電子測距儀

全站儀是一種集光、機、電為一體的新型測角儀器，與光學(xué)經(jīng)緯儀比較電子經(jīng)緯儀將光學(xué)度盤換為光電掃描度盤，將人工光學(xué)測微讀數(shù)代之以自動記錄和顯示讀數(shù)，使測角操作簡單化，且可避免讀數(shù)誤差的產(chǎn)生。電子經(jīng)緯儀的自動記錄、儲存、計算功能，以及數(shù)據(jù)通訊功能，進一步提高了測量作業(yè)的自動化程度。

全站儀與光學(xué)經(jīng)緯儀區(qū)別在于度盤讀數(shù)及顯示系統(tǒng)，電子經(jīng)緯儀的水平度盤和豎直度盤及其讀數(shù)裝置是分別采用兩個相同的光柵度盤（或編碼盤）和讀數(shù)傳感器進行角度測量的。 根據(jù)測角精度可分為0。5″，1″，2″，3″，5″，10″等幾個等級，

全站儀采用了光電掃描測角系統(tǒng)，其類型主要有：編碼盤測角系統(tǒng)、光柵盤測角系統(tǒng)及動態(tài)（光柵盤）測角系統(tǒng)等三種。

全站儀是人們在角度測量自動化的過程中應(yīng)用而生的，各類電子經(jīng)緯儀在各種測繪作業(yè)中起著巨大的作用。

全站儀的發(fā)展經(jīng)歷了從組合式即光電測距儀與光學(xué)經(jīng)緯儀組合，或光電測距儀與電子經(jīng)緯儀組合，到整體式即將光電測距儀的光波發(fā)射接收系統(tǒng)的光軸和經(jīng)緯儀的視準(zhǔn)軸組合為同軸的整體式全站儀等幾個階段。

最初速測儀的距離測量是通過光學(xué)方法來實現(xiàn)的，我們稱這種速測儀為“光學(xué)速測儀”。實際上，“光學(xué)速測儀”就是指帶有視距絲的經(jīng)緯儀，被測點的平面位置由方向測量及光學(xué)視距來確定，而高程則是用三角測量方法來確定的。

帶有“視距絲”的光學(xué)速測儀，由于其快速、簡易，而在短距離（100米以內(nèi)）、低精度 （1/200(1/500）的測量中，如碎部點測定中，有其優(yōu)勢，得到了廣泛的應(yīng)用。

隨著電子測距技術(shù)的出現(xiàn)，大大地推動了速測儀的發(fā)展。用電磁波測距儀代替光學(xué)視距經(jīng)緯儀，使得測程更大、測量時間更短、精度更高。人們將距離由電磁波測距儀測定的速測儀籠統(tǒng)地稱之為“電子速測儀”（Electronic Tachymeter）。

然而，隨著電子測角技術(shù)的出現(xiàn)。 這一“電子速測儀”的概念又相應(yīng)地發(fā)生了變化，根據(jù)測角方法的不同分為半站型電子速測儀和全站型電子速測儀。半站型電子速測儀是指用光學(xué)方法測角的電子速測儀，也有稱之為“測距經(jīng)緯儀”。這種速測儀出現(xiàn)較早，并且進行了不斷的改進，可將光學(xué)角度讀數(shù)通過鍵盤輸入到測距儀，對斜距進行化算，最后得出平距、高差、方向角和坐標(biāo)差，這些結(jié)果都可自動地傳輸?shù)酵獠看鎯ζ髦?。全站型電子速測儀則是由電子測角、電子測距、電子計算和數(shù)據(jù)存儲單元等組成的三維坐標(biāo)測量系統(tǒng)，測量結(jié)果能自動顯示，并能與外圍設(shè)備交換信息的多功能測量儀器。由于全站型電子速測儀較完善地實現(xiàn)了測量和處理過程的電子化和一體化，所以人們也通常稱之為全站型電子速測儀或簡稱全站儀。

20世紀(jì)八十年代末，人們根據(jù)電子測角系統(tǒng)和電子測距系統(tǒng)的發(fā)展不平衡，將全站儀分成兩大類，即積木式和整體式。?

