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全站儀淺談
日期：2026-02-11 06:27
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摘要：
全站型電子速測(cè)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(cè)量、距離（斜距、平距、高差）測(cè)量和數據處理，由機械、光學、電子元件組合而成的測(cè)量儀器。由於(yú)隻需一次安置，儀器便可以完成測(cè)站上所有的測(cè)量工作，故被稱爲“全站儀”。
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(bǔ)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(cān)數。以上各系統通過I/O接口接入總線與微處理機聯系起來。
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啓動儀器進行測(cè)量工作，執行測(cè)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(cè)量工作有條不紊地進行。輸入輸出設備(bèi)是與外部設備(bèi)連接的裝置（接口），輸入輸出設備(bèi)使全站儀能與**和微機等設備(bèi)交互通訊、傳輸數據。
目前，世界上許多**的測(cè)繪儀器生産(chǎn)廠商均生産(chǎn)有各種型号的全站儀。
一）、概況
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爲載波的稱爲微波測距儀；採用光波作爲裁波的稱爲光電測距儀。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)，採用紅外線波段作爲載波的稱爲紅外測距儀。由於(yú)紅外測距儀是以砷化稼(GaAs)發光二極管所發的熒光作爲載波源，發出的紅外線的強度能随注入電信号的強度而變化，因此它兼有載波源和調制器的雙重功能。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瞭(le)更爲迅速的發展。本節讨論的就是紅外光電測距儀。
（二）、測(cè)距原理
欲測(cè)定A、B兩點間的距離D，安置儀器於(yú)A點，安置反射鏡於(yú)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爲已知，如果光束在待測(cè)距離D上往返傳播的時間 。已知，則距離D可由下式求出
式中c＝c。／n，c。爲真空中的光速值，其值爲299792458m／s, n爲大氣折射率，它與測(cè)距儀所用光源的波長(zhǎng)，測(cè)線上的氣溫t, 氣壓P和濕度e有關。
測定距離的精度，主要取決於(yú)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(què)到6．7×10—lls，這是難以做到的。因此，大多採用間接測定法來測定 。間接測定 的方法有下列兩種：
1．脈沖(chōng)式測(cè)距
由測(cè)距儀的發射系統發出光脈沖，經被測(cè)目标反射後，再由測(cè)距儀的接收系統接收，測(cè)出這一光脈沖往返所需時間間隔( )的鍾脈沖的個數以求得距離D。由於(yú)計數器的頻率一殷爲300MHz(300×106Hz)，測(cè)距精度爲O.5m，精度較低。
2．相位式測(cè)距
由測(cè)距儀的發射系統發出一種連續的調制光波，測(cè)出該調制光波在測(cè)線上往返傳播所産生的相依移，以測(cè)定距離D。紅外光電測(cè)距儀一般都採(cǎi)用相位測(cè)距法。
在砷化镕(GaAs)發光二極管上加瞭(le)頻率爲f的交變(biàn)電壓(即注入交變(biàn)電流)後，它發出的光強就随注入的交變(biàn)電流呈正弦變(biàn)化，這種光稱爲調制光。測距儀在A點發出的調制光在待測距離上傳播，經反射鏡反射後被接收器所接收，然後用相位計将發射信号與接受信号進行相位比較，由顯示器顯出調制光在待測距離往、返傳播所引起的相位移φ。
（三）、全站儀(yí)的操作與(yǔ)使用
