一、全站儀簡(jiǎn)介

全站儀，即全站型電子速測(cè)儀（ Electronic Total Station ）。是一種集光、機(jī)、電為一體的高技術(shù)測(cè)量?jī)x器，是集水平角、垂直角、距離 ( 斜距、平距 ) 、高差測(cè)量功能于一體的測(cè)繪儀器系統(tǒng)。因其一次安置儀器就可完成該測(cè)站上全部測(cè)量工作，所以稱之為全站儀。廣泛用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程測(cè)量或變形監(jiān)測(cè)領(lǐng)域   。  

全站儀是一種集光、機(jī)、電為一體的新型測(cè)角儀器，與光學(xué)經(jīng)緯儀比較電子經(jīng)緯儀將光學(xué)度盤(pán)換為光電掃描度盤(pán)，將人工光學(xué)測(cè)微讀數(shù)代之以自動(dòng)記錄和顯示讀數(shù)，使測(cè)角操作簡(jiǎn)單化，且可避免讀數(shù)誤差的產(chǎn)生。電子經(jīng)緯儀的自動(dòng)記錄、儲(chǔ)存、計(jì)算功能，以及數(shù)據(jù)通訊功能，進(jìn)一步提高了測(cè)量作業(yè)的自動(dòng)化程度。

全站儀與光學(xué)經(jīng)緯儀區(qū)別在于度盤(pán)讀數(shù)及顯示系統(tǒng)，電子經(jīng)緯儀的水平度盤(pán)和豎直度盤(pán)及其讀數(shù)裝置是分別采用兩個(gè)相同的光柵度盤(pán)（或編碼盤(pán)）和讀數(shù)傳感器進(jìn)行角度測(cè)量的。   根據(jù)測(cè)角精度可分為 0.5 ″， 1 ″， 2 ″， 3 ″， 5 ″， 10 ″等幾個(gè)等級(jí)。

二、全站儀的組成

全站儀幾乎可以用在所有的測(cè)量領(lǐng)域。電子全站儀由電源部分、測(cè)角系統(tǒng)、測(cè)距系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理部分、通訊接口、及顯示屏、鍵盤(pán)等組成。  
同電子經(jīng)緯儀、光學(xué)經(jīng)緯儀相比，全站儀增加了許多特殊部件，因此而使得全站儀具有比其它測(cè)角、測(cè)距儀器更多的功能，使用也更方便。這些特殊部件構(gòu)成了全站儀在結(jié)構(gòu)方面獨(dú)樹(shù)一幟的特點(diǎn)。  

1 ．同軸望遠(yuǎn)鏡

全站儀的望遠(yuǎn)鏡實(shí)現(xiàn)了視準(zhǔn)軸、測(cè)距光波的發(fā)射、接收光軸同軸化。同軸化的基本原理是：在望遠(yuǎn)物鏡與調(diào)焦透鏡間設(shè)置分光棱鏡系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)望遠(yuǎn)鏡的多功能，即既可瞄準(zhǔn)目標(biāo)，使之成像于十字絲分劃板，進(jìn)行角度測(cè)量。同時(shí)其測(cè)距部分的外光路系統(tǒng)又能使測(cè)距部分的光敏二極管發(fā)射的調(diào)制紅外光在經(jīng)物鏡射向反光棱鏡后，經(jīng)同一路徑反射回來(lái)，再經(jīng)分光棱鏡作用使回光被光電二極管接收；為測(cè)距需要在儀器內(nèi)部另設(shè)一內(nèi)光路系統(tǒng)，通過(guò)分光棱鏡系統(tǒng)中的光導(dǎo)纖維將由光敏二極管發(fā)射的調(diào)制紅外光傳也送給光電二極管接收   ，進(jìn)行而由內(nèi)、外光路調(diào)制光的相位差間接計(jì)算光的傳播時(shí)間，計(jì)算實(shí)測(cè)距離。

同軸性使得望遠(yuǎn)鏡一次瞄準(zhǔn)即可實(shí)現(xiàn)同時(shí)測(cè)定水平角、垂直角和斜距等全部基本測(cè)量要素的測(cè)定功能。加之全站儀強(qiáng)大、便捷的數(shù)據(jù)處理功能，使全站儀使用極其方便。

