第二章 全站仪的测量原理
Chapter5-全站仪的测量原理
两个间隔相同的光栅（主光栅+
指标光栅）叠放在一起并错开很 小的夹角，当它们相对移动时， 产生的明暗相间的干涉条纹称为 莫尔干涉条。
W＝ dcotθ
莫尔干涉条纹
W
光栅距离从d变成了w，起到了放大的作用，提 高了分辨率
全站仪的测距原理
测距仪的测距精度
测距仪的测距精度是仪器的重要技术指标之一。
测距仪的测距精度为：
脉冲式测距仪：直接测定仪器发出的脉冲信号往
返于被测距离的传播时间，进而按上式求得距离值 的一类测距仪
相位式测距仪：它是测定仪器发射的测距信号往
返于被测距离的滞后相位来间接推算信号的传播时
间，从而求得所测距离的一类测距仪
全站仪的测距原理
无棱镜测距原理
概念：无棱镜测距又称为无接触测距，是指全站仪发射的
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纯二进制码盘测角出现粗差的主要原因是相邻两个区域的码道状态同时有 几个发生变化，由于度盘刻制工艺上存在公差或光电接收管安装不严格，有 时会使测量出现大的粗差。
葛莱码使整个码盘的相邻码道只有一个码道发生变化，所以也称为循环码。
主要特点：工艺复杂、制作成本高。
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全站仪的测角原理
光栅度盘测角原理
第二章 全站仪的测量原理
全站仪的测角原理
电子测角：
仍然采用度盘，从度盘上取得电信号，再将电信号转换为
数字并显示角度值
电子测角的度盘主要有编码度盘、光栅度盘、动态度盘三
种形式。因此，电子测角也就有编码测角、光栅测角、动态 测角等形式。
全站仪的测角原理
编码度盘测角原理
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全站仪 工作原理
全站仪工作原理
全站仪的工作原理是利用光电定位、自动跟踪和角度测量技术，通过测量目标点到仪器的仰角、方位角和斜距，从而确定目标点的坐标位置。
具体工作过程如下：
1. 仰角测量：全站仪通过内置的重力水平仪或气泡仪，自动测量仪器的垂直仰角。
仪器通过光学传感器接收到被测目标点的光线，然后将光线转换为电信号，经过处理后，得到目标点相对于仪器水平面的仰角。
2. 方位角测量：全站仪通过内置的电子后方位仪或者罗盘，自动测量仪器的水平方位角。
仪器通过旋转测向器或者转台，找到被测目标点，并记录下此时仪器的方位角。
3. 斜距测量：全站仪通过内置的测距仪，测量目标点与仪器的距离。
测距仪可采用激光或者电磁波测距原理，通过发射出的光束或电磁波，测量光线或波束从仪器到目标点的时间，然后通过光速或电磁波速度计算出目标点与仪器的斜距。
4. 数据处理：全站仪将仰角、方位角和斜距数据进行处理，根据测量原理和算法，计算出目标点的空间坐标，并在显示屏上实时显示出来。
综上所述，全站仪利用光电定位、自动跟踪和角度测量等技术，
通过测量仰角、方位角和斜距，确定目标点的空间坐标，实现精确的测量和定位。
全站仪工作原理 操作介绍
• 开放性环境，用户可二次开发功能(开放性具有足够的包容性和 灵活性，在不同的场合中能够适应不同的要求。随着科学技术的 进步，开放环境的要求已经遍及整个开发和应用领域。过去用户 只能被动地接收全站仪所提供的功能，若遇到一些特殊要求的工 作，用户只能采用一些变通的方法，不能主动地去指挥仪器工作 。而在开放环境的条件下，用户就可以参与到仪器功能的二次开 发中，从而使用户真正地成为仪器的“头脑”，使仪器按照人的 意愿去进行工作。
• 内置程序增多和标准化 （内置程序能够实时提供观测过程并计算出最 终结果。观测者只要能够按仪器中设定的功能，操作步骤正确就能完 成测量工作，而不含程序的全站仪则只能提供观测值和观测值的计算 值。通过程序将内业计算的工作直接在外业中完成，程序的执行过程 实际上也就是仪器操作的执行过程。目前，各厂家仪器都具备有内置 程序2020的/3/21功能，比较实用的程序有度盘定向、放样测量、坐标测量等。
表3-2 测距仪的精度分级
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2、全站仪的等级
表3-4 全站仪的准确度等级
• I、Ⅱ级仪器为精密型全站仪，主要用于 高等级控制测量及变形观测等；
• Ⅲ、Ⅳ级仪器主要用于道路和建筑场地 的施工测量、电子平板数据采集、地籍 测量和房地产测量等
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五、电脑全站仪的主要特点 (一）电脑全站仪（智能型全站仪）：具有双轴倾斜补 偿器，双边主、附显示器，双向传输通讯，大容量的 内存或磁卡与电子记录簿两种记录方式以及丰富的机 内软件，因而测量速度快、观测精度高、操作简便、 适用面宽、性能稳定，深受广大测绘技术人员的欢迎， 成为1993年以来的全站仪主流发展方向。
