摘要：全站儀是全站型電子速測儀的簡稱，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。由於只需一次安置，儀器便可以完成測站上所有的測量工作，故被稱為“全站儀”。
關鍵詞：光速值、稜鏡常數、HA+i-t
全站儀上半部分包含有測量的四大光電系統，即水平角測量系統、豎直角測量系統、水平補償系統和測距系統。通過鍵盤可以輸入操作指令、數據和設置參數。以上各系統通過I/O接口接入總線與微處理機聯繫起來。
南京山與水建築
微處理機（CPU）是全站儀的核心部件，主要有寄存器系列（緩衝寄存器、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。
目前，世界上許多著名的測繪儀器生產廠商均生產有各種型號的全站儀。
南京山與水建築
（一）全站儀的主要分類：
電磁波測距按測程來分，有短程(＜3km)、中程(3—15km)和遠程(＞15km)之分。
按測距精度來分，有Ⅰ級(5mm)、Ⅱ級(5mm—10mm)和Ⅲ級(＞10mm)。
按載波來分，採用微波段的電磁波作為載波的稱為微波測距儀；採用光波作為裁波的稱為光電測距儀。光電測距儀所使用的光源有激光光源和紅外光源(普通光源已淘汰)，採用紅外線波段作為載波的稱為紅外測距儀。由於紅外測距儀是以砷化稼(GaAs)發光二極管所發的熒光作為載波源，發出的紅外線的強度能隨注入電信號的強度而變化，因此它兼有載波源和調製器的雙重功能。GaAs發光二極管體積小，亮度高，功耗小，壽命長，且能連續發光，所以紅外測距儀獲得了更為迅速的發展。本節討論的就是紅外光電測距儀。
（二）測距原理
欲測定A、B兩點間的距離D，安置儀器於A點，安置反射鏡於B點。儀器發射的光束由A至B，經反射鏡反射後又返回到儀器。設光速c為已知，如果光束在待測距離D上往返傳播的時間 。已知，則距離D可由下式求出D=ct/2
式中c＝c。／n，c。為真空中的光速值，其值為299792458m／s,，n為大氣折射率，它與測距儀所用光源的波長，測線上的氣溫t, 氣壓P和溼度e有關。
測定距離的精度，主要取決於測定時間 的精度，例如要求保證±lcm的測距精度，時間測定要求準確到6．7×10—lls，這是難以做到的。因此，大多采用間接測定法來測定 。間接測定的方法有下列兩種：
1．脈衝式測距
由測距儀的發射系統發出光脈衝，經被測目標反射後，再由測距儀的接收系統接收，測出這一光脈衝往返所需時間間隔( )的鐘脈衝的個數以求得距離D。由於計數器的頻率一殷為300MHz(300×106Hz)，測距精度為O.5m，精度較低。
2．相位式測距
由測距儀的發射系統發出一種連續的調製光波，測出該調製光波在測線上往返傳播所產生的相依移，以測定距離D。紅外光電測距儀一般都採用相位測距法。
在砷化鎔(GaAs)發光二極管上加了頻率為f的交變電壓(即注入交變電流)後，它發出的光強就隨注入的交變電流呈正弦變化，這種光稱為調製光。測距儀在A點發出的調製光在待測距離上傳播，經反射鏡反射後被接收器所接收，然後用相位計將發射信號與接受信號進行相位比較，由顯示器顯出調製光在待測距離往、返傳播所引起的相位移φ。
（三）全站儀的常規操作與使用
不同型號的全站儀，其具體操作方法會有較大的差異。下面簡要介紹全站儀的基本操作與使用方法。
1.全站儀的基本操作與使用方法
1）水平角測量
（1）按角度測量鍵，使全站儀處於角度測量模式，照準第一個目標A。
（2）設置A方向的水平度盤讀數為0°00′00″。
（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）距離測量
（1）設置稜鏡常數
測距前須將稜鏡常數輸入儀器中，儀器會自動對所測距離進行改正。
（2）設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是儀器設置的一個標準值，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），並對測距結果進行改正。
（3）量儀器高、稜鏡高並輸入全站儀。
（4）距離測量
照準目標稜鏡中心，按測距鍵，距離測量開始，測距完成時顯示斜距、平距、高差。