不同型号的全站儀，其具體操作方**有較(jiào)大的差異。下面簡(jiǎn)要介紹全站儀的基本操作與使用方法。
1.全站儀(yí)的基本操作與(yǔ)使用方法
1）水平角測(cè)量
（1）按角度測(cè)量鍵，使全站儀處於(yú)角度測(cè)量模式，照準**個目标A。
（2）設置A方向的水平度盤(pán)讀(dú)數爲0°00′00″。
（3）照準**個(gè)目标B，此時顯示的水平度盤讀(dú)數即爲兩方向間的水平夾角。
2）距離測量
（1）設(shè)置棱鏡(jìng)常數
測(cè)距前須将棱鏡常數輸入儀器中，儀器會自動(dòng)對所測(cè)距離進行改正。
（2）設(shè)置大氣(qì)改正值或氣(qì)溫、氣(qì)壓值
光在大氣中的傳播速度會随大氣的溫度和氣壓而變(biàn)化，15℃和760mmHg是儀器設置的一個标準值，此時的大氣改正爲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(bìng)對測距結果進行改正。
（3）量儀器高、棱鏡(jìng)高並(bìng)輸入全站儀。
（4）距離(lí)測(cè)量
照準目标棱鏡中心，按測(cè)距鍵(jiàn)，距離測(cè)量開始，測(cè)距完成時顯示斜距、平距、高差。
全站儀的測(cè)距模式有精測(cè)模式、跟蹤模式、粗測(cè)模式三種。精測(cè)模式是*常用的測(cè)距模式，測(cè)量時間約2.5S，*小顯示單位1mm；跟蹤模式，常用於(yú)跟蹤移動目标或放樣時連續測(cè)距，*小顯示一般爲1cm，每次測(cè)距時間約0.3S；粗測(cè)模式，測(cè)量時間約0.7S，*小顯示單位1cm或1mm。在距離測(cè)量或坐标測(cè)量時，可按測(cè)距模式（MODE）鍵選擇不同的測(cè)距模式。應注意，有些型号的全站儀在距離測(cè)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。
3）坐标測量
（1）設定測(cè)站點度盤讀數爲其方位角。當設定後視點的坐标時，全站儀會自動計算後視方向的方位角，並(bìng)設定後視方向的水平度盤讀數爲其方位角。
（3）設(shè)置棱鏡(jìng)常數。
（4）設(shè)置大氣(qì)改正值或氣(qì)溫、氣(qì)壓值。
（5）量儀器高、棱鏡(jìng)高並(bìng)輸入全站儀。
（6）照準目标棱鏡，按坐标測(cè)量鍵，全站儀開始測(cè)距並(bìng)計算顯示測(cè)點的三維坐标。
（3）照準**個(gè)目标B，此時顯示的水平度盤讀(dú)數即爲兩方向間的水平夾角。
2）距離測量
（1）設(shè)置棱鏡(jìng)常數
測(cè)距前須将棱鏡常數輸入儀器中，儀器會自動(dòng)對所測(cè)距離進行改正。
（2）設(shè)置大氣(qì)改正值或氣(qì)溫、氣(qì)壓值
光在大氣中的傳播速度會随大氣的溫度和氣壓而變(biàn)化，15℃和760mmHg是儀器設置的一個标準值，此時的大氣改正爲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(bìng)對測距結果進行改正。
（3）量儀器高、棱鏡(jìng)高並(bìng)輸入全站儀。
（4）距離(lí)測(cè)量
照準目标棱鏡中心，按測(cè)距鍵(jiàn)，距離測(cè)量開始，測(cè)距完成時顯示斜距、平距、高差。
全站儀的測(cè)距模式有精測(cè)模式、跟蹤模式、粗測(cè)模式三種。精測(cè)模式是*常用的測(cè)距模式，測(cè)量時間約2.5S，*小顯示單位1mm；跟蹤模式，常用於(yú)跟蹤移動目标或放樣時連續測(cè)距，*小顯示一般爲1cm，每次測(cè)距時間約0.3S；粗測(cè)模式，測(cè)量時間約0.7S，*小顯示單位1cm或1mm。在距離測(cè)量或坐标測(cè)量時，可按測(cè)距模式（MODE）鍵選擇不同的測(cè)距模式。應注意，有些型号的全站儀在距離測(cè)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。
3）坐标測量
（1）設定測(cè)站點度盤讀數爲其方位角。當設定後視點的坐标時，全站儀會自動計算後視方向的方位角，並(bìng)設定後視方向的水平度盤讀數爲其方位角。
（3）設(shè)置棱鏡(jìng)常數。
