免棱镜全站仪是近年来在测绘工程中最新采用的新型测绘设备，尤其是人力所不及的地方，该设备的作用得以较大地发挥。本文对测量仪器发展史，全站仪的特点，全站仪数据采集和成果输出进行了介绍。主要对免棱镜全站仪在高层或者大型建筑物倾斜观测，高耸圆柱体倾斜测量，地形碎部测量，隧道断面测量和悬高测量中的实践应用进行了阐述，并结合免棱镜全站仪的特点，分析了其主要误差来源。全站仪在保证测量必要的精度的前提下，能够大大地减少劳动的强度，从而提高工作效率。

关键词：免棱镜全站仪   数据处理   实践应用

Abstract

 Non-Prism Total Station is the latest in recent years in mapping projects using the new mapping equipment, particularly where less than human by the device to a larger role to play. This history of the development of measuring instruments, total station features, Total Station data collection and results output are introduced. Mainly Prism Total Station at the top or large buildings tilt observation, tall cylinder tilt measurement, the Department of broken terrain measurement, the tunnel cross section measurements and REM in the practical application were described, and the combination of Prism Total Station characteristics, and analyzes its main source of error. Total Station in ensuring the accuracy of measurement necessary prerequisite, can greatly reduce the labor intensity, thereby enhancing efficiency. 

        Keywords: Non-PrismTotalStation  Data Processing  Practical Application

第一部分  论文部分

    第一章  全站仪的发展史    

                      第一节  几种测量仪器的发展动态    

1．  经纬仪的历史动态。

最早出现的经纬仪实际与航海有着非常密切的关系。早在十五、十六世纪的时候，英、法等国由于航海和战争的需要，需要绘制各种地图、海图。最早绘制地图使用的是三角测量法，就是根据两个已知点上的观测结果，求出远处第三点的位置,但由于没有合适的仪器，导致角度测量手段有限，精度不高，由此绘制出的地形图精度也不高。而经纬仪的发明，提高了角度的观测精度，同时简化了测量和计算的过程，也为绘制地图提供了更精确的数据。后来经纬仪被广泛地使用于各项工程建设的测量上。经纬仪包括基座、度盘（水平度盘和竖直度盘）和照准部三个部分。基座用来支撑整个仪器。水平度盘用来测量水平角。照准部上有望远镜、水准管以及读数装置等等。

 2．  光电测距仪的发展动态

随着现代科学技术的发展，尤其是光电技术的广泛应用，出现一种新的测距方法——电磁波测距，由于这种方法精度高，测程长，操作简便，对测线的地形条件要求低，速度快，效率高。因此，在20世纪八十年代末出现后，迅速受到广大测绘人员的好评并迅速投入到实际工程应用。

    测量仪器仪发展的趋势是轻便化、自动化、多功能化。目前市场上的测距仪种类繁多，但主要的生产厂家还是在瑞士、德国、日本。近几年我国的一些仪器厂家，如北京光学仪器厂、苏州光学仪器厂、常州大地测距仪厂、南方测绘仪器公司等先后引进技术和元件，进行国内组装和制造多种类型测距仪投入国内测局市场。

3.  全站仪

全站型电子速测仪（Electronic Total Station）。是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器。全站仪是人们在角度测量自动化的过程中应用而生的，各类电子经纬仪在各种测绘作业中起着巨大的作用。全站仪的发展经历了从组合式即光电测距仪与光学经纬仪组合，或光电测距仪与电子经纬仪组合，到整体式即将光电测距仪的光波发射接收系统的光轴和经纬仪的视准轴组合为同轴的整体式全站仪等几个阶段。

最初速测仪的距离测量是通过光学方法来实现的，我们称这种速测仪为“光学速测仪”。实际上，“光学速测仪”就是指带有视距丝的经纬仪，被测点的平面位置由方向测量及光学视距来确定，而高程则是用三角测量方法来确定的。

带有“视距丝”的光学速测仪，由于其快速、简易，而在短距离（100米以内）、低精度 （1/200(1/500）的测量中，如碎部点测定中，有其优势，得到了广泛的应用。

随着电子测距技术的出现，大大地推动了速测仪的发展。用电磁波测距仪代替光学视距经纬仪，使得测程更大、测量时间更短、精度更高。人们将距离由电磁波测距仪测定的速测仪笼统地称之为“电子速测仪”（Electronic Tachymeter）。

然而，随着电子测角技术的出现。 这一“电子速测仪”的概念又相应地发生了变化，根据测角方法的不同分为半站型电子速测仪和全站型电子速测仪。半站型电子速测仪是指用光学方法测角的电子速测仪，也有称之为“测距经纬仪”。这种速测仪出现较早，并且进行了不断的改进，可将光学角度读数通过键盘输入到测距仪，对斜距进行化算，最后得出平距、高差、方向角和坐标差，这些结果都可自动地传输到外部存储器中。全站型电子速测仪则是由电子测角、电子测距、电子计算和数据存储单元等组成的三维坐标测量系统，测量结果能自动显示，并能与外围设备交换信息的多功能测量仪器。由于全站型电子速测仪较完善地实现了测量和处理过程的电子化和一体化，所以人们也通常称之为全站型电子速测仪或简称全站仪。

20世纪八十年代末，人们根据电子测角系统和电子测距系统的发展不平衡，将全站仪分成两大类，即积木式和整体式。20世纪九十年代以来，基本上都发展为整体式全站仪。

第二节  我国测量仪器的发展

现有的测量仪器一般有：水准仪，经纬仪，平板仪，测距仪。其在我国历史发展一般可分以下几个阶段：二十世纪五十年代以前，主要是纯光学机械的测绘仪器；到六十年代起主要是对仪器的自动安平和成套附件进行改革；七十年代后主要应用电子技术、激光技术、微机技术实现外业数据自动采集，测量的自动归算、显示和储存。以及内业数据自动处理、存储、管理和应用；八十年代以后产生并发展了全球卫星导航定位系统GPS。

    从上世纪八十年代起十年时间内，我国传统测量仪器的研制和生产取得长足进展，并进入稳步发展阶段，其发函特点可概括为以下几个方面：

   ①生产标准和国际接轨。传统仪器技术水平达到七十年代末和八十年代中工业发达国家水平，为出口创汇奠定基础。其重要标志为：

   引进先进结构装置。快慢速调焦，复消色差正象望远镜，最短视距达0.5m；自动归零装置和自动安平装置；强制对中三角基座；正象光学对中器；同轴制微动机构；换盘和复测机构；读数系统视场数字化和不同颜色；安平警告装置等；测量仪器逐步实现通用化、标准化和自动化；测量仪器附件达16类、30种，初步形成配套。

   ②逐步完善品种系列。我国光学经纬仪系列已有6个精度等级，都已试制或形成规模生产，品种约20多种，其中最为主要的是精度为2秒和6秒级的工程经纬仪；水准仪系列除眺05级还在研制，其余三个精度等级也形成规模经济，品种约40种，最主要的是精度为1.5～2.5mm／km自动安平水准仪，加测微平板精度可达0.7mm／km；平板仪系列大中小光学平板仪都已规模生产，品种约十多种。除主导系列品种外，还根据我国的实际需要开发了垂准经纬仪、激光经纬仪、天文经纬仪、工具经纬仪、陀螺经纬仪、坡面经纬仪、无磁和地磁经纬仪、自准直经纬仪、径向差测量经纬仪、轻便经纬仪、电子和激光水准仪、手持水准仪等变形产品，满足工程测量的不同需求。

   ③生产能力逐步增强。随着市场竞争的日趋激烈，使测量仪器生产厂逐步减少，附件生产厂逐步增多，其布局日趋合理。据不完全统计，我国生产测量仪器厂家目前为20个。附件厂家26个，基本满足市场需求。

第二章 全站仪的特点

第一节 普通全站仪特点

1.  原理

全站仪是一种集光、机、电为一体的新型测角仪器，与光学经纬仪比较电子经纬仪将光学度盘换为光电扫描度盘，将人工光学测微读数代之以自动记录和显示读数，使测角操作简单化，且可避免读数误差的产生。电子经纬仪的自动记录、储存、计算功能，以及数据通讯功能，进一步提高了测量作业的自动化程度。

全站仪与光学经纬仪区别在于度盘读数及显示系统，电子经纬仪的水平度盘和竖直度盘及其读数装置是分别采用两个相同的光栅度盘（或编码盘）和读数传感器进行角度测量的。 根据测角精度可分为0.5″，1″，2″，3″，5″，10″等几个等级， 

2.  分类

全站仪采用了光电扫描测角系统，其类型主要有：编码盘测角系统、光栅盘测角系统及动态（光栅盘）测角系统等三种。

2.1　全站仪按其外观结构可分为两类：

积木型（Modular，又称组合型）

早期的全站仪，大都是积木型结构，即电子速测仪、电子经纬仪、电子记录器各是一个整体，可以分离使用，也可以通过电缆或接口把它们组合起来，形成完整的全站仪。

整体性（Integral）

随着电子测距仪进一步的轻巧化，现代的全站仪大都把测距，测角和记录单元在光学、机械等方面设计成一个不可分割的整体,其中测距仪的发射轴、接收轴和望远镜的视准轴为同轴结构。这对保证较大垂直角条件下的距离测量精度非常有利。

2.2  全站仪按测量功能分类，可分成四类：

  TCRP全站仪     （1）经典型全站仪（Classical total station）　　  

   经典型全站仪也称为常规全站仪，它具备全站仪电子测角电子测距和数据自动记录等基本功能，有的还可以运行厂家或用户自主开发的机载测量程序。其经典代表为徕卡公司的TC系列全站仪。

（2）机动型全站仪（Motorized total station）              

在经典全站仪的基础上安装轴系步进电机，可自动驱动    全站仪照准部和望远镜的旋转。在计算机的在线控制下，机动型系列全站仪可按计算机给定的方向值自动照准目标，并可实现自动正、倒镜测量。徕卡TCM系列全站仪就是典型的机动型全站仪。

（3）无合作目标性全站仪（Reflectorless total station）

无合作目标型全站仪是指在无反射棱镜的条件下，可对一般的目标直接测距的全站仪。因此，对不便安置反射棱镜的目标进行测量，无合作目标型全站仪具有明显优势。如徕卡TCR系列全站仪，无合作目标距离测程可达200m，可广泛用于地籍测量，房产测量和施工测量等。

（4）智能型全站仪（Robotic total station）

在机动化全站仪的基础上，仪器安装自动目标识别与照准的新功能，因此在自动化的进程中，全站仪进一步克服了需要人工照准目标的重大缺陷，实现了全站仪的智能化。在相关软件的控制下，智能型全站仪在无人干预的条件下可自动完成多个目标的识别、照准与测量，因此，智能型全站仪又称为“测量机器人”典型的代表有徕卡的TCA型全站仪等。

精度最高的全站仪TCA2003

2.3  全站仪按测距仪测距分类，还可以分为三类：

（1）短距离测距全站仪

测程小于3KM，一般精度为±（5mm+5ppm），                    

主要用于普通测量和城市测量。

（2）中测程全站仪

测程为3-15km,一般精度为±（5mm+2ppm），          

（3）长测程全站仪

±（2mm+2ppm)通常用于一般等级的控制测量。

测程大于15km，一般精度为±（5mm+1ppm），通常用于国家三角网及特级导线的测量。 

3．结构

全站仪几乎可以用在所有的测量领域。电子全站仪由电源部分、测角系统、测距系统、数据处理部分、通讯接口、及显示屏、键盘等组成。 

同电子经纬仪、光学经纬仪相比，全站仪增加了许多特殊部件，因此而使得全站仪具有比其它测角、测距仪器更多的功能，使用也更方便。这些特殊部件构成了全站仪在结构方面独树一帜的特点。 

3.1. 同轴望远镜 

全站仪的望远镜实现了视准轴、测距光波的发射、接收光轴同轴化。同轴化的基本原理是：在望远物镜与调焦透镜间设置分光棱镜系统，通过该系统实现望远镜的多功能，即既可瞄准目标，使之成像于十字丝分划板，进行角度测量。同时其测距部分的外光路系统又能使测距部分的光敏二极管发射的调制红外光在经物镜射向反光棱镜后，经同一路径反射回来，再经分光棱镜作用使回光被光电二极管接收；为测距需要在仪器内部另设一内光路系统，通过分光棱镜系统中的光导纤维将由光敏二极管发射的调制红外光传也送给光电二极管接收，进行而由内、外光路调制光的相位差间接计算光的传播时间，计算实测距离。 

同轴性使得望远镜一次瞄准即可实现同时测定水平角、垂直角和斜距等全部基本测量要素的测定功能。加之全站仪强大、便捷的数据处理功能，使全站仪使用极其方便。

全站仪剖视图

3.2．双轴自动补偿 

在仪器的检验校正中已介绍了双轴自动补偿原理，作业时若全站仪纵轴倾斜，会引起角度观测的误差，盘左、盘右观测值取中不能使之抵消。 

而全站仪特有的双轴（或单轴）倾斜自动补偿系统，可对纵轴的倾斜进行监测，并在度盘读数中对因纵轴倾斜造成的测角误差自动加以改正(某些全站仪纵轴最大倾斜可允许至±6′）。也可通过将由竖轴倾斜引起的角度误差，由微处理器自动按竖轴倾斜改正计算式计算，并加入度盘读数中加以改正，使度盘显示读数为正确值，即所谓纵轴倾斜自动补偿。 

双轴自动补偿的所采用的构造(现有水平,包括Topcon,Trimble):使用一水泡（该水泡不是从外部可以看到的，与检验校正中所描述的不是一个水泡）来标定绝对水平面，该水泡是中间填充液体，两端是气体。在水泡的上部两侧各放置一发光二极管，而在水泡的下部两侧各放置一光电管，用一接收发光二极管透过水泡发出的光。而后，通过运算电路比较两二极管获得的光的强度。当在初始位置，即绝对水平时，将运算值置零。当作业中全站仪器倾斜时，运算电路实时计算出光强的差值，从而换算成倾斜的位移，将此信息传达给控制系统，以决定自动补偿的值。自动补偿的方式初由微处理器计算后修正输出外，还有一种方式即通过步进马达驱动微型丝杆，把此轴方向上的偏移进行补正，从而使轴时刻保证绝对水平。

3.3．键盘 

　键盘是全站仪在测量时输入操作指令或数据的硬件，全站型仪器的键盘和显示屏均为双面式，便于正、倒镜作业时操作。 

3.4．存储器 

　全站仪存储器的作用是将实时采集的测量数据存储起来，再根据需要传送到其它设备如计算机等中，供进一步的处理或利用，全站仪的存储器有内存储器和存储卡两种。 

　全站仪内存储器相当于计算机的内存(RAM)，存储卡是一种外存储媒体，又称PC卡，作用相当于计算机的磁盘。 

3.5．通讯接口 

全站仪可以通过BS—232C通讯接口和通讯电缆将内存中存储的数据输入计算机，或将计算机中的数据和信息经通讯电缆传输给全站仪，实现双向信息传输。 

4.  使用

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。 

全站仪的基本操作与使用方法 ：

1）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。 

2）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。 

3）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。

 4）全站仪的数据通讯 

全站仪的的数据通讯是指全站仪与电子计算机之间进行的双向数据交换。全站仪与计算机之间的数据通讯的方式主要有两种，一种是利用全站仪配置的PCMCIA（personal computer memory card internation asso ciation,个人计算机存储卡国际协会，简称PC卡，也称存储卡）卡进行数字通讯，特点是通用性强，各种电子产品间均可互换使用；另一种是利用全站仪的通讯接口，通过电缆进行数据传输。

5.  检验

(1) 照准部水准轴应垂直于竖轴的检验和校正，检验时先将仪器大致整平,转动照准部使其水准管与任意两个脚螺旋的连线平行,调整脚螺旋使气泡居中,然后将照准部旋转180度,若气泡仍然居中则说明条件满足,否则应进行校正。

校正的目的是使水准管轴垂直于竖轴．即用校正针拨动水准管一端的校正螺钉，使气泡向正中间位置退回一半．为使竖轴竖直，再用脚螺旋使气泡居中即可．此项检验与校正必须反复进行，直到满足条件为止。

