全站儀的使用心得 (論文)

全站儀的使用心得

全站型電子速測儀簡稱全站儀，它是一種可以同時進行角度（水平角、豎直角）測量、距離（斜距、平距、高差）測量和數(shù)據(jù)處理，由機械、光學、電子元件組合而成的測量儀器。由于只需一次安置，儀器便可以完成測站上所有的測量工作，故被稱為“全站儀”。全站儀上半部分包含有測量的四大光電系統(tǒng)，即水平角測量系統(tǒng)、豎直角測量系統(tǒng)、水平補償系統(tǒng)和測距系統(tǒng)。通過鍵盤可以輸入操作指令、數(shù)據(jù)和設置參數(shù)。以上各系統(tǒng)通過I/O接口接入總線與微處理機聯(lián)系起來。

微處理機（CPU）是全站儀的核心部件，主要有寄存器系列（緩沖寄存器、數(shù)據(jù)寄存器、指令寄存器）、運算器和控制器組成。微處理機的主要功能是根據(jù)鍵盤指令啟動儀器進行測量工作，執(zhí)行測量過程中的檢核和數(shù)據(jù)傳輸、處理、顯示、儲存等工作，保證整個光電測量工作有條不紊地進行。輸入輸出設備是與外部設備連接的裝置（接口），輸入輸出設備使全站儀能與磁卡和微機等設備交互通訊、傳輸數(shù)據(jù)。

目前，世界上許多著名的測繪儀器生產廠商均生產有各種型號的全站儀。（一）、概況

電磁波測距按測程來分，有短程(＜3km)、中程(315km)和遠程(＞15km)之分。按測距精度來分，有Ⅰ級(5mm)、Ⅱ級(5mm10mm)和Ⅲ級(＞10mm)。按載波來分，采用微波段的電磁波作為載波的稱為微波測距儀；采用光波作為裁波的稱為光電測距儀。光電測距儀所使用的光源有激光光源和紅外光源(普通光源已淘汰)，采用紅外線波段作為載波的稱為紅外測距儀。由于紅外測距儀是以砷化稼(GaAs)發(fā)光二極管所發(fā)的熒光作為載波源，發(fā)出的紅外線的強度能隨注入電信號的強度而變化，因此它兼有載波源和調制器的雙重功能。GaAs發(fā)光二極管體積小，亮度高，功耗小，壽命長，且能連續(xù)發(fā)光，所以紅外測距儀獲得了更為迅速的發(fā)展。本節(jié)討論的就是紅外光電測距儀。（二）、測距原理

欲測定A、B兩點間的距離D，安置儀器于A點，安置反射鏡于B點。儀器發(fā)射的光束由A至B，經反射鏡反射后又返回到儀器。設光速c為已知，如果光束在待測距離D上往返傳播的時間。已知，則距離D可由下式求出

式中c＝c。／n，c。為真空中的光速值，其值為299792458m／s,n為大氣折射率，它與測距儀所用光源的波長，測線上的氣溫t,氣壓P和濕度e有關。測定距離的精度，主要取決于測定時間的精度，例如要求保證±lcm的測距精度，時間測定要求準確到6．7×10lls，這是難以做到的。因此，大多采用間接測定法來測定。間接測定的方法有下列兩種：1．脈沖式測距

由測距儀的發(fā)射系統(tǒng)發(fā)出光脈沖，經被測目標反射后，再由測距儀的接收系統(tǒng)接收，測出這一光脈沖往返所需時間間隔()的鐘脈沖的個數(shù)以求得距離D。由于計數(shù)器的頻率一殷為300MHz(300×106Hz)，測距精度為O.5m，精度較低。2．相位式測距

由測距儀的發(fā)射系統(tǒng)發(fā)出一種連續(xù)的調制光波，測出該調制光波在測線上往返傳播所產生的相依移，以測定距離D。紅外光電測距儀一般都采用相位測距法。在砷化(GaAs)發(fā)光二極管上加了頻率為f的交變電壓(即注入交變電流)后，它發(fā)出的光強就隨注入的交變電流呈正弦變化，這種光稱為調制光。測距儀在A點發(fā)出的調制光在待測距離上傳播，經反射鏡反射后被接收器所接收，然后用相位計將發(fā)射信號與接受信號進行相位比較，由顯示器顯出調制光在待測距離往、返傳播所引起的相位移φ。（三）、全站儀的操作與使用

