电子经纬仪在建筑工程测量中的应用

随着电子技术、计算机技术、光电技术、自动控制技术等现代科学技术的发展,1968年电子经纬仪问世。电子经纬仪与光电测距仪、计算机、自动绘图仪相结合,使地面测量工作实现了自动化和内、外业一体化,这是测绘工作的一次历史性变化。光学经纬仪与电子经纬仪、激光经纬仪的外观对比如图2-36所示。

图2-36 经纬仪的外观对比

(a)光学经纬仪;(b)电子经纬线;(c)激光经纬仪

电子经纬仪与光学经纬仪相比,主要差别在于读数系统,其他如照准、对中、整平等装置是相同的。

1.电子经纬仪的读数系统

电子经纬仪的读数系统是通过角-码变换器,将角位移量变为二进制码,再通过一定的电路,将其译成度、分、秒,再用数字形式显示出来。

目前常用的角-码变换方法有编码度盘、光栅度盘和动态测角系统等,有的也将编码度盘和光栅度盘结合使用。现以光栅度盘为例,说明角-码变换的原理。

光栅度盘又可分为透射式及反射式两种。透射式光栅度盘是在玻璃圆盘上刻有相等间隔的透光与不透光的辐射条纹;反射式光栅度盘则是在金属圆盘上刻有相等间隔的反光与不反光的条纹。工作中用得较多的是透射式光栅度盘。

透射式光栅度盘的工作原理如图2-37(a)所示。其有互相重叠、间隔相等的两个光栅,一个是全圆分度的动光栅,可以与照准部一起转动,相当于光学经纬仪的度盘;另一个是只有圆弧上一段分划的固定光栅,它相当于指标,称为指示光栅。在指示光栅的下部装有光源,上部装有光电管。在测角时,动光栅和指示光栅产生相对移动。如图2-37(b)所示,如果指示光栅的透光部分与动光栅的不透光部分重合,则光源发出的光不能通过,光电管接收不到光信号,因而电压为零;如果两者的透光部分重合,则透过的光最强,因而光电管所产生的电压最高。这样,在照准部转动的过程中,就产生连续的正弦信号,再经过电路对信号的整形,则变为矩形脉冲信号。如果一周刻有21 600个分划,则一个脉冲信号即代表角度1'。这样,根据转动照准部时所得脉冲的计数,即可求得角值。目前最高精度的电子经纬仪可显示到0.1″,测角精度可达0.5″。

图2-37 透射式光栅度盘的工作原理

2.电子经纬仪的特点(www.xing528.com)

电子经纬仪采用电子计数,通过置于机内的微型计算机,可以自动控制工作程序和计算,并可自动进行数据传输和存储,它具有以下特点:

(1)读数在屏幕上自动显示,角度计量单位(360°六十进制、360°十进制、400 g、6 400密位)可自动换算。

(2)竖盘指标差及竖轴的倾斜误差可自动修正。

(3)有与测距仪和电子手簿连接的接口。与测距仪连接可构成组合式全站仪,与电子手簿连接可将观测结果自动记录,没有读数和记录的人为错误。

(4)可根据指令对仪器的竖盘指标差及轴系关系进行自动检测。

(5)如果电池用完或操作错误,可自动显示错误信息。

(6)可单次测量,也可跟踪动态目标连续测量,但跟踪测量的精度较低。

(7)有的仪器可预置工作时间,到规定时间则自动停机。

(8)根据指令,可选择不同的最小角度单位。

(9)可自动计算盘左、盘右的平均值及标准偏差。

(10)有的仪器内置驱动电动机及CCD系统,可自动搜寻目标。

根据仪器生产的时间及档次的高低,某种仪器可能具备上述全部或部分特点。

因电子经纬仪的角度测量操作与后面介绍的全站仪角度测量操作基本相同,这里对其操作不作介绍。