全站仪坐标测量原理

2009.9（上旬刊

）

理工科研

全站仪坐标测量原理

杨华润

（宁夏路桥工程股份有限公司宁夏·银川

中图分类号：P204

文献标识码：A

750004）

文章编号：1672-7894（2009）25-281-01

摘要全站仪是公路工程测量中的常用仪器，它最常用的程序是数据采集和坐标放样，要完全掌握全站仪，必须对全站仪的坐标测量原理详细了解。

关键词测站点后视点方位角坐标北方向

X(N)

X(N)

Mα

βγ

A(1000,1000)

B（1200，1300）

1全站仪

在公路工程中，全站仪得到了普遍的应用，全站仪最主要的功

能是数据采集和坐标放样，数据采集是已知某点在地面上的桩位，要用全站仪测其坐标；而坐标放样正好和数据采集是个相反的过程，它是已知某点的坐标，要用全站仪将其在地面上的桩位定出来。

要进行数据采集和坐标放样，首先得让全站仪找到坐标北方向，那么全站仪是怎么找到北方向的呢？在地面上得先知道两个已知

B的坐标和桩位，假设将仪器架在A点上，将架仪器的点的坐标点A、

Y处，再对准点B点，输入B点的坐标，全输入仪器的测站点对应的X、

站仪就可以找到北方向，确定北方向的方法如下：

1）先计算AB的象限角β，tanβ=|ΔY/ΔX|=|XB—XA|/|YB—YA|，β=arctan|ΔY/ΔX|

2）计算方位角：αi=β，ΔY>0,ΔX>0(第一象限)；αi=1800-β，ΔY>0,ΔX<0(第二象限)；

αi=1800+β，ΔY<0,ΔX<0(第三象限)；αi=3600-β，ΔY<0,ΔX>0(第四象限)

C(XC,YC)

N

Y(E)

原点（0，0）

Y(C)

2数据采集程序的原理

1）在进行数据采集之前首先先将水平角置于HR。

2）架设仪器于A点，进入数据采集程序，输入A点坐标（1000，1000），然后将望远镜十字丝交点对准B点所立的单杆尖部（尽量要对准尖部，因为对准尖部要比对准棱镜的十字丝交点要更准确），输入B点的坐标（1200，1300），这样全站仪就找到了北方向。找到北方向主要是让全站仪建立坐标系，这样全站仪才能将所测的点都置于同一个坐标系内。

那么全站仪是怎么找到北方向的呢？如下图：在三角形ABM中，BM=YB-YA=1300-1000=300,AM=XB-XA=1200-1000=200，tanα=

BM/AM=1.5，α=arctan1.5=5618'36''，这时候全站仪会认为从对准B点的方向逆时针旋转56018'36''，就是北方向，同时从A点垂直于北方向的方向就是东方向

3）全站仪找到北方向后，将全站仪从对准B点转到对准C点，从对准B点转到对准C点的过程中，全站仪直接将β就测出来了，在上图中β=20°15'20''，对准C点后，直接按测量键，全站仪就会测量AC的距离，AC的距离出来后，全站仪就会利用内部的程序将C点坐标计算出来：γ=90°-α-β=90°-56°18'36"-20°15'20"=13°26'04"，AC=100m

AN=YC-YA=YC-1000，CN=XC-XA=XC-1000，sinγ=CN/AC=（XC-1000）/100=0.2323所以XC=1023.233；cosγ=AN/AC=(YC-1000)/100=0.9726，所以YC=1097.263

2）在此程序里，全站仪确定北方向的原理同上面的数据采集里的方法。

3）全站仪找到北方向后，将C点的坐标（1020，1090）输入仪器里面，这时候全站仪就直接计算出AC这条边的方位角β＝arc-tan4.5＝77°28'16"（计算的方法同AB的方位角α），然后按角度键

09'40"，（有的仪器是极差键），仪器就会显示出dHR=γ=β-α=21°

然后转动仪器将dHR变为0，然后指挥棱镜立到dHR为0的这个方向上（假如棱镜现在立在D点上），你现在棱镜放的点然后将望远镜十字丝对准棱镜的十字丝，然后按一下全站仪上的距离键，仪器就会测量AD的距离,AD=50.123，同时仪器也会计算出AC的距

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离，AC＝(YC-YA)+(XC-XA)＝92.195m,随后仪器会显示出dHD=AC-AD=40.072,AC-AD很显然是大于零的，大于零意思是你要将棱镜在这个方向上朝远离仪器移动40.072；如此反复，一直到dHD显示为0为止，这时候C点在地面上的位置就定出来了；(假如棱镜现在立在E点上)，你现在棱镜放的点然后将望远镜十字丝对准棱镜的十字丝，然后按一下全站仪上的距离键，仪器就会测量AE的距离，AD=100.256,同时仪器也会计算出AC的距离，AC2＝(YE-YA)2+(XE-XA)2＝92.195m仪器会显示出dHD=AC-AE=-8.061,

小于零意思是你要将棱镜在这个方向上AC-AE很显然是小于零的，

朝仪器移动8.061，如此反复，一直到dHD显示为0为止，这时候C点在地面上的位置就定出来了。

X（N）

X（N）

M

αβ

B（1200，1300）

E

γD

C（1020，1090）

A(1000,1000)

N

Y(E)

3坐标放样的原理

1）在进行放样之前首先先将水平角置于HR。

原点（0，0）

Y(C)

责任编辑黄修军

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