不同型號的全站儀，其具體操作方法會有較大的差異。下面簡要介紹全站儀的基本操作與使用方法。

1.全站儀的基本操作與使用方法1）水平角測量

（1）按角度測量鍵，使全站儀處于角度測量模式，照準第一個目標A。（2）設置A方向的水平度盤讀數(shù)為0°00′00″。

（3）照準第二個目標B，此時顯示的水平度盤讀數(shù)即為兩方向間的水平夾角。

2）距離測量（1）設置棱鏡常數(shù)

測距前須將棱鏡常數(shù)輸入儀器中，儀器會自動對所測距離進行改正。（2）設置大氣改正值或氣溫、氣壓值

光在大氣中的傳播速度會隨大氣的溫度和氣壓而變化，15和760mmHg是儀器設置的一個標準值，此時的大氣改正為0ppm。實測時，可輸入溫度和氣壓值，全站儀會自動計算大氣改正值（也可直接輸入大氣改正值），并對測距結果進行改正。

（3）量儀器高、棱鏡高并輸入全站儀。（4）距離測量

照準目標棱鏡中心，按測距鍵，距離測量開始，測距完成時顯示斜距、平距、高差。全站儀的測距模式有精測模式、跟蹤模式、粗測模式三種。精測模式是最常用的測距模式，測量時間約2.5S，最小顯示單位1mm；跟蹤模式，常用于跟蹤移動目標或放樣時連續(xù)測距，最小顯示一般為1cm，每次測距時間約0.3S；粗測模式，測量時間約0.7S，最小顯示單位1cm或1mm。在距離測量或坐標測量時，可按測距模式（MODE）鍵選擇不同的測距模式。

應注意，有些型號的全站儀在距離測量時不能設定儀器高和棱鏡高，顯示的高差值是全站儀橫軸中心與棱鏡中心的高差。3）坐標測量

（1）設定測站點的三維坐標。

（2）設定后視點的坐標或設定后視方向的水平度盤讀數(shù)為其方位角。當設定后視點的坐標時，全站儀會自動計算后視方向的方位角，并設定后視方向的水平度盤讀數(shù)為其方位角。（3）設置棱鏡常數(shù)。

（4）設置大氣改正值或氣溫、氣壓值。（5）量儀器高、棱鏡高并輸入全站儀。

（6）照準目標棱鏡，按坐標測量鍵，全站儀開始測距并計算顯示測點的三維坐標。

（四）、全站儀的功能1、全站儀的放樣功能

全站儀顯示的度盤讀數(shù)中已經對儀器的三軸誤差影響進行了自動改正，因此在放樣時需要特別注意。例如：放樣一條直線時，不能采取與傳統(tǒng)光學經緯儀相同的方法（只縱向轉動望遠鏡），而應采取旋轉照準部１８０°的方法測設；放樣一條豎線時，應使用水平微動螺旋使水平角度顯示的讀數(shù)完全一致，而不能只簡單地轉動望遠鏡；因為望遠鏡的水平方向和垂直方向不同補償改正數(shù)的大小也不同。使用距離和角度放樣測量、坐標放樣測量時，注意輸入測站點坐標、后視點坐標后再對測站點坐標進行一次確認，并測量后視點坐標與已知后視點坐標進行檢核。

2、全站儀的補償功能

儀器誤差對測角精度的影響主要是由于儀器三軸之間關系的不正確造成的。光學經緯儀主要是通過對三軸之間關系的檢驗校正來減少儀器誤差對測角精度的影響；而全站儀則主要是通過補償改正實現(xiàn)的。最新的全站儀已實現(xiàn)了“三軸”補償功能，在使用全站儀補償器的補償功能時應注意如下：

（１)在使用全站儀時，當照準部水平方向制動螺旋制動，垂直方向轉動望遠鏡時，水平度盤的顯示讀數(shù)會不斷變化，這正是全站儀自動補償改正的結果。（２)單軸補償只能對垂直度盤讀數(shù)進行改正，沒有改正水平度盤讀數(shù)的功能。當照準部水平方向固定，上下轉動望遠鏡時水平角度讀數(shù)不變化。

