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全站儀的應(yīng)用原理
發(fā)布者：沈陽(yáng)精測(cè)鴻圖儀器設(shè)備有限公司發(fā)表時(shí)間：2018-07-26
1、全站儀基本原理
全站儀是全站型電子測(cè)速儀的簡(jiǎn)稱，又被稱為“電子全站儀”，是指由電子經(jīng)緯儀、光電測(cè)距儀和電子記錄器組成的，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)角，自動(dòng)測(cè)距、自動(dòng)計(jì)算和自動(dòng)記錄的一種多功能高效率的地面測(cè)量?jī)x器。電子全站儀進(jìn)行空間數(shù)據(jù)采集與更新，實(shí)現(xiàn)測(cè)繪的數(shù)字化。它的優(yōu)勢(shì)存在于數(shù)據(jù)處理的快速與準(zhǔn)確性。
全站儀自身帶有數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，可以快速而準(zhǔn)確的對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算出放樣點(diǎn)的方位角與該點(diǎn)到測(cè)距點(diǎn)的距離，全站型電子速測(cè)儀簡(jiǎn)稱全站儀。它是一種可以同時(shí)進(jìn)行角度（水平角、豎直角）測(cè)量、距離（斜距、平距、高差）測(cè)量和數(shù)據(jù)處理，由機(jī)械、光學(xué)、電子元件組合而成的測(cè)量?jī)x器。由于只需一次安置，儀器便可以完成測(cè)站上所有的測(cè)量工作，故被稱為“全站儀”。
全站儀上半部分包含有測(cè)量的四大光電系統(tǒng)，即水平角測(cè)量系統(tǒng)、豎直角測(cè)量系統(tǒng)，水平補(bǔ)償系統(tǒng)和測(cè)距系統(tǒng)。通過(guò)鍵盤可以輸入操作指令、數(shù)據(jù)和設(shè)置參數(shù)。以上各系統(tǒng)通過(guò)I/O接口接入總線與微處理機(jī)聯(lián)系起來(lái)。
微處理機(jī)（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(yùn)算器和控制器組成。微處理機(jī)的主要功能是根據(jù)鍵盤指令啟動(dòng)儀器進(jìn)行測(cè)量工作，執(zhí)行測(cè)量過(guò)程中的檢核和數(shù)據(jù)傳輸、處理、顯示、儲(chǔ)存等工作，保證整個(gè)光電測(cè)量工作有條不紊地進(jìn)行。輸入輸出設(shè)備是與外部設(shè)備連接的裝置（接口），輸入輸出設(shè)備使全站儀能與磁卡和微機(jī)等設(shè)備交互通訊、傳輸數(shù)據(jù)。
2、全站儀的操作與使用
電子全站儀裝備有中央處理單元、存儲(chǔ)單元和輸入輸出單元等等，可以根據(jù)田野測(cè)量的水平角、豎直角、傾斜距離等數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)計(jì)算、顯示和輸出所需要的點(diǎn)與點(diǎn)之間的方位角、水平距離、高差或點(diǎn)的三維坐標(biāo)等測(cè)量成果。通過(guò)輸入輸出單元，能夠輸入測(cè)站點(diǎn)坐標(biāo)、起始方向的方位角等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并將測(cè)量結(jié)果直接輸出到電子計(jì)算機(jī)中進(jìn)行計(jì)算、編輯和自動(dòng)成圖，同時(shí)可以根據(jù)需要自動(dòng)生成等高線。測(cè)量的圖形既可以存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中，也能夠根據(jù)需要以多種比例尺打印輸出，同時(shí)還能夠輸入到地理信息系統(tǒng)等軟件中作進(jìn)一步的加工、處理和應(yīng)用，生成數(shù)字地面模型.所以電子全站儀配合計(jì)算機(jī)測(cè)圖能夠提高測(cè)量和成圖的精度，實(shí)現(xiàn)測(cè)量的高度自動(dòng)化。
