全站仪坐标计算公式[].doc

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1、全站仪的功能介绍 1、角度测量( angle observation) ( 1)功能：可进行水平角、竖直角的测量。 (2)方法：与经纬仪相同，若要测出水平角/ AOB，则： 1) 当精度要求不高时： 瞄准 A 点 置零( 0 SET ) 瞄准 B 点，记下水平度盘 HR 的大小。 2 )当精度要求高时： 可用测回法( method of observation set )。 操作步骤同用经纬仪操作一样，只是配置度盘时，按 “置盘 ”( H SET )。 2 、距离测量( distance measurement ) PSM 、PPM 的设置 测距、测坐标、放样前。 1)棱镜常数( PSM )的

2、设置。 一般： PRISM=0 (原配棱镜) ， -30mm (国产棱镜) 2) 大气改正数( PPM )(乘常数)的设置。 输入测量时的气温( TEMP )、气压( PRESS )，或经计算后，输入 PPM 的值。 ( 1)功能：可测量平距 HD 、高差 VD 和斜距 SD (全站仪镜点至棱镜镜点间高差及 斜距) (2)方法：照准棱镜点，按 “测量”( MEAS )。 3、 坐标测量( coordinate measurement ) ( 1)功能：可测量目标点的三维坐标( X ， Y ， H )。 ( 2)测量原理 若输入：方位角 ，测站坐标( ， )；测得：水平角 和平距 。则有： 方位

3、角： 坐标： 若输入：测站 S 高程 ，测得：仪器高 i ，棱镜高 v ，平距 ，竖直角 ，则有： 高程： ( 3)方法： 输入测站 S ( X ， Y ， H )，仪器高 i ，棱镜高 v 瞄准后视点 B ，将水平度盘 读数设置为 瞄准目标棱镜点 T ，按 “测量”，即可显示点 T 的三维坐标。 4、 点位放样 (Layout) ( 1)功能：根据设计的待放样点 P 的坐标，在实地标出 P 点的平面位置及填挖高度。 ( 2)放样原理 1 )在大致位置立棱镜，测出当前位置的坐标。 2) 将当前坐标与待放样点的坐标相比较， 得距离差值 dD和角度差 dHR 或纵向差值 X 和横向差值Y。 3)

4、根据显示的 dD、dHR 或 X、 Y，逐渐找到放样点的位置。 5、程序测量( programs ) ( 1)数据采集 (data collecting) ( 2)坐标放样 (layout) (3)对边测量 (MLM) 、悬高测量 (REM) 、面积测量 (AREA) 、后方交会 (RESECTION) 等。 ( 4)数据存储管理。包括数据的传输、数据文件的操作(改名、删除、查阅) 。 7.2 TOPCON GTS-312 全站仪使用简介 一、仪器面板外观和功能说明 面板上按键功能如下： 进入坐标测量模式键。 丄一一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

5、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 丄 k 光标左右移动键 光标上下移动、翻屏键 F1、 F2、 F3、 F4 软功能键，其功能分别对应显示屏上相应位置显示的命令。 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； VD 仪器望远镜至棱镜间高差； SD 斜距； * 正在测距； N 北坐标，x ； E 东坐标，y ; Z 天顶方向坐标，高程 H。 二、全站仪几种测量模式介绍 1 、角度测量模式 功能： 按 ANG 进入，可进行水平角、竖直角测量，倾斜改正开关设置。 第 1 页

6、 F1 OSET ：设置水平读数为： 00, 00。 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 P3J:进入第 1 页。 2、距离测量模式 功能：按 丄

7、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 P2J: 进入第 1 页。 3、坐标测量模式 功能：按 进入，可进行坐标（ N ， E ， H ）、水平角

8、、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 J: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 P2 J: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 J:进入第 1 页。 4、主菜单模

9、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（数据文件编 辑、传输及查询） 、参数设置等。 三、全站仪功能简介 测量前，要进行如下设置 一一按丄或，进入距离测量或坐标测量模式， 再按第 1 页的 S/A （ F3 ）。 1、 棱镜常数 PRISM 的设置一一进口棱镜多为 0 ,国产棱镜多为-30mm。（具体见说明书） 2、 大气改正值 PPM 的设置一一按“于”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） 。 说明： PRISM 、 PPM 设置后，在没有新设置前，仪器将保

