全站仪技术知识详解（一）

      全站仪（又称全站式电子速测仪）是集自动测角、测距、测高于一体，实现对测量数据进行自动获取、显示、存储、传输、处理计算的三维测量系统。全站仪已广泛应用于控制测量、工程放样、安装测量、变形监测、地形测绘和地籍测量等领域，成为实现测量工程内外业一体化、自动化、智能化的关键硬件系统。全站仪由电子经纬仪、电磁波测距仪、微处理器、电源装置和反射棱镜等组成。
    全站仪与光学经纬仪区别在于度盘读数及显示系统，电子经纬仪的水平度盘和竖直度盘及其读数装置是分别采用两个相同的光栅度盘（或编码盘）和读数传感器进行角度测量的。根据测角精度可分为0.5″，1″，2″，3″，5″，10″等几个等级。
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组合，或光电测距仪与电子经纬仪组合，到整体式即将光电测距仪的光波发射接收系统的光轴和经纬仪的视准轴组合为同轴的整体式全站仪等几个阶段。
　　最初速测仪的距离测量是通过光学方法来实现的，我们称这种速测仪为“光学速测仪”。实际上，“光学速测仪”就是指带有视距丝的经纬仪，被测点的平面位置由方向测量及光学视距来确定，而高程则是用三角测量方法来确定的。
　　带有“视距丝”的光学速测仪，由于其快速、简易，而在短距离（100米以内）、低精度（1/200(1/500）的测量中，如碎部点测定中，有其优势，得到了广泛的应用。
　　随着电子测距技术的出现，大大地推动了速测仪的发展。用电磁波测距仪代替光学视距经纬仪，使得测程更大、测量时间更短、精度更高。人们将距离由电磁波测距仪测定的速测仪笼统地称之为“电子速测仪”（ElectronicTachymeter）。
　　然而，随着电子测角技术的出现。这一“电子速测仪”的概念又相应地发生了变化，根据测角方法的不同分为半站型电子速测仪和全站型电子速测仪。半站型电子速测仪是指用光学方法测角的电子速测仪，也有称之为“测距经纬仪”。这种速测仪出现较早，并且进行了不断的改进，可将光学角度读数通过键盘输入到测距仪，对斜距进行化算，最后得出平距、高差、方向角和坐标差，这些结果都可自动地传输到外部存储器中。全站型电子速测仪则是由电子测角、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，测量结果能自动显示，并能与外围设备交换信息的多功能测量仪器。由于全站型电子速测仪较完善地实现了测量和处理过程的电子化和一体化，所以人们也通常称之为全站型电子速测仪或简称全站仪。
　　20世纪八十年代末，人们根据电子测角系统和电子测距系统的发展不平衡，将全站仪分成两大类，即积木式和整体式。
　　20世纪九十年代以来，基本上都发展为整体式全站仪。

　　全站仪的的数据通讯是指全站仪与电子计算机之间进行的双向数据交换。全站仪与计算机之间的数据通讯的方式主要有两种，一种是利用全站仪配置的PCMCIA（personalcomputer）