能、开放性、智能型、标准化方向发展，它将在地形 测量、工程测量、工业测量、建筑施工测量和变形观 测等领域中发挥越来越重要的作用。
全站仪测量原理
全站仪测量原理全站仪是一种高精度、全方位的测量仪器，广泛应用于土木工程、建筑工程、道路工程等领域。
它具有测角、测距、测高等功能，能够快速、精准地获取地面各点的空间坐标信息。
全站仪测量原理是基于光学测量原理和三角测量原理的基础上，利用电子技术和计算机技术进行数据处理和分析，实现对地面各点的测量和定位。
在全站仪测量中，首先需要进行基准点的设置和校准。
基准点是测量的起点，通过设置基准点可以确定测量的参考坐标系，保证测量的准确性和可靠性。
校准是指对全站仪进行内部参数的调整和校验，以确保测量结果的准确性。
只有进行了正确的基准点设置和校准，才能保证后续测量的精度和可靠性。
全站仪测量的核心原理是三角测量原理。
通过测量两个不相邻的点到第三个点的水平距离和垂直高差，利用三角形的几何关系计算出目标点的空间坐标。
全站仪通过发射和接收可见光信号，测量目标点到全站仪的水平角和垂直角，再结合测量到的斜距和垂直高差，利用三角函数计算出目标点的空间坐标。
这种基于三角测量原理的测量方法，能够实现对地面各点的快速、精准测量。
此外，全站仪测量还涉及到光学测量原理。
全站仪通过发射和接收可见光信号，实现对目标点的测量。
光学测量原理是利用光的传播和反射规律，测量目标点到全站仪的距离和角度。
全站仪发射的光束照射到目标点上，然后被目标点反射回来，全站仪接收到反射光信号后，通过光电转换器将光信号转换为电信号，再经过数据处理和分析，计算出目标点的空间坐标。
光学测量原理的应用，使得全站仪能够在复杂的环境中进行测量，实现对不同地形和地物的精准测量。
综上所述，全站仪测量原理是基于光学测量原理和三角测量原理的基础上，利用电子技术和计算机技术进行数据处理和分析，实现对地面各点的测量和定位。
通过正确的基准点设置和校准，以及光学测量原理和三角测量原理的应用，全站仪能够实现对地面各点的快速、精准测量，为工程测量提供了强大的技术支持。
第二章全站仪的测量原理
二）测距方法 光电测距仪按照t2D的不同测量方式，
可分为：
脉冲式（直接测定时间） 相位式（间接测定时间）
1、脉冲式
脉冲式光电测距仪是将发射光波的光强调制成 一定频率的尖脉冲，通过测量发射的尖脉冲在待测 距离上往返传播的时间来计算距离。
t2 D q qT0 f0
2N
由于 2 f t2D ，所以 则：D 式中
2N t 2f
c (N )＝ （N＋N） 2f 2 2
2
N ＝
， 0 N 1
取 C 3 108 m ，则不同的调制频率ƒ对应的 测尺长见下表：
调制频率ƒ 测尺长
静态度盘测角 全站 仪的 测角 原理 动态度盘测角
编码度盘测角
光栅度盘测角
4
一、编码度盘测角原理
扇区型码盘
条码型码盘
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光栅度盘测角系统测角原理
w
d
二、编码度盘与光栅度盘测角特点比较
比较项目 测角方式 关机后角度信息 误差与躁声 制造工艺 编码度盘 绝对式 保留 不积累 复杂 光栅度盘 增量式 不保留 积累 简单
2
15MHZ 7.5MHZ 1.5MHZ 150KHZ 75KHZ
10m 20m 100m 1km 2km
调制频率越大，测尺长度越短。
相位式测距仪的基本工作原理图：
1、由发射系统发射一个调制光波，同时至检相器； 2、调制光波在待测距离上传播，反射镜反射后，经接 收系统进入检相器； 3、检相器将发射信号与接收信号进行相位比较，测出 相位差 ； 4、每改变频率f 后的调制光波，测出一个 ，组合后经 微处理器计算显示结果。
全站仪测量技术2、3
电子测微的方法 角度的电子测微器技术是运用电子技术 对交变的电信号进行内插，从而提高计数 脉冲的频率，以达到细分的效果。 几种常用的电子测微方法: 1.四倍频直接测微法 2.正弦比内插测微法 3.光学测微电子重合读数法 4.分散细分小因子内插法
二、全站仪的测距原理
光电测距是用光波作为载波传输测距信号以 测量两点间距离的一种方法。 光电测距仪的载波： 可见光、红外光、激光 光电测距仪的优点： 1、测程远、精度高。 2、作业快、工作强度低。 3、受地形限制少等优点。 工程测量中应用较多的是短程 红外光电测距仪。
= ω t 2 D = 2π f t 2 D
t2D
ϕ = 2π f
将返程的正弦波以棱镜站为中心对称展开 后的图形：
ϕ = 2πN + ∆ϕ
所以传播时间为：
t2 D
则：
2πN + ∆ϕ = 2πf
c ∆ϕ λ D= (N + )＝ （N＋∆N） 2f 2π 2
∆ N ＝ ∆ ϕ 2π
式中
，0 < ∆N < 1
相位式测距相当于使用一把长度 λ 的尺子 2 丈量距离，由N个整尺长加上不足整尺的余 长就是被测距离。
由于检相器只能测出不足整周期的相位移尾数 ∆ϕ ； 而不能测出整相位2π的个数,所以只能求出不足整尺 的距离。 为了求得完整距离，在测距仪上，采用多把测尺， 即多个调制频率的方法来解决。 不同的调制频率ƒ对应的测尺长见下表：
