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全站仪，即电子全站仪（Electronic Total Station），是集光、机、电于一体的高科技测量仪器。 ), 测绘仪器系统中的高差测量功能。 因仪器一经安放便可完成站上所有测量工作，故称为全站仪。 广泛应用于地面大型建筑物、地下隧道施工等精密工程测量或变形监测领域。

介绍

全站仪是一种集光、机、电于一体的新型测角测距仪器。 与光学经纬仪相比，电子经纬仪用光电代替了光学刻度盘

全站仪扫描刻度盘，以自动记录和显示读数代替人工光学测微计读数，简化了测角操作，避免了读数误差。 电子经纬仪的自动记录、存储、计算功能和数据通讯功能进一步提高了测量操作的自动化程度。

全站仪与光学经纬仪的区别在于刻度盘读数和显示系统。 电子经纬仪的水平刻度盘和垂直刻度盘及其读数装置采用（码盘）或两个相同的光栅刻度盘和读数传感器来测量角度。 测量。 根据测角精度可分为0.5"、1"、2"、3"、5"、10"等几个等级。

历史简介

全站仪在测角自动化过程中应运而生，各种电子经纬仪在各种测绘作业中发挥着巨大的作用。

全站仪的发展经历了从组合式，即光电测距仪与光学经纬仪的组合，或光电测距仪与电子经纬仪的组合，发展到一体式，即光电测距仪的光波发射和接收系统的光轴和经纬仪的视轴。 准轴组合成同轴积分全站仪等几级。

最初，测速仪的距离测量是通过光学方法实现的，我们称这种测速仪为“光学测速仪”。 实际上，“光学测速仪”是指带有视线的经纬仪。 被测点的平面位置由方向测量和光学视线确定，而高程由三角测量确定。

“视线”式光学测速仪快速简便，可用于近距离（100米以内）、低精度（1/200（1/500））的测量，如测定小零件，有它的优点，得到了广泛的应用。

随着电子测距技术的出现，极大地促进了测速仪的发展。用电磁波测距仪代替光学

视距经纬仪使测量范围更大，测量时间更短，精度更高。 人们一般把用电磁波测距仪测距的测速仪称为“电子测速仪”。 然而，随着电子测角技术的出现，这种“电子测速仪”的概念也相应地

发生了变化，按测角方式可分为半站式电子测速仪和全站式电子测速仪。 半站式电子测速仪是指利用光学方法测量角度的电子测速仪，又称“测距经纬仪”。 这种测速仪出现较早，并不断得到改进。 可通过键盘将光学角度读数输入测距仪，计算出斜距，最终得到水平距离、高差、方向角和坐标差。 , 结果自动传输到外部存储器。 全站仪电子测速仪是由电子测角、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，测量结果可自动显示，是一种多功能的测量仪器与外围设备交换信息。 由于全站仪电子测速仪比较完善地实现了测量和处理过程的电子化和一体化，所以通常称为全站仪电子测速仪或简称全站仪。

20世纪80年代后期，根据电子测角系统和电子测距系统发展的不平衡，全站仪分为积木式和积分式两大类。

90年代以来，基本发展成为一体式全站仪。

全站仪采用光电扫描测角系统，主要包括编码盘测角系统、光栅盘测角系统和动态（光栅盘）测角系统三种。

全站仪按外观和结构可分为两大类：

(1)块式(Modular，又称组合式)

早期的全站仪多为积木式结构，即电子测速仪、电子经纬仪、电子记录仪各为一个整体。 它们可以单独使用，也可以通过电缆或接口组合成一个完整的全站仪。 .

