1、全站仪使用说明书第一章 TOPCON GTS-312 全站仪的使用 一、仪器外观和功能说明1、仪器外观图 1 ： GTS-312 全站仪外观及各部件名称2、面板上按键功能进入坐标测量模式键。 进入距离测量模式键。ANG 进入角度测量模式键。MENU 进入主菜单测量模式键。ESC 用于中断正在进行的操作，退回到上一级菜单。POWER 电源开关键 光标左右移动键 光标上下移动、翻屏键F1 、 F2 、 F3 、 F4 软功能键，分别对应显示屏上相应位置显示的 命令 。3、显示屏上显示符号的含义V 竖盘读数 ； HR 水平读盘读数（右向计数）； HL 水平读 盘读数（左向计数）；HD 水平距离； V
2、D 仪器望远镜至棱镜间高差； SD 斜距； * 正在测距；N 北坐标，相当于 x ； E 东坐标，相当于 y ； Z 天顶方向 坐标，相当于高程 H 。二、角度测量模式功能： 按 ANG 键进入， 可进行水平角、竖直角测量，倾斜改正开关设置。 第 1 页F1 OSET ：设置水平读数为 0。F2 HOLD ：锁定水平读数。F3 HSET ：设置任意大小的水平读数。F4 P1 ：进入第 2 页。第 2 页F1 TILT ：设置倾斜改正开关。F2 REP ：复测法。F3 V% ： 竖直角用百分数显示。F4 P2 ： 进入第 3 页。第 3 页F1 H-BZ ：仪器每转动水平角 90 时，是否要蜂鸣
3、声。F2 R/L ：右向水平读数 HR/ 左向水平读数 HL 切换，一般用 HR 。F3 CMPS ：天顶距 V/ 竖直角 CMPS 的切换，一般取 V 。F4 P3 ：进入第 1 页。三、距离测量模式 功能： 先按 键 进入， 可进行水平角、竖直角、斜距、平距、高差测 量及 PSM 、 PPM 、距离单位等设置第 1 页F1 MEAS ：进行测量。F2 MODE ：设置测量模式， Fine/coarse/tragcking（精测/ 粗测/ 跟踪）。F3 S/A ： 设置棱镜常数改正值（ PSM ）、大气改正值（ PPM ）。F4 P1 ：进入第 2 页。第 2 页F1 OFSET ：偏心测量
4、方式。F2 SO ：距离放样测量方式。F3 m /f/i ：距离单位米 / 英尺 / 英寸的切换。F4 P2 ： 进入第 1 页。四、坐标测量模式功能：按 进入，可进行坐标（ N ， E ， H ）、水平角、竖直角、斜距测量及 PSM 、 PPM 、距离单位等设置。第 1 页F1 MEAS ：进行测量。F2 MODE ：设置测量模式， Fine/Coarse/Tracking 。F3 S/A ：设置棱镜改正值（ PSM ），大气改正值（ PPM ）常数。F4 P1 ：进入第 2 页。第 2 页F1 R.HT ：输入棱镜高。F2 INS.HT ：输入仪器高。F3 OCC ：输入测站坐标。F4 P
5、2 ：进入第 3 页。第 3 页F1 OFSET ：偏心测量方式。F2 F3 m/f/i: 距离单位米 / 英尺 / 英寸切换。F4 P3：进入第 1 页。五、主菜单模式 功能：按 MENU 进入，可进行数据采集、坐标放样、程序执行、内存管理、 参数设置等。DATA COLLECT（ 数据采集）LAY OUT（ 点的放样 ）MEMORY MGR.（ 内存管理 ）第 2 页PROGRAM（ 程序 ）GRID FACTOR（ 坐标格网因子 ） ILLUMINATION（ 照明 ）第 3 页PARAMETRERS（ 参数设置 ）CONTRAST ADJ.（ 显示屏对比度调整 ）1、 MEMORY M
