全站仪原理

跟随电子技术、激光技术、数据记录和处理技术的发展，全站仪已由具有的电子测距、电子测角的一般功能，发展为具有自动测距、自动测角、自动存储和输出测量数据功能的全站型电子速测仪。

全站型电子速测仪(ElectronicTotalStation)是由电子测角、电子测距等系统组成，测量结果能自动显示、计算和存储，并能与外围设备自动交换信息的多功能测量仪器。

全站仪是集光、机、电于一体的高科技仪器设备，其中轴系机械结构和望远镜光学瞄准系统与光学经纬仪相比没有大的差异，这里不再赘述。而电子系统主要由以下三大单元构成：——电子测距单元，外部称之为测距仪。——电子测角及微处理器单元，外部称之为电子经纬仪。——电子记录单元或称存储单元。

按测量功能分类，也可以分为以下四类：

经典型全站仪也称常规型全站仪，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。

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。

无合作目标型全站仪是指在无反射棱镜的配合下，可以对一般的目标直接测距的全站仪。因此对不便设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的优势。

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，实现了全站仪智能化的跨越。

20世纪60年代末期，人们将小型化红外测距仪与电子经纬仪的结合。随着电子测角技术和数据微处理与存储性能的提高，瑞典GeotronicsAB于1982年生产了具有动态测角系统

全站仪是全站型电子速测仪的简称，又被称为“电子全站仪”，它是一种兼有自动测距、测角、计算和数据自动记录及传输功能的自动化、数字化的三维坐标测量与定位系统。它由光电测距单元、电子测角及微处理器单元以及电子记录单元组成，是一种广泛应用于控制测量、地形测量、地籍与房产测量、施工放样、工业测量及近海定位等的电子测量仪器。按其结构可分为整体式与积木式两种。前者是将测距测角与电子计算单元和仪器的光学与机械系统设计成整体；后者则分别由各自独立的光电测距头、电子经纬仪，即电子测角与电子计算单元组成。

不同型号的全站仪，其具体操作方法会有较大的差异。下面简要介绍全站仪的基本操作与使用方法。

(1)按角度测量键，使全站仪处于角度测量模式，照准diyi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。

(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ZX，按测距键，距离测量开始，测距完成时显示斜距、平距、高差。

(1)设定测站点度盘读数为其方位角。(2)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。

文章论述了全站仪的工作原理及使用方法，全站仪校正方法，全站仪使用的注意事项等。

全站仪是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器，是集水平角、垂直角、距离(斜距、平距)、高差测量功能于一体的测绘仪器系统。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如下特点：

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。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。

作业时若仪器纵轴倾斜，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Zda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。

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。

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。

(1)按角度测量键，使全站仪处于角度测量模式，照准diyi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。

(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

全站仪作为一个多功能的工具集成，其精密复杂的程度极高，这就要求使用者具有相当的专业素质。全站仪的普遍应用，使生产生活的方方面面得到了方便，其问题暴漏的也越来越多。本文就带大家一起了解一下全站仪使用的注意事项，希望能给大家带来帮助。

全站仪，即全站型电子速测仪，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，并能与外转设备交换住处的多功能测量仪器。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。

从总体上看，全站仪有下列两大部分组成：为采集数据而设置的专用设备：主要有电子测角系统，电子测距系统，数据存储系统，还有自动补偿设备等。过程控制机：主要用于有序地实现上述每一专用设备的功能。过程控制机包括与测量数据相联接的外转设备及进行计算、产生指令的微处理机。

全站仪结合了测距仪，电子经纬仪，电子补偿器和微处理器。测量功能可以分为基本测量功能和程序测量功能。基本测量功能包括电子测距，电子角度测量(水平角度，垂直角度)；程序测量功能包括水平距离和高度差的切换，三维坐标测量，反面测量，放样测量，偏心测量，切除测量，面积计算等。只要引导，电子角度测量系统将开始工作并实时显示观测数据，就会给予特别关注；其他测量功能只是距离测量和数据处理。