2.1、水平角測(cè)量
2.1.1、按角度測(cè)量鍵，使全站儀處于角度測(cè)量模式，照準(zhǔn)第一個(gè)目標(biāo)A。
2.1.2、設(shè)置A方向的水平度盤讀數(shù)為0°00′00″。
2.1.3、照準(zhǔn)第二個(gè)目標(biāo)B，此時(shí)顯示的水平度盤讀數(shù)即為兩方向間的水平夾角。
2.2、距離測(cè)量
2.2.1、設(shè)置棱鏡常數(shù)、測(cè)距前須將棱鏡常數(shù)輸入儀器中，儀器會(huì)自動(dòng)對(duì)所測(cè)距離進(jìn)行改正。
2.2.2、設(shè)置大氣改正值或氣溫、氣壓值。實(shí)測(cè)時(shí)，可輸入溫度和氣壓值，全站儀會(huì)自動(dòng)計(jì)算大氣改正值（也可直接輸入大氣改正值），并對(duì)測(cè)距結(jié)果進(jìn)行改正。
2.2.3、量?jī)x器高、棱鏡高并輸入全站儀。
2.2.4、距離測(cè)量、照準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡中心，按測(cè)量鍵，距離測(cè)量開(kāi)始，測(cè)距完成時(shí)顯示斜距、平距、高差。應(yīng)注意有些型號(hào)的全站儀在距離測(cè)量時(shí)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。
2.3、坐標(biāo)測(cè)量
2.3.1、設(shè)定測(cè)站點(diǎn)的三維坐標(biāo)。
2.3.2、設(shè)定后視點(diǎn)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(diǎn)的坐標(biāo)時(shí)，全站儀回自動(dòng)計(jì)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。
2.3.3、設(shè)置棱鏡常數(shù)。
2.3.4、設(shè)置大氣改正值或氣溫、氣壓值。
2.3.5、量?jī)x器高、棱鏡高并輸入全站儀。
2.3.6、照準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡，按坐標(biāo)測(cè)量鍵，全站儀開(kāi)始測(cè)距并計(jì)算測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。
3、全站儀在工程測(cè)量中應(yīng)用
全站儀在工程測(cè)量中的應(yīng)用，不僅提高了工作效率，而且還提高精度。應(yīng)用有很多種，例如：施工放樣、后方交會(huì)、導(dǎo)線測(cè)量、對(duì)邊測(cè)量、懸高測(cè)量等。本文簡(jiǎn)單介紹施工放樣、后方交會(huì)。
3.1、施工放樣
在現(xiàn)代交通土木建設(shè)中隨著測(cè)量?jī)x器的不斷發(fā)展和更新，從而使測(cè)量技術(shù)人員的工作強(qiáng)度越來(lái)越小而工作效率越來(lái)越高，就施工放樣這方面，由過(guò)去的經(jīng)緯儀交會(huì)法到運(yùn)用全站儀直接輸入坐標(biāo)放樣，工作效率的提高是不言而喻的，近幾年出現(xiàn)的自帶中樁邊樁計(jì)算軟件的一系列全站儀在放樣過(guò)程中只需輸入曲線要素就可以直接進(jìn)行放樣了，使測(cè)量工作基本實(shí)現(xiàn)了傻瓜化。拓普康GTS-330系列就具有此項(xiàng)功能，全站儀可以進(jìn)行三維x、y、z的放樣，通過(guò)已知點(diǎn)建站和后視點(diǎn)（或后視方位角）進(jìn)行坐標(biāo)的放樣。
操作程序：施工放樣模式——輸入站點(diǎn)坐標(biāo)——輸入后視點(diǎn)
坐標(biāo)—輸入放樣點(diǎn)坐標(biāo)——實(shí)施放樣。