6、GR.（ 存储管理 ）第 1 页FILE STATUS（ 显示测量数据、坐标数据文件总数 ）SEARCH（ 查找测量数据、坐标数据、编码库 ）FILE MAINTAIN（ 文件更名、查找数据、删除文件 ）第 2 页COORD. INPUT（ 坐标数据文件的数据输入 ）DELETE COORD.（ 删除文件中的坐标数据 ）PCODE INPUT（ 编码数据输入 ）第 3 页DATA TRANSFER（ 向微机发送数据、接收微机数据、设置通讯参数 ） INITIALIZE（ 初始化数据文件 ）2、PROGRAM（ 程序 ）第 1 页REM（ 悬高测量 ）MLM（ 对边测量 ）Z COORD.（ 设
7、置测站点 Z 坐标 ）第 2 页AREA（ 计算面积 ）POINT TO LINE（ 相对于直线的目标点测量 ）3、PARAMETRERS（ 参数设置 ）第 1 页MINIMUM READING（ 最小读数 ）AUTO POWER OFF（ 自动关机 ）TILT ON/OFF（ 垂直角和水平角倾斜改正 ）第 2 页ERROR CORRECTION（ 系统误差改正 ） 。 注：仪器检校后必须进行此项设置。存储管理菜单操作可参见下图 2 。图2：存储管理操作菜单六、全站仪的主要功能介绍说明： 测量前，要进行如下设置按 或 ，进入距离测量或坐标测 量模式，再按第 1 页的 S/A （ F3 ）。1
8、、棱镜常数 PRISM 的设置原配棱镜设置为 0 ，国产棱镜设置为 -30mm 。 （具体见说明书）。2 、大气改正值 PPM 的设置按“ T-P ”，分别在“ TEMP. ”和“ PRES. ” 栏，输入测量时的气温、气压。（或者按照说明书中的公式计算出PPM 值后，按 “PPM”直接输入）。3 、 PSM 、 PPM 设置后，在没有新设置前，仪器将保存现有设置。（一）角度测量按 ANG 键，进入测角模式（开机后默认的模式），其水平角、竖直角的测 量方法与经纬仪操作方法基本相同。照准目标后，仪器即可显示水平度盘读数和 竖直度盘读数。（二）距离测量先按 键， 进入测距模式，瞄准棱镜后，按 F1
9、 （ MEAS ），即可。（三）坐标测量见图 3 按键步骤：1 、 ANG 键，进入测角模式，瞄准后视点 A 。2、HSET ，输入测站 O 至后视点 A 的坐标方位角 。如输入 65.4839 ，即输入了 。3 、 键，进入坐标测量模式。 P1 ， 进入第 2 页。4 、 OCC ，分别在 N 、 E 、 Z 输入测站坐标（ X0 ,Y0 ,H0 ）。5 、 P1 ，进入第 2 页。 INS.HT: 输入仪器高。6 、 P1 ，进入第 2 页。 R.HT ：输入 B 点处的棱镜高。7 、瞄准待测量点 B ，按 MEAS ，得 B 点的（ XB ,YB ,HB ）。 四）零星点的坐标放样见图
10、4 按键步骤为：1 、按 MENU 进入主菜单测量模式。2 、按 LAYOUT 进入放样程序，再按 SKP 略过选择文件。3 、按 OOC.PT （ F1 ），再按 NEZ ，输入测站 O 点坐标（ x0 ,y0 ,H0 ）； 并在 INS . HT 一栏，输入仪器高。4 、按 BACKSIGHT （ F2 ），再按 NE/AZ ，输入后视点 A 的坐标（ x A , y A ）；若不知 A 点坐标而已知坐标方位角 ，则可再按 AZ ，在 HR 项输 入 的值。瞄准 A 点，按 YES 。5 、按 LAYOUT （ F3 ），再按 NEZ 输入待放样点 B 的坐标（ x B ,y B ,H B