（2）十字丝竖丝应垂直于横轴的检验和校正

检验时用十字丝竖丝瞄准一清晰小点，使望远镜绕横轴上下转动，如果小点始终在竖丝上移动则条件满足．否则需要进行校正。

　校正时松开四个压环螺钉（装有十字丝环的目镜用压环和四个压环螺钉与望远镜筒相连接。转动目镜筒使小点始终在十字丝竖丝上移动，校好后将压环螺钉旋紧。

　（3）视准轴应垂直于横轴的检验和校正选择一水平位置的目标，盘左盘右观测之，取它们的读数（顾及常数１８０度）即得两倍的c（c=１／２（ɑ左－ɑ右）

（4）横轴应垂直于竖轴的检验和校正选择较高墙壁近处安置仪器。以盘左位置瞄准墙壁高处一点p(仰角最好大于３０度)，放平望远镜在墙上定出一点m1。倒转望远镜，盘右再瞄准p点，又放平望远镜在墙上定出另一点m2。如果m1与m2重合，则条件满足，否则需要校正。校正时，瞄准m1、 m2 的中点m,固定照准部，向上转动望远镜，此时十字丝交点将不对准p点。抬高或降低横轴的一端，使十字丝的交点对准p点。此项检验也要反复进行，直到条件满足为止。以上四项检验校正，以一、三、四项最为重要，在观测期间最好经常进行。每项检验完毕后必须旋紧有关的校正螺钉。

6. 前景

随着计算机技术的不断发展与应用以及用户的特殊要求与其它工业技术的应用，全站仪出现了一个新的发展时期，出现了带内存、防水型、防爆型、电脑型等等的全站仪。

目前，世界上最高精度的全站仪：测角精度（一测回方向标准偏差）0.52，测距精度 1mm+1ppm。利用ATR功能，白天和黑夜（无需照明）都可以工作。全站仪已经达到令人不可致信的角度和距离测量精度，既可人工操作也可自动操作，既可远距离遥控运行也可在机载应用程序控制下使用，可使用在精密工程测量、变形监测、几乎是无容许限差的机械引导控制等应用领域。

全站仪这一最常规的测量仪器将越来越满足各项测绘工作的需求，发挥更大的作用。

全站仪的测角系统与传统光学经纬仪测角系统不同点，全站仪的测角系统与传统光学经纬仪测角系统相比较，主要有两个方面的不同： 

（1）传统的光学度盘被绝对编码度盘或光电增量编码器所代替，用电子细分系统代替了传统的光学测微器； 

（2）由传统的观测者判读观测值及手工记录变为观测者直接读数并自动记录。 

全站仪的测距系统与一般测距仪基本一致，只是体积更小，通常采用半导体砷化镓发光二极管作为光源。不同厂家生产的不同类型及系列的全站仪，其最大测程和距离测量误差均有较大变化。 

全站仪的记录系统又称为电子数据记录器，它是一种存储测量资料的具有特定软件的硬件设备。数据记录器也有许多类型，但基本功能都一样，起着全站仪与电子计算机之间的桥梁作用，它使野外记录工作实现了自动化，减少了记录计算的差错，大大提高了野外作业的效率。目前，全站仪记录系统主要有三种形式：接口式、磁卡式和内存式。

第二节 免棱镜全站仪的特点

1.  无棱镜测量技术原理

免棱镜测量技术基于相位法原理，全站仪发出的激光束极为微小，它可精确地打到目标上，保证精度较高的距离测量。与有棱镜测量相比较，其优点是只要测点的反射介质满足免棱镜测量的条件，就不需要在测量点位上置放棱镜，即可精确的测定出该点的三维坐标。使用柯达灰度标准卡，其半径可达180米，它具有可见的红色激光斑以及微小的光束直径。为了达到出色的标准和基于考虑测量人员的身体安全的效果，采用最安全的一级激光，确保了免棱镜测量胜任于任何测量工作。对于测量人员提高作业效率来说是非常有利的。

2.  免棱镜测量技术特点

（1） 免棱镜测量技术适宜测量反射面裸露的测点高程，在岩石、公路、旱地、等视线的地形、地物点高程。

（2） 免棱镜测量适用于视线没有任何障碍的地形地物测量，若中间有障碍物则测量出的是障碍物的坐标、高程。如要测量测距范围之内500米处的地物点，若在300米处的地方有高树的树叶或树枝正好挡住视线，测到的将是300米处的树叶或树枝的坐标、高程。

（3） 注意不要将激光束射向似镜式表面，如汽车倒车镜与公路拐弯凸镜等。

（4） 施测过程中不要长时间通过目镜观测反射地物，避免阳光直射仪器镜头，以免眼睛受伤。

（5） 免棱镜测量适用于人员难以到达、反射介质好的地形地物测量，如悬崖、房屋、陡坎、方位物和有化学毒素的地物等。

（6） 免棱镜测量适用于通视条件好、反射介质好的地方，在被照射介质较暗、吸光性太强的地表流水等反射条件不好的地方不宜使用免棱镜测量。

（7） 免棱镜全站仪对于控制、地形和工程测量都具有重要作用，例如对于人们无法攀登的悬崖陡壁的地形测量、地下大型工程的断面测量、建筑物的变形测量等，采用免棱镜全站仪测量可以大大节约时间，提高劳动效率。尤其是用边角后方交会的方法在地下工程中布设临时控制点，可以将控制点布设洞壁上，避免了掌子头放样控制点的破坏。用边角后方布设控制点放样可大大提高掌子面的放样速度，明显提高生产效率。

（8） 免棱镜测量要耗费较大的电源，要保证在野外作业时带上充足的电源，必要时配置外挂电源。

（9） 实现了单人操作测量，节省了时间和降低了外业人员劳动强度，同时对提高外业工作人员的安全强度也产生了积极的影响。

3.  几大主流厂商主流产品及操作简介

随着科技的不断进步，测绘仪器设备迅速发展，新仪器不断的出现。在全站仪方面的重要发展是长距离棱镜全站仪的出现，免棱镜全站仪的免棱镜视距由初期几十米发展到当前的一千米以上。目前长距离免棱镜全站仪主要有徕卡（Leica）1200系列、拓普康GPT-3000LN系列和天宝5600系列，具有代表的长距离免棱镜全站仪是2004年瑞士徕卡公司在市场上推出的徕卡TPS1202全站仪和2005年日本拓普康公司推出的3002LN全站仪。前者采用激光免棱镜测距，在视线良好的条件下，免棱镜距可达400～500米，后者采用脉冲激光测距，在视线良好的条件下，免棱镜测距可达1100米。

  以下介绍拓普康3002LN、徕卡1202全站仪的性能比较、数据采集、数据传输，数据格式转换、地形图和工程图的绘制等。

拓普康3002LN与徕卡1202全站仪性能比较：

（1）拓普康3002LN与徕卡1202全站仪性的外观

拓普康GPT---3002LN          徕卡TPS1202

  （2） 拓普康GPT－3002LN全站仪

 GPT—3002LN有双光学系统在无棱镜模式下是窄光束测量，能确保瞄准点正好是被测点。另外一种就是有棱镜模式下的宽光束测量，即使在热闪烁条件下，长距离测量时该光束仍很稳定，因此可提供精密测量任务。该仪器有可见激光系统，仪器里面装有一个红色的极小点激光指示器。但该小红点没有徕卡仪器的小红点亮，据我们测试，可以看到30米内的红点位置，可以满足地下大型工程施测断面的需要。

GPT3002LN超长无棱镜测距功能，在气象条件较好的条件下，我们最长测距达到1130米，对于一般的山坡，超长测距会达到500～700米，观测控制点墩台，最远达到810米。

GPT3002NL系列的外形与GPT332W一样，大小也差不多，操作与332W大致相同。不同的是配有大数字健盘和激光测距系统。

（3） 徕卡TPS1202全站仪

 R1202全站仪属于徕卡TCR1200系列全站仪的一员，可胜任各类徕卡TC型的测量任务,如控制测量、施工放样、参考线放样、地形地籍测量等。 TCR1202具有三轴自动补偿系统，使测量精度安全可靠。

TCR1202全站仪采用独特的绝对编码度盘，图象处理技术，单次测量读取60条编码线，确保高精度测角；开机就测角，无需初始化。

TCR1202系列全站仪配有许多实用的功能和应用程序：如放样、导线测量、隐蔽点测量、参考线放样、DTM放样、定向与高程传递、面积计算、自由设站等。

TCR1202全站仪的特点的红外线测距是与望远镜同轴的，在跟踪作业模式下，测量速度会更高。采用512K标准的PCMCIA卡记录数据；仪器内存；RS232接口实时输出。

（4） 拓普康3002LN和徕卡1202两种全站仪性能比较

1）徕卡1202采用了视窗显示，独特的摩擦制动，激光对中，观测时可以不分正倒镜（正倒镜观测得出的坐标完全相同）等一系列提高观测速度的措施，因此观测效率明显高于其他型号的仪器。拓普康3002LN是在拓普康332W的基础上发展起来的，在拓普康系列的原操作系统的基础上进行了局部的改进，在使用方便快捷上与徕卡1202有明显的差距。

2）徕卡1202的数据传输系统和存储卡（CF卡）比较独特，在损坏后必须找徕卡仪器商配置，使用户感到不便。而拓普康全站仪所有型号的数据传输线、传输方式相同，可以通用，没有专用的CF卡，因此在数据传输方面，拓普康系列全站仪比较方便。

3）徕卡1202在照准目标时发出的红色激光，非常明亮，红色激光点在地下工程的洞壁上很清晰；拓普康3002LN发出的红色激光比较弱，对于地下工程，超出30米，红色激光点就很不清晰。无棱镜测距时，在查找目标方面，徕卡1202明显具有优势。

4）在免棱镜测距时，有时视线需要穿过小孔，例如在地下工程中，观测钢筋网后面的模板尺寸。徕卡1202一般只要激光线能穿过钢筋网，在模板上有红点出现，便能测出观测点坐标。而拓普康3002LN全站仪只有穿过直径大于5厘米的孔时（即激光线需要距离中间障碍物2.5厘米时，才能测出后面激光点的坐标。否则测出的距离或坐标是测站到障碍物的距离）。

5）免棱镜长距离测距，徕卡1202观测一个点大约需要1～2秒，而拓普康3002LN观测一个点大约需要7～8秒，徕卡1202照准目标后立即显示，而拓普康3002LN需要6秒钟后才显示。在地形测量中徕卡1202占有明显的优势。

6）根据我们的试验，在观测条件良好的条件下，徕卡1202免棱镜最远测距达521米，拓普康3002LN免棱镜测距最远达1130米。                                                                                                                     

超站仪 

（5） 超站仪是新一代的测量仪器产品，是将电子全站仪（TPS）和全球定位系统（GPS）集成的超站式集成测绘系统，既有全球定位系统的功能，又有全站仪的功能，是一种超级全站仪或超级全球定位系统。产品详细信息：

1）技术特点：

1、全站仪与GPS组成超站仪,  功能超群，可分可合。

2、无需做静态三角控制测量，无需做导线测量，超站仪即可从GPS获取绝对坐标，得出已知点坐标。

3、在最适合的地方设站，可解决定向、未知点坐标等问题。

4、免棱镜测量，所测即所得。

5、超站仪除显示GPS坐标外，还内装了测图和工程软件，可直接成图和做各类工程测量。

 2 ）全站仪技术指标：

精度：2"  2+2ppm

测程：棱镜 5km    

免棱镜：300m

3）GPS精度指标：

静态平面精度：±3mm+1ppm

静态高程精度：±5mm+1ppm

RTK平面精度： ±1cm+1ppm

RTK高程精度： ±2cm+1ppm

第三章 数据转换与坐标系

第一节 坐标系简介

1.  平面直角坐标系：

在平面“二维”内画两条互相垂直，并且有公共原点的数轴。简称直角坐标系。平面直角坐标系有两个坐标轴，其中横轴为X轴(x-axis)，取向右方向为正方向；纵轴为Y（y-axis)轴，取向上为正方向。坐标系所在平面叫做坐标平面，两坐标轴的公共原点叫做平面直角坐标系的原点。X轴和Y轴把坐标平面分成四个象限，右上面的叫做第一象限，其他三个部分按逆时针方向依次叫做第二象限、第三象限和第四象限。象限以数轴为界，横轴、纵轴上的点及原点不属于任何象限。一般情况下，x轴和y轴取相同的单位长度。

点的坐标：建立了平面直角坐标系后，对于坐标系平面内的任何一点，我们可以确定它的坐标(coordinate)。反过来，对于任何一个坐标，我们可以在坐标平面内确定它所表示的一个点。

 对于平面内任意一点C，过点C分别向Ｘ轴、Ｙ轴作垂线，垂足在Ｘ轴、Ｙ轴上的对应点a,b分别叫做点C的横坐标、纵坐标，有序实数对(ordered pair)（a,b）叫做点C的坐标。一个点在不同的象限或坐标轴上，点的坐标不一样。

特殊位置的点的坐标的特点：

1.x轴上的点的纵坐标为零；y轴上的点的横坐标为零。

2.第一、三象限角平分线上的点横、纵坐标相等；第二、四象限角平分线上的点横、纵坐标互为相反数。

3.在任意的两点中，如果两点的横坐标相同，则两点的连线平行于纵轴；如果两点的纵坐标相同，则两点的连线平行于横轴。

4.点到轴及原点的距离

点到x轴的距离为|y|； 点到y轴的距离为|x|；点到原点的距离为x的平方加y的平方再开根号；

在平面直角坐标系中对称点的特点：

1.关于x成轴对称的点的坐标，横坐标相同，纵坐标互为相反数。

2.关于y成轴对称的点的坐标，纵坐标相同，横坐标互为相反数。

3.关于原点成中心对称的点的坐标，横坐标与横坐标互为相反数，纵坐标与纵坐标互为相反数。

各象限内和坐标轴上的点和坐标的规律：

第一象限：（+，+）

第二象限：（-，+）

第三象限：（-，-）

第四象限：（+，-）

x轴正方向：（+，0）

x轴负方向：（-，0）

y轴正方向：（0，+)

y轴负方向：(0，-）

2．  测量坐标系 

测量二维坐标系统有球面或平面坐标：1）大地坐标系；2）高斯平面直角坐标系；3）平面直角坐标系。无论是高斯平面直角坐标系还是平面直角坐标系，均以纵轴为轴，横轴为轴，这与数学上笛卡尔平面坐标系的轴和轴正好相反；测量与数学上关于坐标象限的规定也有所不同，二者均以北东为第一象限，但数学上的四个象限为逆时针递增，而测量上则为顺时针递增。数学中的平面直角坐标以纵轴为y轴，自原点向上为正，向下为负；以横轴为x轴，自原点向右为正，向左为负；象限按逆时针方向编号。 

测量上的平面直角坐标系以南北方向的纵轴为x轴，自原点向北为正，向南为负；以东西方向的横轴为y轴，自原点向东为正，向西为负；象限按顺时针方向编号。

由此看出，测量上的平面直角坐标与数学中的平面直角坐标是有所不同的， 理由是由于测量工作中以极坐标表示点位时其角度值是以北方向为准按顺时针方向计算的，而数学中则是以横轴为准按逆时针方向计算的，把x轴与y轴纵横互换后，数学中的全部三角公式都同样能在测量中直接应用，不需作任何变更。

3．CAD、CASS坐标系

测量坐标系中(x,y)代表的是（北方向坐标，东方向坐标），此时X轴是纵轴，Y轴是横轴。而在CAD坐标系中(x,y)代表的是（横坐标，纵坐标），此时X轴是横轴，Y轴是纵轴。所以，测量坐标系中的(x,y)输入CAD时应为(y,x)，关键是理解两个坐标系的纵横轴关系。CASS坐标系同测量坐标系，横轴为y纵轴为x。

4．  SD max坐标系

参考坐标系决定了用户执行移动、旋转、缩放等操作时所使用的x，y与z轴方向及坐标系原点。例如，要精确地移动、旋转或缩放物体，应首先选择合适的坐标系，然后再借助状态栏中的坐标输入框输入具体数值。

物体的轴点相当于创建物体时的几何中心，它主要被作为旋转物体时的旋转中心。但是，通过适当的操作可改变物体轴点的位置。

下面简要地介绍几种主要SD max参考坐标系的含义。

1、World：世界坐标系，又称世界空间。位于各视口左下角的图标，显示了世界坐标系的方向，其坐标原点位于视口中心。该坐标系永远不会变化。

2、 Screen：屏幕坐标系，此时将使用活动视口屏幕作为坐标系。在活动视口中，x轴将永远在视图的水平方向并且正向向右，y轴将永远在视图的垂直方向并且正向向上，z轴将永远垂直于屏幕并且正向指向用户。