(2)积分

随着电子测距仪的进一步轻量化，现代全站仪大多将测距、测角和记录单元在光学和力学上设计成一个不可分割的整体，其中测距仪的发射轴和接收轴为同轴结构与望远镜的准直轴。 这对于保证大垂直角条件下的测距精度非常有利。

全站仪按测量功能分类，可分为四类：

(1) 经典全站仪（Classical total station）

经典全站仪又称常规全站仪，具有全站仪电子测角、电子测距和数据自动记录的基本功能，有的还可以运行厂家或用户自主开发的机载测量程序。 其经典代表是徕卡公司的TC系列全站仪。

(2) 电动全站仪（Motorized total station）

在经典全站仪的基础上加装了轴系步进电机，可自动带动全站仪的准直器和望远镜转动。 在计算机在线控制下，电动系列全站仪可根据计算机给出的方向值自动瞄准目标，并可实现自动前后镜测量。 Leica TCM 系列全站仪是典型的移动式全站仪。

(3) 无棱镜全站仪

非合作目标全站仪是指在没有反射棱镜的情况下，可以直接测量一般目标距离的全站仪。 因此，非合作目标全站仪对于不便放置反射棱镜的测量目标具有明显的优势。 例如，徕卡TCR系列全站仪在没有合作目标的情况下可以测量到1000m，可广泛应用于地籍测量、房地产测量和建筑测量。

(4) 机器人全站仪

该仪器在自动全站仪的基础上，增加了自动目标识别和瞄准的新功能。 因此，全站仪在自动化的过程中，进一步克服了人工瞄准目标的主要缺陷，实现了全站仪的智能化。 改变。 在相关软件的控制下，智能全站仪可自动完成对多个目标的识别、瞄准和测量，无需人工干预。 因此，智能全站仪也被称为“测量机器人”，典型代表有徕卡的TCA全站仪等。

全站仪按测距仪的测距来分类，也可分为三类：

(1) 短距离测距全站仪

测量范围小于3KM，一般精度为±（5mm+5ppm），主要用于一般测量和城市测量。

(2) 中程全站仪

测量范围为3-15km，一般精度为±(5mm+2ppm)，±(2mm+2ppm)通常用于一般的液位控制测量。

(3) 远程全站仪

测量范围大于15km，一般精度为±（5mm+1ppm）。 通常用于国家三角网和特级线的测量。

自动陀螺全站仪

陀螺仪GTA1000与非合作目标全站仪RTS812R5组成的全自动陀螺仪全站仪，可在20分钟内以±5″的最高精度测量真北方向。

GTA1800R是一款实现陀螺仪与全站仪有机结合的仪器。 GTA1000陀螺仪安装在RTS812R5系列全站仪上。

GTA1800R在全站仪操作软件中实现与陀螺仪的通讯，轻松完成待测边缘的定位。

GTA1800R可实现北向自动观测，免去人工观测的繁琐和不确定性。

随着计算机技术的不断发展和应用，以及用户的特殊要求和其他工业技术的应用，全站仪出现了一个新的发展时期，出现了带记忆、防水、防爆的全站仪、电脑等仪器。

全球最高精度全站仪：角度测量精度（一次测量圆方向标准差）0.52，距离测量精度1mm+1ppm。 具有ATR（Auto Targets Recognition，自动目标识别）功能，可昼夜工作（无照明）。 全站仪实现了令人难以置信的角度和距离测量精度。 它可以手动或自动操作。 它可以远程操作或在机载应用程序的控制下操作。 可用于精密工程测量、变形监测、几乎无容差的机器导向控制等。

全站仪作为最常规的测量仪器，将越来越满足各种测绘工作的需要，发挥更大的作用。

全站仪测角系统与传统光学经纬仪测角系统的区别 全站仪测角系统与传统光学经纬仪测角系统相比，主要有两点不同：

(1) 传统光学尺被绝对编码尺或光电增量式编码器替代，传统光学千分尺被电子细分系统替代；

(2)由传统的观察者解读观测值、人工记录，转变为观察者直读、自动记录。

全站仪的测距系统与一般测距仪基本相同，但体积更小，通常采用半导体砷化镓发光二极管作为光源。 不同厂家生产的不同型号、不同系列的全站仪，其最大量程和测距误差有很大的变化。

全站仪的记录系统也叫电子数据记录仪，是一种硬件设备，带有特定的软件，用于存储测量数据。 数据记录仪的种类也很多，但基本功能都是一样的。 它充当全站仪和电子计算机之间的桥梁。 实现了现场记录工作的自动化，减少了记录计算的误差，大大提高了现场作业的效率。 . 全站仪记录系统主要有接口式、磁卡式和内存式三种形式。