11、 ）及测杆单棱镜的镜高后，按 ANGLE （ F1 ）。使用水平制动和水平微动螺 旋，使显示的 dHR= ，即找到了 OB 方向，指挥持测杆单棱镜者移动位置， 使棱镜位于 OB 方向上。6、按 DIST ，进行测量，根据显示的 dHD 来指挥持棱镜者沿 OB 方向移动， 若 dHD 为正，则向 O 点方向移动；反之若 dHD 为负，则向远处移动，直至 dHD=0 时，立棱镜点即为 B 点的平面位置。其所显示的 dZ 值即为立棱镜点处的填挖 高度，正为挖，负为填。7 、按 NEXT 反复 5 、 6 两步，放样下一个点 C 。（五） TOPCON 全站仪与电脑的数据通讯1、电脑中数据文件的上载（
12、 UPLOAD）（1）在电脑上用文本编辑软件（如 Windows 附件的“写字板”程序），输 入点的坐标数据，格式为“点名 ,Y,X,H ”；保存类型为“文本文档”。具体见 图 5 。（ 2 ）用“写字板”程序打开文本格式坐标数据文件，并打开 T-COM 程序， 将坐标数据文件复制到 T-COM 的编辑栏中。（ 3 ）用通讯电缆将全站仪的“ SIG ”口与电脑的串口（如 COM1 ）相连， 按 MENU MEMORY MGR. DATA TRANSFER ，进入数据传输，先在 “ COMM.PARAMETER ”（通讯参数）中分别设置“ PROTOCOL ”（议协）为“ ACK/NAK ”；
13、“BAUD RATE ”（波特率）9600 ；“CHAR./PARITY ”（ 校检位）“ 8/NONE ”； “ STOP BITS ”（停止位）“ 1 ”。图 5 ：编辑上载的数据文件（4）点击按钮 ， 出现“ Current data are saved as:030624.pts ”对话框时，点“ OK ”，出现如下图 6 的通讯参数设置对话框。按全站仪上的 相同配置进行设置并选择“ Read text file ”后，点“ GO ”将刚保存的文件 030624.pts 打开，出现 Point Details （ 点描述）对话框。图 6 ：上载的数据文件（5） 回到全站仪主菜单 MEN
14、U 中的 MEMORY MGR. DATA TRANSFER LOAD DATA COORD. DATA 。用 INPUT 为上传的坐标数据文件输入一个文件名 后，点“ YES ”使全站仪处于等待数据状态（ Waiting Data ），再在电脑 Point Details 对话框中点“ OK ”。注：可以直接在 T-COM 软件编辑栏中按“点名 ,Y,X,H ”的格式编辑待上载 的坐标数据文件。2、全站仪中数据文件的下载（ DOWNLOAD ）同上载一样，进行电缆连接和通讯参数的设置。点击按钮 ， 设置通 讯参数并选择“ Write text file ”后，再在全站仪上选择下载数据文件的类
15、 型 （ 测量数据文件或坐标数据文件 ） 。先在电脑上按“ GO ”，处于等待状态， 再在全站仪上按“确定”，即可将全站仪中的数据下载至电脑。出现“ Current data are saved as 03062501.gt 6 ” 及“是否转换” 时对话框时，点击“ Cancel ”。点击按钮“ ”，将下载的数据文件取名后保存。（保存时 下载的测量数据文件及坐标数据文件均要加上扩展名 gt6 ）。（六）批量点的坐标放样1、放样坐标数据文件的编辑及上载。可采用以下两种方法来实现：（1）数据通讯方法。按 TOPCON 全站仪与电脑的数据通讯中“电脑中数据 文件的上载（ UPLOAD ）”的方法将