2 ．雙軸自動(dòng)補(bǔ)償

在儀器的檢驗(yàn)校正中已介紹了雙軸自動(dòng)補(bǔ)償原理，作業(yè)時(shí)若全站儀縱軸傾斜，會(huì)引起角度觀測(cè)的誤差，盤(pán)左、盤(pán)右觀測(cè)值取中不能使之抵消。而全站儀特有的雙軸（或單軸）傾斜自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)，可對(duì)縱軸的傾斜進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并在度盤(pán)讀數(shù)中對(duì)因縱軸傾斜造成的測(cè)角誤差自動(dòng)加以改正 ( 某些全站儀縱軸最大傾斜可允許至 ±6' ），也可通過(guò)將由豎軸傾斜引起的角度誤差，由微處理器自動(dòng)按豎軸傾斜改正計(jì)算式計(jì)算，并加入度盤(pán)讀數(shù)中加以改正，使度盤(pán)顯示讀數(shù)為正確值，即所謂縱軸傾斜自動(dòng)補(bǔ)償。

雙軸自動(dòng)補(bǔ)償?shù)乃捎玫臉?gòu)造 ( 現(xiàn)有水平 , 包括 Topcon,Trimble): 使用一水泡（該水泡不是從外部可以看到的，與檢驗(yàn)校正中所描述的不是一個(gè)水泡）來(lái)標(biāo)定絕對(duì)水平面，該水泡是中間填充液體，兩端是氣體。在水泡的上部?jī)蓚?cè)各放置一發(fā)光二極管，而在水泡的下部?jī)蓚?cè)各放置一光電管，用一接收發(fā)光二極管透過(guò)水泡發(fā)出的光。而后，通過(guò)運(yùn)算電路比較兩二極管獲得的光的強(qiáng)度。當(dāng)在初始位置，即絕對(duì)水平時(shí)，將運(yùn)算值置零。當(dāng)作業(yè)中全站儀器傾斜時(shí)，運(yùn)算電路實(shí)時(shí)計(jì)算出光強(qiáng)的差值，從而換算成傾斜的位移，將此信息傳達(dá)給控制系統(tǒng)，以決定自動(dòng)補(bǔ)償?shù)闹怠Ｗ詣?dòng)補(bǔ)償?shù)姆绞匠跤晌⑻幚砥饔?jì)算后修正輸出外，還有一種方式即通過(guò)步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)微型絲桿，把此軸方向上的偏移進(jìn)行補(bǔ)正，從而使軸時(shí)刻保證絕對(duì)水平。

3 ．鍵盤(pán)

鍵盤(pán)是全站儀在測(cè)量時(shí)輸入操作指令或數(shù)據(jù)的硬件，全站型儀器的鍵盤(pán)和顯示屏均為雙面式，便于正、倒鏡作業(yè)時(shí)操作。

4 ．存儲(chǔ)器

全站儀存儲(chǔ)器的作用是將實(shí)時(shí)采集的測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)，再根據(jù)需要傳送到其它設(shè)備如計(jì)算機(jī)等中，供進(jìn)一步的處理或利用，全站儀的存儲(chǔ)器有內(nèi)存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)卡兩種。

全站儀內(nèi)存儲(chǔ)器相當(dāng)于計(jì)算機(jī)的內(nèi)存 (RAM) ，存儲(chǔ)卡是一種外存儲(chǔ)媒體，又稱 PC 卡，作用相當(dāng)于計(jì)算機(jī)的磁盤(pán)。

5 ．通訊接口

全站儀可以通過(guò) BS—232C 通訊接口和通訊電纜將內(nèi)存中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，或?qū)⒂?jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)和信息經(jīng)通訊電纜傳輸給全站儀，實(shí)現(xiàn)雙向信息傳輸。

三、全站儀的使用

全站儀具有角度測(cè)量、距離 ( 斜距、平距、高差 ) 測(cè)量、三維坐標(biāo)測(cè)量、導(dǎo)線測(cè)量、交會(huì)定點(diǎn)測(cè)量和放樣測(cè)量等多種用途。內(nèi)置專用軟件后，功能還可進(jìn)一步拓展。