ϕ = nϕ0 + ∆ϕ
1、粗测
粗测 只能够测定角度值中的大数。为此在 T2000的度盘上每隔90°设有一个特殊的标识符。 每个标识符通过改变原来分划线的不透光部分宽 度有仪器自动识别。对应的角度值分别为0°、 90°、180°和２７０°。 设标识符A中仅有一个不透光的部分变窄，当 动态度盘转动时，第一个光电传感器接收到该标 识符时就开始计数，直至另一个光电传感器接收 到该标识符信息时停止计数，这样就可获得相位 差大 nϕ 0 数。其它几个标识符用于检验，以保证 大数的正确性。
全站仪 原理
全站仪原理
全站仪是一种测量仪器，用于测量地面上和建筑物上点的位置坐标、高差和方位角等信息。
它具有全自动测量功能，可以高效地完成测量任务。
全站仪的原理是基于测距仪、角度仪和水平仪的原理，通过测量目标点与仪器的距离和角度，可以确定目标点在三维空间中的坐标。
在测量过程中，全站仪发射一束红外或激光光束，并通过接收无线信号来测量目标点到仪器的距离。
同时，全站仪内部的角度仪可以测量目标点与仪器之间的水平角度和垂直角度。
通过将距离和角度数据进行计算和处理，可以获得目标点的坐标和方位角。
全站仪的测量原理可以分为两个步骤：测量目标点与仪器的水平角度和垂直角度，以及测量目标点与仪器的距离。
在水平角度测量中，全站仪使用内部的角度仪来测量仪器与目标点之间的水平角度。
角度仪通过测量仪器和目标点之间的水平方向以及水平旋转角度来确定水平角度。
在垂直角度测量中，全站仪使用内部的水平仪来测量仪器和目标点之间的垂直角度。
水平仪通过测量仪器和目标点之间的垂直方向以及垂直旋转角度来确定垂直角度。
在距离测量中，全站仪使用测距仪来测量仪器和目标点之间的距离。
测距仪通过测量光束的传播时间或频率差来计算距离，从而确定目标点到仪器的距离。
全站仪利用以上原理可以准确测量目标点的位置坐标、高差和方位角等信息。
它广泛应用于土地测量、建筑测量、公路工程和施工等各个领域，为工程测量提供了高效、精确的测量解决方案。
全站仪测量原理
全站仪测量原理
全站仪是一种常用的高精度测量仪器，它主要由望远镜、自动跟踪仪、角度测量系统、距离测量系统和数据处理系统等组成。
全站仪的测量原理如下：
1. 角度测量原理：全站仪通过望远镜上的水平和垂直角度码盘来测量水平和垂直方向上的角度。
当测量目标在望远镜准星上时，记录下水平和垂直角度码盘的读数，即可测量出目标点相对于全站仪位置的水平和垂直角度。
2. 距离测量原理：全站仪通过红外线或激光束来实现距离测量。
其中，红外线测距原理是利用红外线的反射原理，通过测量发射和接收红外线光束之间的时间差来计算出目标点到全站仪的距离；而激光测距原理则是利用激光束发射和接收的时间差以及光速来计算距离。
3. 自动跟踪原理：全站仪通过自动跟踪仪来实现测量目标的自动追踪。
自动跟踪仪可以根据望远镜上的测量角度信息和从全站仪发出的红外线或激光束信号来定位和追踪目标，确保望远镜准星一直对准目标。
4. 数据处理原理：全站仪通过内置的数据处理系统来处理和存储测量数据。
数据处理系统可以将测量的角度和距离数据进行计算和分析，并输出测量结果。
同时，全站仪还可以通过无线通信将数据传输到计算机上进行进一步处理和分析。
总的来说，全站仪通过测量角度和距离来确定目标点在空间中
的位置，并通过自动跟踪仪实现目标的自动追踪，最终通过数据处理系统提取并处理测量结果。
这样可以实现高精度的地形测量、建筑测量、道路测量等各种工程测量任务。
全站仪的测量原理方法
全站仪的测量原理方法
全站仪是一种综合了电子、光学和计算机技术的现代测量仪器，常用于测量地面上各种工程项目的位置、高程和角度。
其测量原理和方法如下：
1. 角度测量原理：全站仪通过内置的光学系统和测角传感器，利用测量仪器的水平仪和垂直仪确保仪器的水平和垂直方向，然后使用测角仪测量目标点与仪器观测点之间的水平角和垂直角。
2. 距离测量原理：全站仪利用光学原理，通过发射和接收红外或激光光束，测量仪器到目标点之间的距离。
测量时，仪器发射光束到目标点，光束被反射回仪器，并通过测量仪器内部的时间差或相位差计算出目标点与仪器的距离。
3. 高程测量原理：全站仪通过水平仪将仪器调整到水平状态，利用距离测量原理测量目标点与仪器的水平距离，同时使用仪器内部的气泡水平仪或电子水平仪测量目标点的高程差。
测量方法：
1. 准备工作：设置全站仪的基准点和测站点，校验仪器的水平和垂直仪，并进行仪器校准和调整。
2. 角度测量：将全站仪对准目标点，通过观察和读取仪器上的角度显示监测仪器与目标点之间的水平角和垂直角。
3. 距离测量：根据需要，选择红外或激光测距模式，通过观察和读取仪器上的距离显示测量目标点与仪器之间的距离。
4. 高程测量：利用水平仪将仪器调整到水平状态，观察并读取仪器上的高程显示，记录目标点的高程差。
5. 数据记录和处理：将测量的角度、距离和高程数据记录下来，并使用计算机软件处理和分析数据。
