽江学院地理科学系
7
8
9
7 51 54.5
'
''
50 1
数字测图原理与方法
0 2
光学经纬仪度盘读数原理
42˚ 52’2.0 "
数字测图原理与方法
闽江学院地理科学系
电子经纬仪测角的基本原理
电子经纬仪是一种采用光电元件实现测 角自动化、数字化的电子测角仪器。
特点： 1、采用电子测角系统， 自动显示测量结果；
2、可与测距仪组成全站仪；
3、测量数据处理自动化。
电子经纬仪和光学经纬仪的主要不同点在于电子经纬仪采用 了光电扫描度盘自动计数和读数自动显示存储系统。 电子经纬仪测角系统有3类：编码度盘、光栅度盘、条码度 盘。
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全站仪
1、同时测角（水平角和竖角）； 2、望远镜的视准轴和测距仪的视准轴是同轴的； 3、对水平角和竖角进行补偿（具有双轴补偿器）； 4、数据电子显示，并存入内存储器，无须读数，无须记录。 5、数据记录量大 6、 数据输出——提供RS232C串口和电子手簿、掌上电脑、计算机等 外部设备连接；
1、操作步骤
M
①安臵仪器于O点，对中整平；
②正镜（盘左）瞄准M点，读数； ③顺时针转动仪器，瞄准N点读数； O ④倒镜（盘右），瞄准N点读数； ⑤逆时针转动仪器，瞄准M点读数。
N
2、记录与计算（见表3.1) ①盘左（正镜）观测 瞄M，记录 m左= 0°00′36″ 瞄N，记录 n左= 68°42′48″ 上半测回的角值： β左= n左- m左= 68°42′12″
光学经纬仪度盘读数原理
测微尺
水平读数：215˚ 06＇48 "
竖直读数：78˚ 52＇00"
数字测图原理与方法
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光学经纬仪度盘读数原理
3、双平板玻璃测微器的基本原理 转动测微手轮时，一对平板玻璃作等量相反方向转动可使度盘 分划线影像作相向移动而彼此接合，这个移动量可在秒盘相应 的转动量上显示出来。 度盘最小分划20' 转动测微手轮度盘使 对径分划影像重合。 整10‘在度盘上读取。 10‘对应600小格 最小分划1‘’ 不足10'在秒盘上读取
数字测图原理与方法
闽江学院地理科学系
1 角度测量原理
数字测图原理与方法
闽江学院地理科学系
1 角度测量原理
角度测量包括 水平角测量和竖直角测量。 水平角测量用于确定点的平面位臵。
竖直角测量用于测定高差或将 倾斜距离改化成水平距离。
常用仪器 经纬仪 全站仪
数字测图原理与方法
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1 角度测量原理
24
30 12
左 第二 测回 O
N 158 52 30
数字测图原理与方法 闽江学院地理科学系
DJ6光学经纬仪的构造
（8）反光镜：调节读数窗口的亮度 （9）读数目镜调焦螺旋：控制读数窗口的清晰度 （10）测微轮：用于调整读数窗口中上下对径分划 线的相对位置（当上下对径分划线对齐时才能读数） （11）光学对中器：用于观察仪器中心是否与地面 测站点对准 （12）对中器调焦螺旋：用于调节对中器目镜及物 镜的清晰度，以便能看清地面上的测站点 （13）度盘换像轮：用于在读数窗口中切换水平度 盘和竖直度盘的影像。
目标方向与水平方向间的夹 角称为高度角，又称竖角， 值范围：-90 ~ +90° 视线向上倾斜，称仰角， α为正值； 视线向下倾斜，称俯角， α为负值。
α1
α2
2、原理：
α =目标视线读数—水平视线读数
另一种是目标方向与天顶方向所构成的角，称为天顶距，一般用 Z表示，值范围：0 ~ 180°
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数字测图原理与方法
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激光经纬仪
弯管目镜
读数 在经纬仪瞄准目标之后从读数窗中读水平方向值。 读数与记录有呼有应，有错即纠。 纠错的原则“只能划改，不能涂改”。 最后的读数值应化为度、分、秒的单位。
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4、水平角的观测方法 方法一、测回法（只有两个方向）
数字测图原理与方法
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瞄准 瞄准的实质：安置在地面点上的经纬仪的望远镜视准 轴对准另一地面点的中心位置。一般地，被瞄准的地 面点上设有观测目标，目标中心在地面点的垂线上， 目标是瞄准的主要对象。 瞄准的步骤：大致瞄准、对光、精确瞄准。
数字测图原理与方法
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测水平角 用双丝夹 粗目标 测竖直角 用横丝切 目标顶部
在同一铅垂线上 读数装臵—用于读数