20世紀(jì)九十年代以來，基本上都發(fā)展為整體式全站儀。

?在測距儀出現(xiàn)以前，巨大的10英寸和12英寸火炮想擊中10000碼以外的目標(biāo)簡直就是天方夜潭。在使用“測距炮”這種笨辦法的年代里?；鹋趦H能擊中2000碼以內(nèi)的目標(biāo)。?

在19世紀(jì)中后期激烈的海上競爭中英法德三國率先裝備測距儀，其第1次參加實戰(zhàn)則是在甲午中日戰(zhàn)爭中的大東溝海戰(zhàn)。日本聯(lián)合艦隊在開戰(zhàn)前獲得了產(chǎn)自英國的Barr&Stround公司的F.Q.2型雙像式光學(xué)測距儀，并將其裝在第1游擊編隊先導(dǎo)艦“吉野”號上。但在當(dāng)時缺乏射控管制與指揮系統(tǒng)的大前提下，這套裝備發(fā)揮的效果實在微乎其微。?

1912年，也就是在無畏級下水的第5年，在被稱為“現(xiàn)代海軍炮術(shù)之父”帕西。斯科特勛爵士的設(shè)計和指導(dǎo)下，英國維克斯公司制造出了單人控制椅。這套系統(tǒng)包括連接了獨立的槍炮長專用回旋式測距儀的目鏡，水平角度和俯仰的設(shè)定機構(gòu)以及這些數(shù)據(jù)的傳輸裝置，還有一個手槍形的擊發(fā)開關(guān)。這就是世界上第1臺“火控指揮儀”。1912年11月21日超無畏艦“雷鳴”號和“獵戶座”號在惡劣的海況下全速平行行駛，在大約8500碼的距離上對著彼此拖帶的靶標(biāo)炮擊了3分30秒，惡劣的海況使船體難以完成穩(wěn)定，其間裝備了斯科特式指揮儀的“雷鳴”號發(fā)射39發(fā)13。5英寸炮彈，其中23發(fā)對拖靶形成跨射。而“獵戶座”號的27發(fā)中只有4發(fā)被判定為跨射。斯科特系統(tǒng)獲得了巨大的成功。?

1913年斯科特對該系統(tǒng)進行了改進，偉大的德雷爾火控臺誕生。也在這年皇家海軍對自己的主力艦全面換裝這套系統(tǒng)，自“無畏”號誕生7年之后真正意義上“無畏艦時代”來臨。?

是否裝備火控指揮系統(tǒng)是區(qū)別無畏艦與前無畏艦的主要特征?！?/p>

全站型電子速測儀（Electronic Total Station）。是一種集光、機、電為一體的高技術(shù)測量儀器，是集水平角、垂直角、距離(斜距、平距)、高差測量功能于一體的測繪儀器系統(tǒng)。因其一次安置儀器就可完成該測站上全部測量工作，所以稱之為全站儀。廣泛用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程測量或變形監(jiān)測領(lǐng)域。

全站儀幾乎可以用在所有的測量領(lǐng)域。電子全站儀由電源部分、測角系統(tǒng)、測距系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理部分、通訊接口、及顯示屏、鍵盤等組成。?

同電子經(jīng)緯儀、光學(xué)經(jīng)緯儀相比，全站儀增加了許多特殊部件，因此而使得全站儀具有比其它測角、測距儀器更多的功能，使用也更方便。這些特殊部件構(gòu)成了全站儀在結(jié)構(gòu)方面獨樹一幟的特點。

1．同軸望遠鏡?

全站儀的望遠鏡實現(xiàn)了視準(zhǔn)軸、測距光波的發(fā)射、接收光軸同軸化。同軸化的基本原理是：在望遠物鏡與調(diào)焦透鏡間設(shè)置分光棱鏡系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)實現(xiàn)望遠鏡的多功能，即既可瞄準(zhǔn)目標(biāo)，使之成像于十字絲分劃板，進行角度測量。同時其測距部分的外光路系統(tǒng)又能使測距部分的光敏二極管發(fā)射的調(diào)制紅外光在經(jīng)物鏡射向反光棱鏡后，經(jīng)同一路徑反射回來，再經(jīng)分光棱鏡作用使回光被光電二極管接收；為測距需要在儀器內(nèi)部另設(shè)一內(nèi)光路系統(tǒng)，通過分光棱鏡系統(tǒng)中的光導(dǎo)纖維將由光敏二極管發(fā)射的調(diào)制紅外光傳也送給光電二極管接收 ，進行而由內(nèi)、外光路調(diào)制光的相位差間接計算光的傳播時間，計算實測距離。?