（３)雙軸補償只能改正由于垂直軸傾斜誤差對垂直度盤和水平度盤讀數(shù)的影響。當照準部水平方向固定，上下轉動望遠鏡時水平角度讀數(shù)也不會變化。（４)三軸補償?shù)娜�站儀是在雙軸補償?shù)幕�礎上，用機內計算軟件來改正因橫軸誤差和視準軸誤差對水平度盤讀數(shù)的影響。即使當照準部水平方向固定，只要上下轉動望遠鏡水平度的顯示讀數(shù)仍會有較大的變化，而且與垂直角的大小、正負有關。

（五）、全站儀小知識1、全站儀的電子整平

全站儀的電子整平，當Ｘ、Ｙ方向的傾斜均為零時，從理論上講，當照準部水平方向固定，上下轉動望遠鏡時，水平度盤讀數(shù)就不會發(fā)生變化；但有些儀器在進行上述操作后水平度盤讀數(shù)仍會發(fā)生變化，這是因為全站儀補償器有零點誤差的檢驗和校正；電子氣泡的居中必須以長水準氣泡的檢驗校正為準,檢驗時先水準氣泡然后電子氣泡。2、全站儀的坐標顯示

全站儀的坐標顯示有兩種設置方式，Ｎ、Ｅ、Ｚ和Ｅ、Ｎ、Ｚ。測量常用的坐標表示為X、Y、H與N、E、Z相同。如果設置錯誤就會造成測量結果的錯誤。如在一次測量帶狀地形圖時，同時四個組作業(yè)，觀測數(shù)據(jù)導入計算機后，發(fā)現(xiàn)一個組的數(shù)據(jù)與前后都對接不上，結果就是這個組的儀器坐標設置方式錯誤。3、全站儀的存儲器

全站儀的存儲器分為內部和外部兩種。內部存貯器是全站儀整體的一個部分；而電子記錄簿、存貯卡、便攜機則是配套的外圍設備。目前全站儀大多采用內部存儲器對所采集的數(shù)據(jù)進行存儲。如ＳＥＴ５００全站儀的內存可存儲多達４０００個測點的觀測數(shù)據(jù)，對于一天的外業(yè)測量數(shù)據(jù)已經足夠。外業(yè)工作結束后應及時傳輸數(shù)據(jù)；在數(shù)據(jù)的初始化前應認真檢查所有的數(shù)據(jù)是否已經導出，確認無誤后方可進行。使用數(shù)據(jù)存貯雖然省去了記錄的麻煩，避免了記錄錯誤，但存儲器不能進行各項限差的檢核，因此等級測量中不應使用存儲器記錄，仍需人工記錄、檢核。

（六）、全站儀使用的注意事項1、全站儀的誤操作

全站儀在操作過程中難免發(fā)生錯誤，無論在何種情況發(fā)生誤操作錯誤均可回過頭來到基本測量模式，再進入相應的測量模式進行正確操作。角度測量模式除外的其他測量模式均為測距，如果沒有信號可回到基本模式，再準確瞄準棱鏡進行相應的測量工作，否則檢查棱鏡是否正對儀器。當視線接近正對太陽光時應加望遠鏡遮光罩，否則將無法測距。2、全站儀的電池

目前全站儀的電池大多是可充電的鋰離子電池，使用中應注意以下幾點。（１)電池一定要在儀器對中整平前裝好，以免因振動影響儀器的對中整平；關機后再取出，以免丟失數(shù)據(jù)；

（２)電源應在對中整平后打開、搬動儀器前關閉。因為全站儀的自動補償在傾斜狀態(tài)耗電量特別大；

（３)距離測量的耗電量遠遠大于角度測量，測量過程中盡量減少測距次數(shù)。特別在程序測量功能下，顯示測量數(shù)據(jù)后應立即停止，否則測距一直在進行；（４)電池容量不足應及時停止測量工作；長期不用應每月充電一次；（５)儀器長期不用應至少三個月通電檢查一次，防止電子元器件受潮。以上問題，在測量過程中只要觀測者認真，仔細觀察儀器的工作狀態(tài)和數(shù)據(jù)顯示內容，完全可以及時發(fā)現(xiàn)和避免錯誤發(fā)生的。所以只有掌握全站儀的工作原理、熟悉操作步驟、明確測量功能、合理設置儀器參數(shù)、正確選擇測量模式，才能真正充分發(fā)揮全站儀在測量工作中的優(yōu)勢。

