全站儀原理與應(yīng)用建筑工程系聯(lián)系電話：全站儀的定義全站儀是由電子經(jīng)緯儀、光電測(cè)距儀、電子補(bǔ)償器和微型機(jī)及軟件組合而成的智能型測(cè)量?jī)x器。一.全站儀的測(cè)角原理電子測(cè)角的度盤主要有編碼度盤、光柵度盤、動(dòng)態(tài)度盤三種形式。因此，電子測(cè)角也就有編碼測(cè)角、光柵測(cè)角和動(dòng)態(tài)測(cè)角三種形式。二．全站儀的測(cè)距原理隨著各種光源的相繼問世，以激光、紅外光和其它光源為載波的光電測(cè)距儀和以微波為載波的微波測(cè)距儀，通稱為電磁波測(cè)距儀，簡(jiǎn)稱測(cè)距儀（EDM）。以微波和激光為載波的測(cè)距儀多屬于長(zhǎng)程測(cè)距，測(cè)程可達(dá)到60km，一般用于大地測(cè)量，而以紅外光為載波的測(cè)距儀屬于中、短程測(cè)距儀，測(cè)程一般為15km，用于小地區(qū)控制測(cè)量、地形測(cè)量、地籍測(cè)量和工程測(cè)量。1.光電測(cè)距儀的基本原理

如圖1所示，光電測(cè)距儀是通過測(cè)量光波在待測(cè)距離D上往、返傳播一次所需要的時(shí)間t2D，依式（1）來(lái)計(jì)算待測(cè)距離D。圖1光電測(cè)距原理圖式中，

c為光在真空中的傳播速度即

c=299792458m/s±1.2m/s。但測(cè)量工作都是在大氣中進(jìn)行的，這就要求我們?cè)诠怆姕y(cè)距作業(yè)中，必須實(shí)時(shí)測(cè)定現(xiàn)場(chǎng)的大氣溫度和氣壓，并對(duì)所測(cè)距離施加氣象改正。根據(jù)測(cè)量光波在待測(cè)距離D上往、返一次傳播時(shí)間t2D方法的不同，光電測(cè)距儀可分為脈沖式和相位式兩種。圖2脈沖測(cè)距原理圖3.相位式光電測(cè)距儀相位式光電測(cè)距儀是將發(fā)射光波調(diào)制成正弦波的形式，通過測(cè)量連續(xù)的調(diào)制信號(hào)在待測(cè)距離上往返傳播的相位變化來(lái)間接測(cè)定傳播時(shí)間，從而求得被測(cè)距離三．全站儀的補(bǔ)償器原理全站儀補(bǔ)償器是測(cè)量?jī)x器由光學(xué)型轉(zhuǎn)向光電型后出現(xiàn)的一種全新的誤差改正器件，用傳統(tǒng)的光學(xué)經(jīng)緯儀的思路來(lái)理解全站儀是不對(duì)的，只有對(duì)補(bǔ)償器的基本原理有了一定的認(rèn)識(shí)，才能在實(shí)踐中更好地使用全站儀，以便提高測(cè)量精度和減少勞動(dòng)強(qiáng)度。2.補(bǔ)償器的工作原理補(bǔ)償器是全站儀的一個(gè)重要部分。按工作原理可劃分為擺式補(bǔ)償器和液體補(bǔ)償器；按補(bǔ)償范圍可劃分為單軸補(bǔ)償器、雙軸補(bǔ)償器和三軸補(bǔ)償器。（1）單軸補(bǔ)償器在電子經(jīng)緯儀上一般采用單軸補(bǔ)償，它只能自動(dòng)改正由于豎軸傾斜誤差對(duì)豎直度盤讀數(shù)的影響。（2）雙軸補(bǔ)償器雙軸補(bǔ)償器是當(dāng)儀器豎軸傾斜時(shí)，它只能自動(dòng)改正由于豎軸傾斜誤差對(duì)豎直度盤和水平度盤讀數(shù)的影響。目前，絕大部分具有雙軸補(bǔ)償?shù)膬x器均采用液體補(bǔ)償器。（3）三軸補(bǔ)償器三軸補(bǔ)償器不僅能自動(dòng)補(bǔ)償豎軸傾斜誤差引起的豎直度盤和水平度盤的讀數(shù)誤差，而且還能補(bǔ)償由于橫軸傾斜誤差和視準(zhǔn)軸誤差引起的水平度盤讀數(shù)的影響。3.在使用全站儀補(bǔ)償器的補(bǔ)償功能時(shí)應(yīng)注意（1）在使用全站儀時(shí)，當(dāng)水平方向制動(dòng)螺旋制動(dòng)，垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡時(shí)，水平度盤讀數(shù)會(huì)不斷地變化，這正是全站儀自動(dòng)補(bǔ)償改正的結(jié)果。