16、控制点及待放样点的坐标数据文件（如： ZBSJWJ （坐标数据文件） ）上载至全站仪。（2）坐标输入方法。在全站仪上，按 MENU 键（进入主菜单模式） MEMORY MGR.（内存管理） P （翻页） COORD. INPUT （坐标输入） INPUT （建 立一个文件名，如： ZBSJWJ （坐标数据文件） ） ENTER 分别在 PT# 、N 、 E 、Z 栏输入第一个点的点名、X 、Y 、H 输入下一个点的点名、X 、Y 、H 。2、实地放样操作如图 7 所示，要在控制点 D3 架仪后视 D2 点，来放样点 K0+040 、 K0+060 、 K0+080 三点。（ 1 ）按 MENU
17、 ，进入主菜单模式，选择 LAYOUT （放样）。（ 2 ）在“ SELECT A FILE ”中，用 INPUT 输入或 LIST 选择电脑上载的 坐标数据文件名（如： ZBSJWJ （坐标数据文件） ）。（ 3 ）在“ OCC.PT INPUT ”中用 INPUT 输入或 LIST 选择测站点的点号 D3 ， 并输入 INS.HT （仪器高）。（ 4 ）在“ BACKSIGHT ”中同样用 INPUT 输入或 LIST 选择后视点的点号 D2 。（ 5 ）瞄准后视点 D2 ，按“ YES ”。（ 6 ）在“ LAYOUT ”中同样用 INPUT 输入或 LIST 选择待放样点号 K0+04
18、0 ， 并输入棱镜高，则计算出要仪器旋转的水平角值 HR 及平距 HD 。（ 7 ）按 ANGLE （ F1 ）。使用水平制动和水平微动螺旋，使显示的 dHR=，即找到了 D3 至 K0+040 连线方向，指挥持测杆单棱镜者移动位置，使棱 镜位于 D3 至 K0+040 连线方向上。（ 8 ）按 DIST ，进行测量，根据显示的 dHD 来指挥持棱镜者沿 D3 至 K0+040 连线方向移动，若 dHD 为正，则向 D3 点方向移动；反之若 dHD 为负，则向远 处移动，直至 dHD=0 时，立棱镜点即为 K0+040 点的平面位置。其所显示的 dZ 值即为立棱镜点处的填挖高度，正为挖，负为填
19、。（ 9 ）按 NEXT ，放样下一点。放样操作菜单见下图 8 。图 8 ：放样操作菜单（七）数据采集 （ 略 ）（八）面积测量及单位换算 面积测量的按键顺序是：1 、按 MENU P1 程序（ F1 ） P （ F4 ） F1 积） F2 （测量） F2 （不使用格网因子）或 F1 （使用格网因子）。 2 、照准 1# 点的棱镜，按测量（ F1 ），再照准 2# 点的棱镜，按测量 （ F1 ），当测量了 3 个点以上时，这些点所围成的面积就显示在屏幕上。 如“ 100.00 m .sq ”，表示面积是 100.00 平方米。3、按单位（ F3 ）再按 F1 至 F4 ，可选择所测面积的单位。
20、其中， m.sq 表示平方米， ha 表示公顷， ft.sq 表示平方英尺， acre 表示亩。（九）悬高测量（ REM ） *为了得到不能放置棱镜的目标点高度，只须将棱镜架设于目标点所在铅垂线 上的任一点，然后测量出目标点高度 VD 。悬高测量可以采用“输入棱镜高”和 “不输入棱镜高”两种方法。1、输入棱镜高（ 1 ）按 MENU P1 F1 （程序） F1 （悬高测量） F1 （输入棱镜高），如：1.3m 。（2）照准棱镜，按测量（ F1 ），显示仪器至棱镜间的平距 HD SET （设 置）。（ 3 ）照准高处的目标点，仪器显示的 VD ，即 目标点的高度。2、不输入棱镜高（ 1 ）按 M
21、ENU P1 F1 （程序） F1 （悬高测量） F2 （不输入棱镜高 ）。（ 2 ）照准棱镜，按测量（ F1 ），显示仪器至棱镜间的平距 HD SET （设 置）。（ 3 ）照准地面点 G ，按 SET （设置）（ 4 ）照准高处的目标点，仪器显示的 VD ，即 目标点的高度。 （十）对边测量（ MLM ） *对边测量功能，即测量两个目标棱镜之间的水平距离（ dHD ）、斜距 （dSD） 、高差 （dVD） 和水平角 （HR） 。也可以调用坐标数据文件进行计算。对 边测量 MLM 有两个功能，即：MLM-1 （ A-B ， A-C ）：即测量 A-B ， A-C ， A-D ，和 MLM-2