立式刻度盘安装过程中的错误分析与纠正

垂直度盘由主光栅、指示光栅、指示光栅座、轴和轴套组成。 垂直刻度盘在安装过程中，会出现垂直刻度盘的分度差异和水平轴的倾斜误差。 垂直度盘分度差是由于固定指示光栅安装不正确造成的，即当准直轴水平时，垂直度盘的读数不是90度。 安装垂直刻度盘后，将仪器放在仪表台上，用与仪器大致等高的准直器瞄准无穷远处的目标，用左右两边观察目标的天顶距。 那么左侧：α=90°-L+I； 右侧：α=R-270°-I 得到I=1/2 (L+R-360°)。 校准，校准分为两种：一种是机械校准，另一种是通过软件校准。 机械校准时全站仪器测量，松开指示光栅座与支架连接的4个螺钉，旋转调整指示光栅座，重新测量计算左面与右面的差值，直至满足需要。 软件校准：启动仪器的指数差校正程序，按照显示屏提示，将准直器对准面部左右两侧，提取指数差并存储。 经过上述修正后，仪器显示的角度即为修正后的指标差值。 值，即指示器处于正确安装位置时的值。 横轴的倾斜误差是由于支撑横轴的两个支架高度不等造成的。 当水平轴倾斜时，会对水平角度的测量产生很大的影响。 纵轴垂直，准直轴垂直于横轴的前提下： 1、以横轴的圆心O为圆心，做一个任意长度为半径的球。 HH1表示水平轴的水平位置，H'H1'表示水平轴倾斜角度处的位置，垂直角度在H1一侧，水平轴绕垂直轴旋转时，倾斜每个方向的角度 β 是恒定的。

2、水平轴为水平时，瞄准目标T，则垂直瞄准平面为OZTM'，在水平刻度盘上显示为M'。 如果水平轴倾斜β角，当视线轴指向天顶时，视线准直轴不会在正确的OZ位置，而是移动到OZ'位置. 用这样的准直轴准直目标T时，准直平面为斜面OZ'TM，水平刻度盘上的读数为M。弦长MM'=△β为水平轴倾斜的影响方向读数错误。 作为OZM的垂直面，在球面三角形ZTM中，ZT=Z，LZMT=β，TM≈α，LTZM=△β，则球面垂直角公式：Sin△β=Sinβ/Sinz*Sinα 又因β而△β对于小角度，可得△β=βtgα，为水平轴倾斜误差对水平角度影响的关系式。 水平和低（高）点法用于测试水平轴的倾斜误差：在室内选择两点，一个在水平视线上方，一个在水平视线下方，垂直角度满足α高= - α low , 观察高点时: (LR) high = 2L/COSα high + 2β*tgα high 观察低点时: (LR) low = 2L/COSα low + 2β*tgα low 因为α high = ∀α低|; 则β=1/2(C high-C low) COtα 使用flat和high读数时，只需设置(LR) flat = 2C and (LR) low = 2L/ COSα low + 2β*tgα low 具体操作根据软件提示，分别在弧垂处和右侧准直水平准直器，计算准直轴误差和指标差β1，然后准直左侧和右侧的点准直器，计算准直轴误差和指标差值β2，此时， 上式求横轴倾斜误差。 当水平轴倾斜误差过大时，可通过调整垂直刻度盘上指示光栅座与支架的相对位置进行校正，也可根据软件进行补偿。

全站仪具有角度测量、距离（斜距、平距、高差）测量、三维坐标测量、导线测量、交点定点测量、放样测量等多种用途。 内置专用软件后，可进一步扩展功能。

全站仪的基本操作和使用：

水平角度测量

(1) 按测角键，使全站仪进入测角模式，对准第一个目标A。

(2) 将A方向水平刻度盘的读数设置为0°00′00″。

(3) 瞄准第二个目标B，此时显示的水平刻度盘读数为两个方向的水平夹角。

测距

(1) 设置棱镜常数

测距前必须先将棱镜常数输入仪器，仪器会自动修正测距。

(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着大气的温度和压力而变化。 15℃和760mmHg是仪器设定的标准值，此时的大气校正为0ppm。 实际测量时，您可以输入温度和气压，全站仪会自动计算出大气改正值（也可以直接输入大气改正值），对测距结果进行改正。