放樣時(shí)應(yīng)注意：在一點(diǎn)放樣完畢后應(yīng)進(jìn)行放樣點(diǎn)坐標(biāo)測(cè)量工作，測(cè)出x、y、z與放樣點(diǎn)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，應(yīng)做到步步校核。另外，在整個(gè)放樣結(jié)束后，需再測(cè)一次其他導(dǎo)線點(diǎn)的
x、y、z坐標(biāo)，比較所測(cè)數(shù)據(jù)，以保證儀器在放樣中沒(méi)有錯(cuò)誤。
3.2、后方交會(huì)
一般可由二個(gè)以上已知點(diǎn)建站，輸入儀器高，依次輸入已知點(diǎn)坐標(biāo)及高程，并用全站儀測(cè)出未知點(diǎn)與已知點(diǎn)的水平距離。當(dāng)已知點(diǎn)全部輸入后，全站儀會(huì)自動(dòng)計(jì)算出建站點(diǎn)坐標(biāo)、高程以及自動(dòng)保存計(jì)算結(jié)果。
測(cè)站點(diǎn)坐標(biāo)由多個(gè)已知點(diǎn)計(jì)算而得，要獲得坐標(biāo)，至少必須兩個(gè)水平角，一個(gè)距離或三個(gè)水平角，否則就會(huì)顯示“計(jì)算所需數(shù)據(jù)不足！需要2個(gè)角和1個(gè)距離或者3個(gè)角”。
全站儀在工程測(cè)量中的應(yīng)用不僅提高了工作效率，減少了外業(yè)計(jì)算、記錄和外業(yè)工作時(shí)間，而且提高了作業(yè)精度。提高了人們對(duì)全站儀的認(rèn)識(shí)，使全站儀更好的應(yīng)用于工程測(cè)量。
4、結(jié)語(yǔ)
電子全站儀是近年普遍使用的一種新型的測(cè)量?jī)x器，它同時(shí)具備了光學(xué)經(jīng)緯儀和電子測(cè)距儀的功能，能夠方便、快捷地進(jìn)行高精度測(cè)距儀的測(cè)量工作。
而工程測(cè)量則是一項(xiàng)專業(yè)性很強(qiáng)，帶有普遍性的工作。隨著技術(shù)的進(jìn)步、儀器工具的更新和改進(jìn)，促使工程測(cè)量工作越來(lái)越簡(jiǎn)化，精度也越來(lái)越高。而合理科學(xué)的運(yùn)用全站儀進(jìn)行測(cè)量，仍需我們進(jìn)一步的積累經(jīng)驗(yàn)和繼續(xù)探討。
全站儀是全站型電子測(cè)速儀的簡(jiǎn)稱，又被稱為“電子全站儀”，是指由電子經(jīng)緯儀、光電測(cè)距儀和電子記錄器組成的，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)角，自動(dòng)測(cè)距、自動(dòng)計(jì)算和自動(dòng)記錄的一種多功能高效率的地面測(cè)量?jī)x器。電子全站儀進(jìn)行空間數(shù)據(jù)采集與更新，實(shí)現(xiàn)測(cè)繪的數(shù)字化。它的優(yōu)勢(shì)存在于數(shù)據(jù)處理的快速與準(zhǔn)確性。
全站儀自身帶有數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，可以快速而準(zhǔn)確的對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算出放樣點(diǎn)的方位角與該點(diǎn)到測(cè)距點(diǎn)的距離，全站型電子速測(cè)儀簡(jiǎn)稱全站儀。它是一種可以同時(shí)進(jìn)行角度（水平角、豎直角）測(cè)量、距離（斜距、平距、高差）測(cè)量和數(shù)據(jù)處理，由機(jī)械、光學(xué)、電子元件組合而成的測(cè)量?jī)x器。由于只需一次安置，儀器便可以完成測(cè)站上所有的測(cè)量工作，故被稱為“全站儀”。
全站儀上半部分包含有測(cè)量的四大光電系統(tǒng)，即水平角測(cè)量系統(tǒng)、豎直角測(cè)量系統(tǒng)，水平補(bǔ)償系統(tǒng)和測(cè)距系統(tǒng)。通過(guò)鍵盤可以輸入操作指令、數(shù)據(jù)和設(shè)置參數(shù)。以上各系統(tǒng)通過(guò)I/O接口接入總線與微處理機(jī)聯(lián)系起來(lái)。