22、 （ A-B ， B-C）：即测量 A-B， B-C ，C-D ，。以 MLM-1 （ A-B ， A-C ）为例，其按键顺序是：1 、按 MENU P1 程序（ F1 ）对边测量（ F2 ）不使 用文件（ F2 ） F2 （不使用格网因子）或 F1 （使用格网因子） MLM-1 （ A-B ， A-C ）（ F1 ）。2、照准 A 点的棱镜，按测量（F1），显示仪器至 A 点的平距 HD SET （设置）3 、照准 B 点的棱镜，按测量（ F1 ），显示 A 与 B 点间的平距 dHD 和高 差 dVD 。4 、照准 C 点的棱镜，按测量（ F1 ），显示 A 与 C 点间的平距 dHD 和
23、高 差 dVD ，按 ，可显示斜距。（十一）后方交会法（ resection ）（全站仪自由设站） *全站仪后方交会法，即在任意位置安置全站仪，通过对几个已知点的观测， 得到测站点的坐标。其分为距离后方交会（观测 2 个或更多的已知点）和角度 后方交会（观测 3 个或更多的已知点）。其按键步骤是：1 、按 MENU LAYOUT （放样）（ F2 ） SKIP （略过） P （翻页）（ F4 ） P（翻页）（ F4 ） NEW POINT（新点）（ F2 ） RESECTION （后方交会法）（ F2 ）。2、按 INPUT （F1），输入测站点的点号 ENT （回车） INPUT （F1），
24、 输入测站的仪器高 ENT （回车）。3 、按 NEZ（坐标）（ F3 ），输入已知点 A 的坐标 INPUT （ F1 ），输 入点 A 的棱镜高。4 、照准 A 点，按 F4 （距离后方交会）或 F3 （角度后方交会）。5 、重复 3 、4 两步，观测完所有已知点，按 CALA （计算）（ F4 ）， 显示标准差，再按 NEZ （坐标）（ F4 ），显示测站点的坐标。第二章 高等级公路中桩边桩坐标计算方法一、平面坐标系间的坐标转换公式如图 9 ，设有平面坐标系 xoy 和 xoy （左手系 x 、 x 轴正向 顺时针旋转 90为 y 、 y 轴正向）； x 轴与 x 轴间的夹角为（ x 轴
25、正 向顺时针旋转至 x 轴正向，范围： 0 360）。设 o 点在 xoy 坐标 系中的坐标为（ xo,yo ），则任一点 P 在 xoy 坐标系中的坐标（ x,y ）与 其在 xoy 坐标系中的坐标（ x,y ）的关系式为：二、公路中桩边桩统一坐标的计算（一）引言传统的公路中桩测设，常以设计的交点（ JD ）为线路控制，用转点延长 法放样直线段，用切线支距法或偏角法放样曲线段；边桩测设则是根据横断面图上左、右边桩距中桩的距离（ 、 ）， 在实地沿横断面方向进行丈量。 随着高等级公路特别是高速公路建设的兴起，公路施工精度要求的提高以及全站 仪、 GPS 等先进仪器的出现，这种传统方法由于存在放
26、样精度低、自动化程度 低、现场测设不灵活（出现虚交，处理麻烦）等缺点，已越来越不能满足现代公 路建设的需要， 遵照测绘法的有关规定，大中型建设工程项目的坐标系统 应与国家坐标系统一致或与国家坐标系统相联系，故公路工程一般用光电导线或GPS 测量方法建立线路统一坐标系，根据控制点坐标和中边桩坐标，用“极坐标 法”测设出各中边桩。如何根据设计的线路交点（ JD ）的坐标和曲线元素，计 算出各中边桩在统一坐标系中的坐标，是本文要探讨的问题。（二）中桩坐标计算任何复杂的公路平面线形都是由直线、缓和曲线、圆曲线几个基本线形单 元组成的。一般情况下在线路拐弯时多采用“完整对称曲线”，所谓“完整”指 第一缓