全站儀的測距模式一般有精測模式、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，常用於跟蹤移動目標或放樣時連續測距，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。在距離測量或座標測量時，可按測距模式（MODE）鍵選擇不同的測距模式。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稜鏡高，顯示的高差值是全站儀橫軸中心與稜鏡中心的高差。
3）座標測量
（1）設定測站點度盤讀數為其方位角。當設定後視點的座標時，全站儀會自動計算後視方向的方位角，並設定後視方向的水平度盤讀數為其方位角。
（2）設置稜鏡常數。
（3）設置大氣改正值或氣溫、氣壓值。
（4）量儀器高、稜鏡高並輸入全站儀。
（5）照準目標稜鏡，按座標測量鍵，全站儀開始測距並計算顯示測點的三維座標。
經緯儀是可以在垂直平面內轉動的那臺
水準儀原理：肯定能測。原理與望遠鏡測量距離相同，只是測量距離精度遠低於經緯儀。
（四）全站儀使用技巧
1、在已知兩點不能通視的情況下的測量，採用後方交會法：
主要用於在測量中，儀器無法在已知點上架設，或架設後無法看到其它已知座標點，而架設在任意地點完成設站。
該方法參與的已知點越多，設站精度越高。步驟：在任意點架設儀器（與已知兩點A/B角度大於15度），輸入A照準，輸入B照準，自動完成測站設置，用B點作為後視點。兩個點夠用，3個點精度高點，4個點更好。
2、快速高程測量方法：
傳統的測量方法是水準測量、三角高程測量。兩種方法雖然各有特色，但都存在著不足。水準測量是一種直接測高法，測定高差的精度是較高的，但水準測量受地形起伏的限制，外業工作量大，施測速度較慢。三角高程測量是一種間接測高法，它不受地形起伏的限制，且施測速度較快。
經過長期摸索，總結出一種新的方法進行三角高程測量。這種方法既結合了水準測量的任一置站的特點，又減少了三角高程的誤差來源，同時每次測量時還不必量取儀器高、稜鏡高。使三角高程測量精度進一步提高，施測速度更快。如果我們能將全站儀象水準儀一樣任意置點，而不是將它置在已知高程點上，同時又在不量取儀器高和稜鏡高的情況下，利用三角高程測量原理測出待測點的高程，那麼施測的速度將更快。假設B點的高程已知，A點的高程為未知，這裡要通過全站儀測定其它待測點的高程。首先由（1）式可知：
HA=HB-(Dtan а+i-t) （2）
上式除了Dtanа即V的值可以用儀器直接測出外，i,t都是未知的。但有一點可以確定即儀器一旦置好，i值也將隨之不變，同時選取跟蹤杆作為反射稜鏡，假定t值也固定不變。從（2）可知：
HA+i-t=HB-Dtan а=W （3）
由(3)可知，基於上面的假設，HA+i-t在任一測站上也是固定不變的.而且可以計算出它的值W。
這一新方法的操作過程如下
1、 儀器任一置點，但所選點位要求能和已知高程點 通視。
2、 用儀器照準已知高程點，測出V的值，並算出W的值。（此時與儀器高程測定有關的常數如測站點高程，儀器高，稜鏡高均為任一值。施測前不必設定。）
3、 將儀器測站點高程重新設定為W，儀器高和稜鏡高設為0即可。
4、 照準待測點測出其高程。
下面從理論上分析一下這種方法是否正確。
結合（1），（3）
HB′=W+D′tan а′ (4)
HB′為待測點的高程
W為測站中設定的測站點高程
D′為測站點到待測點的水平距離
а′為測站點到待測點的觀測垂直角
從(4)可知，不同待測點的高程隨著測站點到其的水平距離或觀測垂直角的變化而改變。
將（3）代入（4）可知：
HB′=HA+i-t+D′tan а′ （5）
按三角高程測量原理可知
HB′=W+D′tan а′+i′-t′ (6)
將（3）代入（6）可知：
HB′=HA+i-t+D′tan а′+i′-t′ (7)
這裡i′,t′為0,所以：
HB′=HA+i-t+D′tan а′ (8)
由(5),(8)可知,兩種方法測出的待測點高程在理論上是一致的。也就是說我們採取這種方法進行三角高程測量是正確的。
綜上所述：將全站儀任一置點，同時不量取儀器高，稜鏡高。仍然可以測出待測點的高程。測出的結果從理論上分析比傳統的三角高程測量精度更高，因為它減少了誤差來源。整個過程不必用鋼尺量取儀器高，稜鏡高，也就減少了這方面造成的誤差。同時需要指出的是，在實際測量中，稜鏡高還可以根據實際情況改變，只要記錄下相對於初值t增大或減小的數值，就可在測量的基礎上計算出待測點的實際高程。
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