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【摘要】全站仪是集光、机、电计算于一体的高科技测量仪器。 测距部分采用同轴系统，由发射、接收和瞄准组成。 测角部分由电子测角系统完成。 是一种高精度、高效率、具有多种测量功能的野外数据采集设备，大大减轻了野外人员的劳动强度。 本文结合相关文献介绍了全站仪的测量原理，阐述了全站仪的四大特点及发展阶段分析等，进而讨论总结了全站仪距离计量检定的方法和内容根据我的工作经验测量。

【关键词】全站仪； 测距； 确认

一、全站仪测量原理及特点

1.1 电子测距技术

1.1.1 脉冲法

用于测距的光源是激光器，它向目标发射一束极窄的光脉冲，同时输出电脉冲信号，打开电子门，让标准频率产生的时标脉冲生成器传递并计算它。 光脉冲被目标反射后返回发射器，发射器也产生电脉冲，关闭电子门，终止时标脉冲的通过。

1.1.2 相位法

相位法测距是测量仪器连续发射的电磁波正弦信号在被测距离上来回往返所产生的相位差，根据相位差求得距离。

1.2 电子测角技术

电子测角，即测角数字化，即测角结果自动数字显示，其本质是用一套角度编码转换系统代替传统的光学读数系统。 目前转换系统有两种：一种是所谓的“绝对法”用编码刻度盘测角，另一种是所谓的“增量法”用光栅刻度盘测角。

1.3 全站仪主要特点

1.3.1只要将反射棱镜对准一次，即可测量水平角、垂直角和斜距，自动计算目标点的坐标和高程，并记录测量和计算数据。

1.3.2 通过全站仪主机的标准通讯接口，可以实现全站仪与计算机或其他外围设备的数据通讯，使测量数据的采集、管理、计算、绘图形成一个完整的自动化测量系统。

1.3.3 全站仪微机处理器用于控制全站仪的测量和计算，可实现气象校正、导线测量、前后交会、详测和施工放样等计算任务。

1.3.4 仪器内部装有双轴补偿器，可自动测量仪器纵轴和横轴的倾斜误差，并对角度观测值进行修正。

2、全站仪在测绘中的广泛应用

2.1 工具阶段

这是全站仪发展的初级阶段。 人们对全站仪的理解只是电子测量和光学测距。 与传统方法相比，其优势仅在于提高了现场测量的效率。 现阶段仪器的发展几乎都体现在硬件设备上，软件功能几乎无从谈起。

2.2 自动处理阶段

这一阶段全站仪的软件功能可以起步和发展，一般具有观测数据的校正、转换、记录和输出等功能全站仪仪器加常数，甚至有些仪器还具有简单的程序操作功能。

2.3 智能阶段

由于计算机技术的广泛应用，仪器内部安装中央处理器CPU已成为现阶段仪器硬件结构的主要特点。 与此同时，软件技术也得到了飞速发展。 在应用功能方面，主要实现仪器与计算机的双向通讯，一些常用测量程序的编程，仪器轴差的自动检测与补偿，以及一些基于特殊用途的应用。 . .

2.4 开放阶段

仪器现阶段的主要特点是试图建立统一的标准，实现仪器间观测数据和结果的共享，从而进一步提高测量作业的效率和可靠性，扩大仪器的使用范围。仪表，为全站提供全面的信息。 仪器的深入全面发展最终铺平了道路。

3. 全站仪测距的计量检定探讨

3.1 全站仪乘法常数的验证

仪器加法常数修正主要是由于全站仪测距相位起点与仪器在测距时的几何定心位置不一致造成的。 a为仪器的几何对中位置，b为测距相位的起点，两者之间的距离为c，为仪器的校正数加上常数。

仪器的乘常数校正是指与距离成正比的固定校正系数。 它的成因比较复杂，不像加法常数那样具有明确的几何意义。 事实上，天气校正和测距频率校正也是与距离成正比的校正，但在与已知基线对比中发现，在应用天气校正和频率校正后，有时会有明显的乘常数校正系数. 研究表明，测距倍数常数与测距频偏有关，还与气象校正不完全、发光管相位不均匀等因素有关。 在计量检定中，全站仪测距部分的加倍常数校正是一项重要内容。