同軸性使得望遠鏡一次瞄準(zhǔn)即可實現(xiàn)同時測定水平角、垂直角和斜距等全部基本測量要素的測定功能。加之全站儀強大、便捷的數(shù)據(jù)處理功能，使全站儀使用極其方便。

2．雙軸自動補償?

在儀器的檢驗校正中已介紹了雙軸自動補償原理，作業(yè)時若全站儀縱軸傾斜，會引起角度觀測的誤差，盤左、盤右觀測值取中不能使之抵消。而全站儀特有的雙軸（或單軸）傾斜自動補償系統(tǒng)，可對縱軸的傾斜進行監(jiān)測，并在度盤讀數(shù)中對因縱軸傾斜造成的測角誤差自動加以改正(某些全站儀縱軸最大傾斜可允許至±6′）。，也可通過將由豎軸傾斜引起的角度誤差，由微處理器自動按豎軸傾斜改正計算式計算，并加入度盤讀數(shù)中加以改正，使度盤顯示讀數(shù)為正確值，即所謂縱軸傾斜自動補償。

3．鍵盤?

鍵盤是全站儀在測量時輸入操作指令或數(shù)據(jù)的硬件，全站型儀器的鍵盤和顯示屏均為雙面式，便于正、倒鏡作業(yè)時操作。

4．存儲器?

全站儀存儲器的作用是將實時采集的測量數(shù)據(jù)存儲起來，再根據(jù)需要傳送到其它設(shè)備如計算機等中，供進一步的處理或利用，全站儀的存儲器有內(nèi)存儲器和存儲卡兩種。?

全站儀內(nèi)存儲器相當(dāng)于計算機的內(nèi)存(RAM)，存儲卡是一種外存儲媒體，又稱PC卡，作用相當(dāng)于計算機的磁盤。

5．通訊接口?

全站儀可以通過BS—232C通訊接口和通訊電纜將內(nèi)存中存儲的數(shù)據(jù)輸入計算機，或?qū)⒂嬎銠C中的數(shù)據(jù)和信息經(jīng)通訊電纜傳輸給全站儀，實現(xiàn)雙向信息傳輸。

(1)照準(zhǔn)部水準(zhǔn)軸應(yīng)垂直于豎軸的檢驗和校正檢驗時先將儀器大致整平,轉(zhuǎn)動照準(zhǔn)部使其水準(zhǔn)管與任意兩個腳螺旋的連線平行,調(diào)整腳螺旋使氣泡居中,然后將照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)180度,若氣泡仍然居中則說明條件滿足,否則應(yīng)進行校正。

校正的目的是使水準(zhǔn)管軸垂直于豎軸．即用校正針撥動水準(zhǔn)管一端的校正螺釘，使氣泡向正中間位置退回一半．為使豎軸豎直，再用腳螺旋使氣泡居中即可．此項檢驗與校正必須反復(fù)進行，直到滿足條件為止。

（2）十字絲豎絲應(yīng)垂直于橫軸的檢驗和校正

檢驗時用十字絲豎絲瞄準(zhǔn)一清晰小點，使望遠鏡繞橫軸上下轉(zhuǎn)動，如果小點始終在豎絲上移動則條件滿足．否則需要進行校正．

校正時松開四個壓環(huán)螺釘（裝有十字絲環(huán)的目鏡用壓環(huán)和四個壓環(huán)螺釘與望遠鏡筒相連接。轉(zhuǎn)動目鏡筒使小點始終在十字絲豎絲上移動，校好后將壓環(huán)螺釘旋緊。

（3）視準(zhǔn)軸應(yīng)垂直于橫軸的檢驗和校正選擇一水平位置的目標(biāo)，盤左盤右觀測之，取它們的讀數(shù)（顧及常數(shù)180度）即得兩倍的c（c=1/2（ɑ左－ɑ右）