全站仪结构及功能：
照准部
照准部包括望远镜、度盘、水准器、脚螺旋、光学对点器、基座、制动螺旋、微动螺旋。
目前，全站仪基本采用望远镜的光轴和测距光轴完全同轴的光学系统，一次照准就能同时测出距离和角度。
I/O接口
接口部分包括键盘、显示器、串行接口。
键盘：主要用来输入数据和各种命令。
显示器：目前一般采用的是LCD型显示器，它主要用来显示各种测量数据和各种命令。
串行接口：主要是将全站仪和电脑等外围设备进行连接，通过外围设备对全站仪进行控制和数据交换。在全站仪的控制面板上所进行的操作和控制，同样可以在计算机的键盘上操作，便于用户应用开发。
CPU部
CPU部包括CPU、ROM（主存储器）、RAM（暂存储器），CPU按其程序进行各种控制和运送，RAM暂存放输入和输出的数据及运算的结果，ROM存放各种测量数据。
竖轴倾斜的自动补偿：
经纬仪的照准部的整平可使竖轴铅直，但是受到气泡灵敏度和作业限制，仪器的精确整平有一定的困难。这种竖轴不铅直的误差称为竖轴误差。竖轴误差对于水平方向和垂直角的影响更不能通过盘左、盘右读数取中数来消除。因此，在一些较高精度的电子经纬仪和全站仪中安置了竖直倾斜自动补偿器，以自动改正竖轴倾斜对水平方向和垂直角的影响。精确的竖轴补偿器，仪器整平到3′范围内，其自动补偿精度可达0.1′。
全站仪基本操作方法：
使用的注意事项：
现在，测绘市场上有各种各样的品牌，因而不同厂家生产的全站仪，同一厂家生产的全站仪，甚至是同一厂家生产的同一等级而不同时期生产的全站仪，其外观、结构、功能、键盘设计、操作方法和使用步骤等都会有所区别。因此在使用一台全站仪之前，必须详细地阅读使用说明书，严格按照要求进行操作，并注意以下要求：
仪器在运输的过程中注意防震，存放时注意防潮；
迁站、装箱的时候只能握住全站仪的把手，而不能握住镜筒，以免损坏仪器精度；
没有滤镜片的时候不要将仪器正对着太阳，否则会毁坏内部电子元件；
旋转照准部的时候应该匀速旋转，切忌急速转动；
不要让仪器过度暴晒雨淋；
不用的时候应该将电池取出，每月对电池充电一次和操作仪器一次；
要经常保持仪器的清洁与干燥。
全站仪的操作及基本测量功能
结合科力达全站仪，我们简单讲解一下使用全站仪测量时要进行的准备工作和操作方法。
准备工作
安装内部电池
测前应该检查内部电池的充电情况，如电力不足的时候要及时充电，充电方法及时间要按照使用说明进行，不要超过规定时间。测量前装上电池，在结束之后应该卸下电池。
安置仪器：
操作方法与步骤与经纬仪类似，包括对中和整平，这是两个非常基本的步骤，但是如果这两个步骤做不好，将对后面的测量产生影响。如果全站仪具备激光对中和电子整平功能，在把全站仪安装到三脚架上之后，应先开机，然后激光对中，再进行相应操作。
基本测量与操作：
角度测量：
角度测量的基本操作方法和经纬仪类似，全站仪都具有水平度盘自动置零和任意方位角设置功能，使测角更加方便。当瞄准一个目标之后，并进行水平度盘或者方位角设置后，转动照准部瞄准另一目标时，屏幕显示的水平角即为它们的水平角或该目标的方位角。
全站仪具有电子经纬仪的测角部，除测量水平角和垂直角外，还有其他功能。对于水平角而言，可以输入任意角，任意方向置0，任意角值的锁定（照准部旋转时角度读数不变）。对于垂直角而言，天顶距、高角度、倾斜角、% 坡度之间可以变化。
同时，由于全站仪使用电子水准器，可从视准轴的方向或者视准轴和横轴的两个方向来检测倾斜角，它具有补偿数轴误差以及横轴误差、视准轴误差、偏心误差的功能。
距离测量：
距离测量的基本操作与光电测距仪类似，先选择测量模式（精测、粗侧、跟踪），然后瞄准反射棱镜，按相应的测量键，即可显示测距值。
与此同时，全站仪的光电测距部，除了测量测至反射棱镜的距离外，还有以下功能。
测距次数的选择，单次测量，显示一次测量结果，然后停止测量；连续测量，可进行不间断测量，按ESC键后测距终止；多次测量，按设定的次数测量之后，取平均数显示。
棱镜常数改正：光通过玻璃时候的速度比在空气中小，所以光电测距仪显示的距离也比实际的距离长。因此，棱镜的常数取决于玻璃的折射率和反射棱镜的大小（光程）。然而，反射棱镜定点如在测点的铅直线上，那么棱镜折射率的改正值即为棱镜常数，但是实际上顶点的位置是偏离光学对点器的视准线，这时要将这些偏离值作加减计算，以上所述的两项改正值就称为棱镜常数，该常数由于反射棱镜的不同而不同。并且，即使反射棱镜相同，由于装备基准面的不同，其棱镜常数也不同。
除此之外，还能进行气象改正和球气差改正。