(3)测量仪器高和棱镜高，输入全站仪。

(4) 测距

对准目标棱镜中心，按测距键，开始测距，测距完成后显示斜距、水平距和高差。

全站仪的测距模式包括精测模式、跟踪模式和粗测模式。 精密测量模式是最常用的距离测量模式，测量时间约为2.5S，最小显示单位为1mm； 跟踪方式常用于跟踪运动目标或放样时的连续测距，最小显示一般为1cm，测距时间约为0.3S； 粗测模式，测量时间约0.7S，最小显示单位为1cm或1mm。 在测距或坐标测量时，可以按测距模式（MODE）键选择不同的测距模式。

需要注意的是，有些型号的全站仪在测距时不能设置仪器高和棱镜高，显示的高差值为全站仪横轴中心与棱镜中心的高差。

坐标测量

(1) 设置站点的三维坐标。

(2) 设置后视点坐标或设置后视方向的水平刻度盘读数为其方位角。 设置后视点坐标时，全站仪会自动计算后视方向的方位角，将后视方向的水平刻度盘读数作为其方位角。

(3) 设置棱镜常数。

(4) 设置大气修正值或气温、气压值。

(5)测量仪器高和棱镜高，输入全站仪。

(6) 瞄准目标棱镜，按坐标测量键，全站仪开始测距，计算显示测点的三维坐标。

数据通讯

全站仪的数据通信是指全站仪与电子计算机之间的双向数据交换。 全站仪与计算机之间的数据通信主要有两种方式，一种是使用全站仪配置的PCMCIA（个人计算机存储卡国际协会）卡，简称PC卡，也称存储卡）卡数字通讯，通用性强，可在各种电子产品之间互换使用； 另一种是利用全站仪的通讯接口，通过电缆传输数据。

鉴别方法

全站仪面板 左面板 右面板

全站仪的左右两侧其实沿用了老式光学经纬仪的名称。 它基于垂直板相对于观察者的位置。 观察时垂直板在观察者左侧时，称为面1，否则称为面2。相对于F1和F2，也有正镜和反镜之称，还有F1（FACE1 ) 和 F2 (FACE2) 面孔。

对于测量，如果测量正反面（面1，面2），该测量方法可以消除一些人为误差和固定误差。 对于可定义F1、F2标题的仪器，为用户增加仪器应用的可选操作界面，不影响测量操作和测量结果。

另外，用角度来确认F1和F2可能会有一些错觉。 例如，某些全站仪或连接陀螺仪的经纬仪在确定F1和F2时不一定显示对应关系。 也就是说，相对于180度角的值向小的方向转，不一定是左侧。 反正用户能记住两者的区别。 仪器也是自动计算的，对工程测量结果没有影响。

气泡校正

全站仪整平和气泡校正 仪器正确整平的方法：

(1) 架设：将仪器架设在坚固的三脚架上，拧紧中心螺丝。

(2)粗调：看圆形气泡(精度比较低，一般1点)，转动仪器的三脚螺丝，将仪器粗调。

(3)精调平：使仪器准直部分的管状水准仪(或长泡管)与任意一对地脚螺丝平行，旋转两地脚螺丝使气泡居中(最好用左手拇指方法，即左右手同时转动两个脚踏螺丝，两拇指反方向移动，左手拇指与小瓶管内气泡同向移动）； 然后，将 alidade 旋转 90°，并旋转另一个底脚螺丝，使长管中的气泡居中。

(4) 检查：将仪器的准直部分再旋转90°，如果长泡管中的气泡仍居中，则说明已调平； 如果有任何偏差，请重复步骤（3）。 一般情况下重复1-2次就可以了。

检查气泡是否有问题：

精确调平，同时检查：使仪器激光雷达部分的管状水平仪（或长气泡管）与任意一对地脚螺丝平行，旋转两只地脚螺丝使气泡居中； 如果气泡仍然居中，则管瓶轴垂直于垂直轴（长瓶没问题）。 如果气泡不居中，则需要进行校正。