3 、View：视图坐标系，它混合了世界坐标系与屏幕坐标系。其中，在正交视图（如前视图、俯视图、左视图、右视图等）中使用屏幕坐标系，而在透视等非正交视图中使用世界坐标系。

4、 Local：局部坐标系，表示使用所选物体本身的坐标系，又称物体空间。物体本身的坐标系由其轴点决定，但是通过在Hierarchy面板中选择Pivot面板上的Affect Pivot Only按钮，然后利用移动、旋转工具可调整物体的轴点。

5、 Pick：拾取坐标系。选择该项后，单击图中任意物体可将该物体的坐标系设置为当前坐标系，且物体名称被添加进坐标系下拉列表中。

第二节  测图软件综述

1．测绘综合软件包

CASS 7.0 061225 for CAD2004 2005 2006 

CASSCAN50 南方测绘矢量化软件

NASEW2003 智能图文网平差 

PowerAdj40-2GPS数据处理综合软件包

SuperMap Deskpro 5.5 超图软件 

SV300 6.0 FOR CAD 2004 威远图最新版 

南方测图精灵2005 PDA 

地形图纠正软件MapClibration2.0、威远图 CitoMap（SV3000 R2002） 

工程测量数据处理系统5.3X

拓普康EDMS6.0、方量大师

2． CASS 2008的功能简绍

一般地形图包括：

1、点状地物：控制点、符号、工矿符号等．

2、线类地物：管线、道路、水系、境界等．

3、面状地物：需要填充符号的，如居民地、植被、水塘等．

地形图的地形要素很多，已将它们总结归类为十大类．

    1、测量控制点；

    2、居民地；

    3、工矿企业建筑物和公共设施；

    4、地物；

    5、道路及附属设施；

    6、管线及附属设施；

    7、水系及垣栅；

    8、境界；

    9、地貌与土质；

    10、植被．

地物一般可分为两大类：一类是自然地物，如河流、湖泊、森林、草地、岩石等。另一类是经过人类物质生产活动改造了的人工地物，如房屋、高压输电线、运动场等。或是将它们的边界位置表示在图上，边界内再绘上相应的地物符号，如森林、草地、沙漠等。对于不能依比例尺表示的地物，在地形图上是以相应的地物符号表示在地物的中心位置上，如水塔、烟囱、纪念碑、单线道路、单线河流等。

测绘地物必须根据规定的测图比例尺，按规范和图式的要求，经过综合取舍，将各种地物表示在图上。国家测绘总局和有关的勘测部门制定的各种比例尺的规范和图式，是测绘地形图的依据，必须遵守。

数字化测图的碎部测量数据采集一般用全站仪或速测仪等电子仪器进行，工作时应将全站仪与南方电子手簿用数据传输电缆正确地连接（南方电子手簿有HP2110、MG(测图精灵)，具体连接方法见《南方电子手簿NFSB使用说明书》，《测图精灵用户手册》，如果采用带内存的全站仪则不用接电子手簿）；当地物比较规整时，可以采用“简码法”模式，在现场可输入简码，室内自动成图。最好采用“草图法”模式，现场绘制草图，室内用编码引导文件或用测点点号定位方法进行成图。

根据CASS 2008的特点，一个作业小组可配备:测站1人，镜站1-3人，领尺员2人；如果配套使用测图精灵，则一般测站一人，镜站1-3人即可，无需领尺员了。根据地形情况，镜站可用单人或多人。领尺员负责画草图和室内成图，是核心成员，一般外业一天，内业一天，2人轮换，也可根据本单位实际情况自由安排。（有些单位在任务紧时，白天进行外业工作，晚上进行内业工作）

下面分别介绍“草图法”和“简码法”的作业流程。另外补充介绍“测图精灵”采集的数据在CASS 2008中成图的方法。

“草图法”工作方式：

“草图法”工作方式要求外业工作时，除了测量员和跑尺员外，还要安排一名绘草图的人员，在跑尺员跑尺时，绘图员要标注出所测的是什么地物（属性信息）及记下所测点的点号（位置信息），在测量过程中要和测量员及时联系，使草图上标注的某点点号要和全站仪里记录的点号一致，而在测量每一个碎部点时不用在电子手簿或全站仪里输入地物编码，故又称为“无码方式”。

“草图法”在内业工作时，根据作业方式的不同，分为“点号定位”、“坐标定位”、“编码引导”几种方法。

“点号定位”法作业流程

1. 定显示区

定显示区的作用是根据输入坐标数据文件的数据大小定义屏幕显示区域的大小，以保证所有点可见。

首先移动鼠标至“绘图处理”项，按左键，然后选择“定显示区”项，按左键，这时，需输入碎步点坐标数据文件名。可直接通过键盘输入，如在“文件（N）:”(即光标闪烁处)输入C:＼CASS2008＼DEMO＼YMSJ.DAT后再移动鼠标至“打开（O）”处，按左键。也可参考WINDOWS选择打开文件的操作方法操作。这时，命令区显示：最小坐标（米）X=87.315，Y=97.020最大坐标（米）X=221.270，Y=200.00

2. 选择测点点号定位成图法

移动鼠标至屏幕右侧菜单区之“坐标定位/点号定位”项，按左键， 输入点号坐标点数据文件名C:＼CASS2008＼DEMO＼YMSJ.DAT后，命令区提示：

3.  绘平面图

根据野外作业时绘制的草图，移动鼠标至屏幕右侧菜单区选择相应的地形图图式符号，然后在屏幕中将所有的地物绘制出来。系统中所有地形图图式符号都是按照图层来划分的，例如所有表示测量控制点的符号都放在“控制点”这一层，所有表示地物的符号都放在“地物”这一层，所有表示植被的符号都放在“植被园林”这一层。

（1） 为了更加直观地在图形编辑区内看到各测点之间的关系，可以先将野外测点点号在屏幕中展出来。其操作方法是：先移动鼠标至屏幕的顶部菜单“绘图处理”项按左键，这时系统弹出一个下拉菜单。再移动鼠标选择“展点”项的“野外测点点号”项按左键。输入对应的坐标数据文件名C:＼CASS2008＼DEMO＼YMSJ.DAT后，便可在屏幕展出野外测点的点号。

（2）根据外业草图，选择相应的地图图式符号在屏幕上将平面图绘出来。

由33，34，35号点连成一间普通房屋。移动鼠标至右侧菜单“居民地/一般房屋”处按左键。再移动鼠标到“四点房屋”的图标处按左键，图标变亮表示该图标已被选中，然后移鼠标至OK处按左键。这时命令区提示：

绘图比例尺 1:输入1000，回车。

1.已知三点/2.已知两点及宽度/3.已知四点<1>:输入1，回车（或直接回车默认选1）。

说明：已知三点是指测矩形房子时测了三个点；已知两点及宽度则是指测矩形房子时测了二个点及房子的一条边；已知四点则是测了房子的四个角点。

点P/<点号>输入33，回车。

说明：点P是指由您根据实际情况在屏幕上指定一个点；点号是指绘地物符号定位点的点号（与草图的点号对应），此处使用点号。

点P/<点号>输入34，回车。

点P/<点号>输入35，回车。

这样，即将33、34、35号点连成一间普通房屋。

注意：

（1）当房子是不规则的图形时，可用“实线多点房屋”或“虚线多点房屋”来绘；

（2）绘房子时，输入的点号必须按顺时针或逆时针的顺序输入，如上例的点号按34、33、35或35、33、34的顺序输入，否则绘出来房子就不对。

重复上述操作，将37、38、41号点绘成四点棚房；60、58、59号点绘成四点破坏房子；12、14、15号点绘成四点建筑中房屋；50、52、51、53、54、55、56、57号点绘成多点一般房屋；27、28、29号点绘成四点房屋。

同样在“居民地/垣栅”层找到“依比例围墙”的图标，将9、10、11号点绘成依比例围墙的符号；在“居民地/垣栅”层找到“篱笆”的图标将47、48、23、43号点绘成篱笆的符号。

再把草图中的19，20，21号点连成一段陡坎，其操作方法：先移动鼠标至右侧屏幕菜单“地貌土质/坡坎”处按左键。 

移鼠标到表示未加固陡坎符号的图标处按左键选择其图标，再移鼠标到OK处按左键确认所选择的图标。命令区便分别出现以下的提示：

请输入坎高，单位：米<1.0>：输入坎高，回车（直接回车默认坎高1米）。

说明：在这里输入的坎高（实测得的坎顶高程），系统将坎顶点的高程减去坎高得到坎底点高程，这样在建立（DTM）时，坎底点便参与组网的计算。

点P/<点号>：输入19，回车。

点P/<点号>：输入20，回车。

点P/<点号>：输入21，回车。

点P/<点号>：回车或按鼠标的右键，结束输入。

拟合吗？回车或按鼠标的右键，默认输入N。

说明：拟合的作用是对复合线进行圆滑。

这时，便在19，20，21号点之间绘成陡坎的符号。注意：陡坎上的坎毛生成在绘图方向的左侧。

这样，重复上述的操作便可以将所有测点用地图图式符号绘制出来。在操作的过程中，您可以嵌用CAD的透明命令，如放大显示、移动图纸、删除、文字注记等。

“坐标定位”法作业流程：

1.定显示区

此步操作与“点号定位”法作业流程的“定显示区”的操作相同。

2.选择坐标定位成图法

移动鼠标至屏幕右侧菜单区之“坐标定位”项，按左键，即进入“坐标定位”项的菜单。如果刚才在“测点点号”状态下，可通过选择“CASS 2008成图软件”按钮返回主菜单之后再进入“坐标定位”菜单。

3. 绘平面图

与“点号定位”法成图流程类似，需先在屏幕上展点，根据外业草图，选择相应的地图图式符号在屏幕上将平面图绘出来，区别在于不能通过测点点号来进行定位了。仍以作居民地为例讲解。移动鼠标至右侧菜单“居民地”处按左键，系统便弹出如图3-19所示的对话框。再移动鼠标到“四点房屋”的图标处按左键，图标变亮表示该图标已被选中，然后移鼠标至OK处按左键。这时命令区提示：

1.已知三点/2.已知两点及宽度/3.已知四点<1>:输入1，回车（或直接回车默认选1）。

输入点:移动鼠标至右侧屏幕菜单的“捕捉方式”项，击左键。再移动鼠标到“NOD”（节点）的图标处按左键，图标变亮表示该图标已被选中，然后移鼠标至OK处按左键。这时鼠标靠近33号点，出现黄色标记，点击鼠标左键，完成捕捉工作。

输入点:同上操作捕捉34号点。

输入点:同上操作捕捉35号点。

这样，即将33，34，35号点连成一间普通房屋。

注意：在输入点时，嵌套使用了捕捉功能，选择不同的捕捉方式会出现不同形式的黄颜色光标，适用于不同的情况。“捕捉方式”的详细使用方法参见《参考手册》第一章。

命令区要求“输入点”时，也可以用鼠标左键在屏幕上直接点击，为了精确定位也可输入实地坐标。下面以“路灯”为例进行演示。移动鼠标至右侧屏幕菜单“地物/公共设施”处按左键，这时系统便弹出“地物/公共设施”的对话框，移动鼠标到“路灯”的图标处按左键，图标变亮表示该图标已被选中，然后移鼠标至“确定”处按左键。这时命令区提示：

输入点:输入143.35,159.28，回车。这时就在（143.35,159.28）处绘好了一个路灯。

注意：随着鼠标在屏幕上移动，左下角提示的坐标实时变化。

地物测绘主要是将地物的形状特征点测定下来。例如：地物的转折点、交叉点、曲线上的弯曲交换点、地物的中心点等。连接这些特征点，便得到与实地相似的地物形状

地形图清绘的目的和要求

清绘的目的：通过外业测图得到的地形原图，由于受各种条件的，一方面在原图的绘图质量、符号规格、注记书写以及图幅整饰等方面不可能完全符合图式的规格和满足地图工作的要求；另一方面有的符号、注记布置不合理，各地图要素之间的关系处理不合理。而且地形图的内容繁多，彼此的关系复杂，一笔一划的不当，都影响地形图的质量。地形原图的清绘，是解决图纸上存在问题的重要手段。

对图纸加工，原则上是按原图上的线条、符号的位置，照图式的规定进行描绘整饰，同时，对原图上存在的问题，如符号使用不当、符号与说明的矛盾、地图要素之间的关系不合理以及其它等问题，都必须有根据地改正，不得任意涂改，使原图经过加工清绘后，统一了符号规格，保证了各要素之间的正确关系，做到了注记布置恰当，字体合规定，成为精确、合理、清晰而美观的地形图。

清绘要求：1．绘出的地形图不超过误差限度。2．在保证地形图的精度和规格的要求收，正确处理好各要素之间的关系。3．各要素要主次分明，相互关系明确。4．应互相间断的符号和符号与注记之间的间隔符合要求。5．全图幅没有错误、遗漏和不合理或含混不清的地方。6．描绘的线条充实实在，注记布置恰当，字体合要求，笔划清晰。

地形图的绘制

描绘地物应掌握的原则：1．凡是能依比例尺表示的地物，就应该按其轮廓形状测绘到地形图上。2．对不能依比例尺表示的地物，则可在图上标明其中心位置，画上记号，整饰图时再用规定的符号表示。3．根据测图比例尺，按地形测量规范和地形图图式要求，对测区内的各种地物综合取舍的表示在图上，否则会因内容太多，造成主次不分、不清晰而影响使用。

勾绘等高线：在勾绘等高线时，由于所测的地貌点的高程并一定是整数，而等高线必须通过高程为整数的位置，所以等高线的位置要用内插法在所测碎部点之间求得。

连接地性线：当测绘出足够数量的碎部点后，测绘员应及时对照实地情况，用铅笔轻轻地在图上连接地性线。

确定等高线的通过点：由于地性线上所有倾斜变换处，在测定地貌特征点时已确定，故同一条地性线上相邻特征点间，可认为坡度不变，在选择了一定等高距的条件下，图上等高线通过点的间距相等，一般采用“取头定尾、等分中间 ”的目估方法来勾绘等高线。

对照实地形状勾绘等高线：在地性线上由内插确定出各等高线的通过点后，就可依据实际地貌，将高程相同的相邻点用圆滑的曲线连接起来，得到一条条等高线。

测图检查

测图人员在整个测绘过程中，将检查工作贯穿于测绘始终。测图时，检查仪器的对中、整平和定向情况，使其不超过规定的限值，每一测站检查所测的地物有无遗漏，所用符号是否准确，取舍是否适当，对已勾绘出的等高线与实地地貌的总体形态是否一致等。

地形图的拼接、清绘、整饰与验收

地形图的拼接：当测图面积较大时，必须分幅测绘。由于测绘误差，在相邻图幅拼接处，地物轮廓线和等高线都不可能完全吻合，为便于拼接，规定全幅图的四周均须测出图廓5mm，对线状地物应测至主要的转折点和交叉点。

地形图的清绘、整饰：

（1）用橡皮小心地擦掉图中不要的点线。

（2）所有地物、地貌符号都应按图式的规定进行清绘。

（3）各种文字注记应在适当的位置、字的大小、字体和字头的朝向等均应符合图式的规定。

（4）重新描绘坐标格网交点，并在内图廓外四角注明坐标值。

（5）根据地形图图式，整饰图廓。在图廓外相应位置注写图名、图号、比例尺、接图表、测图日期和测图方法、坐标和高程系统、基本等高距等。

地形图的验收：验收时首先检查成果资料是否齐全，然后在全部成果中抽取较为重要的部分做重点检查，包括内业成果、资料和外业施测的检查，其余部分做一般性检查。通过检查鉴定各项成果是否乎规范及有关技术指标的要求，对成果质量做出正确的评价。

在验收时应作以下检查：

（1）对控制测量技术计划、施测方案、测量成果精度、野外观测记录、控制测量计算资料、地形图质量进行全面细致的内业检查。

（2）在野外对照实地情况进行巡视检查，查看地物、地貌有无遗漏，综合取舍是否合理，地物轮廓是否正确，地貌描绘是否真实。

（3）对原图上有怀疑的地方或重点部分，在其附近的图根点上安置仪器设站检查，检查中发现的错、漏应当场修改或补测。

地形图的修测

1．数字化地形图的修测方法

数字化测图技术就是利用计算机系统将地形图以坐标和代码的方式表示。一般有两种表示方式:已有地形图的数字化和野外测量数字化地图。将两种方式有机地结合起来是及时更新地形图的有效方法。