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数字测图原理与方法
DJ6光学经纬仪的构造
4、辅助工具
测钎、标杆和觇牌均为经纬仪瞄准目标时所使用的
照准工具。
数字测图原理与方法
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DJ6光学经纬仪的构造
总结 经纬仪常用旋钮的作用 （1）望远镜物镜调焦螺旋：调清物像，让目标成像 在十字丝分划板上。 （2）望远镜目镜调焦螺旋：调清十字丝，放大物像 （3）水平制动螺旋：限制照准部在水平方向上转动 （4）水平微动螺旋：精确控制水平方向对点，只有在水平制 动旋钮锁定后才起作用 （5）水平度盘位置变换手轮：用于设定某一个方向的水平角 为某一角度值 （6）望远镜制动旋钮：控制望远镜绕横轴转动 （7）望远镜微动螺旋：精确控制竖直方向对点，只在望远镜 制动旋钮锁定后才起作用
数字测图原理与方法 闽江学院地理科学系
三脚架架设 要求：高度适当， 架头概平，大致对 中，稳固可靠。
仪器架设
对中整平
B
光学对中器法
数字测图原理与方法
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对中整平
(1) 大致水平大致对中 眼睛看着对中器，拖动三脚架两个脚,使仪器大致对中, 并 保持“架头”大致水平。 (2) 伸缩脚架粗平 根据气泡位置，伸缩三脚架两个脚，使圆水准气泡居中。 (3) 脚螺旋精平——左手大拇指法则 (4) 架头上移动仪器，精确对中 (5) 脚螺旋精平 (6) 反复（4）、（5）两步。 对中和整平，一般都需要经过几次“整平→对中→整平” 的循环过程，直至整平和对中均符合要求。
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2 经纬仪的分类及基本结构
游标经纬仪
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2 经纬仪的分类及基本结构
光学经纬仪
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2 经纬仪的分类及基本结构
数字测图原理与方法
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2 经纬仪的分类及基本结构
Wild第一台电子经纬仪(1978年生产)- TC1电子经纬仪
数字测图原理与方法
Principle and Methods of Digital Mapping
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第五章 角度、距离测 量与全站仪
分两部分
第一部分 角度测量
第二部分 距离测量
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第一部分 角度测量
1 角度测量原理 2 经纬仪的分类及基本结构 3 经纬仪（全站仪）的对中整平 4 水平角的观测方法 5 水平角观测的误差 6 竖盘构造及竖角测定 7 经纬仪检验与校正
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DJ6光学经纬仪的构造 3、照准部 主要由望远镜、支架、竖直轴、水平轴、竖直制动 微动螺旋、水平制动微动螺旋、读数设备、水准器和光 学对点器等组成。 望远镜 — 用于瞄准目标 圆水准器 — 用于粗略整平仪器 管水准器 — 用于精确整平仪器
•
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光学对点器— 用于使度盘中心和测点
2 经纬仪的分类及基本结构
DJ07 DJ01 DJ2 , DJ6 DJ15 一测回水平方向观测中误差“ 1、游标经纬仪：金属度盘 2、光学经纬仪：通过光学度盘（玻璃度盘）的放大来读数 3、电子经纬仪：用电子学的方法来读数的经纬仪。 4、电子全站仪：能同时测量角度和距离。
数字测图原理与方法
O
M
②盘右（倒镜）观测 瞄N， 记录 n右= 248°42′30″ 瞄M， 记录 m右= 180°00′24″ 下半测回角值： β右= n右- m右= 68°42′06″
N
③检核
限差：1、两个半测回方向值之差；2、各测回方向值之差
对于DJ6经纬仪，上下半测回角度之差应满足：
左 右 40
，否则，应重测。
④一测回角值 左 右 684209 2 当测角精度要求较高时，需观测多个测回： ①第一测回度盘归零； ②其他各测回间按180˚/n（n为测回数）的差值，变换度盘 （在不同的测回间，为了减小度盘刻划的误差，须配度盘180˚/n ） ③各测回角值之差不得超过40"； ④取各测回平均值作为最后结果。
水平角：相交的两直线之间的夹角在水平面上的 投影。
a O2 b O
A1 O1
数字测图原理与方法