3.1.1 中短程测距仪在长度检定场（基线场）检定，检定采用多段基线组合比对法，同时测量仪器的加法常数和乘法常数。

3.1.2 规程推荐的检定方法是通过测量频率获得测距仪的乘法常数：用短基线测量距离测量的加法常数和标准差。

3.2 全站仪乘法常数校验问题分析

倍增常数是光电测距仪的主要参数之一。 它来源于相位光电测距仪的精密调制频率与其标称值的偏差，造成测距尺长度出现系统偏差，从而使测距仪测得的距离发生系统偏差。 调制频率的偏差可以通过打开测距仪来调整，也可以通过在测距结果中加入比例修正来解决。 通常，测距结果乘以比例修正。 因此，它也被称为倍增常数，通常以磁毛茛的形式显示。

但是全站仪仪器加常数，我们通常在野外基线上测量的乘法常数包含很多因素，例如：1-光速值； 2-大气折射率； 3-温度、气压、湿度； 4-大气代表性误差； 5——光载波长度； 6——测距仪调制光的相位均匀性； 7--调制光频率； 8--时间和外界条件引起的调制频率变化； 9——幅相误差等待。 其中，1、2、4、6、8、9均对测距结果造成大小和方向无法确定的误差，在光电测距仪的标称误差表达式（A+BD）中通常以B限制在允许范围内3为气象要素测量仪器及测量误差引起，可单独改正，不作为测距仪的改正数； 只有光波载波长度5和调制光频率7满足倍增常数的特性，因此可以认为，我们通常用基线测量的倍增常数是有缺陷的。 因此，当前程序中对乘法常数的验证需要进一步完善。

3.3 全站仪测距周期误差验证

周期误差是测距仪重要的系统误差，其大小对仪器的精度影响很大。 随着仪器制造工艺水平的提高，测距仪的精度也在不断提高，周期误差越来越小，但原则上仍然存在。 因此，周期误差的验证也是一项重要的工作。

3.4 全站仪测距周期误差分析

根据测距仪的测距原理，相位测距仪是通过测量测距信号和参考信号的相位来测距的。 当仪器内部的光电同频信号发生扰频时，会产生一个测量误差，其周期为精密测量尺的长度。 我们称这种误差为测距仪的周期性误差。 光信号的干扰主要是由于发射系统发出的调制光信号发射到测量线另一端的反射器上，同时其中一部分会泄漏并在内部扩散这个仪器。 或者通过内部光路系统直接到达接收系统的接收二极管，从而形成具有一定相位的光信号干涉； 电信号干扰主要是由于仪器内部存在各种条件，会引起正弦信号干扰，发射信号可以通过电子开关、电源线、混频器、放大器、空间耦合器等通道被引导到接收端部分，使两相测量信号产生干扰。

4。结论

目前，全站仪检定是测绘仪器检定中的一项重要工作。 为保证全站仪测量结果的准确性和可靠性，或考察仪器的各项性能和测量精度，从使用的角度，对新购置、在用和维修的仪器均需进行校准和检测。 此外，全站仪直接测量被测物体的角度和距离。 根据我国计量法的规定，全站仪属于计量器具范畴（上接第122页）（上接第211页）。 因此，全站仪在生产、销售和使用中必须通过相应的国家计量检定，以保证其计量性能合格。 ■

【参考】

[1] 曹文波． 曾振华。 曹文博全站仪中心指针标定与标定。 有色金属（矿业部）。 2009, 61(2).

[2] 王艳． Topcon GTS-600AF/600系列全站仪及其验证。 测绘信息与工程, 2002, 27(4).

[3] 吴立英． TPS1200全站仪在立式金属油罐检定中的应用甘肃科学技术, 2006, 35(5).

[4]谢明． 全站仪周期误差校验的探讨。 计量技术，2003，（6）．