1) 针对已有地形图的数字化,采用扫描矢量化系统对航测大比例尺地形图进行数字化,然后利用野外电子平板测图系统将已矢量化的地形图调入野外电子平板测图系统,在野外利用全站仪进行修测、补测。这是数字化测图技术的一般方法。此方法主要应用在城区,面积不大,容易在野外对地物进行删除和补测。

2） 对于大面积变化的地方,则先利用野外电子平板测图系统测绘数字化地图,同时,对变化以外的地方多测20m 范围,以利于和原有图纸的接合。然后,将野外数字化地形图调入扫描矢量化系统,形成标准分幅的数字化地形图。这种方法主要用在解决由于扫描矢量化地形图在野外电子平板中进行修测、补测时删除地物、地貌时难以确定删除范围,造成实测过程中由于计算机处理而耽误时间,以及大面积删除地物、地貌时易造成混乱现象等情况。

3) 采用扫描矢量化系统对手工测绘的工程地形图进行扫描矢量化形成数字地图,然后和已有城市标准分幅大比例尺地形图重叠进行矢量化修改编辑,输出城市整体标准分幅的基本地形图。在采用数字化测图技术以前,先用传统的手工方法测绘大量城区、开发区改造后的地形图,测量的带状地形图。把这些图纸利用起来对于更新城市标准分幅地形图能起到事半功倍的效果。

4) 地形图修测中将扫描矢量化系统与野外电子平板测图系统有机地结合起来,其工序流程图如图1

所示。

第三节 几种全站仪外业数据采集

所谓外业数据采集是指利用全站仪测量观测点的坐标，并将测量结果存储在全站仪内存或CF卡上的过程。数据采集是数字化测图的重要步骤，一般在测量时需现场画出草图，并在草图上标注出典型地物的起始点号，以便内业数字化成图（还有编码成图）。以下分别介绍两种仪器的数据采集步骤。

1.  拓普康3002LN外业数据采集

（1）创建一个新文件或调出一个原有文件

建立一个文件是数字化测图的首要步骤，即在固定的测量范围内的所有测量点坐标必须存储在同一个文件下。建立一个文件的目的是为了调用和使用方便，同一固定地段，两次测量，也需要建立不同的文件名，例如工程测量的收方，就是用同一地段开挖前、开挖后两次数字化地形图，计算出的开挖或填充量。文件名一般以地名加上日期冠名，使用起来比较方便。如果在一个新的测站点上架设仪器进行数据采集，必须建立一个新的文件名；

如果原来测量没有测完，现在又进行补测点，则可以利用原有文件名。

在测站点上安置好仪器并量取仪器高后，按POWER 键打开仪器，进行水平和竖向转动，使仪器进入正常测量模式：

1）要创建一个新文件或直接输入文件名，可按F1（输入）键，然后键入文件名。

2）如果一个文件已被选定，则在该文件的左边显示一个符号“*”。

3）按F2（查找）键，可查看箭头所标定文件的数据内容。

2． 测站设置

测站设置是将测站点的坐标（X/Y/Z）和起始方向输入全站仪内存，为施测点坐标计算准备起算数据。一般全站仪都可以事先存入已知点的坐标，因此测站设置测站点的设置有两种方法：直接由键盘输入和利用内存中的坐标数据来设定。下面以直接由键盘输入为例介绍设置测站的步骤。

3.  数据采集

所谓数据采集就是将施测测点，并将测量结果存入全站仪内存或CF卡。

徕卡1202全站仪的数据采集

徕卡1202全站仪的显示屏较大，具有视窗的特点，打开仪器后显示6个图标：① 测量 ②程序运用 ③管理目录  ④输入输出  ⑤配置设置 ⑥工具栏

这六个图标就是六个菜单，打开测量菜单，显示开始测量菜单采集数据的步骤是建立作业、设站和测量，其中作业就是建立或调用文件。

徕卡1202全站仪是全中文界面，一般操作人员能根据仪器的提示完成数据采集的过程。因此这部分省略。

4． 数据传输

外业数据采集完成后，要通过数据电缆将外业所测的碎部点数据自全站仪传输到计算机并以数据文件（ *.dat）的形式保存的过程数据传输。我国数字化成图通常采用南方CASS软件，因此本文介绍的拓普康全站仪数据传输，都是在CASS软件下进行的。对于徕卡1202采用专用的“TGO徕卡综合办公室”软件包或CF卡直接将观测数据传入计算机，一般不能用CASS软件传输。

4．1  计算机接受数据的操作步骤：

4．1．1用拓普康仪器箱内传输线将计算机和仪器连接，打开仪器和计算机。

在计算机上打开南方CASS软件，进入CASS6.0软件系统，执行“数据（D）→读取全站仪→菜单命令，如下所示：

    l        通过点击可以改变存储数据文件的路径（目录）；

l        在此栏中输入传输的数据所要存储的文件名（缺省文件后缀为DAT）。

l        在屏幕下方命令行提示：

l        请选择通讯口：1.串口COM1  2.串口COM2  <1>

l        缺省选择串口COM1直接按回车，命令行提示：

l        请设置拓普康GTS-200通讯参数为：9600（波特率），N（校验），8（数据位），1（停止位）

l        按回车确认，屏示信息窗口：

4．2  全站仪发送数据的操作步骤：

1）按F键，可以设置全站仪的通讯参数；

2）按F1键，可以直接输入文件名；

3）取消发送可按F4（停止）键。

4．3  数据传输应注意的问题：

（1） 全站仪的通讯参数设置应与CASS6.0软件系统所要求的一致，即： 9600（波特率），N（校验），8（数据位），1（停止位）；

（2） 确保微机与全站仪的数据传输电缆的连接；

（3） 要先在微机上按回车键确认接收数据，然后在全站仪按[是]键开始发送数据。这样才能保证接收数据的完整性。

数据传输正确时，可以在CASS软件界面上看到数据传输。

4．4徕卡全站仪的数据输入

徕卡1202全站仪采用专用的“LGO徕卡综合办公室”软件包或CF卡直接将观测数据传入计算机，一般不能用CASS软件传输。通常采用CF卡，直接将数据导入计算机的Excel

进行处理后生成*.dat文件。过程和拓普康全站仪类似，这里省略。 

5． 内业编辑成图

5．1．新建或打开已有图形

（1）新建图形文件：执行“文件→新建图形文件…”菜单命令，直接按回车确认，新建缺省文件名为acadiso.dwt的图形文件。

（2）打开已有图形文件：执行“文件→打开已有图形…”菜单命令，屏示：

通过点击 可以改变搜索图形文件的路径（目录）；找到需要的图形文件后，单击打开按钮或双击文件名即可打开该图形文件。

5．2．展绘点位和点号 

（1）改变比例尺：对于新建的图形文件，在展点前要首先确定绘图比例尺：执行“绘图处理→改变当前图形比例尺”菜单命令，屏幕下方命令行提示：

输入新比例尺<1：500>  1：

输入比例尺分母回车确认，命令行提示：

是否自动改变符号大小? (1)是 (2)否 <1>

缺省回车确认或输入2再回车否认即可。

（2）展绘点位和点号：执行“绘图处理→展高程点→”菜单命令，屏示对话框如下：

点击“搜索(I)”栏的 按钮（如上图）选择测点坐标数据文件所在的目录， 之后在文件名列表中选择所要的坐标数据文件，点击 按钮执行展点命令。

5．3．连线编辑

完成展点后图形中显示出所展测点的点位和点号，下一步的连线编辑工作就是根据现场的地形情况来绘制地形图。这项工作的基本步骤是：首先在“屏幕菜单”中或者采用快捷键选择绘制地貌或地物的命令，再依次在图上选取组成所绘内容的点位，最后确认完成绘制。下面以几种常用的地形和地物目标为例介绍如下。

点击滚动条或者上一组和下一组按钮可以寻找所要绘制的目标，在文字内容栏或者图形示例栏选择所要绘制的目标。如选择四点房屋点击确定按钮，进行下一步命令行提示：

1.已知三点/2.已知两点及宽度/3.已知四点<1>：

选择绘制方法，以“2.已知两点及宽度”为例，输入2后确认回车，命令行提示：

输入点：

采用对象捕捉的方法在图上精确选择或者根据实地丈量结果在屏幕上直接点击拾取房屋一边的两点，之后命令行提示：

输入宽度<米，左+/右->：

采用对象捕捉的方法在图上精确选择或者根据实地丈量结果在屏幕上直接点击拾取自然斜坡坡底线的第一个点，之后命令行提示：

指定点：

输入点：

采用同样的方法选择自然斜坡坡底线的第二个点，之后命令行提示：

指定下一个点或[圆弧(A)/闭合(C)/半宽(H)/长度(L)/放弃(U)/宽度(W)]：

闭合C/隔一闭合G/隔一点J/微导线A/曲线边长Q/交会B/回退U/<指定点>：

采用同样的方法依次选择自然斜坡坡底线的第三直至最后一个点，回车确认，命令行提示：

5．4.展绘高程点并且绘制等高线

完成地貌地物的连线编辑后，下一步是展绘高程点和绘制等高线的工作。

（1）首先要关闭测点点号和点位的图层，常用如下方法：

在工具栏中点击的按钮打开图层管理状态栏如下：

选择ZDH图层并且点击其图层开关指示灯使之变暗，即可把测点点号和点位的图层ZDH关闭。可以采用同样的方法打开或关闭其他图层。

（2）展绘高程点：执行“绘图处理→展点→高程点”菜单命令，屏示对话框如下：

点击“搜索(I)”栏的 按钮（如上图）选择测点坐标数据文件所在的目录， 之后在文件名列表中选择所要的坐标数据文件，点击按钮执行展点命令后，命令行提示：

注记高程点的距离（米）：

根据需要输入高程点的注记间距，回车确认即完成高程点的展绘。

（2）绘制等高线：

（3）在“屏幕菜单”中选择“等高线S”，屏示对话框如下：

 　在文字内容栏或者图形示例栏选择等高线，点击确定按钮，进行下一步命令行提示：

输入由图面建立DTM：

输入相应点后回车确认，命令行提示：

第（2）点：直接回车，然后把要建立三角网的高程点匡起来然后用鼠标反键后会出现 接这回车就可以建立三角网了。

接着根据图上的三角网来修改不合格的三角网把错误的三角形删掉，根据实际地形和图上地形适当修改三角形修改完三角形后要记得把修改后的三角网存盘，不然的话就会出现和没修改一样的等高线图形。

然后绘制等高线，点击后会提示 输入 1米后回车，后接着回车，这样等高线就绘制成功。

图上的等高线以及地物地貌绘制和编辑完成后，要对高程点进行适当合理的取舍处理，使图面清晰美观。

5．5图幅分幅

（1）图形分幅：

在图形分幅前，您应作好分幅的准备工作。您应了解您图形数据文件中的最小坐标和最大坐标。注意：在CASS4.0软件下侧信息栏显示的坐标和测量坐标是相反的，即CASS4.0系统上前面的数为Y坐标（东方向），后面的数为X坐标（北方向）。

将鼠标移至“绘图处理”菜单项，点击左键，弹出下拉菜单，选择“图幅整饰”下面的“批量分幅”，命令区提示：

请选择图幅尺寸:(1)50*50 (2)50*40 <1>按要求选择。此处直接回车默认选1。

请输入分幅图目录名:输入分幅图存放的目录名，回车。

输入测区一角:在图形左下角点击左键。

输入测区另一角: 在图形右上角点击左键。

这样在所设目录下就产生了各个分幅图，自动以各个分幅图的左下角的东坐标和北坐标结合起来命名，如：“29.50-39.50”、“29.50-40.00”等。如果要求输入分幅图目录名时直接回车，则各个分幅图自动保存在指定的目录下。

（2） 图幅整饰：

首先选择“文件”的“打开已有图形…”项，把图形分幅时所保存的图形打开，再选择“绘图处理”中“图幅整饰”的“标准图幅（50350CM）”项（当然也可按要求选择“图幅整饰”的其它选项），显示如下图所示的对话框：

输入图幅的名字、邻近图名、测量员、制图员、审核员后用鼠标单击“确定”按扭即可，汉字输入时，请用“CTRL+空格键”进入WINDOWS的汉字输入状态。确定后系统提示：

请输入内图框西南角坐标(东,北): 输入图形左下角测量坐标，回车。

是否删除图框外实体? (1)否(2)是<1>按要求选择。

回车确认后就完成标准图幅的整饰。

另外，可以根据实际情况将cass40blocks目录下的标准图幅模版文件（其中AC50TK为50350CM标准图幅，AC45TK为40350CM标准图幅）进行修改。

6． 在隧道测量中它的绘图和地形图的绘制有很大的差别，以下简单介绍隧道断面绘制的方法

1)通过全站仪把数据传输到计算机后为GSI格式，在通过计机里的Cass展图。然后点击上传的文件，在里面选择要转换的GSI的数据文件。接着点击选择文件，就可以把你要转换的数据文件储存到选择的文件夹里。最后点击转换，这样转换任务就完成了。转换后的数据文件名后缀为.DAT ，一般先改为后缀为CSV的文件打开文件夹：这样的话可以很其次的看到错误的数据，方便作图人员处理错误的测量数据。但是，这种程序的要求就是要在测量断面的时候用隧洞的相对坐标才能进行转换。

2）一次绘制多个断面图或单个的断面图绘制方法。

在工作中对CASS的运用数据格式，和断面的数据要求，用QBASIC编程对数据进行处理转换。

运用这种程序的转换有一种不好的方法，就是要对所要转换的数据文件进行处理后才能从中转换，不然的话就会生成错误的断面。

首先要把所要转换的.DAT文件全部复制，粘贴到程序里的.dat文件名的目录下面。　

然后打开程序：回车后直接就会进入下一个界面，点击FILE后在点击OPEN，会出现在点击ZH.BAS这样就能点击OK了，在在菜单行下点击RUN会运行程序，这样就说明数据转换成功。然后打开文件夹里的HDM文件。就可以进行查看里面的HDM文件的数据文件了。

查看上面的里程文件的数据是否正确，正确的话就可以在CASS60里面进行多条断面线的绘制工作。

首先打开，CASS60然后点击工程运用，绘断面图，根据里程文件绘制。

然后选定要绘制断面的HDM文件，

把比例尺该为1000，纵1000 后点击确定。选择要绘制断面的一角后就会把所要绘制的断面图展现出来。在根据图上的高程和中心线来把展出的图形粘贴到相对的设计图形上面就完成了展图的工作。

7．  出图

用鼠标左键点取“文件”菜单下的“用绘图仪或打印机出图”，进行绘图。

选好图纸尺寸、图纸方向之后，用鼠标左键点击“窗选”按钮，用鼠标圈定绘图范围。将“打印比例”一项选为“2：1”（表示满足1：500比例尺的打印要求），通过“部分预览”和“全部预览”可以查看出图效果，满意后就可选定“确定”按钮进行绘图了。

作图中应注意的问题

（1）千万别忘了存盘（其实在操作过程中也要不断地进行存盘，以防操作不慎导致丢失）。正式工作时，最好不要把数据文件或图形保存在CASS6.0或其子目录下，应该创建工作目录。比如在C盘根目录下创建DATA目录存放数据文件，在C盘根目录下创建DWG目录存放图形文件。

（2）在执行各项命令时，每一步都要注意看下面命令区的提示，当出现“Command：”提示时，要求输入新的命令，出现“Select objects:”提示时，要求选择对象，等等。当一个命令没执行完时最好不要执行另一个命令，若要强行终止，可按键盘左上角的“Esc”键或按“Ctrl”的同时按下“C”键，直到出现“Command：”提示为止。

第四章 免棱镜全站仪的应用

第一节 大楼墙体倾斜测量：

应用简介  传统的倾斜观测方法是采用投点的方式进行的，该方法需要的设备和人力较多，在投点精度上可以满足工程要求的精度。而采用拓普康免棱镜全站仪就能利用其免棱镜的特点，较快较准确地完成工程需求的精度。   