10、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，记录下仪器显示的水平度盘读数 HR 和竖直度盘读数 V 。 （二） 距离测量 先按 丄 键，进入测距模式，瞄准棱镜后，按 F1 （ MEAS ），记录下仪器测站点至棱 镜点间的平距 HD 、镜头与镜头间的斜距 SD 和镜头与镜头间的高差 VD 。 （三） 坐标测量 1、 按 ANG 键，进入测角模式，瞄准后视点 A 。 2、 按 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、 按 键，进入

11、坐标测量模式。按 PJ,进入第 2 页。 4、 按 OCC ，分别在 N 、 E 、 Z 输入测站坐标（ X0 ,Y0 ,H0 ）。 5、 按 PJ,进入第 2 页，在 INS.HT 栏，输入仪器高。 6、 按 PJ,进入第 2 页，在 R.HT 栏，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（不使用文件） 1、按 MENU ，进入主菜单测量模式。 2、按 LAYOUT ，进入放样程序，再按 SKP ，略过使用文件。 3、按 OOC.PT （ F1 ），再按 NEZ ，输入测站 O 点的坐标（ X0 ,Y

12、0 ,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（ xA , yA ）；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（ xB , yB,HB ）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=0 00 / 00，即找到了 0B 方向，指挥持测杆单棱镜者移动位置，使棱镜位于 0B 方向上。 6、 按 DIST

13、，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 0 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。 7、 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。 8、 按 NEXT 反复 5 、6 两步，放样下一个点 C 。 1.1 直线上各中桩坐标计算 当需要放样的 P 点位于直线上时，有两种情况：位于 YZ（ HZ）之间和 ZY（ZH ）之间，或 者位于公路 QD 和 ZH（ ZY ）之间，其计算方法相同，公式如下： 式中 为该段直线的起点 （可以是 YZ，HZ,或 QD）坐标

14、 为要求的 P 点与该段直线起点的桩号差（距离） 1.2 单圆曲线上各中桩坐标计算 当需要放样 P 点位于 单圆曲线上时，其坐标计算如下： 式中 为 ZY 点坐标， 为圆曲线半径 为 P 点与 ZY 点的桩号差（弧长） 当路线左转时，取 “-”，反之取 “+” 1.3 带缓和曲线的圆曲线上各中桩坐标计算 当 P 点位于带缓和曲线的圆曲线时，又分为以下三种情况： 1.3.1 ZH 到 HY 段 式中 为 ZH 点坐标 为 P 点与 ZH 点桩号差， 为缓和曲线长 当路线左转时，取 “-”，反之取 “+” 1.3.2 HY 到 YH 段 式中 为 HY 点坐标 为 P 点与 ZH 点桩号差， 为缓

15、和曲线长 当路线左转时，取 “-”，反之取 “+” 1.3.3 YH 到 HZ 段 式中， 为 HZ 点坐标， 为 HZ 点与 P 点的桩号差 当路线左转时，取 “+”，反之取 “-” 1.4 复曲线上各中桩坐标计算 1.4.1 当复曲线中间不设缓和曲线时， 采用以下方法进行计算： 对于第一缓和曲线、 第一段圆曲线 以及第二缓和曲线，分别用公式（ 3）、公式（ 4）和公式（ 5）计算；对于第二段圆曲线，用 公式（ 2）计算，计算时将公式（ 2）中的 换成，分别为第一圆曲线和第一缓和曲线长度，左转取 -”右转取“+” 142 当复曲线中间有缓和曲线时，即构成卵型曲线。 如图 2，缓和曲线 AB

16、的长度为，A、B 点的曲率半径分别为 和，为缓和曲线上曲率为 零的点，AB 段内任意点的坐标从 点推算。对于这种曲线来讲， 主要是计算中间缓和曲线上各点的坐标， 而两侧的圆曲线和缓 和曲线的计算方法与前述内容相同，此处不再细述。 则， 式中，为第一、第二缓和曲线长度。 为大圆，小圆半径。 142.1 当时 如图 2（ a）,设 A 点（YH1 ）的坐标为（），由公式（4）计算得到，切线方位角 用下式计 算： 式中，为半径为的圆曲线的曲线长。 点的坐标为： 式中， 的切线方位角 1.4.2.2 当时 如图 2（ b）,点的坐标 式中， 的切线方位角 1.4.2.3 内任意点坐标 计算出 点的坐标