全站儀的基本操作與使用方法   ：

1 、水平角測(cè)量

（ 1 ）按角度測(cè)量鍵，使全站儀處于角度測(cè)量模式，照準(zhǔn)第一個(gè)目標(biāo) A 。

（ 2 ）設(shè)置 A 方向的水平度盤(pán)讀數(shù)為 0°00′00 〃。

（ 3 ）照準(zhǔn)第二個(gè)目標(biāo) B ，此時(shí)顯示的水平度盤(pán)讀數(shù)即為兩方向間的水平夾角。

2 、距離測(cè)量

（ 1 ）設(shè)置棱鏡常數(shù)

測(cè)距前須將棱鏡常數(shù)輸入儀器中，儀器會(huì)自動(dòng)對(duì)所測(cè)距離進(jìn)行改正。

（ 2 ）設(shè)置大氣改正值或氣溫、氣壓值

光在大氣中的傳播速度會(huì)隨大氣的溫度和氣壓而變化， 15 ℃和 760mmHg 是儀器設(shè)置的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值，此時(shí)的大氣改正為 0ppm 。實(shí)測(cè)時(shí)，可輸入溫度和氣壓值，全站儀會(huì)自動(dòng)計(jì)算大氣改正值（也可直接輸入大氣改正值），并對(duì)測(cè)距結(jié)果進(jìn)行改正。

（ 3 ）量?jī)x器高、棱鏡高并輸入全站儀。

（ 4 ）距離測(cè)量

照準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡中心，按測(cè)距鍵，距離測(cè)量開(kāi)始，測(cè)距完成時(shí)顯示斜距、平距、高差。

全站儀的測(cè)距模式有精測(cè)模式、跟蹤模式、粗測(cè)模式三種。精測(cè)模式是最常用的測(cè)距模式，測(cè)量時(shí)間約 2.5S ，最小顯示單位 1mm ；跟蹤模式，常用于跟蹤移動(dòng)目標(biāo)或放樣時(shí)連續(xù)測(cè)距，最小顯示一般為 1cm ，每次測(cè)距時(shí)間約 0.3S ；粗測(cè)模式，測(cè)量時(shí)間約 0.7S ，最小顯示單位 1cm 或 1mm 。在距離測(cè)量或坐標(biāo)測(cè)量時(shí)，可按測(cè)距模式（ MODE ）鍵選擇不同的測(cè)距模式。

應(yīng)注意，有些型號(hào)的全站儀在距離測(cè)量時(shí)不能設(shè)定儀器高和棱鏡高，顯示的高差值是全站儀橫軸中心與棱鏡中心的高差。

3 、坐標(biāo)測(cè)量

（ 1 ）設(shè)定測(cè)站點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

（ 2 ）設(shè)定后視點(diǎn)的坐標(biāo)或設(shè)定后視方向的水平度盤(pán)讀數(shù)為其方位角。當(dāng)設(shè)定后視點(diǎn)的坐標(biāo)時(shí)，全站儀會(huì)自動(dòng)計(jì)算后視方向的方位角，并設(shè)定后視方向的水平度盤(pán)讀數(shù)為其方位角。

（ 3 ）設(shè)置棱鏡常數(shù)。

（ 4 ）設(shè)置大氣改正值或氣溫、氣壓值。

（ 5 ）量?jī)x器高、棱鏡高并輸入全站儀。 

（ 6 ）照準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡，按坐標(biāo)測(cè)量鍵，全站儀開(kāi)始測(cè)距并計(jì)算顯示測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

四、全站儀的數(shù)據(jù)通訊

全站儀的的數(shù)據(jù)通訊是指全站儀與電子計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行的雙向數(shù)據(jù)交換。全站儀與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通訊的方式主要有兩種，一種是利用全站儀配置的 PCMCIA （ personal computer memory card internation association ） , 個(gè)人計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)卡國(guó)際協(xié)會(huì)，簡(jiǎn)稱 PC 卡，也稱存儲(chǔ)卡）卡進(jìn)行數(shù)字通訊，特點(diǎn)是通用性強(qiáng)，各種電子產(chǎn)品間均可互換使用；另一種是利用全站儀的通訊接口，通過(guò)電纜進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。