A B
ba
仪器安置的高低 及瞄准目标的高 低不同部位对水 平角的观测有无 影响？
B1
角值范围：0˚~360˚
闽江学院地理科学系
竖直角测量原理
1、定义 ：在同一竖直面内目标方向与一特定方向之间 的夹角。
数字测图原理与Biblioteka 法闽江学院地理科学系2 经纬仪的分类及基本结构
基本结构及相互关系 照准部——水平制动螺旋、微动螺旋——竖轴 望远镜——竖直制动螺旋、微动螺旋——横轴、视准轴 水平度盘、竖直度盘及其分划中心 圆水准器——圆水准器的水准轴 水准管——水准管轴
光学对中器——光学垂线
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7
8
9
7 51 54.5
'
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光学经纬仪度盘读数原理
42˚ 52’2.0 "
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电子经纬仪测角的基本原理
电子经纬仪是一种采用光电元件实现测 角自动化、数字化的电子测角仪器。
特点： 1、采用电子测角系统， 自动显示测量结果；
2、可与测距仪组成全站仪；
3、测量数据处理自动化。
电子经纬仪和光学经纬仪的主要不同点在于电子经纬仪采用 了光电扫描度盘自动计数和读数自动显示存储系统。 电子经纬仪测角系统有3类：编码度盘、光栅度盘、条码度 盘。
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全站仪
1、同时测角（水平角和竖角）； 2、望远镜的视准轴和测距仪的视准轴是同轴的； 3、对水平角和竖角进行补偿（具有双轴补偿器）； 4、数据电子显示，并存入内存储器，无须读数，无须记录。 5、数据记录量大 6、 数据输出——提供RS232C串口和电子手簿、掌上电脑、计算机等 外部设备连接；
1、操作步骤
M
①安臵仪器于O点，对中整平；
②正镜（盘左）瞄准M点，读数； ③顺时针转动仪器，瞄准N点读数； O ④倒镜（盘右），瞄准N点读数； ⑤逆时针转动仪器，瞄准M点读数。
N
2、记录与计算（见表3.1) ①盘左（正镜）观测 瞄M，记录 m左= 0°00′36″ 瞄N，记录 n左= 68°42′48″ 上半测回的角值： β左= n左- m左= 68°42′12″
光学经纬仪度盘读数原理
测微尺
水平读数：215˚ 06＇48 "
竖直读数：78˚ 52＇00"
数字测图原理与方法
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光学经纬仪度盘读数原理
3、双平板玻璃测微器的基本原理 转动测微手轮时，一对平板玻璃作等量相反方向转动可使度盘 分划线影像作相向移动而彼此接合，这个移动量可在秒盘相应 的转动量上显示出来。 度盘最小分划20' 转动测微手轮度盘使 对径分划影像重合。 整10‘在度盘上读取。 10‘对应600小格 最小分划1‘’ 不足10'在秒盘上读取
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1 角度测量原理
数字测图原理与方法
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1 角度测量原理
角度测量包括 水平角测量和竖直角测量。 水平角测量用于确定点的平面位臵。
竖直角测量用于测定高差或将 倾斜距离改化成水平距离。
常用仪器 经纬仪 全站仪
数字测图原理与方法
闽江学院地理科学系
1 角度测量原理
24
30 12
左 第二 测回 O
N 158 52 30
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DJ6光学经纬仪的构造
（8）反光镜：调节读数窗口的亮度 （9）读数目镜调焦螺旋：控制读数窗口的清晰度 （10）测微轮：用于调整读数窗口中上下对径分划 线的相对位置（当上下对径分划线对齐时才能读数） （11）光学对中器：用于观察仪器中心是否与地面 测站点对准 （12）对中器调焦螺旋：用于调节对中器目镜及物 镜的清晰度，以便能看清地面上的测站点 （13）度盘换像轮：用于在读数窗口中切换水平度 盘和竖直度盘的影像。
目标方向与水平方向间的夹 角称为高度角，又称竖角， 值范围：-90 ~ +90° 视线向上倾斜，称仰角， α为正值； 视线向下倾斜，称俯角， α为负值。
α1
α2
2、原理：
α =目标视线读数—水平视线读数
另一种是目标方向与天顶方向所构成的角，称为天顶距，一般用 Z表示，值范围：0 ~ 180°
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数字测图原理与方法
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激光经纬仪
弯管目镜