墙体倾斜示意图：

理论基础是：测得观测点到墙体底部，中部，顶部距离，因为底部不会发生倾斜，所以用中部和顶部的距离分别减去观测点到底部的距离就是倾斜量。

实施的过程是：利用任意固定点对目标进行至高到底（或者由底到高）的距离测量。采集墙体底部，中部，顶部坐标和墙体四个角坐标。

数据转换：采集到测量数据后，通过南方CASS绘图软件将数据传输到计算机里。数据传输时，注意将YXZ的顺序变换成ZYX，将测量记录的平距替换成X,分组测量数据并展点成图，标定出各个目标物的倾斜数据，生成相应的数字化成果图,根据目标物的水平距离的差值即可判断出目标物的程度。

下图是坐标转换图：

下图是2006年9月14号对阳泉集团二矿菜洼14#楼房的倾斜观测成果图，从观测成果图中可以清楚的看出楼房的倾斜程度。

下图为观测实例图：

下图为观测成果示意图：

计算如下：

单元一 水平距离分别为：S1=40.125 S2=40.073 

S3=40.024 H中=9.99  H顶=20.11

       倾斜距离：    S1-S2=0.052

                     S1-S3=0.101

       斜率          U中= D中/H中=0.005

                     U顶= D顶/H顶 =0.005

      平均斜率律     U中+U顶/2=0.005

单元二 水平距离分别为：S1=35.587 S2=35.537 

S3=35.486  H中=9.99  H顶=20.11

       斜距离：         S1-S2=0.050

                     S1-S3=0.101

       斜率          U中= D中/H中=0.005

                     U顶= D顶/H顶 =0.005

       平均斜率律    U中+U顶/2=0.005

单元三 水平距离分别为：S1=27.356 S2=27.317 

S3=27.220  H中=9.99  H顶=20.11

           斜距离：   S1-S2=0.039

                      S1-S3=0.136

           斜率：     U中= D中/H中=0.004

                      U顶= D顶/H顶 =0.007

        平均斜率律：  U中+U顶/2=0.0055

第二节  高耸圆柱体倾斜测量

对于圆柱体的倾斜可以通过柱体上不同高度圆心的偏移量来计算。由柱体上同心圆的至少三点确定出两圆心的坐标后，通过两圆心的偏移量再除以两圆心之间的高度差就得到了圆柱体的倾斜率。

下图为烟筒倾斜示意图：

实践过程：

山西兆丰铝冶电解铝分公司一期技改项目车间在2009年9月底发现大规模的沉降现象。我公司随即于2009年10月6日开始全面的沉降观测。针对70米高耸的烟筒，我们采用相对坐标系统，用全站仪的免棱镜测量功能分别测量烟筒底部和顶部的任意4至6个碎部点，通过南方CASS绘图软件将数据传输展绘到计算机里，求取两圆心的偏差，利用测量部位的高差，计算出烟筒的倾斜数据，生成相应的数字化报表图。

所测烟筒实图：

`

下图为实际的连续两次报表图：

                       2009.12.01上午观测图

倾斜率计算如下：

观测烟筒高度H为58.5米

           由CASS可以标出两个圆心偏心距之间的距离D为 0.2671米      

           烟筒的倾斜率为：D/H=0.0046

2009.12.01下午观测图

倾斜率计算如下：

观测烟筒高度H为58.5米

 由CASS可以标出两个圆心偏心距之间的距离D为 0.2772米      

 烟筒的倾斜率为：D/H=0.0047

第三节 隧道断面测量

 隧道施工中各种工序衔接紧凑，平行作业、交叉施工的工程很多，且洞内作业面狭小，如排风不畅，空气质量差，红外线测量仪器反射信号太弱，往往无法进行测量工作。测量工作在隧道开挖施工中非常重要，它控制着隧道开挖的平面、高程和断面几何尺寸，关系到隧道的贯通。为满足测量工作需要，需选择关键工序工作面污染小的时间，停止一些次要工序,提前加大排风来满足测量工作条件。若测量工作占用时间过长，将直接影响工程进度和经济效益。如何及时、准确的提供测量成果，使用的仪器和方法便成了重要因素。花几十万买一台隧道断面仪，仅能用于隧道断面测量，投资太大，为节省投资可采用全站仪配隧道断面测量软件来完成。用全站仪进行外业数据采集后，再对采集的数据进行分析。数据分析可用台式、便携电脑，也可用可编程计算器进行。现将三数据分析方法列于表-1,从表-1可以看出，采用可编程计算器进行分析，内外业用时最少，测量

工作对工程作业时间影响最小。我们将对这种方便、快捷的测量和计算方法进行分析与介绍。

隧道断面单点测量耗时比较表                    表-1

1.1极坐标系的建立

隧道断面，垂直方向（高程）为纵轴，用H表示；水平方向（距线路中线的距离）为横轴，用B表示。

圆心纵坐标等于路线设计高程减设计高程线至隧道中心的距离乘横坡比，加圆心至路面的高度。用公式（1-1）表示。

O=S-b×i+h＝Ｓ－4.11×0.02+1.69      （1--1）

圆心横坐标等于１０m（假定线路中心横坐标为１０米）。加线路中心至隧道中心的距离

1.2数据采集：

1.2.1待测断面站点放样

可放出路中线、隧道中线或距路中线任意宽度的点位，记录其地面高程、线路中线至待测断面站点的距离等。

1.2.2断面测量

仪器置于待测断面，(竖直度盘定天顶方向为0度，顺时针注记)望远镜瞄准另一导线点或中线点定向后，转仪器正镜瞄准线路边线法线方向，也就是保证测量的竖直角读数，线路中线一侧为270-360度，线路边线一侧为0-90度。记录仪器高、观测的竖直角、斜距。根据个人习惯，亦可记录水平距离和高差。如隧道内干扰大，可在仪器定向前，竖直度盘调至９０度或２７０度，置水准尺于水准点上，读取塔尺读数来校核视线高。

1.3测量数据处理

为了与CASIO系列可编程计算器编程使用附号一致，部分附号按汉语拼音首位为代码，并启用“轴交点”一词。FX—4500断面测量计算程序如下：

程序名：SDDM(隧道断面-1)

L1 Lb1 0

L2 {J,D}

L3 Norm:T=J/10000

L4 I=IntT+Int(fracT×100)/60+frac(fracT×100)/36

L5  H=G+Y+Rec(D,I)

L6  B=10+L+N×W

L7  O=S-4.11×0.02+1.69

L8  C=(poI(B-15.11,H-O)-R)×100:Fix1:“Pc=”◢

L9  Goto 0

G--测站地面高程

Y--仪器高

J--观测的竖直角

D--斜距

L--线路中线至测站的距离

S--线路中线设计高程

R--半径

H--实测纵坐标

B--实测横坐标

O--圆心处的设计纵坐标

C--实测偏差（输出用 ‘pc=’表示）

I--T为计算过程对J的替换

N--修正符(当仪器不是置在中线上，且各种原因引起测量的竖直角读数，线路中线一侧不是270-360度，线路边线一侧不是0-90度时，计算结果偏差超常，无需重测，输“-1” 修正即可。其它情况输入“+1”，测站不能设在隧道中线时，测站至隧道中线的距离尽可能大于一米为益)

角度输入，如203°23′12″输入2032312,66°03′18″输入66031,0°0′10″输入10即可。

其它输入单位均为m，输出单位为cm。

本程序仅适用于单心圆隧道断面测量，如遇多心圆隧道，可根据实测的横坐标或纵坐标，用判断语句确定采用不同的半经和设计坐标，只需对程序适作调整。

1.3.1计算轴交点坐标

轴交点纵坐标等于测站地面高程加仪器高；轴交点横坐标等于１０加线路中心至测站的距离。

1.3.2计算所测断面各点的实测坐标

实测纵坐标等于轴交点纵坐标加竖直角的余弦乘斜距。实测横坐标等于轴交点横坐标加竖直角的正弦乘斜距，用下式表示：

    H=G+Y+cosI×D          （1--2）

    B=１０＋L+SinI×D      （1--2）

    式中H—实测纵坐标

    G—测站地面高程

    Y—-仪器高

    I--观测的竖直角J，计算过程中，程序用I对J进行了替换

    D—斜距

    B—实测横坐标

    L--线路中线至测站的距离

1.3.3计算所测断面各点的实测偏差

实测偏差等于断面各点的实测坐标与圆心处的设计坐标，进行坐标反算，求得测点至圆心的距离--实际半径减设计半径。(设计半径按不同工序分别计算,如开挖、初期支护、台车、二衬等。并考虑预留量)

C=√(（B-15.11）²+ (H-O)²)-R        式中C—实测偏差（输出用 ‘pc=’表示）

B—实测横坐标

H—实测纵坐标

O—圆心处的设计纵坐标

R—设计半径

15.11---圆心处的设计横坐标

2、三维坐标段落测量法

在隧道施工断面测量工作中，无论采用隧道断面仪，还是采用全站仪配隧道断面测量软件来完成，一般用测量一个断面来代表一个段落，用一个断面代表一个段落，有一定的片面性，在隧道开挖断面测量工作中，其缺点极为明显。若采用三维坐标段落测量法进行隧道测量，可全面反映整个段落任意桩号各个点的超欠挖情况。

2.1数据采集

仪器置于任意点(做自由设站)或导线点上，有针对性的对一个段落的特征点或任意点进行测量，记录x、y、z三维坐标。

2.2确定测点对应的里程与距路线中线的距离

2.2.1圆曲线

在圆曲线上选任意点B，为起算里程，坐标反算分别求得，测站A，起算点B，到圆心O的距离和方位角，两方位角之差（OA–OB=α）和半径计算曲线长L，B点里程加L等于C点里程，测站至圆心的距离减半径等于测站至中线距离。L由公式2—1求得。

    L=πrα/180     (2-1)

    式中L—弧长

    r—半径

    α—圆心夹角

2.2.2缓和曲线

在缓和曲线上求任意点的法线方向十分简单，但要求测站要对应那个桩号法线上的点，相当复杂。采用近似法，完全能满足测量精度要求。在测站前后的线路上,各选一距离合适的点做为计算点，把两点当作直线看，按直线计算即可。

2.2.3直线

在直线段上选任意点B作为起算点，已知直线段方位角BC，用坐标法反算求得BA方位角，通过两方位角之差α，和BA的距离解直角三角形可得BC距离L和AC的距离b。B点的桩号加L等于测站点对应的桩号。

  b=AB×Sinα        （2-2）   L= AB×Cosα         （2-2）

2.3数据分析

根据测点的桩号计算线路的设计高程，通过线路的设计高程和隧道圆心的关系，计算隧道圆心的设计高程和线路中线到隧道圆心的距离。

经计算已知隧道圆心的设计高程；线路中线到隧道圆心的距离；

经测量已知测点的实测高程；测点至线路中线的距离。

按(1--3)式计算即可。无论是那一种线型，在CASIO系列可编程计算器，如FX—4500的帮助下，都可以采用渐进法编程(另文专述)解决。看似复杂的方法，变得非常简便。

程序名：SDDM (隧道断面-2 )

 L1 Lbl 0：

    L2 {DE}： prog XH ：progLJYD：

    L3 {G}：C=((poI(15.11-B-10,G-Z-1.6))-O“R”)×100:Fix1:“Pc=”   L4 Goto 0

    式中

    XH子程序循环           LJYD：子程序路径引导(子程序另文专述)

    D E测点大地坐标         B+10测点横坐标

    G  测点高程            Z+1.6圆心高程

    R  隧道半径            C—实测偏差（输出用 ‘pc=’表示）

   三维坐标段落法隧道断面测量                      表--3

三维坐标段落法适合于施工中隧道开挖断面测量，可做到那里需要测后马上出结果，一次置镜能有效的测量全段落的特征点和任意点，可根据面积与点数的频率进行测量。人和仪器都不需要到开挖面下去，安全上也得到了保障。该方法也适用于初期支护、二衬施工的断面测量。还可用于对大型球体、球面进行精确的测量。

实践活动：

本次是对五架山隧道进行测量。首先是利用全站仪进行放样，找到设计中线，然后在中线上与由洞口向洞内每二十米设一站进行隧道断面观测。

在第一个中线点架全站仪，设定断面方向为0°00′00″，将全站仪水平制动。打开红外线，然后由近到远每隔0.5米打一个点，一直将望远镜旋转至天顶距为0. 然后将全站仪倒镜，继续打点直到中线附近。

坐标转换  Cass中坐标为YXZ,须将观测时的定值Y放在坐标Z上，将X放在Y上，作为横坐标，将Z调换到X上作为纵坐标，变成XZY。

坐标转换图：

所测隧道实图：

以下为所测断面37.060KM处数据的坐标变换：

       Y      X      Z                  X      Z     Y

1,1,577.243,479.072,1097.630       479.072,1097.630,577.243

2,2,577.243,488.9,1096.998       488.9,1096.998,577.243

3,3, 577.243,492.506,1096.672      492.506,1096.672,577.243   

4,4, 577.243,479.987,1102.368      479.987,1102.368,577.243   

5,5, 577.243,481.338,1103.435      481.338,1103.435 ,577.243

6,6, 577.243,488.704,1105.712      488.704,1105.712,577.243  

7,7, 577.243,494.000,1108.281      501.525,1108.281,577.243

8,8, 577.243,501.525,1109.024      509.200,1109.024,577.243

9,9, 577.243,509.200,1109.254      509.200,1109.254,577.243

10,10, 577.243,498.404,1111.592    498.404,1111.592,577.243 

11,11, 577.243 ,501.2,1112.090   501.2,1112.090,577.243

12,12, 577.243,506.828,1112.867    506.828,1112.867,577.243

13,13, 577.243 ,509.9,1118.193   509.9,1118.193,577.243

如图：所测隧道在cass中所成图形：

                       37.060KM处断面图

以下为所测断面37.040KM处数据的坐标变换：

         Y      X      Z               X      Z     Y

22,22,611.620,510.254,1102.6     510.254,1102.6,611.620

23,23,611.620 ,512.386,1102.516    512.386,1102.516 ,611.620

24,24,611.620 ,511.225,1101.541    511.225,1101.541,611.620

25,25,611.620 ,509.003,1100.375    509.003,1100.375,611.620

26,26,611.620 ,508.938,1100.237    508.938,1100.237,611.620

27,27,611.620 ,509.042,1100.481    509.042,1100.481,611.620

28,28,611.620 ,508.474,1099.691    508.474,1099.691,611.620

29,29,611.620 ,507.009,1097.783    507.009,1097.783,611.620

30,30,611.620 ,506.844,1097.259    506.844,1097.259,611.620

31,31,611.620 ,507.429,1097.325    507.429,1097.325 ,611.620

32,32,611.620 ,505.326,1097.208    505.326,1097.208 ,611.620

33,33,611.620,505.083,1097.045     505.083,1097.045,611.620

34,34,611.620 ,504.990,1097.125    504.990,1097.125,611.620

35,35,611.620 ,504.428,1097.042    504.428,1097.042,611.620

36,36,611.620 ,504.812,1097.085    504.812,1097.085,611.620

   如图：所测隧道在cass中所成图形：

37.040KM处断面图

第四节 立面测量

一 边坡立面测量

目的 测量边坡立面的各种岩层带的分布情况，了解矿层的储量，设计开采方案等。

步骤 如果只要求边坡各层岩石带的相对关系，就可在坡前通视较好点上架站，使用假定坐标系统。如果要求是要绝对坐标，需在已知点上进行观测。观测时打开免棱镜，先测出立面轮廓，然后照准不同的岩层边缘，在分层处打点。从立面顶端由上而下测出每层的分界线。

坐标转换  为了将立面直观的显示出来，若设面对边坡的方向为北方向，须将测量数据中YXZ换成YZX,这样在CASS中Z为纵坐标，Y为横坐标。

测量实践 

本次是对交通集团物流园边坡进行测量。因为只要求相对高程所以可以使用假定坐标系统。测量时在边坡立面前找设站点尽量可以多的观测整个立面，全站仪打点时注意由上而下由左而右每层依次打点记录。画图员需要画出草图并标出每层岩石的情况。