擴展閱讀：全站儀使用方法經驗

全站型電子速測儀簡稱全站儀，它是一種可以同時進行角度（水平角、豎直角）測量、距離（斜距、平距、高差）測量和數(shù)據(jù)處理，由機械、光學、電子元件組合而成的測量儀器。由于只需一次安置，儀器便可以完成測站上所有的測量工作，故被稱為“全站儀”。

全站儀上半部分包含有測量的四大光電系統(tǒng)，即水平角測量系統(tǒng)、豎直角測量系統(tǒng)、水平補償系統(tǒng)和測距系統(tǒng)。通過鍵盤可以輸入操作指令、數(shù)據(jù)和設置參數(shù)。以上各系統(tǒng)通過I/O接口接入總線與微處理機聯(lián)系起來。微處理機（CPU）是全站儀的核心部件，主要有寄存器系列（緩沖寄存器、數(shù)據(jù)寄存器、指令寄存器）、運算器和控制器組成。微處理機的主要功能是根據(jù)鍵盤指令啟動儀器進行測量工作，執(zhí)行測量過程中的檢核和數(shù)據(jù)傳輸、處理、顯示、儲存等工作，保證整個光電測量工作有條不紊地進行。輸入輸出設備是與外部設備連接的裝置（接口），輸入輸出設備使全站儀能與磁卡和微機等設備交互通訊、傳輸數(shù)據(jù)。目前，世界上許多著名的測繪儀器生產廠商均生產有各種型號的全站儀。

一）、概況

電磁波測距按測程來分，有短程(＜3km)、中程(315km)和遠程(＞15km)之分。按測距精度來分，有Ⅰ級(5mm)、Ⅱ級(5mm10mm)和Ⅲ級(＞10mm)。按載波來分，采用微波段的電磁波作為載波的稱為微波測距儀；采用光波作為裁波的稱為光電測距儀。光電測距儀所使用的光源有激光光源和紅外光源(普通光源已淘汰)，采用紅外線波段作為載波的稱為紅外測距儀。由于紅外測距儀是以砷化稼(GaAs)發(fā)光二極管所發(fā)的熒光作為載波源，發(fā)出的紅外線的強度能隨注入電信號的強度而變化，因此它兼有載波源和調制器的雙重功能。GaAs發(fā)光二極管體積小，亮度高，功耗小，壽命長，且能連續(xù)發(fā)光，所以紅外測距儀獲得了更為迅速的發(fā)展。本節(jié)討論的就是紅外光電測距儀。中國3S吧3s8.cn

（二）、測距原理

欲測定A、B兩點間的距離D，安置儀器于A點，安置反射鏡于B點。儀器發(fā)射的光束由A至B，經反射鏡反射后又返回到儀器。設光速c為已知，如果光束在待測距離D上往返傳播的時間。已知，則距離D可由下式求出

式中c＝c。／n，c。為真空中的光速值，其值為299792458m／s,n為大氣折射率，它與測距儀所用光源的波長，測線上的氣溫t,氣壓P和濕度e有關。

測定距離的精度，主要取決于測定時間的精度，例如要求保證±lcm的測距精度，時間測定要求準確到6．7×10lls，這是難以做到的。因此，大多采用間接測定法來測定。間接測定的方法有下列兩種：1．脈沖式測距

由測距儀的發(fā)射系統(tǒng)發(fā)出光脈沖，經被測目標反射后，再由測距儀的接收系統(tǒng)接收，測出這一光脈沖往返所需時間間隔()的鐘脈沖的個數(shù)以求得距離D。由于計數(shù)器的頻率一殷為300MHz(300×106Hz)，測距精度為O.5m，精度較低。2．相位式測距

由測距儀的發(fā)射系統(tǒng)發(fā)出一種連續(xù)的調制光波，測出該調制光波在測線上往返傳播所產生的相依移，以測定距離D。紅外光電測距儀一般都采用相位測距法。

