全站儀的應用原理
發(fā)布者：沈陽精測鴻圖儀器設備有限公司發(fā)表時間：2018-07-26
1、全站儀基本原理
全站儀是全站型電子測速儀的簡稱，又被稱為“電子全站儀”，是指由電子經緯儀、光電測距儀和電子記錄器組成的，可實現自動測角，自動測距、自動計算和自動記錄的一種多功能高效率的地面測量儀器。電子全站儀進行空間數據采集與更新，實現測繪的數字化。它的優(yōu)勢存在于數據處理的快速與準確性。
全站儀自身帶有數據處理系統(tǒng)，可以快速而準確的對空間數據進行處理，計算出放樣點的方位角與該點到測距點的距離，全站型電子速測儀簡稱全站儀。它是一種可以同時進行角度（水平角、豎直角）測量、距離（斜距、平距、高差）測量和數據處理，由機械、光學、電子元件組合而成的測量儀器。由于只需一次安置，儀器便可以完成測站上所有的測量工作，故被稱為“全站儀”。
全站儀上半部分包含有測量的四大光電系統(tǒng)，即水平角測量系統(tǒng)、豎直角測量系統(tǒng)，水平補償系統(tǒng)和測距系統(tǒng)。通過鍵盤可以輸入操作指令、數據和設置參數。以上各系統(tǒng)通過I/O接口接入總線與微處理機聯(lián)系起來。
微處理機（CPU）是全站儀的核心部件，主要有寄存器系列（緩沖寄存器、數據寄存器、指令寄存器）、運算器和控制器組成。微處理機的主要功能是根據鍵盤指令啟動儀器進行測量工作，執(zhí)行測量過程中的檢核和數據傳輸、處理、顯示、儲存等工作，保證整個光電測量工作有條不紊地進行。輸入輸出設備是與外部設備連接的裝置（接口），輸入輸出設備使全站儀能與磁卡和微機等設備交互通訊、傳輸數據。
2、全站儀的操作與使用
電子全站儀裝備有中央處理單元、存儲單元和輸入輸出單元等等，可以根據田野測量的水平角、豎直角、傾斜距離等數據，實時計算、顯示和輸出所需要的點與點之間的方位角、水平距離、高差或點的三維坐標等測量成果。通過輸入輸出單元，能夠輸入測站點坐標、起始方向的方位角等基礎數據，并將測量結果直接輸出到電子計算機中進行計算、編輯和自動成圖，同時可以根據需要自動生成等高線。測量的圖形既可以存儲在計算機中，也能夠根據需要以多種比例尺打印輸出，同時還能夠輸入到地理信息系統(tǒng)等軟件中作進一步的加工、處理和應用，生成數字地面模型.所以電子全站儀配合計算機測圖能夠提高測量和成圖的精度，實現測量的高度自動化。
2.1、水平角測量
2.1.1、按角度測量鍵，使全站儀處于角度測量模式，照準第一個目標A。
2.1.2、設置A方向的水平度盤讀數為0°00′00″。
2.1.3、照準第二個目標B，此時顯示的水平度盤讀數即為兩方向間的水平夾角。
2.2、距離測量
2.2.1、設置棱鏡常數、測距前須將棱鏡常數輸入儀器中，儀器會自動對所測距離進行改正。
2.2.2、設置大氣改正值或氣溫、氣壓值。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），并對測距結果進行改正。
2.2.3、量儀器高、棱鏡高并輸入全站儀。
2.2.4、距離測量、照準目標棱鏡中心，按測量鍵，距離測量開始，測距完成時顯示斜距、平距、高差。應注意有些型號的全站儀在距離測量時不能設定儀器高和棱鏡高，顯示的高差值是全站儀橫軸中心與棱鏡中心的高差。
2.3、坐標測量
2.3.1、設定測站點的三維坐標。
2.3.2、設定后視點的坐標或設定后視方向的水平度盤讀數為其方位角。當設定后視點的坐標時，全站儀回自動計算后視方向的方位角，并設定后視方向的水平度盤讀數為其方位角。
2.3.3、設置棱鏡常數。
2.3.4、設置大氣改正值或氣溫、氣壓值。
2.3.5、量儀器高、棱鏡高并輸入全站儀。
2.3.6、照準目標棱鏡，按坐標測量鍵，全站儀開始測距并計算測點的三維坐標。
3、全站儀在工程測量中應用
全站儀在工程測量中的應用，不僅提高了工作效率，而且還提高精度。應用有很多種，例如：施工放樣、后方交會、導線測量、對邊測量、懸高測量等。本文簡單介紹施工放樣、后方交會。