所测边坡部分的岩层分布图：

所测数据转换：

采集的数据：                  坐标转换后数据：

        Y       X     Z                 Y     Z      X

3,,1216.587,1001.124,9.223    1216.587,9.223，1001.124                  

2,,1203.792,986.585,1022.916    1203.792,1022.916,986.585

1,,1190.519,1190.519,986.585    1190.519,986.585,1190.519

0,,1169.625,1025.160,1024.957   1169.625,1024.957,1025.160

8,,1182.007,1026.031,1021.837   1021.837, 1182.007,1026.031

888,,1208.032,1004.194,1020.915   1208.032, 1020.915,1004.194

887,,1228.451,983.753,1020.8    1228.451, 1020.8,983.753

886,,1238.837,960.784,1019.868    1238.837, 1019.868,960.784

885,,1441.407,850.487,1012.380    1441.407, 1012.380,850.487

884,,1410.813,839.190,1014.601    1410.813, 1014.601,839.190

883,,1395.633,828.0,1014.953    1395.633, 1014.953,828.0    

882,,1407.419,828.453,1018.255   1407.419, 1018.255,828.453

881,,1431.002,835.335,1017.991   1431.002, 1017.991,835.335

880,,1446.372,847.7,1017.433   1446.372, 1017.433,847.7

879,,1500.035,1000.051,1001.022  1500.035, 1001.022,1000.051

A1, 1020.329,1028.768,1020.329   1028.768，1020.329,1020.329

878,,1670.999,843.559,974.547    843，1670.999999,974.547

877,,1681.626,830.462,976.983    976.983，830.462,1681.626                                 

876,,1677.534,830.653,975.253    975.253，830.653,1677.534                           

875,,1668.292,840.506,973.582    840.506, 1668.292，973.582，                          

874,,1652.533,850.381,971.470    1652.533, 971.470，850.381,                                 

873,,17.616,863.447,970.765    17.616, 970.765，863.447,                               

872,,1635.736,874.062,971.212    1635.736, 971.212，874.062,                                   

871,,1653.183,858.971,970.599    970.599，1653.183,858.971,                                 

870,,1709.953,5.262,977.619    1709.953, 977.619，5.262,                                 

869,,1720.583,874.259,976.442    1720.583,976.442，874.259,

868,,1730.492,868.262,975.747    1730.492,975.747，868.262,                                

867,,1724.448,870.488,974.406    1724.448, 974.406，870.488,                                      

866,,1715.376,878.196,975.307    1715.376,  975.307，878.196                                      

865,,1663.791,870.085,971.606    1663.791, 971.606，870.085,                                    

8,,1673.775,870.295,971.321    1673.775, 971.321，870.295,                                   

863,,1686.584,874.758,972.902    972.902，1686.584,874.758,                              

862,,1691.529,8.225,9.147    1691.529, 9.147，8.225,                                  

861,,1703.483,868.217,968.460    1703.483, 968.460，868.217,                               

860,,1707.793,874.083,973.141    1707.793,  973.141，874.083,                                    

859,,1718.913,868.967,973.754    1718.913, 973.754，868.967,                                 

858,,1719.997,859.038,968.324    1719.997, 968.324，859.038,                                

857,,1715.605,853.751,962.598    1715.605, 962.598，853.751                                  

856,,1736.065,846.5,961.590    1736.065, 961.590，846.5,  

成果输出 所绘断面图：  

二 楼房立面测量

 目的 本次测量是为了解矿一中高层楼房周围建筑物的情况，为避免对周围建筑物采光产生影响，在设计时将立面图作为参考资料。

步骤 在楼层正对面设站，采用假定坐标系，将面对楼体的方向设为北方向，用免棱镜对楼体的台阶，阳台，窗户分别打点。一站不能完全观测楼体需要做一个图根控制点，后视第一个测站点即可进行测量。

坐标转换  为了将立面直观的显示出来，须将测量数据中YXZ换成YZX,否则在cass中所展点为一条直线，转换后在CASS中Z为纵坐标，Y为横坐标。

所测部分数据转换：

采集的数据：                                坐标转换后数据：

    Y       X      Z                  Y        Z       X

1,,1500.001,1006.308,699.069         1,,1500.001,699.069,1006.308

2,,1484.771,1017.7,699.959         2,,1484.771,699.959,1017.7

3,,1519.085,1014.485,699.992         3,,1519.085,699.992,1014.485

4,,1483.5,1016.5,705.567         4,,1483.5,705.567,1016.5    

5,,1488.411,1016.384,705.583         5,,1488.411,705.583,1016.384

6,,1488.414,1016.378,707.396         6,,1488.414,707.396,1016.378  

7,,1488.507,1016.333,708.576         7,,1488.507,708.576,1016.333  

8,,1488.480,1016.413,711.570         8,,1488.480,711.570,1016.413       

9,,1488.500,1016.424,714.594         9,,1488.500,714.594,1016.424

10,,1488.539,1016.409,717.583       10,,1488.539,717.583,1016.409     

、

第五节 悬高测量

悬高测量示意图

所谓悬高测量，就是测定空中某点距地面的高度。全站仪进行悬高测量的工作原理如图所示。首先把反射棱镜设立在欲测目标点B的天底B'点(即过目标点B的铅垂线与地面的交点)，输入反射棱镜高v；然后照准反射棱镜进行距离测量，再转动望远镜照准目标点B，便能实时显示出目标点B至地面的高度H。 

显示的目标高度H，由全站仪自身内存的计算程序按下式计算而得: 

具体公式有两个；

1.H=H1+Hi+Scosα1tgα2 （H1为设站点高，Hi为仪器高，S为全站仪至反射棱镜的斜距；α1和α2分别为反射棱镜和目标点的竖直角）

2.H=H2+Scosα1tgα2-Ssinα1（H2为棱镜中心高度，测量棱镜时HT设为0即得，其余参数同上）

若使用免棱镜全站仪，可免去立棱镜的步骤。首先在欲测目标点B的天底B'点打一点，记住高程读数为H1，然后再转动望远镜照准目标点B，再在B上打点，读出高程H，由H-H1就为B到地面的高度。也可以使用全站仪中的悬高测量程序测量。进入悬高测量程序后，在高耸物体的铅垂下方打点，仪器会自动算出平距，对准悬高物体后，按设置键，仪器会确定角度，并显示高度。

测量实践 

某选煤厂输煤皮带的路线测量。如图需测量立柱上的圆下底端到地面的距离。首先，选定测站点并使用假定坐标系测量，然后，在圆下端打点，再在水泥柱底端打上一点，由H-H1可得到圆底端到地面的距离。

全站仪数据如下：

一号柱： B 1000,1234.231，800,250

B' 1000, 1244.231，750,250

              D=B-B1=50.000

二号柱： B  900,451.123，850,000

B  900,345.234，820,000

D=B-B1=30.000

如图：

第六节  地形碎部测量

6.1.测区概况及准备工作

测区概况

测区位于山西省阳泉市平定县五矿小丈八，山西省阳泉市的经纬度北纬37.51东经113.34，本次主要测的山地，为五矿放置煤矸石计算土方量。

准备工作

（1）资料准备

主要包括测区的相关已有各种比例尺的地形图，为地块划分，估算工作量，指定合理的工作计划做准备。控制资料，主要包括测区可能要用到的控制点成果。 

（2）人员组织

每台接收机必须有一个人进行操作，为了全面加强控制测量工作的领导，测量队

（3）GPS控制点的选择与埋设

6.2.测图技术要求

数字高程模型的数据源，宜采用数字地形图的等高线数据，也可以采用实测的数据或对原有地质地形图数字化的数据。

图纸、图像的定向，应符合下列规定

1  宜选用内图廊的四角坐标点或网格点作为定向。

2  定向点不少于4点，位置应分布均匀、合理。

3  当地形图较大时，应适当增加图纸定向点。

4  定向完成后，应作格网检查。其坐标与理论坐标值的较差，不应大于图上0.3mm.

5  数字化仪采集数据的作业过程中和结束时，还应对图纸坐定向检查。

性地物的测绘，能按比例尺表示，应实测外廊，填绘符号；不能按比例尺表示的，应准确表示其定点位或定点线。

交通及附属设施，均应按实际形状测绘。铁路应测注轨面高程：在曲线段应测注内轨面高程；涵洞应测注洞底高程。

水系及附属设施，宜按实际现状测绘。水渠应测注渠顶边高程；堤、坝应测注顶部及坡脚高程；水井应测注井台高程；水塘应测注塘顶边及塘底高程。当河流、水渠在地形图上的宽度小于1mm时，可用单线表示。

地貌宜用等高线表示。崩塌残蚀地貌、坡、坎和其他地貌，可用相应符号表示。山顶鞍部、凹地、山脊、谷底即倾斜变换处，应测注高程点。露岩、石、土堆、抖坎等，应注记高程或比高。

植被的测绘，应按其经济价值和面积大小适当取舍，并符合下列规定：

1农业用地的测绘按稻田、旱地、菜地、经济作物地等进行区分，并配置相应符号。

2地累界与线状地物重合时，只绘线状地物符号。

3梯田坎的坡面投影在宽度在地形图上大于2mm时，应实测坡脚;小于2mm时，可量注比高。当两坎间距在1：500比例尺地形图上小于10mm、在其他比例尺地形图上小于5mm时或坎高小于基本等高距的1/2时，可适当取舍。

4稻田应测出田间的代表性高程，当田埂宽在地形图上小于1mm时，可用单线表示。地形图上各种名称的注记，应采用现有的法定名称。

测图比例尺的选用　　　　　　　　　　　　　　　表1

地形的类别划分，应根据地面倾角（α）大小确定，并应符合下列规定：

平坦地：α＜3°；

丘陵地：3°≤α＜10°；

山地：10°≤α＜25°；

高山地：α≥25°。

测图的比例尺根据工程性质、设计阶段和规模大小，可按表1选用。

地形测量的区域类型，可划分为一般地区、城镇居住区、工矿区和水域。地形图的基本等高距（m）表2 

　              地形图的基本等高距（m）                     表2

地形图图上地物点相对于邻近图根点的位置中误差，应符合表5的规定。  图上地物点的点位中误差（mm）　　　　　　　表5

等高线插求点对邻近图根点的高程中误差，应符合表6的规定。

等高线插求点的高程中误差　　　　　　　　　　　　　表6

②隐蔽、困难的地区，可按上表放宽50%。

工矿区细部点位置和高程的中误差，应符合表7的规定。

细部点位置和高程的中误差（cm）　　　　　　　　　　表7

图廓格网线绘制和控制点的展点误差，不应大于0.2mm。图廓格网的对角线、图根点间的长度误差，不应大于0.3mm。

每幅图应测出图廓外5mm，图幅的接边误差不应大于本规范表5和表.6规定值的22倍，小于规定值时，可平均配赋；超过规定值时，应进行实地检查和修改。

地形图应经过内业检查、实地的全面对照及实测检查，实测检查量不应少于测图工作量的10％。

图根点的精度，相对于邻近等级控制点的点位中误差，不应大于图上0.1mm；高程的中误差，不应大于测图基本等高距的1/10。

图根平面控制点的布设，可采用图根三角、图根导线、电磁波测距仪用极坐标或交会点等方法。当在等级点下加密时，图根控制不宜超过2次附合。当测区较小时，图根三角、图根导线可作为首级控制。在难以布设闭合导线的狭长地区,可布设成支导线

测区内解析图根点的个数，一般地区不宜小于表8的规定。

一般地区解析图根点的个数　　　　　　　　　　　　　　　表8

②当采用电子速测仪测图时，控制点数量可适当减少。

6.3.测区控制

由于GPS测量观测站之间不—定要求相互通视，而且网的图形结构也比较灵活，所以选点工作比常规控制测量的选点要简便。但由于点位的选择对于保证观测工作的顺利进行和保证测量结果的可靠性有着重要的意义，所以在选点工作开始前，除收集和了解有关测区的地理情况和原有测量控制点分布及标架、标型、标石完好状况，决定其适宜的点位外，点位的选择应符合下列要求。

（一）点位周围应视野较开阔，如公园、运动场、地面停车场内或建筑物楼顶，以利于安置接收设备和扩展、联测。

（二）GPS网点视场内不应有大于仰角15°的成片障碍物，以免阻挡来自卫星的信号接收。

   （三）选定能便于长期保存，稳定坚固的地方设点，国家和地方基准点应埋设固定的标石或仪器墩用于安置接收机天线、墩标设于楼顶时，要对大楼的稳定性和形变定期监测。

   （四）GPS网点应避开高压输电线、变电站等设施，其最近处不得小于100m，同时距离省市级强辐射电台、电视台、微波中继站不得小于300m，需要在这些地点设站时，必须在停止播发的时间段上进行定位作业。

   （五）交通便利点位离开附近可通轻便车的道路不应超过500m，且在点位30m内有足够的空间安置接收机和方便操作进行。

   （六） GPS网点应避开对电磁波接收有强烈吸收和反射影响的金属和其他障碍物，侧面倾向测站的各种平面物体，大范围水面等等。

埋石

由于时间要求，埋石拟与选点同时进行。根据现场具体情况，采用埋预制标石和现浇混凝土两种形式，不管采用哪种形式标石及标志规格应符合规范要求。埋设时坑底填以沙石，捣固夯实，考虑到天气的因素，现浇混凝土应适当添加防冻剂并应做好防冻措施。

Xxx GPS控制点成果

点号            X                   Y                  H

河边      116043.147          79693.437           1091.595     

A1        1112.745          79187.590           1154.540                  

A2        116806.023          79405.409           1180.253                  

A3        116548.050          79883.363           1124.925  

A4        116727.280          79663.210           1138.198

6.4．  测量外业工作

GPS外业实施

人员组织

为切实保证野外作业的顺利进行，出测前必须对作业组成员进行合理分工，根据各成果的业务水平、特点，选好观测员，绘草图领尺（镜）员，跑尺（镜）员等。合理的分工组织，可大大提高野外作业效率。

（一）观测员  (1人)

1、负责操作全站仪，观测并记录观测数据，当全站仪无内存或磁卡时，一般会加配电子手簿，观测员还负责操作电子手簿并记录观测数据；

2、应注意经常对零方向，经常与领图虽对点号。

（二）领图员(1人)

1、负责指挥跑尺员，现场勾绘草图；

2、要求对图式必须熟悉，以保证草图的简洁、正确；

3、当人员配备紧张时，许多单位的领图员还担负着后期处理图形数据的任务；

4、应注意经常与观测员对点号。

（三）跑尺员(若干)

1、负责现场跑尺；

2、要求对跑点必须有经验，以保证内业制图的方便，对于经验不足者，可由授圈员指挥跑尺，以防引起内业制图的麻烦；

3、当人员充足时，可根据情况多一些人员跑尺。

（四）内业制图员(若干)

1、对于无专业制图人员的单位，通常领图员担负着后继制图形的任务；

2、对于有专业制图人员的单位，通常将外业测量和内业制图人员分开，领图员只负责绘草图，内业制图员得到草图和坐标文件，即可连线成图；

3、一定注意草图质量要高，这时领图员绘制的草图好坏直接影响到内业成圈速度及测绘地物的一般原则。

碎部测图时应注意的事项

A、在施测碎部时，首先要注意的是正确选定地物点、地形点。作业员对测站周围的地貌特征应进行分析，总的地貌是什么？细小的变化在那里？先测什么后测什么？这样观测者立尺者认识统一，心中有数。能按比例尺表示的地物，应选在地物拐角上，地物轮廓的变换点上。不能按比例尺表示的地物，如土堆、涵洞等，应选在地物的中心位置上。地形点应选择在地形特征点上，才能充分表示出测区的面貌。

B、碎部测图中，立尺员跑点应有次序，不要东跑一点西立一点。观测员要尽可能测完一个地物再测另一个地物，并立即绘出地物的轮廓线。地形特征点也应测一点连一点，测完后地性线也连出来了，这样不会发生遗漏和弄错。

C、碎部测图时，观测员和立尺员应充分利用口哨、旗语、摆动标尺等自己约定的联络信号。否则，观测员和立尺员失去联络，测站上无法指挥立尺员，就会影响碎部测图的顺利进行。立尺员在跑尺过程中，还要注意调查地理名称和量测陡坎、冲沟等比高，以供图上描绘和注记。对本测站上无法测绘的局部隐蔽地区的地形，立尺员要向观测员介绍，以便研究处理的方法。

D、在碎部测图过程中，在测站上每测量一定数量的地形点之后，应重新瞄准零方向检查图板定向。另外也还要及时检查图上碎部点之间的相对位置与实地有无矛盾，所描绘的图形是否与实地一致等。以重要碎部点的观测数据，应记入碎部点记录手簿中，以备查考。对本测站所测绘的地物、地貌，特别是与相邻测站所测绘的地物、地貌的衔接情况，要全面对照实地检查一遍，立尺员要根据所看到的碎部点的地形情况，对图上描绘的地物、地貌，要参予检查，以防错误或遗漏。