微處理機(jī)（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(yùn)算器和控制器組成。微處理機(jī)的主要功能是根據(jù)鍵盤指令啟動(dòng)儀器進(jìn)行測(cè)量工作，執(zhí)行測(cè)量過(guò)程中的檢核和數(shù)據(jù)傳輸、處理、顯示、儲(chǔ)存等工作，保證整個(gè)光電測(cè)量工作有條不紊地進(jìn)行。輸入輸出設(shè)備是與外部設(shè)備連接的裝置（接口），輸入輸出設(shè)備使全站儀能與磁卡和微機(jī)等設(shè)備交互通訊、傳輸數(shù)據(jù)。
2、全站儀的操作與使用
電子全站儀裝備有中央處理單元、存儲(chǔ)單元和輸入輸出單元等等，可以根據(jù)田野測(cè)量的水平角、豎直角、傾斜距離等數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)計(jì)算、顯示和輸出所需要的點(diǎn)與點(diǎn)之間的方位角、水平距離、高差或點(diǎn)的三維坐標(biāo)等測(cè)量成果。通過(guò)輸入輸出單元，能夠輸入測(cè)站點(diǎn)坐標(biāo)、起始方向的方位角等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并將測(cè)量結(jié)果直接輸出到電子計(jì)算機(jī)中進(jìn)行計(jì)算、編輯和自動(dòng)成圖，同時(shí)可以根據(jù)需要自動(dòng)生成等高線。測(cè)量的圖形既可以存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中，也能夠根據(jù)需要以多種比例尺打印輸出，同時(shí)還能夠輸入到地理信息系統(tǒng)等軟件中作進(jìn)一步的加工、處理和應(yīng)用，生成數(shù)字地面模型.所以電子全站儀配合計(jì)算機(jī)測(cè)圖能夠提高測(cè)量和成圖的精度，實(shí)現(xiàn)測(cè)量的高度自動(dòng)化。
2.1、水平角測(cè)量
2.1.1、按角度測(cè)量鍵，使全站儀處于角度測(cè)量模式，照準(zhǔn)第一個(gè)目標(biāo)A。
2.1.2、設(shè)置A方向的水平度盤讀數(shù)為0°00′00″。
2.1.3、照準(zhǔn)第二個(gè)目標(biāo)B，此時(shí)顯示的水平度盤讀數(shù)即為兩方向間的水平夾角。
2.2、距離測(cè)量
2.2.1、設(shè)置棱鏡常數(shù)、測(cè)距前須將棱鏡常數(shù)輸入儀器中，儀器會(huì)自動(dòng)對(duì)所測(cè)距離進(jìn)行改正。
2.2.2、設(shè)置大氣改正值或氣溫、氣壓值。實(shí)測(cè)時(shí)，可輸入溫度和氣壓值，全站儀會(huì)自動(dòng)計(jì)算大氣改正值（也可直接輸入大氣改正值），并對(duì)測(cè)距結(jié)果進(jìn)行改正。
2.2.3、量?jī)x器高、棱鏡高并輸入全站儀。
2.2.4、距離測(cè)量、照準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡中心，按測(cè)量鍵，距離測(cè)量開(kāi)始，測(cè)距完成時(shí)顯示斜距、平距、高差。應(yīng)注意有些型號(hào)的全站儀在距離測(cè)量時(shí)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。
2.3、坐標(biāo)測(cè)量
2.3.1、設(shè)定測(cè)站點(diǎn)的三維坐標(biāo)。
2.3.2、設(shè)定后視點(diǎn)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(diǎn)的坐標(biāo)時(shí)，全站儀回自動(dòng)計(jì)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。
2.3.3、設(shè)置棱鏡常數(shù)。
2.3.4、設(shè)置大氣改正值或氣溫、氣壓值。
2.3.5、量?jī)x器高、棱鏡高并輸入全站儀。