3.1、施工放樣
在現代交通土木建設中隨著測量儀器的不斷發(fā)展和更新，從而使測量技術人員的工作強度越來越小而工作效率越來越高，就施工放樣這方面，由過去的經緯儀交會法到運用全站儀直接輸入坐標放樣，工作效率的提高是不言而喻的，近幾年出現的自帶中樁邊樁計算軟件的一系列全站儀在放樣過程中只需輸入曲線要素就可以直接進行放樣了，使測量工作基本實現了傻瓜化。拓普康GTS-330系列就具有此項功能，全站儀可以進行三維x、y、z的放樣，通過已知點建站和后視點（或后視方位角）進行坐標的放樣。
操作程序：施工放樣模式——輸入站點坐標——輸入后視點
坐標—輸入放樣點坐標——實施放樣。
放樣時應注意：在一點放樣完畢后應進行放樣點坐標測量工作，測出x、y、z與放樣點原始數據進行比較，應做到步步校核。另外，在整個放樣結束后，需再測一次其他導線點的
x、y、z坐標，比較所測數據，以保證儀器在放樣中沒有錯誤。
3.2、后方交會
一般可由二個以上已知點建站，輸入儀器高，依次輸入已知點坐標及高程，并用全站儀測出未知點與已知點的水平距離。當已知點全部輸入后，全站儀會自動計算出建站點坐標、高程以及自動保存計算結果。
測站點坐標由多個已知點計算而得，要獲得坐標，至少必須兩個水平角，一個距離或三個水平角，否則就會顯示“計算所需數據不足！需要2個角和1個距離或者3個角”。
全站儀在工程測量中的應用不僅提高了工作效率，減少了外業(yè)計算、記錄和外業(yè)工作時間，而且提高了作業(yè)精度。提高了人們對全站儀的認識，使全站儀更好的應用于工程測量。
4、結語
電子全站儀是近年普遍使用的一種新型的測量儀器，它同時具備了光學經緯儀和電子測距儀的功能，能夠方便、快捷地進行高精度測距儀的測量工作。
而工程測量則是一項專業(yè)性很強，帶有普遍性的工作。隨著技術的進步、儀器工具的更新和改進，促使工程測量工作越來越簡化，精度也越來越高。而合理科學的運用全站儀進行測量，仍需我們進一步的積累經驗和繼續(xù)探討。
全站儀是全站型電子測速儀的簡稱，又被稱為“電子全站儀”，是指由電子經緯儀、光電測距儀和電子記錄器組成的，可實現自動測角，自動測距、自動計算和自動記錄的一種多功能高效率的地面測量儀器。電子全站儀進行空間數據采集與更新，實現測繪的數字化。它的優(yōu)勢存在于數據處理的快速與準確性。
全站儀自身帶有數據處理系統(tǒng)，可以快速而準確的對空間數據進行處理，計算出放樣點的方位角與該點到測距點的距離，全站型電子速測儀簡稱全站儀。它是一種可以同時進行角度（水平角、豎直角）測量、距離（斜距、平距、高差）測量和數據處理，由機械、光學、電子元件組合而成的測量儀器。由于只需一次安置，儀器便可以完成測站上所有的測量工作，故被稱為“全站儀”。
全站儀上半部分包含有測量的四大光電系統(tǒng)，即水平角測量系統(tǒng)、豎直角測量系統(tǒng)，水平補償系統(tǒng)和測距系統(tǒng)。通過鍵盤可以輸入操作指令、數據和設置參數。以上各系統(tǒng)通過I/O接口接入總線與微處理機聯(lián)系起來。
微處理機（CPU）是全站儀的核心部件，主要有寄存器系列（緩沖寄存器、數據寄存器、指令寄存器）、運算器和控制器組成。微處理機的主要功能是根據鍵盤指令啟動儀器進行測量工作，執(zhí)行測量過程中的檢核和數據傳輸、處理、顯示、儲存等工作，保證整個光電測量工作有條不紊地進行。輸入輸出設備是與外部設備連接的裝置（接口），輸入輸出設備使全站儀能與磁卡和微機等設備交互通訊、傳輸數據。
2、全站儀的操作與使用
電子全站儀裝備有中央處理單元、存儲單元和輸入輸出單元等等，可以根據田野測量的水平角、豎直角、傾斜距離等數據，實時計算、顯示和輸出所需要的點與點之間的方位角、水平距離、高差或點的三維坐標等測量成果。通過輸入輸出單元，能夠輸入測站點坐標、起始方向的方位角等基礎數據，并將測量結果直接輸出到電子計算機中進行計算、編輯和自動成圖，同時可以根據需要自動生成等高線。測量的圖形既可以存儲在計算機中，也能夠根據需要以多種比例尺打印輸出，同時還能夠輸入到地理信息系統(tǒng)等軟件中作進一步的加工、處理和應用，生成數字地面模型.所以電子全站儀配合計算機測圖能夠提高測量和成圖的精度，實現測量的高度自動化。