6. 结果输出：根据测量需求，生成测量结果报告、图纸和图表等输出。
全站仪的原理
全站仪的原理
全站仪的原理是利用光学测量原理来测量地面点的水平、垂直和地理坐标。
它由仪器的主体、显示器和调整工具组成。
全站仪的主体内部包含水平仪、垂直仪、径向和纵向自动调整机构、举轴等部分。
水平仪能精确显示水平线，垂直仪能显示垂直线。
所以，当全站仪水平时，水平仪和垂直仪的指针就应该指向中心，即垂直线和水平线重合。
全站仪还配备了自动调整机构，能自动调整指向目标，保证测量的准确性。
全站仪的显示器用来显示测量结果和操作信息。
显示器上可以显示目标点的水平仪和垂直仪数据，并且还可以实时显示地理坐标和高程信息。
调整工具是用来调整全站仪的参数和校准仪器的，包括举轴调整和调整平台的平面度等。
在实际测量中，操作人员通过望远镜观察目标点，然后通过控制仪器的按钮或触摸屏进行操作，使仪器自动锁定目标，并测量目标点的坐标和高程。
这样就可以快速、准确地完成测量任务。
总结一下，全站仪利用水平仪、垂直仪和自动调整机构实现测量准确性的保证，通过显示器显示测量数据，操作人员通过调整工具进行仪器参数调整和校准。
这就是全站仪的原理。
全站仪的测距原理
全站仪的测距原理
全站仪是一种常用的测量仪器，主要用于测量地面上两点之间的水平距离和垂直高差。
全站仪的测距原理可以分为两种主要类型：电子测距和光学测距。
1. 电子测距原理：全站仪的电子测距是通过内置的测距仪来实现的。
测距仪一般采用非接触式测距技术，如相位测量、相位差测量或时间差测量等。
其中最常用的是相位测量技术。
在基本的相位测量原理中，测距仪将一束红外线或激光束发射到目标物上，并接收由目标物反射回来的信号。
测距仪通过测量发射信号和接收信号之间的相位差来计算出目标物与测距仪之间的距离。
这种测距原理在光电控制、雷达测距和激光测距等领域都有广泛应用。
2. 光学测距原理：除了电子测距之外，全站仪还可以通过光学测距来确定两点之间的距离。
在光学测距原理中，全站仪使用望远镜和切割镜来观测目标点，并使用程高棱镜来反射光线。
通过测量测站和目标点镜面上的刻度之间的差值，从而可以计算出两点之间的水平距离和垂直高差。
光学测距原理可以分为两种类型：直接视线测距和倒转视线测距。
直接视线测距是在未经过程高棱镜反射的情况下直接测量目标点距离，而倒转视线测距是通过程高棱镜反射光线进行测量。
光学测距通过高精度的光学仪器来实现，具有测量距离高精度、分辨率高等优点，特别适用于对大体量测量目标以及高精度的水平测量和垂直测量。
综上所述，全站仪的测距原理可以分为电子测距和光学测距两种类型。
电子测距通过测距仪测量发射信号和接收信号之间的相位差来计算距离，光学测距则利用望远镜、切割镜和程高棱镜来观测和测量目标点距离。
这两种测距原理的应用使得全站仪在土木工程、测绘和建筑等领域具有广泛的应用前景。
全站仪测量原理及使用
全站仪测量原理及使用1. 引言全站仪是一种高精度测量仪器，在土木工程、测量工程、建筑工程等领域广泛应用。
全站仪通过通过激光技术和角度测量技术，能够对地面的位置、高度等进行精确测量。
本文将介绍全站仪的测量原理及使用方法。
2. 全站仪测量原理全站仪主要通过以下原理实现测量功能：2.1 光电测距原理全站仪利用光电测距原理，通过发射激光束到目标点并接收反射光束，从而计算出目标点的距离。
全站仪内部的激光发射器会发射一束可见光激光到目标点，然后接收器会接收到反射回来的光信号，并通过计算得到测量的距离。
2.2 角度测量原理全站仪的测角原理是利用光学观测原理测量水平角和垂直角。
全站仪内部的水平圆盘会通过水平轴转动，水平圆盘上的刻度尺会和目标点连线的夹角，即为水平角；而竖直轴通过转动，竖直圆盘上的刻度尺和目标点连线的夹角即为垂直角。
2.3 数据处理原理全站仪的数据处理主要通过计算机技术实现。
全站仪可以通过连接到计算机或移动设备进行数据传输和处理，将测量数据导入计算机软件进行处理，从而得到测量结果和分析数据。
3. 全站仪使用方法3.1 设置全站仪在使用全站仪进行测量之前，需要先对全站仪进行设置。
首先，放置全站仪的三脚架，并确保三脚架稳定。
然后，将全站仪放置在三脚架上，并进行水平调整，保证全站仪的水平度。
最后，通过调整全站仪的目标望远镜，将其对准基准点。
3.2 开始测量在设置好全站仪后，可以开始进行测量。
首先，通过目标望远镜观测目标点，并按下测量按钮进行测量。
全站仪会发射激光束到目标点，并接收反射光束。
然后，全站仪会自动计算出目标点的距离和角度。
3.3 数据处理与导出测量完成后，全站仪会将测量数据存储在内部存储器中。
可以通过连接全站仪和计算机，将测量数据传输到计算机中进行数据处理和分析。
计算机软件可以根据测量数据生成各种图表和报告，方便使用者进行数据分析和结果展示。
4. 总结全站仪是一种重要的测量仪器，通过利用光电测距原理和角度测量原理，可以实现对地面位置和高度的精确测量。
全站仪测量的原理和方法图文
3
定位和校准
