全站仪概述

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平面距离、高差、方位角和坐标差，这些结果可自动地传输到外部存储器中。其优 点是能通过不同的构件进行多样组合，当个别构件损坏时，可以用其他构件代替， 具有很强的灵活性。早期的全站仪都采用这种结构。代表产品有日本索佳生产的 REDmimi 短程测距仪加 DT2、DT4 或 DT5 电子经纬仪等。
电子测距技术的出现，大大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为“电子速测仪”（Electronic Tachymeter）。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 称 之 为“ 测 距 经 纬 仪 ”。这 种 速 测 仪 出 现 较 早 ，并 且 被 不 断改进，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，是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。
（2）整体型（Integral，图 1.2）。 随着电子测距仪进一步的轻巧化，现代的全站仪大都把测距、测角和记录单元
在光学、机械等方面设计成一个不可分割的整体，其中测距仪的发射轴、接收轴和 望 远 镜 的 视 准 轴 为 同 轴 结 构 ，这 对 保 证 较 大 垂 直 角 条 件 下 的 距 离 测 量 精 度 非 常 有 利 。 它具备全站仪电子测角、电子测距和数据自动记录等基本功能，最显著的特征是能 存储数据。有的还可以运行厂家或用户自主开发的机载测量程序（如偏心测量、对边测 量、悬高测量等）。代表产品有徕卡 TC 系列、拓普康 GTS-300 系列、南方 NTS-312 等。
第 1 章 全站仪概述
1.1 全站仪的基本概念
在 传 统 的 测 量 中 ，人 们 已 经 提 到 了“ 速 测 法 ”，它 是 指 一 种 从 仪 器 站 同 时 测 定 某 一 点 的 平 面 位 置 和 高 程 的 方 法 。有 时 ，这 种 方 法 也 称 作“ 速 测 术 ”（ Ta ch yme t r y），而 速测 仪（Tachy-meter）就是 根据 速 测法 原理 而 设计 的测 量 仪器 。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。带有“视距丝”的光学速测仪，由于 其快速、简易，而在短距离（100 m 以内）、低精度（1∶200～1∶500）的测量中（如 碎部点测定中）有其优势，并得到了广泛的应用。
只有上面两大部分有机结合，才能真正地体现“全站”功能，即既要自动完成 数据采集，又要自动处理数据和控制整个测量过程。
1.1.1 全站仪的分类
20 世纪 80 年代末、90 年代初，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。
全站仪采用了光电扫描测角系统，其类型主要
全站仪由电子测角、电子测距、电子计算和数据存储系统等组成，本身就是一 个带有特殊功能的计算机控制系统。从总体上看，全站仪由下列两大部分组成：
（1）为采集数据而设置的专用设备：主要有电子测角系统、电子测距系统、数 据存储系统，还有自动补偿设备等。
（2）过程控制机：主要用于有序地实现上述每一专用设备的功能。过程控制机 包括与测量数据相连接的外围设备及进行计算、产生指令的微处理机。
全站仪的测距系统与一般测距仪基本一致，只是体积更小，通常采用半导体砷 化镓发光二极管作为光源。不同厂家生产的不同类型及系列的全站仪，其最大测程 和距离测量误差均有较大变化。
全站仪的记录系统又称为电子数据记录器，它是一种存储测量资料的具有特定 软件的硬件设备。数据记录器也有许多类型，但基本功能都一样，起着全站仪与电 子计算机之间的桥梁作用。它使野外记录工作实现了自动化，减少了记录计算的差 错，大大提高了野外作业的效率。全站仪记录系统主要有三种系统及动态（光栅
盘）测角系统等三种。
全站仪按其外观结构可分为两类：
（1）积木型（Modular，又称组合型，图 1.1）。
早期的全站仪，大都是积木型结构，即电子速 测仪、电子经纬仪、电子记录器各是一个整体，可
图 1.1 组合式全站仪
以分离使用，也可以通过电缆或接口把它们组合起来，形成完整的全站仪。可测出
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个相同的光栅度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″，7″等几个等级。
全 站 仪 的 测 角 系 统 与 传 统 光 学 经 纬 仪 测 角 系 统 相 比 较 ，主 要 有 两 个 方 面 的 不 同 ： （1）传统的光学度盘被绝对编码度盘或光电增量编码器所代替，用电子细分系 统代替了传统的光学测微器。 （2）由传统的观测者判读观测值及手工记录变为观测者直接读数并自动记录。
全站仪，即全站型电子测距仪（Electronic Total Station），是一种集光、机、电 为 一 体 的 高 技 术 测 量 仪 器 ， 是 集 水 平 角 、 垂 直 角 、 距 离 （ 斜 距 、 平 距 ）、 高 差 测 量 功 能于一体的测绘仪器系统。与光学仪器相比，电子仪器将光学度盘换为光电扫描度 盘，将人工光学测微读数代之以自动记录和显示读数，使测角操作简单化，且可避 免读数误差的产生。目前，全站仪广泛应用于各类工程项目的勘测、施工和变形监 测等工作中，是测量工作的主要仪器。全站仪与光学经纬仪的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编码盘或两