修正方法：

(A) 根据检查步骤进行步骤(3)，确定偏差，即气泡偏离中间的差值。

(B) 用针头调整长泡管的校正螺丝，使泡回到偏差的1/4。 如果不能准确知道之前的差异，可以在这里粗略修正一下； 然后重复检查步骤的步骤（3）。

(C) 重复前面的步骤，一般重复1~2次即可调整。 调整后，按照调平步骤调平仪器。

这里提一下，长泡管调好后最好确认是圆泡，有偏差再调整。

补充：为什么气泡管里的气泡会跑偏？

原因：

(1)圆形气泡管一般用3个螺丝固定，内部有波簧。 如果三个螺丝受力不均，仪器在运输过程中受到颠簸，用力小的螺丝会松动，最好造成跑偏，或者长期使用后螺丝会松动。

(2)长泡管一般一端固定，另一端可调(校正螺丝)。 可调端下应有弹簧，固定端内应有凸形内垫圈。 无论是生产组装还是维修校准，如果在调整长泡管时不注意校准螺丝的螺纹间距，就会导致螺丝受力不平衡，仪器上位后螺丝会轻微转动受到较大的颠簸，导致气泡偏离。

全站仪维护

保存时

1、仪器专人负责保管，每天现场使用完毕带回办公室； 不得放在现场工具箱内。

2、仪器箱应保持干燥、防潮、防水，及时更换干燥剂。 仪器必须放在专用架子上或固定位置。

3、仪器长期不用时，1个月左右应定期取出，通风防霉，通电驱潮，使仪器保持良好的工作状态。

4、仪器应摆放整齐，不得倒置。 [1]

使用时

1、开始工作前，检查仪器箱的背带和提手是否牢固。

2、开箱后取用仪器前，必须核对仪器在箱内的方式和位置。 装卸仪器时，必须握住把手。 手和底座，不要握住显示单元的下部。 请勿手持仪器的镜筒，否则会影响内部固定件，从而降低仪器的精度。 应该用双手握住仪器的底部，或望远镜支架的下部。 仪器使用完毕，先盖上物镜盖，擦去表面灰尘。 装箱时各部件应摆放妥当，合上箱盖时应无障碍物。

3、在阳光下观察仪器时，应为仪器撑开雨伞，并戴上遮阳伞，以免影响观察精度。 在杂乱的环境中测量时，必须有专人看管仪器。 当仪器架设在光滑的表面上时，用细绳（或细导线）连接三脚架的三只脚，以防打滑。

4、在三脚架上架设仪器时，尽量使用木质三脚架，因为使用金属三脚架可能会引起震动，影响测量精度。

5、测站间距较长时，移站时应将仪器卸下，打包后背在身上。 行走前检查仪表箱是否锁好，安全带是否系好。 当测站距离较近时，移站时可将仪器连同三脚架一起放在肩上，但应尽量保持仪器直立。

6、移站前，检查仪器与三脚架连接是否牢固。 移动时，制动螺钉应稍稍闭合，以免仪器在移动过程中晃动。

7、仪器任何部位出现故障，应立即修理，否则会加重仪器的损坏。

8、光学元件应保持清洁。 如果它们沾染了灰尘，必须用刷子或柔软的擦镜纸擦掉。 请勿用手指触摸仪器的任何光学表面。 清洁仪器镜头表面时，请先用干净的毛刷扫去灰尘，然后用干净的无线棉布蘸酒精从镜头中心向外轻轻擦拭。 清除仪表箱上的灰尘时，不要使用任何稀释剂或汽油，而是用干净的布蘸中性洗涤剂擦洗。

9、在潮湿环境下工作时，操作完成后，用软布擦干仪器表面的水分和灰尘，再装入箱子。 回到办公室后，立即拆开仪器包装，将其放在干燥的地方，待其完全干燥后再放入箱子中。