全站仪使用定位系统和校准器来确保测量结果的准确性和一致性。
全站仪测量的方法
建立控制点
在测量区域内建立稳定的控制点，用作测量的 基准。
设置仪器
安装全站仪并校准仪器，以确保准确的测量结 果。
观测和记录
通过观测目标物体或地面特征，记录测量数据。
数据处理和分析
使用计算机软件对测量数据进行处理和分析， 生成详细的测量报告。
全站仪测量的原理和方法 图文
全站仪是一种测量仪器，它通过使用光学和电子技术，能够高度精确地测量 地面上的各种要素，包括位置、距离、高程等。
全站仪测量的原理
1
光学测量
全站仪利用光学原理进行测量，通过测量目标物体的反射、折射和透射来确定其位置和特性。
2
电子测量
全站仪内部有各种电子元件，可以实时记录和处理测量数据，提高测量的准确性和效率。
设置仪器
安装全站仪于三脚架上，并利用级尺和 气泡管进行水平校正。
调整仪器
根据需要，调整全站仪的参数，以满足 测量要求。
全站仪测量的常见问题
• 环境光线干扰 • 野外条件困难 • 测量误差累积 • 仪器故障和维护
站仪测量的精度和限制
测量精度 测距范围 工作温度 防护等级
±2mm 100m - 3000m -20°C至50°C IP55
2 准备控制点
在测量区域内设置控制点，以提供测量的参 考基准。
3 检查仪器
确保全站仪的状态良好，检查电池、底座和 其他关键组件。
4 准备测量工具
准备好测量杆、反光棱镜、三脚架等测量工 具。
全站仪测量的步骤
1
观测目标
2
使用望远镜观测目标物体，并记录测量
全站仪的原理
全站仪的原理
全站仪是一种用于测量地面上各点的三维坐标的仪器。
它的测量原理是基于三角测量原理和角度测量原理。
在三角测量原理中，全站仪通过测量测站位置与待测点的连线方向和长度，以及它们与已知点的连线方向和长度，利用三角关系计算待测点的坐标。
全站仪使用的三角测量原理可以有效地解决点位定位问题，并具有较高的精度。
在角度测量原理中，全站仪通过测量测站位置与待测点的连线方向和已知点的连线方向之间的角度差，以及测站与待测点之间的水平和垂直方向的角度差，来计算待测点的坐标。
角度测量原理可以补充三角测量原理的不足，提高测量的精度和可靠性。
全站仪的测量原理基于上述两个原理的综合应用，通过测量仪器内的角度传感器和距离传感器读取的数据，结合已知点的坐标信息和仪器的位置信息，利用计算机软件进行数据处理和坐标计算，最终得出待测点的三维坐标。
总结起来，全站仪的原理是基于三角测量原理和角度测量原理，通过测量仪器内的角度和距离数据，并结合已知点坐标和仪器位置信息，通过计算处理得出待测点的三维坐标。
全站仪测量原理
全站仪测量原理
首先，全站仪测量原理基于三角测量原理。
三角测量是利用三角形的性质来确定目标点的位置坐标的一种测量方法。
全站仪通过测量不同位置的角度，利用三角函数计算出目标点与测量点之间的水平距离和垂直高差。
在实际测量中，全站仪会发射一束激光束，然后接收从目标点反射回来的激光信号，通过测量激光束的角度和距离来确定目标点的位置坐标。
其次，全站仪测量原理基于激光测距原理。
激光测距是利用激光束的特性来测量目标点与测量点之间的距离的一种测量方法。
全站仪会发射一束激光束，然后接收从目标点反射回来的激光信号，通过测量激光束的时间、频率和相位等参数来计算出目标点与测量点之间的距离。
激光测距具有高精度、高速度和长测距范围等优点，因此被广泛应用于全站仪的测量原理中。
此外，全站仪测量原理还涉及到光学、电子和机械等多个领域的知识。
在光学方面，全站仪需要通过精密的光学系统来发射和接收激光信号，并保证激光束的稳定性和准确性。
在电子方面，全站仪需要通过精密的电子元件来测量激光信号的角度、距离和时间等参数，并进行数据处理和存储。
在机械方面，全站仪需要通过精密的机械结构来保证仪器的稳定性和可靠性，以及实现测量点的精确定位和定向。
综上所述，全站仪的测量原理是基于三角测量原理和激光测距原理的结合，涉及到光学、电子、机械等多个领域的知识。
全站仪通过测量不同位置的角度和距离来确定目标点的位置坐标，具有高精度、高速度和长测距范围等优点，因此被广泛应用于地面和建筑物等大型工程的测量中。
希望通过本文的介绍，可以让读者对全站仪的测量原理有一个更深入的了解。
全站仪测量原理
全站仪测量原理1. 基本概念全站仪是一种测量仪器，用于测量地面上的各种工程、建筑物或地理要素的位置和高程。
它采用了光、电、机械和计算机等技术，能够实现测角、测距、测高、测坐标等功能，具有高精度、高效率和全自动化的特点。
2. 测量原理全站仪的测量原理基于以下几个基本原理：2.1 光学测角原理全站仪使用光学系统来测量角度。
它包括一个望远镜、一个测角器和一个角度传感器。
望远镜通过镜头将目标物体的图像聚焦到传感器上，传感器测量望远镜与目标物体之间的角度。
测角器用于确定望远镜的水平和垂直方向。
通过测量望远镜在水平和垂直方向上的角度，可以计算出目标物体在水平和垂直方向上的角度。
2.2 电子测距原理全站仪使用电子系统来测量距离。