（4）橫軸應(yīng)垂直于豎軸的檢驗和校正選擇較高墻壁近處安置儀器。以盤左位置瞄準(zhǔn)墻壁高處一點p(仰角最好大于30度)，放平望遠鏡在墻上定出一點m1。倒轉(zhuǎn)望遠鏡，盤右再瞄準(zhǔn)p點，又放平望遠鏡在墻上定出另一點m2。如果m1與m2重合，則條件滿足，否則需要校正。校正時，瞄準(zhǔn)m1、 m2 的中點m,固定照準(zhǔn)部，向上轉(zhuǎn)動望遠鏡，此時十字絲交點將不對準(zhǔn)p點。抬高或降低橫軸的一端，使十字絲的交點對準(zhǔn)p點。此項檢驗也要反復(fù)進行，直到條件滿足為止。以上四項檢驗校正，以一、三、四項最為重要，在觀測期間最好經(jīng)常進行。每項檢驗完畢后必須旋緊有關(guān)的校正螺釘。

全站儀具有角度測量、距離(斜距、平距、高差)測量、三維坐標(biāo)測量、導(dǎo)線測量、交會定點測量和放樣測量等多種用途。內(nèi)置專用軟件后，功能還可進一步拓展。?

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(zhǔn)第一個目標(biāo)A。?

（2）設(shè)置A方向的水平度盤讀數(shù)為0°00′00〃。?

（3）照準(zhǔn)第二個目標(biāo)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(shè)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(shè)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(shè)置的一個標(biāo)準(zhǔn)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(jié)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(zhǔn)目標(biāo)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(biāo)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(biāo)測量時，可按測距模式（MODE）鍵選擇不同的測距模式。?

應(yīng)注意，有些型號的全站儀在距離測量時不能設(shè)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(biāo)測量?

（1）設(shè)定測站點的三維坐標(biāo)。?

（2）設(shè)定后視點的坐標(biāo)或設(shè)定后視方向的水平度盤讀數(shù)為其方位角。當(dāng)設(shè)定后視點的坐標(biāo)時，全站儀會自動計算后視方向的方位角，并設(shè)定后視方向的水平度盤讀數(shù)為其方位角。?

（3）設(shè)置棱鏡常數(shù)。?

（4）設(shè)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(zhǔn)目標(biāo)棱鏡，按坐標(biāo)測量鍵，全站儀開始測距并計算顯示測點的三維坐標(biāo)。

全站儀的數(shù)據(jù)通訊?

全站儀的的數(shù)據(jù)通訊是指全站儀與電子計算機之間進行的雙向數(shù)據(jù)交換。全站儀與計算機之間的數(shù)據(jù)通訊的方式主要有兩種，一種是利用全站儀配置的PCMCIA（personal computer memory card internation association,個人計算機存儲卡國際協(xié)會，簡稱PC卡，也稱存儲卡）卡進行數(shù)字通訊，特點是通用性強，各種電子產(chǎn)品間均可互換使用；另一種是利用全站儀的通訊接口，通過電纜進行數(shù)據(jù)傳輸。

隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展與應(yīng)用以及用戶的特殊要求與其它工業(yè)技術(shù)的應(yīng)用，全站儀出現(xiàn)了一個新的發(fā)展時期，出現(xiàn)了帶內(nèi)存、防水型、防爆型、電腦型等等的全站儀。

目前，世界上最高精度的全站儀：測角精度（一測回方向標(biāo)準(zhǔn)偏差）0.52，測距精度 1mm+1ppm。利用ATR功能，白天和黑夜（無需照明）都可以工作。全站儀已經(jīng)達到令人不可致信的角度和距離測量精度，既可人工操作也可自動操作，既可遠距離遙控運行也可在機載應(yīng)用程序控制下使用，可使用在精密工程測量、變形監(jiān)測、幾乎是無容許限差的機械引導(dǎo)控制等應(yīng)用領(lǐng)域。

全站儀這一最常規(guī)的測量儀器將越來越滿足各項測繪工作的需求，發(fā)揮更大的作用。

半站儀是相對于全站儀而言的一種測量儀器和設(shè)備的組合，一般最常見的是在普通經(jīng)緯儀的上部安裝一臺電子測距儀，和經(jīng)緯儀可以同時同向轉(zhuǎn)動。