2.3.6、照準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡，按坐標(biāo)測(cè)量鍵，全站儀開(kāi)始測(cè)距并計(jì)算測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。
3、全站儀在工程測(cè)量中應(yīng)用
全站儀在工程測(cè)量中的應(yīng)用，不僅提高了工作效率，而且還提高精度。應(yīng)用有很多種，例如：施工放樣、后方交會(huì)、導(dǎo)線測(cè)量、對(duì)邊測(cè)量、懸高測(cè)量等。本文簡(jiǎn)單介紹施工放樣、后方交會(huì)。
3.1、施工放樣
在現(xiàn)代交通土木建設(shè)中隨著測(cè)量?jī)x器的不斷發(fā)展和更新，從而使測(cè)量技術(shù)人員的工作強(qiáng)度越來(lái)越小而工作效率越來(lái)越高，就施工放樣這方面，由過(guò)去的經(jīng)緯儀交會(huì)法到運(yùn)用全站儀直接輸入坐標(biāo)放樣，工作效率的提高是不言而喻的，近幾年出現(xiàn)的自帶中樁邊樁計(jì)算軟件的一系列全站儀在放樣過(guò)程中只需輸入曲線要素就可以直接進(jìn)行放樣了，使測(cè)量工作基本實(shí)現(xiàn)了傻瓜化。拓普康GTS-330系列就具有此項(xiàng)功能，全站儀可以進(jìn)行三維x、y、z的放樣，通過(guò)已知點(diǎn)建站和后視點(diǎn)（或后視方位角）進(jìn)行坐標(biāo)的放樣。
操作程序：施工放樣模式——輸入站點(diǎn)坐標(biāo)——輸入后視點(diǎn)
坐標(biāo)—輸入放樣點(diǎn)坐標(biāo)——實(shí)施放樣。
放樣時(shí)應(yīng)注意：在一點(diǎn)放樣完畢后應(yīng)進(jìn)行放樣點(diǎn)坐標(biāo)測(cè)量工作，測(cè)出x、y、z與放樣點(diǎn)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，應(yīng)做到步步校核。另外，在整個(gè)放樣結(jié)束后，需再測(cè)一次其他導(dǎo)線點(diǎn)的
x、y、z坐標(biāo)，比較所測(cè)數(shù)據(jù)，以保證儀器在放樣中沒(méi)有錯(cuò)誤。
3.2、后方交會(huì)
一般可由二個(gè)以上已知點(diǎn)建站，輸入儀器高，依次輸入已知點(diǎn)坐標(biāo)及高程，并用全站儀測(cè)出未知點(diǎn)與已知點(diǎn)的水平距離。當(dāng)已知點(diǎn)全部輸入后，全站儀會(huì)自動(dòng)計(jì)算出建站點(diǎn)坐標(biāo)、高程以及自動(dòng)保存計(jì)算結(jié)果。
測(cè)站點(diǎn)坐標(biāo)由多個(gè)已知點(diǎn)計(jì)算而得，要獲得坐標(biāo)，至少必須兩個(gè)水平角，一個(gè)距離或三個(gè)水平角，否則就會(huì)顯示“計(jì)算所需數(shù)據(jù)不足！需要2個(gè)角和1個(gè)距離或者3個(gè)角”。
全站儀在工程測(cè)量中的應(yīng)用不僅提高了工作效率，減少了外業(yè)計(jì)算、記錄和外業(yè)工作時(shí)間，而且提高了作業(yè)精度。提高了人們對(duì)全站儀的認(rèn)識(shí)，使全站儀更好的應(yīng)用于工程測(cè)量。
4、結(jié)語(yǔ)
電子全站儀是近年普遍使用的一種新型的測(cè)量?jī)x器，它同時(shí)具備了光學(xué)經(jīng)緯儀和電子測(cè)距儀的功能，能夠方便、快捷地進(jìn)行高精度測(cè)距儀的測(cè)量工作。
而工程測(cè)量則是一項(xiàng)專業(yè)性很強(qiáng)，帶有普遍性的工作。隨著技術(shù)的進(jìn)步、儀器工具的更新和改進(jìn)，促使工程測(cè)量工作越來(lái)越簡(jiǎn)化，精度也越來(lái)越高。而合理科學(xué)的運(yùn)用全站儀進(jìn)行測(cè)量，仍需我們進(jìn)一步的積累經(jīng)驗(yàn)和繼續(xù)探討。
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