它通过发射一束红外线或激光束，将其照射到目标物体上，并接收反射回来的光信号。
通过测量光信号的时间差，可以计算出目标物体与全站仪之间的距离。
测距时需要考虑大气折射、反射面的特性和仪器的精度等因素，以提高测量的准确性。
2.3 重力测高原理全站仪使用重力系统来测量高程。
它通过测量重力加速度的变化来确定地面的高程。
测量时会使用一个重力传感器，它可以感知到地球引力的变化。
通过测量重力加速度的变化，可以计算出地面的高程。
为了提高测量的准确性，需要考虑地球引力的变化、重力传感器的精度和仪器的校准等因素。
2.4 计算机处理原理全站仪使用计算机系统来处理测量数据。
它可以将测量的角度、距离和高程数据输入到计算机中，并进行相应的计算和处理。
计算机可以根据测量数据和事先设定的参数，计算出目标物体的坐标、方位角、高程差等信息。
同时，计算机还可以对测量数据进行自动校正和误差补偿，提高测量的准确性和精度。
3. 测量流程全站仪的测量流程通常包括以下几个步骤：3.1 设置仪器首先需要将全站仪设置在测量点上，保证仪器的水平和垂直方向准确。
这可以通过调节仪器的水平仪和垂直仪来完成。
同时，还需要将全站仪与基准点进行校正，以确保测量的准确性。
全站仪的基本原理
全站仪的基本原理全站仪是常用的测量仪器，用于高精度地测量地面上的点的位置和方向。
它是由水平仪、垂直仪、测角仪和距离计等组成的仪器。
全站仪基本原理如下：1. 水平仪原理：全站仪通过水平仪来确保测量基准平面的水平。
水平仪一般采用液面泡的原理，通过调整水平仪来使液面泡保持在中央平衡位置。
2. 垂直仪原理：全站仪通过垂直仪来确保测量射线的竖直。
垂直仪一般采用液面泡或电子水平仪，通过调整垂直仪使液面泡或电子水平仪指示在垂直位置。
3. 测角仪原理：全站仪通过测角仪来测量水平方向和垂直方向的角度。
测角仪一般采用光学测角仪或电子测角仪。
光学测角仪使用望远镜观测测角标志物的位置，通过旋转水平和垂直仪器部分来测量角度。
电子测角仪通过测量陀螺仪或加速度计的旋转速度或加速度来测量角度。
4. 距离计原理：全站仪通过距离计来测量测点到全站仪的距离。
距离计一般采用激光测距仪或电磁波测距仪。
激光测距仪通过发射一束激光，并测量激光返回的时间来计算距离。
电磁波测距仪通过发射电磁波并测量电磁波传播时间和信号强度来计算距离。
全站仪的工作原理是通过以上的测量方式获取地点的位置和方向。
首先，通过水平仪调整全站仪的水平，确保测量基准平面的水平。
然后，通过垂直仪调整射线的竖直，使全站仪的测量射线垂直于基准平面。
接下来，使用测角仪测量水平方向和垂直方向的角度，确定测点相对于全站仪的水平和垂直方向的位置。
最后，使用距离计测量测点到全站仪的距离，确定测点相对于全站仪的距离。
全站仪通过以上原理进行测量，在测量过程中需要注意仪器的准确性和稳定性。
测量时，应选择合适的测角仪和距离计，保证测量结果的准确性。
同时，需要根据实际情况选择合适的测量模式，如连续测量模式或单次测量模式，确保测量效率和数据的可靠性。
总之，全站仪通过水平仪、垂直仪、测角仪和距离计等组成的仪器，通过测量仪器的水平、垂直、角度和距离来确定地点的位置和方向。
它在土木工程、测绘、施工等领域具有广泛的应用。
全站仪工作原理,操作介绍
• 实时自动跟踪、处理和接收计算机控制（新式结构的全站仪可以实现 无人值守观测、自动放样、自动检测三轴误差、自动寻找和跟踪目标。 因此，在变形观测、动态定位及在一些对人体有害的环境中应用，将 具有无可比拟的优越性）
• 操作方便，功能性强 （全站仪所使用的是液晶显示屏，因此用何种文 字显示并没有太多的区别，有些仪器即提供了好几种不同语言的操作 菜单，虽然中文占用的点阵行数会多一些，但“滚动条”的使用可解 决这个问题）
2、国内全站仪软件包开发状况 (1)软件包一般配置有按我国测绘生产组织方式和国家测绘规范要 求的应用程序。 (2)软件包功能齐全。如南方测绘仪器公司的NTS-202系列全站仪， 能够提供平均测量、放样测量、悬高测量、间接测量、坐标测量 和数据传输等功能，它们在实现数字化测图中起着重要作用。 (3)用户界面汉字化，便于我国用户操作。如苏州第一光学仪器厂 生产的DQZ2全站仪具有宽屏幕点阵图形，其软件包的用户界面 全部采用汉字显示。 (4)软件包数据采集和计算处理一体化，形成的各种坐标数据文件 可通过格式转换与各种绘图软件接口，实现自动绘图。 (5)多种测量方法供用户选择，使全站仪能广泛地应用于控制测量、 工程测量和工程放样施工等领域。由此看来，从硬件到软件，实 现全站仪国产化已具备了技术条件。
3 全站仪软件包的未来发展趋势 全站仪软件包将向着以下方面发展： (1)由基于DOS编程向Windows编程发展，软件包功能更强大，界 面更丰富多彩。 (2)通过格式转换和各种绘图软件接口，实现自动绘图。 (3)随着液晶显示技术的进一步发展，未来全站仪显示屏不仅能 显示字符，而且还能显示图形，全站仪软件包能现场实时绘制工 作草图，使数据自动采集与辅助测图同时进行，成为未来野外测 量作业的先进作业方式。 (4)全站仪作为内、外作业联系的重要部分，建立综合测量系统， 已成为开发全站仪软件包的延续。如：索佳测绘公司的“综合测 绘系统”、徕卡公司的“开放式测量世界”、南方测绘公司的 “CASS南方内外业一体化成图软件”、北京光学仪器厂的 “BGSS”综合测绘系统等。