2.1、水平角測量
2.1.1、按角度測量鍵，使全站儀處于角度測量模式，照準第一個目標A。
2.1.2、設置A方向的水平度盤讀數為0°00′00″。
2.1.3、照準第二個目標B，此時顯示的水平度盤讀數即為兩方向間的水平夾角。
2.2、距離測量
2.2.1、設置棱鏡常數、測距前須將棱鏡常數輸入儀器中，儀器會自動對所測距離進行改正。
2.2.2、設置大氣改正值或氣溫、氣壓值。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），并對測距結果進行改正。
2.2.3、量儀器高、棱鏡高并輸入全站儀。
2.2.4、距離測量、照準目標棱鏡中心，按測量鍵，距離測量開始，測距完成時顯示斜距、平距、高差。應注意有些型號的全站儀在距離測量時不能設定儀器高和棱鏡高，顯示的高差值是全站儀橫軸中心與棱鏡中心的高差。
2.3、坐標測量
2.3.1、設定測站點的三維坐標。
2.3.2、設定后視點的坐標或設定后視方向的水平度盤讀數為其方位角。當設定后視點的坐標時，全站儀回自動計算后視方向的方位角，并設定后視方向的水平度盤讀數為其方位角。
2.3.3、設置棱鏡常數。
2.3.4、設置大氣改正值或氣溫、氣壓值。
2.3.5、量儀器高、棱鏡高并輸入全站儀。
2.3.6、照準目標棱鏡，按坐標測量鍵，全站儀開始測距并計算測點的三維坐標。
3、全站儀在工程測量中應用
全站儀在工程測量中的應用，不僅提高了工作效率，而且還提高精度。應用有很多種，例如：施工放樣、后方交會、導線測量、對邊測量、懸高測量等。本文簡單介紹施工放樣、后方交會。
3.1、施工放樣
在現代交通土木建設中隨著測量儀器的不斷發(fā)展和更新，從而使測量技術人員的工作強度越來越小而工作效率越來越高，就施工放樣這方面，由過去的經緯儀交會法到運用全站儀直接輸入坐標放樣，工作效率的提高是不言而喻的，近幾年出現的自帶中樁邊樁計算軟件的一系列全站儀在放樣過程中只需輸入曲線要素就可以直接進行放樣了，使測量工作基本實現了傻瓜化。拓普康GTS-330系列就具有此項功能，全站儀可以進行三維x、y、z的放樣，通過已知點建站和后視點（或后視方位角）進行坐標的放樣。
操作程序：施工放樣模式——輸入站點坐標——輸入后視點
坐標—輸入放樣點坐標——實施放樣。
放樣時應注意：在一點放樣完畢后應進行放樣點坐標測量工作，測出x、y、z與放樣點原始數據進行比較，應做到步步校核。另外，在整個放樣結束后，需再測一次其他導線點的
x、y、z坐標，比較所測數據，以保證儀器在放樣中沒有錯誤。
3.2、后方交會
一般可由二個以上已知點建站，輸入儀器高，依次輸入已知點坐標及高程，并用全站儀測出未知點與已知點的水平距離。當已知點全部輸入后，全站儀會自動計算出建站點坐標、高程以及自動保存計算結果。
測站點坐標由多個已知點計算而得，要獲得坐標，至少必須兩個水平角，一個距離或三個水平角，否則就會顯示“計算所需數據不足！需要2個角和1個距離或者3個角”。
全站儀在工程測量中的應用不僅提高了工作效率，減少了外業(yè)計算、記錄和外業(yè)工作時間，而且提高了作業(yè)精度。提高了人們對全站儀的認識，使全站儀更好的應用于工程測量。
4、結語
電子全站儀是近年普遍使用的一種新型的測量儀器，它同時具備了光學經緯儀和電子測距儀的功能，能夠方便、快捷地進行高精度測距儀的測量工作。
而工程測量則是一項專業(yè)性很強，帶有普遍性的工作。隨著技術的進步、儀器工具的更新和改進，促使工程測量工作越來越簡化，精度也越來越高。而合理科學的運用全站儀進行測量，仍需我們進一步的積累經驗和繼續(xù)探討。
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