10、冬季室内外温差较大，仪器在室外或室内移动时，放置一段时间后应拆封。

在途中

1、先将仪器放入仪器箱中，然后将仪器箱放入专门用于转移的木箱中，并用泡沫、海绵、刨花或其他防震物品填充空隙。 包装好后，盖上木箱或塑料箱盖。 必要时用绳子固定。

2、没有木箱或塑料箱转运的仪器不得托运，由验船师自行携带。 在整个转移过程中，必须保证人不离开仪器。 例如，乘汽车旅行时，应将仪器放在柔软的物体上并用手支撑。 在崎岖不平的道路上行驶时，应将仪器抱在怀里。

3、注意轻拿轻放，直立放置，切勿挤压、按压。 无论天气晴雨，都要提前做好防晒、防雨、防震等措施。

电池

全站仪电池是全站仪最重要的部件之一。 全站仪配备的电池一般有Ni-MH（镍氢电池）和Ni-Cd（镍镉电池）。 员工的数量决定了在该领域的时间长度。

1、建议不要在开机状态下取出电池，因为此时存储的数据可能会丢失，请在关机状态下插入或取出电池。

2、充电电池可以反复充电使用，但如果用剩余电量充电，会缩短电池的工作时间。 此时可以通过刷新恢复电池的电压，从而提高工作时间，保证充足的电能放电时间约8小时。

3、不要连续充放电，否则会损坏电池和充电器。 如果需要充电或放电，请在使用充电器前停止充电约 30 分钟。

4、电池刚充满电时不要马上充放电，有时会对电池造成损坏。

5、超过规定的充电时间会缩短电池的使用寿命，应尽量避免。

6、电池剩余电量显示电平与当前测量模式有关。 在角度测量模式下，电池剩余电量充足，但不保证电池也能用于距离测量模式，因为距离测量模式的功耗比角度测量模式高。 在测量模式下，当从角度模式切换到距离模式时，距离测量会不时因电池电量不足而中止。

测试

(1) 照准仪的水平轴应垂直于垂直轴。 检查和校准检查时，应先将仪器大致调平，然后旋转校准仪，使水平仪管与任意两个地脚螺钉的连线平行。 调整底脚螺丝，使气泡居中，然后旋转180度照准仪，若气泡仍在居中，则说明条件满足，否则应校正。

校准的目的是使小瓶轴垂直于垂直轴。 即用标定针移动小瓶一端的标定螺丝，使气泡中途后退到中间位置。 要使垂直轴垂直，请使用地脚螺丝将气泡居中。 必须重复进行这种检查和校正，直到满足条件为止。

(2) 交叉线的垂直线应垂直于水平轴进行检查和校正

检查时，用十字准线的竖丝对准一个明显的小点，使望远镜绕水平轴上下转动。 如果小点一直在竖线上移动全站仪器测量，则满足条件。 否则，需要校准。

校正时，松开四颗压环螺丝（带十字丝环的目镜与带压环的望远镜筒连在一起，四颗压环螺丝。转动目镜筒，使小点始终在垂直十字丝上移动。后校准，拧紧环形螺丝。

(3) 准直轴的检查和校准应垂直于水平轴。 在水平位置选择一个目标，观察它的左右两侧，并读取它们的读数（考虑恒定 180 度）得到两倍的 c (c=1/ 2 (ɑleft-ɑright)

(4) 水平轴应与垂直轴垂直，以便检查和校准。 选择较高的墙壁并将仪器安装在靠近墙壁的位置。 瞄准人脸左侧位置墙壁高度上的一点p（仰角最好大于30度），调平望远镜在墙壁上定点m1。 将望远镜倒置，对准右面的p点，然后调平望远镜，在墙上设置另一个点m2。 如果 m1 与 m2 重合，则满足条件，否则需要修正。 校正时对准m1和m2的中点m，固定好准直器，将望远镜向上转动。 此时十字准线的交点不会对准p点。 Raise or lower one end of the horizontal axis so that the intersection of the crosshairs is aligned with point p. This test is also repeated until the conditions are met. Of the above four items of inspection and correction, items 1, 3, and 4 are the most important, and it is best to perform them frequently during the observation period. After each inspection, the relevant adjustment screws must be tightened.