在砷化(GaAs)發(fā)光二極管上加了頻率為f的交變電壓(即注入交變電流)后，它發(fā)出的光強就隨注入的交變電流呈正弦變化，這種光稱為調制光。測距儀在A點發(fā)出的調制光在待測距離上傳播，經反射鏡反射后被接收器所接收，然后用相位計將發(fā)射信號與接受信號進行相位比較，由顯示器顯出調制光在待測距離往、返傳播所引起的相位移φ。中國3S吧3s8.cn（三）、全站儀的操作與使用

不同型號的全站儀，其具體操作方法會有較大的差異。下面簡要介紹全站儀的基本操作與使用方法。1.全站儀的基本操作與使用方法1）水平角測量

（1）按角度測量鍵，使全站儀處于角度測量模式，照準第一個目標A。（2）設置A方向的水平度盤讀數(shù)為0°00′00″。

（3）照準第二個目標B，此時顯示的水平度盤讀數(shù)即為兩方向間的水平夾角。2）距離測量（1）設置棱鏡常數(shù)

測距前須將棱鏡常數(shù)輸入儀器中，儀器會自動對所測距離進行改正。（2）設置大氣改正值或氣溫、氣壓值

光在大氣中的傳播速度會隨大氣的溫度和氣壓而變化，15℃和760mmHg是儀器設置的一個標準值，此時的大氣改正為0ppm。實測時，可輸入溫度和氣壓值，全站儀會自動計算大氣改正值（也可直接輸入大氣改正值），并對測距結果進行改正。（3）量儀器高、棱鏡高并輸入全站儀。（4）距離測量

照準目標棱鏡中心，按測距鍵，距離測量開始，測距完成時顯示斜距、平距、高差。

全站儀的測距模式有精測模式、跟蹤模式、粗測模式三種。精測模式是最常用的測距模式，測量時間約2.5S，最小顯示單位1mm；跟蹤模式，常用于跟蹤移動目標或放樣時連續(xù)測距，最小顯示一般為1cm，每次測距時間約0.3S；粗測模式，測量時間約0.7S，最小顯示單位1cm或1mm。在距離測量或坐標測量時，可按測距模式（MODE）鍵選擇不同的測距模式。應注意，有些型號的全站儀在距離測量時不能設定儀器高和棱鏡高，顯示的高差值是全站儀橫軸中心與棱鏡中心的高差。中國3S吧3s8.cn

3）坐標測量

（1）設定測站點度盤讀數(shù)為其方位角。當設定后視點的坐標時，全站儀會自動計算后視方向的方位角，并設定后視方向的水平度盤讀數(shù)為其方位角。（3）設置棱鏡常數(shù)。

（4）設置大氣改正值或氣溫、氣壓值。（5）量儀器高、棱鏡高并輸入全站儀。

（6）照準目標棱鏡，按坐標測量鍵，全站儀開始測距并計算顯示測點的三維坐標。

經緯儀是可以在垂直平面內轉動的那臺.

水準儀原理:肯定能測。原理與望遠鏡測量距離相同，只是測量距離精度遠低于經緯儀。用望遠鏡測量距離的方法是：拿起望遠鏡，先調整一下目鏡的間隔和焦距，便能清晰地看到：在右鏡筒的玻璃片上，刻有十字分劃。從十字交點起，左右的叫方向分劃，上下的叫高低分劃。測量方向角時用方向分劃，測量垂直角時就用高低分劃。測量時，要持平望遠鏡，用任一方向分劃(或高低分劃)對準目標的一端，讀出到目標另一端間的密位數(shù)，即為該目標的方向角(或高低角)。測出方向角(或高低角)后再根據(jù)已知目標的寬度(或高度)，按下面的密位公式就可以計算出距離水準儀刻度標示可能也是密位值，具體請參照水準儀說明。能否回復一下水準儀刻度相當于整個圓周是多少？是密位嗎？謝謝！

水準儀距離公式:S=上、下絲讀數(shù)之差*100（cm化為m）專業(yè)的3S站3s8.cn經緯儀原理:三角原理水平瞄準遠處的標尺，記下高度L1將水平向上仰角1分（記角A），記下高度L2則距離s＝（L2－L1）/tgA

距離=目標寬度(或高度)×1000/密位數(shù)

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