E、为了避免漏测或重复，两测站所测的范围应以人工的或天然的地面线作业分界，如道路、河流、水渠、山脊等。对分界线上的地物点、地貌特征点必须在两个测站上分别测定，可作为检核。

6.5.测量内业工作

数据的传输首先把全站仪与装有专用绘图软件的计算机连接起来，然后开机。点击全站仪主菜单，找到存储与管理一级子菜单点击，在列表文件中找到要发送的文件名，做好发送数据的准备工作。当打开绘图软件后，点击数据处理工具菜单，在此菜单中点击读取全站仪数据项目，即可出现全站仪内存数据转换窗口，在此窗口中要选择所用全站仪的类型，传输的波特率，校验设定、数据位、停止位等，这些都要与全站仪的设定一致。并且要选择一个文件名作为接收存储数据的文件。选择文件可以是原有的文件，也可以是新建的文件夹。通常这些数据文件在绘图软件内的DEMO文件目录下，也可以通过设置保存在其它的文件目录下。文件选择后点击转换，并且在全站以上点击Yes软键，即数据的传输开始，传输结束后要打开文件查看一下，再存盘。

野外测点点号的展绘

数据传输到计算机内以文件的形式保存下来。数据以点号、坐标、高程的形式存储。但这些点的具体位置在计算机屏幕上并不能看到，所以要进行图的编辑，必须把点位展绘到计算机屏幕上。点击绘图处理工具菜单，在下来菜单中点击展野外测点点号栏目，即出现输入坐标数据文件名窗口，通过此窗口找到存储野外采集数据的文件名，打开后，即在屏幕上展绘出了文件中所保存点的位置及点号。点的位置以圆点的形式表示，点号注记在点位的右侧。如果查询一下各点的坐标可知，与外业的测量数据是一样的。

地物的绘制野外测量点号展绘在屏幕上后，就可以对照野外绘制的草图进行地物的编辑，首先确定定点方式，定点方式有坐标定位，测点点号定位两种。坐标定位是通过输入坐标来确定地形、地籍点的位置：而测点点号定位是通过输入点好的方法来确定地形、地籍点位置。不管是哪种定点方式，都可转换成鼠标定点的方法来确定点位。鼠标定点要结合对象捕捉的功能进行，否则顶点位置要出现偏差。

控制点的展绘打开屏幕菜单中的控制点栏目，就会出现测量控制点类窗口，有三角点、导线点、图跟点、水准点、GPS点等。选择GPS点，点击相应的点位，并且输入点的等级及点名，这样就绘制出相应的控制点。交通设施主要包括公路、铁路、涵洞等地物。

植被园林的绘制在植被园林地物中既有线状的树等地物，又有由边界线包围的面状地物：如草地等面状地物。

等高线的绘制测区内的地物都绘制完毕后，就绘制等高线。在命令行输入等高距，并选择等高线拟合的形式，并确认。通常拟合程度越高，绘出的等高线越光滑。现在就可以进行等高线的修剪。修剪包括切断穿越建筑物的等高线，切断穿越道路、河流的等高线及消隐文字、注记等高线等。

6.6.测量资料的整理与移交

资料的移交是地形图测绘工作的最后一个环节，也是最重要的部分，根据测量规程规范的有关技术要求，移交以下内容：

(1)一、二级控制导线控制点网图，比例尺可为1：500或1：1000。  

(2) 各等级点控制点成果表。

(3) 仪器检查报告。

(4) 地形图（聚脂簿膜底图一份和蓝晒图一份）。

(5) 图幅接合表。

(6)各等级点的点之记。

(7)控制测量的原始手簿。

(8) 各等级控制的平差资料。

(9) 测量技术设计及总结。

第五章 免棱镜全站仪误差分析  

第一节 误差来源

1 观测者 

由于观测者的感觉器官的鉴别能力有一定的局限性，所以在仪器的操作过程中会产生误差。同时，观测者的技术水平和工作态度也是对观测数据质量有直接影响的重要因素。如仪器整平和对中误差，照准目标误差，读书误差等。

2 外界条件

测量时所处的外界条件，如温度湿度风力大气折光等因素和变化都会对观测数据直接产生影响。特别是高精度测量，更要注意外界条件产生的观测误差。 

3测量仪器 

所谓测量仪器是指采集数据所用的任何工具和手段。由于每一种仪器都具有一定限度的准确度，由此观测所得的数据必然带有误差，同时仪器本身也带有一定的误差。

第二节 全站仪在使用中的误差

随着现代高新技术的发展与运用，促使测绘工作正从传统的测绘技术手段向现代数字测绘过渡，全站仪在现代测绘工作中的应用比例也越来越大。因此，有必要对全站仪在使用过程中的误差产生及大小做分析。 

全站仪是全站型电子速测仪的简称，它集电子经纬仪、光电测距仪和微电脑处理器于一体，因此，它也兼具经纬仪的测角误差和光电测距仪的测距误差性质。分别对这两项误差在城市测量中的大小进行分析，然后综合两方面的影响对地面点的点位误差进行分析与估算。最后单独分析全站仪的高程误差。 

一、全站仪测图点位中误差分析 

1 、全站仪测角误差分析 

检验合格的全站仪水平角观测的误差来源主要有： 

① 仪器本身的误差（系统误差）。这种误差一般可采用适当的观测方法来消除或减低其影响，但在全站仪测图中对角度的观测都是半测回，因此，这里还是要考虑其对测角精度的影响。分析仪器本身误差的主要依据是其厂家对仪器的标称精度，即野外一测回方向中误差 M 标 ，由误差传播定律知，野外一测回测角中误差M1测= M 标，野外半测回测角中误差M半测回 = M1 测 =2M 标 。 

② 仪器对中误差对水平角精度的影响，仪器对中误差对水平角精度的影响在《测量学》教材中有很详细的分析其公式为 M 中 = ρ e/ ×SAB/S1S2 其中 e 为偏心距，熟练的仪器操作人员在工作中的对中偏心距一般不会超过 3mm ，这里取 e=3mm 。 S1 在这里取全站仪测图时的设站点（图根点）至后视方向是（另一通视图根点）之间的距离， S2 取全站仪设站点至待测地面点之间的规范的最大距离。由公式知，对中误差对水平角精度的影响与两目标之间的距离 SAB 成正比，即水平角在 180 时影响最大，在本文讨论中只考虑其最大影响。 

③ 目标偏心误差对水平角测角的影响，《测量学》教材推导出的化式为 m 偏 = ρ /2×(e1/S1)2+(e2/S2)2 ，S1 、S2 的取法与对中误差中的取法相同， e1 取仪器设站时照准后视方向的误差，此项误差一般不会超过 5mm ，取 e1=5mm ， e2 取全站仪在测图中的照准待测点的偏差。因为常规测图中棱镜中心往往不可能与地面点位重合，偏差为棱镜的半径 R=50mm ，固取 e2=50mm 因为对中误差与目标偏心误差均为“对中”性质的误差，就对中本身而言，它是偶然性的误差，而仪器一旦安置完毕，测它们就会同仪器本身误差一样同时对测站上的所有测角发生影响。 

下面就以上分析，根据《城市测量规范》中给出的各比例测图，图根控制测量与各比例测图测距限值，通过计算得出下表： 

目前全站仪大多采用相位式光电测距，其测距误差可分为两部分：一部分是与距离 D 成正比例的误差，即光速值误差，大气折射率误差和测距频率误差；另一部分是与距离无关的误差，即测相误差，加常数误差，对中误差。故，将测距精度表达式简写成 MD= ± （ A+B × D ），式中 A 为固定误差，以 mm 为单位， B 为比例误差系数以 mm/km 为单位， D 为被测距离以 km 为单位。目前测绘生产单位配备的测图用全站仪的测距标称精度大多为 MD=3mm+2mm/km×D 。在这里 D 取测站点到待测点之间的《城市测量规范》规定的限值。通过计算得到各比例尺测图中测距中误差值 MD ，如下表： 

根据前面对测角和测距精度的分析，运用误差传播定律来分析估计全站仪测图在工作中的实测点位中误差（相对于图根点）。 

① 建立定点（ X Y ）与角度（β）、距离（ D ）之间的出数关系式， X=Dcos β， Y=Dsin β； 

② 对上述出数关系式全微分，求出具真误差关系式： △ X=cos β △ D － D × sin β△β , △ Y=sin β △ D+D × sinB △ B 

③ 根据误差传播定律写出中误差平方关系式： 

Mx2=cos2 βMD2+D2sin2βM2β 

My2=sin2 βMD2+D2cos2βMβ2 

此式就是点位中误差与角度中误差 M β ，距离中误差 MD 及距离 D 的关系式，根据此式及《城市测量规范》规定的 D 的限值，通过计算得出下表： 

二、全站仪测图高程中误差分析。 

众所周知，全站仪测图的高程为三角度程，而三角高程单向观测的高差计算公 h=D×tan α v+(1-k) D2/2R+i-v，对公式进行全微分求出真误差关系式，然后根据误差传播定律求出中误差平方关系式为：M h2=(tan α v+(1-k)D/R) 2 MD2+(D×sec α v)2Mαv +(D2/2R)2Mk2+Mi2+Mv2 。由中误差平方关系式分析各变量的取值。 

1 、分析竖角测角精度，全站仪的标称精度为M标，则测图中竖角的半测回中误差M测=2M标（与前面水平角分析类似）。 

2 、分析仪器高 i 与目标高 v 的量取精度，根据本人在工作中的经验，两次量取仪器高 i 与目标高 v 的差数不会超过 3mm ，即 d ≤ 3mm ，运用误差传播定律同精度双观测求中误差公式则 Mi=Mv= = ± 2.1mm。 

3 、分析大气垂直折光差系数误差，根据《城市测量规范》条文说明中对此项的分析，估计 Mk=+0.05。 

4 、在城市数字测图中地形的起伏一般不会超过25°这里取αv ＝25° 

由于测图中地面点高程 H 的精度是相对于图根控制点而言的，即图根控制点高程可视为真值，则 MH ＝ Mh。

根据以上分析与取值，计算得下表： 

附：《城市测量规范》对点位中误差、高程中误差的有关规定。 

4.1.8 图上地物点相对于邻近图根点的点位中误差与邻近地物点间距中误差应符合表 4.1.8 的规定 

表 4.1.8 （图上 mm ）

2 等高线插求点相对于邻近图根点的高程中误差应符合表 4.1.9 的规定。 

表 4.1.9 

测量仪器仪发展的趋势是轻便化、自动化、多功能化。目前市场上的测距仪种类繁多，但主要的生产厂家还是在瑞士、德国、日本。近几年我国的一些仪器厂家，如北京光学仪器厂、苏州光学仪器厂、常州大地测距仪厂、南方测绘仪器公司等先后引进技术和元件，进行国内组装和制造多种类型测距仪投入国内测局市场。

    一、 测量机器人将作为多传感器集成系统在人工智能方面得到进一步发展，其应用范围将得到进一步扩大，影像，图像，图形，和数据处理方面的能力进一步增强；

二、 在变形观测数据处理和大型工程建设中，将发展基于知识的信息系统，并进一步与大地测量，地球物理，工程水文地质以及土木建筑等学科相结合，解决工程建设中以及运行期间的安全监测，灾害防治，和环境保护的各种问题；

三、 工程测量将从土木工程测量，三维工业测量扩展到人体科学测量，如人体各器官或部位的显微测量和显微图像处理；

四、 多传感器的混合测量系统将得到迅速发展和广泛能应用，如GPS接收机和电子全站仪或测量机器人集成，可在大区域乃至全国范围内进行无控制网的各种测量工。

五、 GPS，GIS技术将紧密结合工程项目，在勘测、设计、施工管理一体化方面发挥重要作用；

六、 大型和复杂结构建筑设备的三维测量、几何重构以及质量控制将是工程测量学发展的一大特色；

七、 数据处理中数学和物理模型的建立、分析和辨识将成为工程测量学的主要内容；

综上所述，工程测量的发展，主要表现在从一维二维到三维四维，从点信息获取到面信息获取，从静态到动态，从后处理到实时处理，从人眼观测操作到机器人自动寻标观测，从大型特种工程到人体测量工程，从高空到地面、地下以及水下。从工测量到无接触遥测，从周期观测到无间断观测。测量精度从毫米级到微米级乃至纳米级。工程测量学的上述发展对直接改善人们的生活环境，提高人们的生活质量起重要作用。

第二部分   专题部分

第一章 软件概述

软件介绍  由于在测量实践中多次遇见转换坐标数据以将立面体在cass中展示为平面图形，而当数据较多时，处理起来费时费力。此软件能方便快捷的实现全站仪数据坐标的转换。例如：在楼体立面测量中，须将全站仪采回的.dat数据格式YXZ转换成YZX,才能使得展开的野外测点点号不是一条直线而是一个平面。

第二章  流程图

第三章  具体算例

   结合实践部分的楼体立面测量来说明。为了将立面直观的显示出来，须将测量数据中YXZ换成YZX,否则在cass中所展点为一条直线，软件转换后在CASS中Z为纵坐标，Y为横坐标。

1双击程序进入如下界面；

2 单击进入按钮，出现如下界面；

3 单击选择所要转换的目标格式Y,Z,X, 然后单击打开文件按钮，选择源文件。软件能自动识别.dat格式的文件;

4 选择好源文件后，软件会出现另存为对话框，是确定转换后的文件保存路径，及文件名；

5 选好保存路径，写好文件名后，点击保存按钮,出现如下界面;

6 单击转换按钮，源文件会自动转换并保存到选择的文件当中，单击退出按钮，程序会自动退出界面。

数据成果展示：

采集的数据：                         坐标转换后数据：

    Y       X       Z                 Y        Z       X

1,,1500.001,1006.308,699.069         1,,1500.001,699.069,1006.308

2,,1484.771,1017.7,699.959         2,,1484.771,699.959,1017.7

3,,1519.085,1014.485,699.992         3,,1519.085,699.992,1014.485

4,,1483.5,1016.5,705.567         4,,1483.5,705.567,1016.5    

5,,1488.411,1016.384,705.583         5,,1488.411,705.583,1016.384

6,,1488.414,1016.378,707.396         6,,1488.414,707.396,1016.378  

7,,1488.507,1016.333,708.576         7,,1488.507,708.576,1016.333  

8,,1488.480,1016.413,711.570         8,,1488.480,711.570,1016.413       

9,,1488.500,1016.424,714.594         9,,1488.500,714.594,1016.424

10,,1488.539,1016.409,717.583       10,,1488.539,717.583,1016.409     

11,,1491.073,1017.245,719.126       11,,1491.073,719.126,1017.245    

第四章  软件的源代码

Dim c As Integer

Private Sub Command1_Click()

CommonDialog1.FileName = "*.dat"

CommonDialog1.Filter = "text files(*.dat)"

CommonDialog1.ShowOpen

End Sub

Private Sub Command2_Click()

Dim str, strs, strss, ZB(), n As String

Dim m As Integer

m = 1

c = 0

Open CommonDialog1.FileName For Input As #1

Do While Not EOF(1)

Line Input #1, str

c = c + 1

Loop

Close #1

ReDim ZB(1 To c, 1 To 4)

Open CommonDialog1.FileName For Input As #1

Do While Not EOF(1)

Line Input #1, str

strs = Replace(str, ",,", 

strss = Split(strs, 

ZB(m, 1) = strss(0)

ZB(m, 2) = strss(1)

ZB(m, 3) = strss(2)

ZB(m, 4) = strss(3)

m = m + 1

Loop

Close #1

CommonDialog2.FileName = "*.dat"

CommonDialog2.Filter = "text files(*.dat)"

CommonDialog2.ShowSave

Open CommonDialog2.FileName For Output As #2

If Option1.Value = True Then

For m = 1 To c

Print #2, ZB(m, 1); ,"; ZB(m, 2); 

Next

ElseIf Option2.Value = True Then

For m = 1 To c

Print #2, ZB(m, 1); ,"; ZB(m, 3); 

Next

ElseIf Option3.Value = True Then

For m = 1 To c

Print #2, ZB(m, 1); ,"; ZB(m, 3); 

Next

ElseIf Option4.Value = True Then

For m = 1 To c

Print #2, ZB(m, 1); ,"; ZB(m, 4); 

Next

ElseIf Option5.Value = True Then

For m = 1 To c

Print #2, ZB(m, 1); 

Next

End If

Close #2

End Sub

Private Sub Command3_Click()

Unload Form1

Unload Form2

End Sub

第三部分 专业英语

第一章  外文资料

Ultrasonic distance meter

Abstract:An ultrasonic distance meter cancels out the effects of temperature and humidity variations by including a measuring unit and a reference unit. In each of the units, a repetitive series of pulses is generated, each having a repetition rate directly related to the respective distance between an electroacoustic transmitter and an electroacoustic receiver. The pulse trains are provided to respective counters, and the ratio of the counter outputs is utilized to determine the distance being measured.  BACKGROUND OF THE INVENTION This invention relates to apparatus for the measurement of distance and, more particularly, to such apparatus which transmits ultrasonic waves between two points. Precision machine tools must be calibrated. In the past, this has been accomplished utilizing mechanical devices such as calipers, micrometers, and the like. However, the use of such devices does not readily lend itself to automation techniques. It is known that the distance between two points can be determined by measuring the propagation time of a wave travelling between those two points. One such type of wave is an ultrasonic, or acoustic, wave. When an ultrasonic wave travels between two points, the distance between the two points can be measured by multiplying the transit time of the wave by the wave velocity in the medium separating the two points. It is therefore an object of the present invention to provide apparatus utilizing ultrasonic waves to accurately measure the distance between two points. When the medium between the two points whose spacing is being measured is air, the sound velocity is dependent upon the temperature and humidity of the air. It is therefore a further object of the,present invention to provide apparatus of the type described which is independent of temperature and humidity variations. 

