全站儀結(jié)構(gòu)分析

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。

全站儀的望遠(yuǎn)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(yuǎn)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(yuǎn)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(yuǎn)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。

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。

雙軸自動補償?shù)乃捎玫臉?gòu)造（現(xiàn)有水平，包括Topcon,Trimble）：使用一水泡（該水泡不是從外部可以看到的，與檢驗校正中所描述的不是一個水泡）來標(biāo)定絕對水平面，該水泡是中間填充液體，兩端是氣體。在水泡的上部兩側(cè)各放置一發(fā)光二極管，而在水泡的下部兩側(cè)各放置一光電管，用一接收發(fā)光二極管透過水泡發(fā)出的光。而后，通過運算電路比較兩二極管獲得的光的強度。當(dāng)在初始位置，即絕對水平時，將運算值置零。當(dāng)作業(yè)中全站儀器傾斜時，運算電路實時計算出光強的差值，從而換算成傾斜的位移，將此信息傳達給控制系統(tǒng)，以決定自動補償?shù)闹?。自動補償?shù)姆绞匠跤晌⑻幚砥饔嬎愫笮拚敵鐾?，還有一種方式即通過步進馬達驅(qū)動微型絲桿，把此軸方向上的偏移進行補正，從而使軸時刻保證絕對水平。

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。

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。

全站儀可以通過RS-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。

由陀螺儀GTA1000與無合作目標(biāo)全站儀RTS812R5組成的自動陀螺全站儀能夠在20分鐘內(nèi)，最高以±5″的精度測出真北方向。

GTA1800R這款儀器實現(xiàn)了陀螺儀和全站儀的有機整合，GTA1000陀螺儀上架于RTS812R5系列全站儀。

GTA1800R在全站儀的操作軟件里實現(xiàn)和陀螺儀的通訊輕松完成待測邊的定向。

GTA1800R可以實現(xiàn)北方向的自動觀測，免去了人工觀測的勞動量和不確定性。

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）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。

（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

全站儀儀器的盤左和盤右，實際上沿用老式光學(xué)經(jīng)緯儀的稱謂。是根據(jù)豎盤相對觀測人員所處的位置而言的，觀測時當(dāng)豎盤在觀測人員的左側(cè)時稱為盤左，反之稱為盤右。相對盤左和盤右而言也有稱為正鏡和倒鏡，以及F1(FACE1）面和F2(FACE2）面的。

對于測量來講，若正、反（盤左、盤右）測量后，通過測量方法有可消除某些人為誤差以及固定誤差的作用。對于可定義盤左和盤右稱謂的儀器而言，給用戶增加了應(yīng)用儀器的可選操作界面，對測量作業(yè)和測量結(jié)果沒有影響。

另外，對于靠角度確認(rèn)盤左和盤右可能存在某些錯覺，例如某些連接陀螺儀的全站儀或者經(jīng)緯儀，在確定盤左和盤右時顯示的不一定是對應(yīng)。就是說相對180度角度數(shù)值而已往小向轉(zhuǎn)不一定是盤左。反正，用戶記住兩者的差值即可。儀器也是自動求算的，對工程測量結(jié)果沒有影響。

正旋緊中心螺旋。

(2）粗平：看圓氣泡（精度相對較低，一般為1分），分別旋轉(zhuǎn)儀器的3個腳螺旋將儀器大致整平。

(3）精平同時進行檢驗：使儀器照準(zhǔn)部上的管狀水準(zhǔn)器（或者稱長氣泡管）平行于住意一對腳螺旋，旋轉(zhuǎn)兩腳螺旋使氣泡居中；然后，將照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)180°，此時若氣泡仍然居中，則管狀水準(zhǔn)器軸垂直于豎軸（長氣泡管沒有問題）。如氣泡不居中，就需要校正。

校正方法：

(A）按照檢驗的步驟進行到第（3）步，確定偏差量即氣泡偏離中間的差量。

(B）用改針調(diào)整長氣泡管的校正螺釘，使氣泡返回偏差量的1/4。若前面的差量無法精確知道，這里可大概改正；然后重復(fù)檢驗步驟的第（3）步驟。

（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(yuǎn)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(yuǎn)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(yuǎn)鏡在墻上定出一點m1。倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，盤右再瞄準(zhǔn)p點，又放平望遠(yuǎn)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(yuǎn)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。

在全站儀(或者測距儀)說明書中一般標(biāo)識測距精度如(A+Bppm×D)mm，反映的是全站儀或者測距儀的標(biāo)稱測距精度;不是實際測距精度。