（4）設(shè)置大氣(qì)改正值或氣(qì)溫、氣(qì)壓值。
（5）量儀器高、棱鏡(jìng)高並(bìng)輸入全站儀。
（6）照準目标棱鏡，按坐标測(cè)量鍵，全站儀開始測(cè)距並(bìng)計算顯示測(cè)點的三維坐标。
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(bǔ)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(cān)數。以上各系統通過I/O接口接入總線與微處理機聯系起來。
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啓動儀器進行測(cè)量工作，執行測(cè)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(cè)量工作有條不紊地進行。輸入輸出設備(bèi)是與外部設備(bèi)連接的裝置（接口），輸入輸出設備(bèi)使全站儀能與**和微機等設備(bèi)交互通訊、傳輸數據。
目前，世界上許多**的測(cè)繪儀器生産(chǎn)廠商均生産(chǎn)有各種型号的全站儀。
一）、概況
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爲載波的稱爲微波測距儀；採用光波作爲裁波的稱爲光電測距儀。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)，採用紅外線波段作爲載波的稱爲紅外測距儀。由於(yú)紅外測距儀是以砷化稼(GaAs)發光二極管所發的熒光作爲載波源，發出的紅外線的強度能随注入電信号的強度而變化，因此它兼有載波源和調制器的雙重功能。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瞭(le)更爲迅速的發展。本節讨論的就是紅外光電測距儀。
（二）、測(cè)距原理
欲測(cè)定A、B兩點間的距離D，安置儀器於(yú)A點，安置反射鏡於(yú)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爲已知，如果光束在待測(cè)距離D上往返傳播的時間 。已知，則距離D可由下式求出
式中c＝c。／n，c。爲真空中的光速值，其值爲299792458m／s, n爲大氣折射率，它與測(cè)距儀所用光源的波長(zhǎng)，測(cè)線上的氣溫t, 氣壓P和濕度e有關。
測定距離的精度，主要取決於(yú)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(què)到6．7×10—lls，這是難以做到的。因此，大多採用間接測定法來測定 。間接測定 的方法有下列兩種：
1．脈沖(chōng)式測(cè)距
由測(cè)距儀的發射系統發出光脈沖，經被測(cè)目标反射後，再由測(cè)距儀的接收系統接收，測(cè)出這一光脈沖往返所需時間間隔( )的鍾脈沖的個數以求得距離D。由於(yú)計數器的頻率一殷爲300MHz(300×106Hz)，測(cè)距精度爲O.5m，精度較低。
2．相位式測(cè)距
由測(cè)距儀的發射系統發出一種連續的調制光波，測(cè)出該調制光波在測(cè)線上往返傳播所産生的相依移，以測(cè)定距離D。紅外光電測(cè)距儀一般都採(cǎi)用相位測(cè)距法。
在砷化镕(GaAs)發光二極管上加瞭(le)頻率爲f的交變(biàn)電壓(即注入交變(biàn)電流)後，它發出的光強就随注入的交變(biàn)電流呈正弦變(biàn)化，這種光稱爲調制光。測距儀在A點發出的調制光在待測距離上傳播，經反射鏡反射後被接收器所接收，然後用相位計将發射信号與接受信号進行相位比較，由顯示器顯出調制光在待測距離往、返傳播所引起的相位移φ。
（三）、全站儀(yí)的操作與(yǔ)使用
不同型号的全站儀，其具體操作方**有較(jiào)大的差異。下面簡(jiǎn)要介紹全站儀的基本操作與使用方法。
1.全站儀(yí)的基本操作與(yǔ)使用方法
1）水平角測(cè)量
（1）按角度測(cè)量鍵，使全站儀處於(yú)角度測(cè)量模式，照準**個目标A。
（2）設置A方向的水平度盤(pán)讀(dú)數爲0°00′00″。