17、及切线方位角后，当 时，用公式（3）计算上任意点坐标；当 时，用公式 （5）计算，式中 为中间缓和曲线上计算点至 点的曲线长， 相应换成。2.公路横断面上各点坐标计算 当要放样的点 P 位于中线以外时，则应位于某中桩的横断方向上，此时 P 点所对应中桩的 坐标可由前述方法计算，此处视为已知，记作 P 点到其所对应中装的距离 D 也应为已知，同时 P 点位于左幅或是右幅也应已知。这里仅 列出需放样的点位于直线、圆曲线及缓和曲线上的情况，当需放样点位于复曲线或卵型曲线 上时，计算方法与此类似，只是须把相应方位角进行转换，此处不再详述。 2.1 P 点对应的中桩位于直线上时： 式中，http:/ww

18、w.gongcheng.org 为 P 点对应中桩的坐标 P 点位于左幅时，取 -”，反之取“ +” 本节其余符号与前述相同 2.2 P 点对应的中桩位于单圆曲线上时 式中，第一个“士号，路线左转取 -”，右转取“ +” 第二个“士” P 点位于左幅时，取-”反之取“+” 2.3 P 点对应的中桩位于带缓和曲线的圆曲线上时， 2.4 分三种情况： 2.3.1 ZH 至 U HY 段 式中为 ZH 点坐标 为 P 点对应的中桩与 ZH 点桩号差， 为缓和曲线长 第一个“士号，路线左转取 -”，右转取“+了 第二个“士” P 点位 于左幅时，取-了反之取“+” 2.3.2 HY 至 U YH 段

19、式中为 HY 点坐标 为 P 点对应的中桩与 HY 点桩号差， 为缓和曲线长 前两个“号”，路线左转取“-”，右转取“+” 第三个“号”， P 点位于左幅时，取“-”，反之取“+” 2.3.3 YH 到 HZ 段 式中 为 HZ 点坐标 为 HZ 点桩号与 P 点对应的中桩桩号差， 为缓和曲线长 第一个“号”，路线左转取“+”，右转取“-” 第二个“号”， P 点位于左幅时，取“-”，反之取“+” 3 计算示例 已知 JD9（2006， 2007）， JD10（2250， 3140）， JD11（1865， 4250 ） 里程 K16+062.25 ， 求：各主点坐标； K15+400 K15

20、+900 K16+700 中桩及左侧距中桩 7.5m 处点的坐标 解： A9 , 10=77 50 47.56 D9 , 10=1158.976 m A10, 11=109 07 45.19 D10 , 1 仁 1174.872 m 路线转角 =311656.63 各曲线要素值经计算为 m m 326155.89 m m 由于 JD10 里程为 K16+062.25 ，所以各主点里程为 K15+211.897 HY K15+511.897 YH K16+576.849 HZ K16+876.849 QZ K16+044.373 各主点坐标计算如下： ZH 点由公式（ 1） 7750475.56

21、 代入，得 X=2070.975 Y=2308.706 HY 点由公式（ 3） 7750475.56 代入，得 X=2128.247 Y=2603.140 YH 点由公式（ 4） 7750475.56 代入，得 X=2063.949 Y=3658.101 HZ 点由公式（ 1） 10907445.19 代入，得 X=1971.343 Y=3943.399 YH 点由公式（ 5） 10907445.19 代入，得 X=2063.949 Y=3658.101 与公式（ 4）计算结果相同 K15+400 位于 ZH 到 HY 段 中桩坐标 X=2109.128 Y=2492.894 左侧 7.5m

22、X=2116.495 Y=2491.488 K15+900 位于 HY 到 YH 段 中桩坐标 X=2157.104 Y=2989.778 左侧 7.5m X=2164.604 Y=2989.801 K16+700 位于 YH 到 HZ 段 中桩坐标 X=2028.132 Y=3775.919 JD10 ZH 左侧 7.5m X=2020.996 Y=3773.610 4. 结束语 综上所述，放样点的坐标计算问题是实际工程中的最基本问题，采用本文所述的计算方法， 计算结果比较准确和迅速。 你要求的 X 坐标是 X1 起点坐标是 X 同理 Y1 Y 方位角是& 间距离是 D X1=X+DCOS& Y1=Y+DSIN& 两点之