27、和曲线和第二缓和曲线的起点（ ZH 或 HZ ）处的半径为 ；所谓“对 称”指第一缓和曲线长 和第二缓和曲线长 相等。但在山区高速公路和 互通立交匝道线形设计中，经常会出现“非完整非对称曲线”。根据各个局部坐 标系与线路统一坐标系的相互关系，可将各个局部坐标统一起来。下面分别叙述 其实现过程。1、直线上点的坐标计算如图 10 a） b） 所示，设 xoy 为线路统一坐标系， x-ZH-y 为缓和曲线 按切线支距法建立的局部坐标系，则 JDi-1JDi 直线段上任一中桩 P 的坐标 为：（ 1 ）式（ 1 ）中（ , ）为交点 JDi-1 的设计坐标； ， 分 别为 P 点、 JDi-1 点的设
28、计里程； 为 JD i-1 JD i 坐标方位角，可由 坐标反算而得。曲线起点（ ZH 或 ZY ），曲线终点（ HZ 或 YZ ）均是直线上点，其坐标可 按式（1）来计算。2、完整曲线上点的坐标计算如图 10 a ） ，某公路曲线由完整的第一缓和曲线 、半径为 R 的圆 曲线、完整的第二缓和曲线 组成。（1）第一缓和曲线及圆曲线上点的坐标计算当 K 点位于第一缓和曲线（ ZH HY ）上，按切线支距法公式有：（ 2 ） 当 K 点位于圆曲线（ HY YH ）上，有 ：其中有：式（ 2 ）（ 3 ）（ 4 ）中， 为切线角； 为 K 点至 ZH i 点 的设计里程之差，即曲线长； R 、 、
29、、 p 、 q 为常量，分别表示 圆曲线半径，第一缓和曲线长、缓和曲线角（ ）、内移值（ ）、切线 增值（ ）。再由坐标系变换公式可得：（ 5 ）式（ 5 ）中 f 为符号函数，右转取“ + ”，左转取“ - ”（见图 1 b ）。图 10 a ）直线第一缓和曲线圆曲线段点坐标计算（右转） 图 10 b ）直线第一 缓和曲线圆曲线段点坐标计算（左转）（2）第二缓和曲线上点的坐标计算如图 12 所示，当 M 点位于第二缓和曲线（ YH HZ ）上，有：（ 6 ）式（ 6 ）中， ，为 M 点至 HZ 点的曲线长； R 为圆曲线半径， 为第二缓和曲线长。再由坐标系变换公式可得：（ 7 ）式（ 7
30、）中 f 为符号函数，线路右转时取“ - ”，左转取“ + ”。（3）单圆曲线（ZYYZ）上点的坐标计算单圆曲线可看作是带缓和曲线圆曲线的特例，即缓和曲线段长为零。令式3 ）（ 4 ）中内移值 p 、切线增长 q 、第一缓和曲线长 、缓和曲线 角 为零，计算出单圆曲线上各点的局部坐标后，由式（ 5 ）可得 ZYYZ 上 各点的统一坐标。图 12 第二缓和曲线段点坐标计算（右转） 图 13 非完整缓和曲线段 点坐标计算（右转）3、非完整曲线上点的坐标计算如图 13 所示，设非完整缓和曲线起点 Q 的坐标为（ , ），桩号，曲率半径 ，切线沿前进方向的坐标方位角为 ；其终点 Z 的桩 号 ，曲率半径 ，则 Z 点至 Q 点曲线长 。若 ，则该 曲线可看成是曲率半径由 到 的缓和曲线去掉曲率半径由 到 后的剩余部分。设 N 点为该曲线上一点， N 点至 Q 点的曲线长为 ； O 为 对应完整缓和曲线的起点， Q 点至 O 点的曲线长为 ，则由回旋型缓和曲 线上任一点曲率半径与曲线长成正比的性质，有：得： （ 8 ）设 ，则由缓和曲线的切线角公式及偏角法计算公式知：（ 9 ）（ 10 ）（ 11 ）由图 13 知：则直线 QO 的坐标方位角为：O 点切线方向 轴的坐标方位角 为：（ 14 ）式（ 13 ）（