全站仪的原理
全站仪的原理一、仪器概述全站仪是一种高精度的测量仪器，它可以同时测量水平角、垂直角和斜距距离，广泛应用于土木工程、建筑工程、道路工程等领域。
全站仪具有高精度、高效率、多功能等特点，成为现代测量技术的重要组成部分。
二、光学原理1. 光线传输全站仪使用的是光学测量原理，即利用光线进行测量。
在全站仪中，发射器发出一束可见光，经过物镜后形成一束平行光线，并射向被测物体上的反射棱镜。
反射棱镜将光线反射回来，经过物镜后再次聚焦到探测器上。
2. 视轴方向在全站仪中，视轴是指从物镜中心点到探测器中心点的连线。
视轴方向与水平面垂直，在水平方向上呈现出一个水平圆锥面。
3. 水平角度计算水平角是指视轴与正北方向之间的夹角。
在全站仪中，水平角度计算采用电子读数方式进行计算。
全站仪内部装有水平角度计算器，它可以自动记录并计算水平角。
4. 垂直角度计算垂直角是指视轴与水平面之间的夹角。
在全站仪中，垂直角度计算采用电子读数方式进行计算。
全站仪内部装有垂直角度计算器，它可以自动记录并计算垂直角。
5. 斜距测量斜距是指从全站仪到被测物体的实际距离。
在全站仪中，斜距测量采用三角测量原理进行计算。
全站仪内部装有斜距测量器，它可以自动记录并计算斜距。
三、电子技术原理1. 电子读数全站仪采用电子读数方式进行测量。
在测量过程中，光学信号被转换成电信号，并通过传感器传输到控制器中进行处理和分析。
控制器内部装有数字显示屏，可以实时显示测量结果。
2. 数据存储和传输在全站仪中，数据存储和传输采用电子技术进行处理。
控制器内部装有大容量存储器和通讯接口，可以将数据保存到存储卡或通过无线网络传输到计算机上进行处理和分析。
3. 自动补偿全站仪内部装有自动补偿系统，可以自动修正测量误差。
在测量过程中，全站仪会自动检测并纠正水平角、垂直角和斜距的误差，从而确保测量结果的高精度和高可靠性。
四、机械结构原理1. 井字轴结构全站仪采用井字轴结构设计，可以实现水平方向和垂直方向的精确控制。
全站仪的原理
全站仪的原理全站仪是一种测量仪器，它可以通过测量角度和距离来确定地面上物体的位置和高度。
全站仪的原理是基于三角测量原理，它可以通过测量从仪器到目标物体的水平距离、垂直高度和水平角度来计算出目标物体的三维坐标。
全站仪通常由一台电子仪器和一个三脚架组成，它可以用于建筑、道路、桥梁等工程的测量。
全站仪的工作原理是通过测量三角形的边长和角度来计算出三角形的所有信息。
全站仪内置了一个测距仪和一个角度测量仪。
测距仪可以通过发射和接收光束来测量从仪器到目标物体的距离。
角度测量仪可以测量仪器与目标物体之间的水平角度和垂直角度。
通过这两个测量，全站仪可以计算出目标物体的三维坐标。
全站仪通常需要在一个三脚架上安装，以确保它的稳定性和精度。
仪器需要调整水平和垂直位置，以确保测量的准确性。
在使用全站仪进行测量时，需要进行一些校准和设置，以确保仪器的准确性和稳定性。
例如，需要进行水平和垂直校准，以确保仪器的测量结果准确无误。
全站仪可以用于测量建筑物的高度、道路的坡度、桥梁的高度差等。
它可以测量单个目标物体的三维坐标，也可以测量多个目标物体的三维坐标。
全站仪可以通过计算机软件来处理测量数据，生成测量报告和三维模型。
全站仪的测量精度通常在毫米级别，可以满足大多数工程测量的要求。
它具有高精度、高效率、高自动化等优点，可以大大提高测量效率和准确性。
全站仪是现代工程测量中不可或缺的一种测量仪器，它在建筑、道路、桥梁等工程项目中得到广泛应用。
全站仪是一种基于三角测量原理的测量仪器，它可以通过测量角度和距离来确定地面上物体的位置和高度。
全站仪具有高精度、高效率、高自动化等优点，可以大大提高测量效率和准确性。
全站仪在建筑、道路、桥梁等工程项目中得到广泛应用。
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2 N Fra bibliotek f t2D ，所以 由于 2
2
t
2N 2f
c 则：D ( N ) ＝ （ N ＋ N ） 2 f 2
式中
N＝
2
， 0 N 1
8 取C ，则不同的调制频率ƒ对应的 3 10 m 测尺长见下表：
静态度盘测角 全站 仪的 测角 原理 动态度盘测角
编码度盘测角
光栅度盘测角
4
一、编码度盘测角原理
扇区型码盘
条码型码盘
5
光栅度盘测角系统测角原理
d w
二、编码度盘与光栅度盘测角特点比较
7
三、电子测角中的轴系补偿与改正
新型液态双轴自动补偿系统
补偿：（1） 垂直轴倾斜对垂直度盘读数的影响 （2） 垂直轴倾斜对水平度盘读数的影响
式中：c — 光波在空气中的传播速度