單軸補(bǔ)償只能對(duì)垂直度盤讀數(shù)進(jìn)行改正，沒有改正水平度盤讀數(shù)的功能。即照準(zhǔn)部水平方向固定，上下轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡時(shí)水平角度讀數(shù)不會(huì)變化。（2）雙軸補(bǔ)償只能改正由于垂直軸傾斜誤差對(duì)垂直度盤和水平度盤讀數(shù)的影響。當(dāng)照準(zhǔn)部水平方向固定，上下轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡時(shí)水平角度讀數(shù)會(huì)發(fā)生變化。（3）全站儀補(bǔ)償器的補(bǔ)償功能提供了3種選擇模式，即【雙軸】、【單軸】、【關(guān)】。選擇【單軸】即只對(duì)垂直度盤讀數(shù)進(jìn)行；選擇【雙軸】即對(duì)水平和垂直度盤讀均進(jìn)行補(bǔ)償；選擇【關(guān)】即補(bǔ)償功能不起作用。四．全站儀在測(cè)量工程中的應(yīng)用全站儀與傳統(tǒng)的測(cè)量?jī)x器相比，具有操作方便、功能強(qiáng)、精度高、速度快等特點(diǎn)。其應(yīng)用范圍已不僅局限于測(cè)繪工程、建筑工程、水利工程、交通與道路工程、地籍與房地產(chǎn)測(cè)量，而且在大型工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備與構(gòu)件安裝和調(diào)試、大橋、水壩的變形觀測(cè)、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)及體育競(jìng)技等領(lǐng)域中都得到了廣泛應(yīng)用。全站儀的應(yīng)用可歸納為以下幾個(gè)方面。1.控制測(cè)量在控制測(cè)量中，使用全站儀的基本測(cè)量功能全站儀導(dǎo)線，特別適用于帶狀地形和隱蔽地區(qū)，如線路控制測(cè)量和城市控制測(cè)量；布設(shè)導(dǎo)線網(wǎng)和邊角網(wǎng)十分靈活，觀測(cè)方便，精度高；特別是與GPS全球定位系統(tǒng)配合，布網(wǎng)形式更靈活，觀測(cè)更方便，精度更可靠。但需按相應(yīng)的等級(jí)測(cè)量要求進(jìn)行觀測(cè)和計(jì)算，不能使用坐標(biāo)測(cè)量功能。平面和高程控制可同時(shí)進(jìn)行，用全站儀三角高程測(cè)量完全可以代替四等水準(zhǔn)測(cè)量。2.地形測(cè)量在地形測(cè)量過程中，使用全站儀的程序測(cè)量功能進(jìn)行三維坐標(biāo)測(cè)量、側(cè)方測(cè)量、后方交會(huì)等，不但操作簡(jiǎn)單，而且速度快、精度高；并可將控制測(cè)量和碎部點(diǎn)測(cè)量同時(shí)進(jìn)行；通過傳輸設(shè)備可將全站儀與計(jì)算機(jī)、繪圖儀相連形成內(nèi)外業(yè)一體化的測(cè)繪系統(tǒng)，從而大大提高地形圖測(cè)繪的質(zhì)量和效率。4.變形監(jiān)測(cè)在建（構(gòu)）筑物的變形觀測(cè)、地質(zhì)災(zāi)害的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中，使用全站儀的坐標(biāo)測(cè)量功能對(duì)變形部位的三維坐標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可以及時(shí)掌握變形規(guī)律，保障結(jié)構(gòu)安全。五．注意全站儀的程序測(cè)量功能均為單鏡位觀測(cè)數(shù)據(jù)或計(jì)算數(shù)據(jù)。在地形測(cè)量和一般工程測(cè)量、施工放樣測(cè)量中精度已足夠；但在等級(jí)測(cè)量中仍需要按規(guī)范要求觀測(cè)、檢核、記錄、平差計(jì)算等。在觀測(cè)數(shù)據(jù)方面，全站儀的觀測(cè)數(shù)據(jù)為水平角度、天頂距（豎直角度）、傾斜距離，其他測(cè)量方式實(shí)際上都是由這三個(gè)原始觀測(cè)數(shù)據(jù)通過內(nèi)置程序間接計(jì)算并顯示出來(lái)的。應(yīng)特別注意的是，所有觀測(cè)數(shù)據(jù)和計(jì)算數(shù)據(jù)都只是半個(gè)測(cè)回的數(shù)據(jù)，因此在等級(jí)測(cè)量中不能用內(nèi)存功能，記錄水平角、天頂距（豎直角）、傾斜距離。在度盤配置方面，全站儀由于是采用電子度盤，測(cè)量時(shí)無(wú)需進(jìn)行度盤配置。在正、倒鏡觀測(cè)方面，雖然全站儀具有自動(dòng)補(bǔ)償改正功能，但在不同的觀測(cè)條件下，預(yù)置參數(shù)可能會(huì)發(fā)生變化導(dǎo)致改正數(shù)出現(xiàn)錯(cuò)誤，另外儀器自動(dòng)改正后的殘余誤差也會(huì)給觀測(cè)結(jié)果帶來(lái)影響，所以在等級(jí)測(cè)量中仍需要正、倒鏡觀測(cè)，同樣需要做記錄、檢核。在RH、LH觀測(cè)設(shè)置方面，應(yīng)特別注意，正常情況應(yīng)采用RH模式，否則觀測(cè)的水平角度會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，導(dǎo)致測(cè)定與測(cè)設(shè)的數(shù)據(jù)正好相反。在多組進(jìn)行碎部測(cè)量時(shí)，全站儀的坐標(biāo)顯示應(yīng)一致，否則數(shù)據(jù)無(wú)法對(duì)接上。在等級(jí)測(cè)量中不應(yīng)使用存儲(chǔ)器記錄，仍需人工記錄。當(dāng)視線正對(duì)著太陽(yáng)光時(shí)應(yīng)加望遠(yuǎn)鏡遮光罩，否則會(huì)灼傷眼睛和無(wú)法測(cè)距。以上問題，在測(cè)量過程中只要觀測(cè)者認(rèn)真、仔細(xì)觀察儀器的工作狀態(tài)和數(shù)據(jù)顯示內(nèi)容，完全可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和避免錯(cuò)誤發(fā)生。只有掌握全站儀的工作原理、熟悉操作步驟、明確測(cè)量功能、合理設(shè)置儀器參數(shù)、正確選擇測(cè)量模式，才能真正充分發(fā)揮全站儀在測(cè)量工作中的優(yōu)勢(shì)。在放樣，后方交會(huì)