（3）照準**個(gè)目标B，此時顯示的水平度盤讀(dú)數即爲兩方向間的水平夾角。
2）距離測量
（1）設(shè)置棱鏡(jìng)常數
測(cè)距前須将棱鏡常數輸入儀器中，儀器會自動(dòng)對所測(cè)距離進行改正。
（2）設(shè)置大氣(qì)改正值或氣(qì)溫、氣(qì)壓值
光在大氣中的傳播速度會随大氣的溫度和氣壓而變(biàn)化，15℃和760mmHg是儀器設置的一個标準值，此時的大氣改正爲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(bìng)對測距結果進行改正。
（3）量儀器高、棱鏡(jìng)高並(bìng)輸入全站儀。
（4）距離(lí)測(cè)量
照準目标棱鏡中心，按測(cè)距鍵(jiàn)，距離測(cè)量開始，測(cè)距完成時顯示斜距、平距、高差。
全站儀的測(cè)距模式有精測(cè)模式、跟蹤模式、粗測(cè)模式三種。精測(cè)模式是*常用的測(cè)距模式，測(cè)量時間約2.5S，*小顯示單位1mm；跟蹤模式，常用於(yú)跟蹤移動目标或放樣時連續測(cè)距，*小顯示一般爲1cm，每次測(cè)距時間約0.3S；粗測(cè)模式，測(cè)量時間約0.7S，*小顯示單位1cm或1mm。在距離測(cè)量或坐标測(cè)量時，可按測(cè)距模式（MODE）鍵選擇不同的測(cè)距模式。應注意，有些型号的全站儀在距離測(cè)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。
3）坐标測量
（1）設定測(cè)站點度盤讀數爲其方位角。當設定後視點的坐标時，全站儀會自動計算後視方向的方位角，並(bìng)設定後視方向的水平度盤讀數爲其方位角。
（3）設(shè)置棱鏡(jìng)常數。
（4）設(shè)置大氣(qì)改正值或氣(qì)溫、氣(qì)壓值。
（5）量儀器高、棱鏡(jìng)高並(bìng)輸入全站儀。
（6）照準目标棱鏡，按坐标測(cè)量鍵，全站儀開始測(cè)距並(bìng)計算顯示測(cè)點的三維坐标。
（3）照準**個(gè)目标B，此時顯示的水平度盤讀(dú)數即爲兩方向間的水平夾角。
2）距離測量
（1）設(shè)置棱鏡(jìng)常數
測(cè)距前須将棱鏡常數輸入儀器中，儀器會自動(dòng)對所測(cè)距離進行改正。
（2）設(shè)置大氣(qì)改正值或氣(qì)溫、氣(qì)壓值
光在大氣中的傳播速度會随大氣的溫度和氣壓而變(biàn)化，15℃和760mmHg是儀器設置的一個标準值，此時的大氣改正爲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(bìng)對測距結果進行改正。
（3）量儀器高、棱鏡(jìng)高並(bìng)輸入全站儀。
（4）距離(lí)測(cè)量
照準目标棱鏡中心，按測(cè)距鍵(jiàn)，距離測(cè)量開始，測(cè)距完成時顯示斜距、平距、高差。
全站儀的測(cè)距模式有精測(cè)模式、跟蹤模式、粗測(cè)模式三種。精測(cè)模式是*常用的測(cè)距模式，測(cè)量時間約2.5S，*小顯示單位1mm；跟蹤模式，常用於(yú)跟蹤移動目标或放樣時連續測(cè)距，*小顯示一般爲1cm，每次測(cè)距時間約0.3S；粗測(cè)模式，測(cè)量時間約0.7S，*小顯示單位1cm或1mm。在距離測(cè)量或坐标測(cè)量時，可按測(cè)距模式（MODE）鍵選擇不同的測(cè)距模式。應注意，有些型号的全站儀在距離測(cè)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。
3）坐标測量
（1）設定測(cè)站點度盤讀數爲其方位角。當設定後視點的坐标時，全站儀會自動計算後視方向的方位角，並(bìng)設定後視方向的水平度盤讀數爲其方位角。
（3）設(shè)置棱鏡(jìng)常數。
（4）設(shè)置大氣(qì)改正值或氣(qì)溫、氣(qì)壓值。
（5）量儀器高、棱鏡(jìng)高並(bìng)輸入全站儀。
（6）照準目标棱鏡，按坐标測(cè)量鍵，全站儀開始測(cè)距並(bìng)計算顯示測(cè)點的三維坐标。
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