二）测距方法 光电测距仪按照t2D的不同测量方式，
可分为：
脉冲式（直接测定时间） 相位式（间接测定时间）
1、脉冲式
脉冲式光电测距仪是将发射光波的光强调制成 一定频率的尖脉冲，通过测量发射的尖脉冲在待测 距离上往返传播的时间来计算距离。
q t2D qT 0 f0
f0
：脉冲的振荡频率
q：计数器计得的时钟 脉冲个数 计数器只能记忆整数个时钟脉冲，不
足一周期的时间被丢掉了。测距精度较
低，一般在“米”级，最好的达“分米”级。
脉冲测距原理图
2、相位式
相位式光电测距仪是将发射光强调制成 正弦波的形式，通过测量正弦光波在待测距 离上往、返传播的相位移来解算时间。 将返程的正弦波以棱镜站为中心对称 展开后的图形：
（可见光、红外光、激光）
2、微波测距
（无线电波、微波）
电磁波测距的优点：
1、测程远、精度高。
2、受地形限制少。
3、作业快、工作强度低等优点。 公路工程测量中应用较多的是中短程红外 光电测距仪。
一）测距原理
光电测距仪是通过测量光波在待测距离D上往、 返传播的时间t2D，计算待测距离D：
1 D ct2D 2
调制频率ƒ 测尺长
2
1.5M H 75KH 15 MH .5MH KH Z 150 Z Z 7 Z Z
10m 20m 100m 1km 2km
调制频率越大，测尺长度越短。
相位式测距仪的基本工作原理图：
1、由发射系统发射一个调制光波，同时至检相器； 2、调制光波在待测距离上传播，反射镜反射后，经接 收系统进入检相器； 3、检相器将发射信号与接收信号进行相位比较，测出 相位差 ； 4、每改变频率f 后的调制光波，测出一个 ，组合后经 微处理器计算显示结果。
b — 比例误差；
D — 以km为单位的距离。
某短程红外测距仪的精度为
6 m ( 5 mm 5 10 D ) D
当距离D为0.6km时，测距精度是mD=±8mm。
( 10 6 通常写作ppm)
3、全站仪的等级
国家计量检定规程（JJG100－94）将全站仪准 确度等级分划为四个等级。
式中：Δ Lt——气象改正值，单位为mm； P——测站气压，单位为mmHg， 1 mmHg=133.322Pa； t——测站温度，单位为°C； L——距离，单位为km 。
3） 倾斜改正
D L cos
L——经过常数改正和气象改正后的斜距； α——经纬仪测定的测线竖直角。
10
四、自动目标识别与照准
自动目标识别的类型： 1）配合式目标识别；
2）自主式目标识别。
徕卡ATR自动目标照准：
1）搜索过程；
2）目标照准过程；
3）测量过程。
11
2.2 全站仪的测距原理
电磁波测距是用电磁波（光波或微波）作为载波 传输测距信号以测量两点间距离的一种方法。 根据载波的不同可分为： 1、光电测距
4、距离计算：
1）仪器常数改正（测距仪的乘常数R和加常数K）
加常数K=L– L´（mm） 乘常数R的单位是mm/km
对于观测值为L´的距离，其常数改正值为：
L K R L k
2）气象改正
某测距仪的气象改正公式为：
0 . 3872 P L 278 . 96 L t 1 0 . 003661 t
第二章 全站仪的测量原理
§2.1 全站仪的测角原理
普通光学经纬仪难以满足测角自动显示、自动记录 和自动传输数据的要求。 •世界上第一台电子经纬仪 (electronic theodolite) 于 1968 年研制成功， 80 年代初生产出商品化的电子经 纬仪。 • 采用光电扫描度盘，利用光电转换原理和微处理 器将角度方向值变为电信号，从而完成自动化测角 的全过程，实现角度测量的自动显示、自动记录和 自动传输数据。
三）测程及测距仪的精度：
1、测程：测距仪一次所能测的最远距离。 短程测距仪 — 测程小于5km； 中程测距仪 — 测程在5km-30km； 远程测距仪 — 测程在30km以上。
6 ( a b 10 D ) 2、测距仪的精度：m D
式中：mD — 测距中误差，单位为mm； a — 固定误差，单位为mm；
8
三、电子测角中的轴系补偿与改正
轴系改正： （1） 视准轴误差（C）的改正 （2） 垂直度盘指标差（I）的改正 （3） 水平轴倾斜误差（i）的改正
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三、电子测角中的轴系补偿与改正
轴系补偿与改正开关的不同设置对测角的影响
i — 垂直度盘指标差， L — 补偿器零点指标差， C — 视准差
k — 水平轴倾斜对水平角的影响，T — 垂直轴倾斜对水平角的影响
总述
• 电子经纬仪与光学经纬仪外形结构相似，但其测 角读数系统采用的是光电扫描度盘和自动显示系统。 根据光电扫描度盘获取电信号的原理不同，电子经 纬仪电子测角系统也不同，主要有以下三种： 1.编码度盘测角系统——即采用编码度盘及编码测微 器的绝对式测角系统； 2.光栅度盘测角系统——即采用光栅度盘及莫尔干涉条 纹技术的增量式测角系统； 3.动态测角系统——即采用计时测角度盘并实现光电 动态扫描的绝对式测角系统。