SUMMARY OF THE INVENTION The foregoing and additional objects are attained in accordance with the principles of this invention by providing distance measuring apparatus which includes a reference unit and a measuring unit. The reference and measuring units are the same and each includes an electroacoustic transmitter and an electroacoustic receiver. The spacing between the transmitter and the receiver of the reference unit is a fixed reference distance, whereas the spacing between the transmitter and receiver of the measuring unit is the distance to be measured. In each of the units, the transmitter and receiver are coupled by a feedback loop which causes the transmitter to generate an acoustic pulse which is received by the receiver and converted into an electrical pulse which is then fed back to the transmitter, so that a repetitive series of pulses results. The repetition rate of the pulses is inversely related to the distance between the transmitter and the receiver. In each of the units, the pulses are provided to a counter. Since the reference distance is known, the ratio of the counter outputs is utilized to determine the desired distance to be measured. Since both counts are identically influenced by temperature and humidity variations, by taking the ratio of the counts, the resultant measurement becomes insensitive to such variations. 

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The foregoing will be more readily apparent upon reading the following description in conjunction with the drawing in which the single FIGURE schematically depicts apparatus constructed in accordance with the principles of this invention. 

DETAILED DESCRIPTION Referring now to the drawing, there is shown a measuring unit 10 and a reference unit 12, both coupled to a utilization means 14. The measuring unit 10 includes an electroacoustic transmitter 16 and an electroacoustic receiver 18. The transmitter 16 includes piezoelectric material 20 sandwiched between a pair of electrodes 22 and 24. Likewise, the receiver 18 includes piezoelectric material 26 sandwiched between a pair of electrodes 28 and 30. As is known, by applying an electric field across the electrodes 22 and 24, stress is induced in the piezoelectric material 20. If the field varies, such as by the application of an electrical pulse, an acoustic wave 32 is generated. As is further known, when an acoustic wave impinges upon the receiver 18, this induces stress in the piezoelectric material 26 which causes an electrical signal to be generated across the electrodes 28 and 30. Although piezoelectric transducers have been illustrated, other electroacoustic devices may be utilized, such as, for example, electrostatic, electret or electromagnetic types. As shown, the electrodes 28 and 30 of the receiver 18 are coupled to the input of an amplifier 34, whose output is coupled to the input of a detector 36. The detector 36 is arranged to provide a signal to the pulse former 38 when the output from the amplifier 34 exceeds a predetermined level. The pulse former 38 then generates a trigger pulse which is provided to the pulse generator 40. In order to enhance the sensitivity of the system, the transducers 16 and 18 are resonantly excited. There is accordingly provided a continuous wave oscillator 42 which provides a continuous oscillating signal at a fixed frequency, preferably the resonant frequency of the transducers 16 and 18. This oscillating signal is provided to the modulator 44. To effectively excite the transmitter 16, it is preferable to provide several cycles of the resonant frequency signal, rather than a single pulse or single cycle. Accordingly, the pulse generator 40 is arranged, in response to the application thereto of a trigger pulse, to provide a control pulse to the modulator 44 having a time duration equal the time duration of a predetermined number of cycles of the oscillating signal from the oscillator 42. This control pulse causes the modulator 44 to pass a "burst" of cycles to excite the transmitter 16. When electric power is applied to the described circuitry, there is sufficient noise at the input to the amplifier 34 that its output triggers the pulse generator 40 to cause a burst of oscillating cycles to be provided across the electrodes 22 and 24 of the transmitter 16. The transmitter 16 accordingly generates an acoustic wave 32 which impinges upon the receiver 18. The receiver 18 then generates an electrical pulse which is applied to the input of the amplifier 34, which again causes triggering of the pulse generator 40. This cycle repeats itself so that a repetitive series of trigger pulses results at the output of the pulse former 38. This pulse train is applied to the counter 46, as well as to the pulse generator 40. The transmitter 16 and the receiver 18 are spaced apart by the distance "D" which it is desired to measure. The propagation time "t" for an acoustic wave 32 travelling between the transmitter 16 and the receiver 18 is given by: t=D/V s where V s is the velocity of sound in the air between the transmitter 16 and the receiver 18. The counter 46 measures the repetition rate of the trigger pulses, which is equal to 1/t. Therefore, the repetition rate is equal to V s /D. The velocity of sound in air is a function of the temperature and humidity of the air, as follows: ##EQU1## where T is the temperature, p is the partial pressure of the water vapor, H is the barometric pressure, Γ w and Γ a are the ratio of constant pressure specific heat to constant volume specific heat for water vapor and dry air, respectively. Thus, although the repetition rate of the trigger pulses is measured very accurately by the counter 46, the sound velocity is influenced by temperature and humidity so that the measured distance D cannot be determined accurately. In accordance with the principles of this invention, a reference unit 12 is provided. The reference unit 12 is of the same construction as the measuring unit 10 and therefore includes an electroacoustic transmitter 50 which includes piezoelectric material 52 sandwiched between a pair of electrodes 54 and 56, and an electroacoustic receiver 58 which includes piezoelectric material 60 sandwiched between a pair of electrodes 62 and . Again, transducers other than the piezoelectric type can be utilized. The transmitter 50 and the receiver 58 are spaced apart a known and fixed reference distance "D R ". The electrodes 62 and  are coupled to the input of the amplifier 66, whose output is coupled to the input of the detector 68. The output of the detector 68 is coupled to the pulse former 70 which generates trigger pulses. The trigger pulses are applied to the pulse generator 72 which controls the modulator 74 to pass bursts from the continuous wave oscillator 76 to the transmitter 50. The trigger pulses from the pulse former 70 are also applied to the counter 78. Preferably, all of the transducers 16, 18, 50 and 58 have the same resonant frequency. Therefore, the oscillators 42 and 76 both operate at that frequency and the pulse generators 40 and 72 provide equal width output pulses. In usage, the measuring unit 10 and the reference unit 12 are in close proximity so that the sound velocity in both of the units is the same. Although the repetition rates of the pulses in the measuring unit 10 and the reference unit 12 are each temperature and humidity dependent, it can be shown that the distance D to be measured is related to the reference distance D R as follows: i D=D R (1/t R )/(1/t) where t R is the propagation time over the distance D R in the reference unit 12. This relationship is independent of both temperature and humidity. Thus, the outputs of the counters 46 and 78 are provided as inputs to the microprocessor 90 in the utilization means 14. The microprocessor 90 is appropriately programmed to provide an output which is proportional to the ratio of the outputs of the counters 46 and 78, which in turn are proportional to the repetition rates of the respective trigger pulse trains of the measuring unit 10 and the reference unit 12. As described, this ratio is independent of temperature and humidity and, since the reference distance D R is known, provides an accurate representation of the distance D. The utilization means 14 further includes a display 92 which is coupled to and controlled by the microprocessor 90 so that an operator can readily determine the distance D. Experiments have shown that when the distance between the transmitting and receiving transducers is too small, reflections of the acoustic wave at the transducer surfaces has a not insignificant effect which degrades the measurement accuracy. Accordingly, it is preferred that each transducer pair be separated by at least a certain minimum distance, preferably about four inches. Accordingly, there has been disclosed improved apparatus for the measurement of distance utilizing ultrasonic waves. While an illustrative embodiment of the present invention has been disclosed herein, it is understood that various modifications and adaptations to the disclosed embodiment will be apparent to those of ordinary skill in the art and it is intended that this invention be limited only by the scope of the appended claims. 

第二章 中文翻译

超声波测距仪 

摘要：超声波测距仪取消了包括一个测量单位和参考单位的温度和湿度变化的影响。在单位一个系列的每个脉冲重复产生，每有一个重复率之间的电声发射器和接收器的电声直接关系到各自的距离。脉冲列车是提供给各自的柜台，柜台与产出的比例是用来确定被测量的距离。 

一，发明背景 

    本发明涉及到仪器的测量距离，更特别是，这种仪器是两点之间传输超声波。 精密机床，必须进行校准。在过去，这已经完成利用，如卡尺，千分尺机械设备，等等。然而，这种装置的使用不容易的事，自动化技术，据了解，两点之间的距离可以通过测量两点之间的行波传播时间确定。这种类型的一个浪潮是一个超声波，或声波。当超声波两点之间旅行，两点之间的距离来衡量的乘以在分开的两个点中波速波传输时间。因此，本发明的一个对象，提供利用超声波仪器准确测量两点之间的距离。当这两个点之间的间距是被测量的是空气，声音速度时的温度和空气湿度依赖媒介。因此，它是进一步的对象，本发明提供的类型仪器如何描述的是温度和湿度的变化无关。 

二，发明的概要 

    上述的和额外的对象是取得与本发明的原则，提供距离测量仪器，其中包括一个参考单位和计量单位的规定。该参考和测量单位是相同的，每个包括一个发射器和电声的电声接收器之间的发射器和接收器的参考单位间隔是固定的参考距离，而与发射器和接收器的测量单位间距的距离来衡量。在每一个发射器和接收器是由一个反馈回路耦合这会导致产生一个声波发射器脉冲是由接收器收到一个电脉冲，并把它然后反馈到发射机转换，这样一个反复系列脉冲的结果。脉冲的重复率是成反比关系之间的发射器和接收器的距离。在每一个单位，提供的脉冲计数器，由于参考距离是已知的，计数器的产出比例是用来确定所需的距离来衡量。由于这两方面的影响都是相同的温度和湿度变化所采取的计数率，由此产生的测量变得不敏感。 

三，简要说明的图纸 

    上述会更容易明显的阅读与绘制，其中单人示意图描绘建造，按照本发明的装置结合的原则，下面的说明。 

四，详细描述 

    谈到现在的绘图，有一个测量单位显示10和12个参考单位，都结合到一个利用的手段14。测量单元10包括1电声发射16和电声接收器18。发射器16个，包括20间压电材料的一对电极夹在22和24。同样，接收18个，包括压电材料26电极之间的28对和30夹。众所周知，运用整个电极22日和24日电领域，强调的是，在压电材料20诱导。如果该字段会有所不同，如一个电脉冲，声波产生的32个申请。正如进一步知道，当一个接收器后，18声波投射，这导致在压电材料26，导致一电信号强调要在整个电极28日和30日产生。虽然压电传感器已说明，其他电声器件，可利用，例如，例如，静电，驻极体或电磁类型。电极28和第30个是18个接收器耦合到放大器34，其输出是耦合到一个探测器36条输入输入。该探测器36是安排提供了一个信号，脉冲前38时34从放大器输出超过预定的水平。前38个脉冲，然后产生一个触发脉冲，提供给脉冲发生器40。为了提高该系统，传感器的灵敏度和18 16共振兴奋。有相应提供了一个连续波振荡器42提供了在一个固定的频率连续振荡信号，最好是16和18的传感器共振频率。这是振荡信号调制器提供44。为了有效地激发发射机16，最好是提供几个周期的共振频率信号，而不是单一的或单一脉冲周期。因此，脉冲发生器40是安排，在回应一个触发脉冲及其应用，提供一个控制脉冲调制器的44个有一个由振荡器持续时间等于一个周期的振荡信号持续时间预定人数42。这个控制脉冲调制器44导致通过了“突发循环”，以激发发射机16。 

    当电力是用于描述电路，有足够的噪音在输入到放大器34，其输出触发脉冲发生器40引起的振荡周期爆裂，在整个电极22条规定和发射机16 24。变送器16因此产生声波32条，其中一个接收器后，18倾向。接收器18，然后产生一个电脉冲，适用于放大器的34个，而这又导致了脉冲发生器40触发输入。这个周期重演，使结果的重复序列触发脉冲在脉冲前38个输出。这火车是适用于     脉冲计数器46，以及脉冲发生器40。 

    发射器和接收器16个18个是由外间隔距离的“D”，这是需要衡量的。在传播时间“为一吨32声波发射器之间的16和18个接收器旅行”由下式给出：吨=的D / V s的。其中V s是声音在空气中的速度之间的发射机和接收机16 18。计数器46措施的触发脉冲，它等于1 /吨重复率因此，重复率等于V的S /四声音在空气中的速度是空气的温度和湿度的功能，如下：＃＃＃＃EQU1其中T是温度，p是水蒸汽分压，H是气压，Γ瓦特和Γ是一个恒压比热容比水蒸汽和干燥的空气，分别定容比热。因此，虽然触发脉冲重复率的衡量标准是非常准确的46个柜台，声音的速度是受温度和湿度，使测量的距离D不能准确确定。按照这项发明，参考单位12原则提供。参考单位12是作为测量单位10个同构，因此包括一个发射器50个，其中包括电声压电材料52个电极之间的54和56对夹，电声接收器和一个压电材料，其中包括58至60一双夹电极62和。同样，传感器除了可以利用压电式。发射器和接收器50 58间隔除了已知的和固定的参考距离的“DR”。电极62和耦合到放大器的66个，其输出耦合到探测器的68输入的输入。该探测器68耦合到输出脉冲前70可产生触发脉冲。触发脉冲，脉冲发生器用于控制调制器72 74其中通过从连续波振荡器76扫射到发射机50。从脉冲触发脉冲前70也适用于柜台78。 最好是，该传感器16，18，50和58具有相同的共振频率的。因此，振荡器42和76都运行在该频率和脉冲发生器40和72提供平等的输出脉冲宽度。 

    在使用，测量单位和10个参考单位其中有12个接近，以便在双方的单位声速是相同的。虽然在测量单位10脉冲的重复率，并参考单位12都依赖温度和湿度，可以证明，要测量距离D是有关参考距离何如下：我Р=何（ 1 / T的注册商标）/（1 /吨），其中t R是在参考了12个单位的距离何传播时间。这种关系是两个的温度和湿度。 

    因此，产出的柜台46和78，以在90个投入使用的微处理器提供的手段14。微处理器90是适当程序提供一个输出是成正比的柜台46和78，而后者又正比于各自触发的测量单位10个脉冲的重复率和列车的参考单位的产出率12。如前所述，这个比例是温度和湿度，因为议员是已知的参考距离，提供了一个距离四，利用准确的表示意味着1400还包括一个显示92耦合到由微处理器控制的90等一个操作者可以很容易判断距离四 

    实验表明，当发射和接收之间的换能器的距离过小，在传感器的表面声波反射有一个不小的效应，降低了测量精度。因此，最好是将每个传感器对分开，至少在一定的最小距离，最好约4英寸。    

参考文献

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16、Rogers D F．Procedural Elements For Computer Graphics[M]．

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致谢

经过半年的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个本科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有张老师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。  

  在这里首先要感谢我的导师张老师。张老师平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从外出实习到查阅资料，设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计，装配草图等整个过程中都给予了我悉心的指导。我的设计较为复杂烦琐，但是张老师仍然细心地纠正论文中的错误。除了张老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。  

  其次要感谢和我一起作毕业设计的同学们，是他们在我还一知半解的时候无私的帮助我鼓励我。

然后还要感谢大学四年来所有的老师，为我们打下测量专业知识的基础；同时还要感谢所有的同学们，正是因为有了你们的支持和鼓励。此次毕业设计才会顺利完成。  

   最后感谢母校阳泉学院四年来对我的大力栽培。下载本文