仪器的保管由个人负责，并每天送回现场；它不能放在现场工具箱中。仪器箱应保持干燥，防潮，防水，并及时更换干燥剂。仪器必须放置在特殊的架子上或固定的位置上。

3.1开始工作前，检查仪器箱的肩带和手柄是否牢固。打开包装之前取出仪器之前，请务必将仪器放在机柜中。装载或卸载仪器时，必须握住手柄。将仪器从仪器箱中取出或安装到仪器箱中时，请握住仪器手柄和底座，不要握住人机界面的下部。请勿握住仪器的镜筒

在测绘领域中广泛使用到全站仪，但是由于很多因素导致测量结果与理论值相差甚远，究竟有哪些因素会影响到全站仪的测点精度是困扰测量人员的问题。文章从仪器自身、外界环境和观测者三个方面总结并讨论了在使用全站仪进行实际测量工作时的几点建议。

在当今测绘领域中，全站仪的出现可以说极大地提高了我们的测量精度和工作效率。虽然全站仪的确为我们提供了极大的便利，但不可否认，品牌不同、型号不同，仪器的性能、操作也存在一些不同，会在测量过程中产生一定的误差，从而对工程质量产生一定影响。所以，研究全站仪测点精度的影响因素显得尤为重要。

长时间的使用全站仪，会使仪器在测量中增加非人为因素误差的干扰。仪器自身部件因为长时间的耗损，会发生不同程度的扰动，使得仪器的测量精度大大降低，而且有时误差超过了测量限差。当然这种仪器的影响是没有办法通过仪器自身参数进行修改调整的，要送专业检校部门，重新评定仪器的测量精度。

观测过程中会发生仪器和棱镜沉降，观测时间长，观测误差也就相应地增大，所以往返观测法和加快换站的速度，都是有效抵消该部分影响的方法。

观测环境处于稳定状态，免棱镜全站仪的观测范围会受反射介质的稳定性、反射介质颜色的深浅、发射光源的强度等因素的影响，即反射面信号越稳定、反射物体颜色越浅、反射能力越强、观测条件越好时，测程会越远。

观测条件处在适宜的条件下，当物体表面反射能力较强，反射信号稳定的情况下，则物体表面的粗糙程度对数据精度的影响很小。

一般情况下，反射介质的颜色越浅，反射介质的反射信号越强，仪器测量时读数的相应速度相对越快。但对无棱镜模式时，测距精度的影响相对较小，除黑色反射介质外。

任何仪器的标准组折射率测量标准的天气条件下，它可以被视为一个固定的值。然而，对于一个工作区域的位置而言，由于当地气象条件变化，折射率也发生

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、传统的光学度盘被编码度盘或光电增量编码器代替，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察者直接读数并自动记录。

仪器误差概括起来可分为两个方面：一方面是主要轴线的几何关系不正确所产生的几何结构误差，如视准轴误差、水平轴倾斜误差、垂直轴倾斜误差；另外一方面是仪器制造、校准、磨损等原因所生产的机械结构误差，如照准部旋转误差。

望远镜物镜光心与十字丝ZX的连线称为视标准轴。假设仪器已整置水平，且水平轴与垂直轴正交，仅由于视准轴与水平轴不正交，即实际的视准轴与正确的视准轴存在夹角，称之为视准轴误差。视准轴误差产生的原因是由于安装和调整不正确，使望远镜十字丝ZX偏离了正确的位置，造成视准轴与水平轴的位置发生变化，产生视准轴误差。

1.盘左观测时，实际视准轴位于正确视准轴的左侧(或右侧)，使正确的方向值比含有视准轴误差的实际方向值小(或大)；纵观望远镜，以盘右位置观测同一目标时，实际视准轴在正确视准轴的右侧(或左侧)，显然此时对方向值得影响恰好和盘左时的数值相同，符号相反。故取盘左与盘右的平均值，可以消除视轴误差对观测方向值得影响。因此，取盘左与盘右读数中数可以消除视准轴误差的影响。2.观测一个角度是，如果两个方向的垂直角相等，则视准轴误差的影响可以在半测回角值中得到消除。

当视准轴与水平轴正交，且垂直与测站铅垂线一致时，仅由于水平轴与垂直轴不正交使水平轴倾斜一个小角，称为水平轴倾斜误差。引起水平轴倾斜误差的主要原因是：仪器安装、调整不完善，致使仪器水平轴两支架不等高;或者水平轴两端的直径不相等。