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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。 与光学经纬仪相比，电子经纬仪以光电扫描刻度盘代替光学刻度盘，以自动记录显示读数代替人工光学测微读数，简化了测角操作，避免了读数误差的发生。 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。

全站仪与光学经纬仪的区别在于刻度盘读数和显示系统。 光学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分别测量角度。 测量。 根据测角精度可分为0.5"、1"、2"、3"、5"、7"等几个等级。

历史简介

全站仪是全站仪电子测速仪的简称。 它是一种集电子经纬仪、光电测距仪和微处理器于一体的光电仪器。 世界上主要的全站仪品牌有徕卡、拓普康、尼康、南方、索佳等。

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，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”。 但是，随着电子测角技术的出现。 “电子测速仪”的概念也随之发生了变化，根据测角方式的不同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。

分类

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。

按外观结构分类

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) 一体式（Integral）

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。

按测量功能分类

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。

按测距仪分类

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）道路高程用仪器全站仪，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。

结构

全站仪几乎可以用于所有测量领域。 电子全站仪由电源部分、测角系统、测距系统、数据处理部分、通讯接口、显示屏和键盘组成。

与电子经纬仪和光学经纬仪相比，全站仪增加了许多专用部件，因此全站仪比其他测角、测距仪器功能更多，使用更方便。 这些特殊部件构成了全站仪在结构上的独到之处。

同轴望远镜

全站仪的望远镜实现了视线轴、测距光波的发射、接收光轴的同轴性。

同轴化的基本原理是：在望远物镜和聚焦镜之间安装一个分光棱镜系统，通过该系统实现望远镜的多功能，即瞄准目标，使其成像在分划板上, 并测量角度。 同时，测距部分的外光路系统可以使测距部分的光敏二极管发出的调制红外光经物镜射到反射棱镜后，经原路反射回来，然后返回的光通过二向色棱镜的作用被光电二极管接收；为了测量距离，需要在仪器内部设置一个内光路系统。 光敏二极管发射的调制红外光通过分光棱镜系统中的光纤传输到光电二极管接收，光的相位通过内外光路进行调制。 差值间接计算光的传播时间并计算测量距离。

同轴性使望远镜能够实现同时测量水平角、垂直角、斜距等所有基本测量要素的测量功能。 再加上全站仪强大便捷的数据处理功能，使全站仪使用起来极为方便。

双轴自动补偿

双轴自动补偿原理已在仪器的检测和校准中引入。 如果全站仪在运行过程中纵轴发生倾斜，会造成角度观测误差，无法通过对F1和F2的观测值进行居中来抵消。 全站仪独有的双轴（或单轴）倾斜自动补偿系统，可监测纵轴倾斜，并自动修正表盘读数中因垂直轴倾斜引起的测角误差（总台仪表纵轴的最大倾角允许为±6')。 ，垂直轴倾斜引起的角度误差也可以由微处理器根据垂直轴倾斜的修正公式自动计算，并加到表盘的读数上进行修正，使显示在表盘上的读数拨盘是正确的值，也就是所谓的垂直轴倾斜自动补偿。

双轴自动补偿采用的结构（现有水平，包括Topcon、Trimble）：使用水泡（从外面看不到水泡，不是检修中描述的水泡）校准绝对水平面，泡罩中间充满液体，两端充满气体。 水泡上部两侧各放置一个发光二极管，水泡下部两侧各放置一个光电管，发光二极管用于接收发出的光通过水泡。 然后，通过运算电路比较两个二极管获得的光强度。 当处于初始位置，即绝对水平时，将计算值设置为零。 当全站仪在工作中发生倾斜时，计算电路实时计算光强差值，然后将其转化为倾斜位移，并将此信息传送给控制系统，以确定自动补偿值。 自动补偿方式是先由微处理器计算，然后修正输出。 还有一种方法是通过步进电机驱动微型丝杆来校正轴线方向的偏移，使轴线始终保持绝对水平。

键盘

键盘是全站仪在测量过程中输入操作指令或数据的硬件。 全站仪的键盘和显示屏为双面设计，方便前进后退操作。

记忆

全站仪存储器的作用是将实时采集的测量数据进行存储，然后传输给计算机等其他设备进行进一步处理或利用。 全站仪的内存有内存和存储卡两种。

全站仪的内存相当于电脑的内存（RAM），而存储卡是一种外部存储介质，又称PC卡，相当于电脑的磁盘。

通讯接口

全站仪可将存储器中存储的数据通过RS-232C通讯接口和通讯电缆输入计算机，或将计算机中的数据和信息通过通讯电缆传输至全站仪，实现双向信息传输.

错误分析

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，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。 纵轴垂直且准直轴垂直于横轴的前提下：

① 以横轴中心O为圆心，做一个任意长度为半径的球。 HH1表示水平轴水平位置，H'H1'表示水平轴倾斜时的位置，垂直角在H1一侧，水平轴绕垂直轴旋转时，倾斜角β在每个方向上都是恒定的。 ②当水平轴为水平时，准直目标T，则垂直准直平面为OZTM′，在水平刻度盘上显示为M′，若水平轴倾斜β角，则当准直轴指向zenith, collimating 轴不会在正确的 OZ 位置，而是移动到 OZ' 位置。 用这样的准直轴瞄准目标T时，瞄准平面为斜面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。 为OZM垂直面，在球面三角形ZTM，ZT=Z，LZMT=β，TM≈α，LTZM=△β，则球面垂直角公式：sin△β=sinβ/sinz*sinα又因β和△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，只要设(LR) flat = 2C和(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示差β1，然后准直左侧和右侧的点准直器，并计算准直轴误差和指标差β2，此时， 上式求得横轴倾斜误差。 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。

指示

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，瞄准第一个目标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道路高程用仪器全站仪，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匀，仪器在车辆运输过程中受到颠簸，会导致受力较小的螺丝松动，最终造成跑偏，或者长期使用后螺丝松动.

(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。

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。