全站仪的原理

一：全站仪的原理

全站型电子速测仪简称全站仪，它是一种可以同时进行角度（水平角、竖直角）测量、距离（斜距、平距、高差）测量和数据处理，由机械、光学、电子元件组合而成的测量仪器。由于只需一次安置，仪器便可以完成测站上所有的测量工作，故被称为 “全站仪 ”。

全站仪上半部分包含有测量的四大光电系统，即水平角测量系统、竖直角测量系统、水平补偿系统和测距系统。通过键盘可以输入操作指令、数据和设置参数。以上各系统通过 I/O接口接入总线与微处理机联系起来。

微处理机（ CPU）是全站仪的核心部件，主要有寄存器系列（缓冲寄存器、数据寄存器、指令寄存器）、运算器和控制器组成。微处理机的主要功能是根据键盘指令启动仪器进行测量工作，执行测量过程中的检核和数据传输、处理、显示、储存等工作，保证整个光电测量工作有条不紊地进行。输入输出设备是与外部设备连接的装置（接口），输入输出设备使全站仪能与磁卡和微机等设备交互通讯、传输数据。目前，世界上许多著名的测绘仪器生产厂商均生产有各种型号的全站仪。

（一）概况

电磁波测距按测程来分，有短程 (＜ 3km )、中程 (3— 15km)和远程 (＞ 15km )之分。按测距精度来分，有Ⅰ级 ( 5mm)、Ⅱ级 ( 5mm— 10mm)和Ⅲ级 (＞ 10mm )。按载波来分，采用微波段的电磁波作为载波的称为微波测距仪；采用光波作为裁波的称为光电测距仪。光电测距仪所使用的光源有激光光源和红外光源 (普通光源已淘汰 )，采用红外线波段作为载波的称为红外测距仪。由于红外测距仪是以砷化稼 (GaAs)发光二极管所发的荧光作为载波源，发出的红外线的强度能随注入电信号的强度而变化，因此它兼有载波源和调制器的双重功能。 GaAs发光二极管体积小，亮度高，功耗小，寿命长，且能连续发光，所以红外测距仪获得了更为迅速的发展。本节讨论的就是红外光电测距仪。

（二）测距原理

欲测定 A、 B两点间的距离 D，安置仪器于 A点，安置反射镜于 B点。仪器发射的光束由 A至 B，经反射镜反射后又返回到仪器。设光速 c为已知，如果光束在待测距离 D上往返传播的时间 ? 。已知，则距离 D可由下式求出式中 c＝ c。／ n， c。为真空中的光速值，其值为 299792458m／ s, n为大气折射率，它与测距仪所用光源的波长，测线上的气温 t, 气压 P和湿度 e有关。

测定距离的精度，主要取决于测定时间 ? 的精度，例如要求保证 ±lcm的测距精度，时间测定要求准确到 6． 7×10—lls，这是难以做到的。因此，大多采用间接测定法来测定 ? 。间接测定 ? 的方法有下列两种：

1 ．脉冲式测距

由测距仪的发射系统发出光脉冲，经被测目标反射后，再由测距仪的接收系统接收，测出这一光脉冲往返所需时间间隔 ( )的钟脉冲的个数以求得距离 D。由于计数器的频率一殷为 300MHz(300×106Hz)，测距精度为 O .5m，精度较低。

2 ．相位式测距

由测距仪的发射系统发出一种连续的调制光波，测出该调制光波在测线上往返传播所产生的相依移，以测定距离 D。红外光电测距仪一般都采用相位测距法。

在砷化镕 (GaAs)发光二极管上加了频率为 f的交变电压 (即注入交变电流 )后，它发出的光强就随注入的交变电流呈正弦变化，这种光称为调制光。测距仪在 A点发出的调制光在待测距离上传播，经反射镜反射后被接收器所接收，然后用相位计将发射信号与接受信号进行相位比较，由显示器显出调制光在待测距离往、返传播所引起的相位移 φ。 >

二：全站仪的操作原理和使用要求？

全站仪具有角度测量、距离(斜距、平距、高差)测量、三维坐标测量、导线测量、交会定点测量和放样测量等多种用途。内置专用软件后，功能还可进一步拓展。

全站仪的基本操作与使用方法 ：

1）水平角测量

（1）按角度测量键，使全站仪处于角度测量模式，照准第一个目标A。

（2）设置A方向的水平度盘读数为0°00′00〃。

（3）照准第二个目标B，此时显示的水平度盘读数即为两方向间的水平夹角。

2）距离测量

（1）设置棱镜常数

测距前须将棱镜常数输入仪器中，仪器会自动对所测距离进行改正。

（2）设置大气改正值或气温、气压值

光在大气中的传播速度会随大气的温度和气压而变化，15℃和760mmHg是仪器设置的一个标准值，此时的大气改正为0ppm。实测时，可输入温度和气压值，全站仪会自动计算大气改正值（也可直接输入大气改正值），并对测距结果进行改正。

（3）量仪器高、棱镜高并输入全站仪。

（4）距离测量

照准目标棱镜中心，按测距键，距离测量开始，测距完成时显示斜距、平距、高差。

全站仪的测距模式有精测模式、跟踪模式、粗测模式三种。精测模式是最常用的测距模式，测量时间约2.5S，最小显示单位1mm；跟踪模式，常用于跟踪移动目标或放样时连续测距，最小显示一般为1cm，每次测距时间约0.3S；粗测模式，测量时间约0.7S，最小显示单位1cm或1mm。在距离测量或坐标测量时，可按测距模式（MODE）键选择不同的测距模式。

应注意，有些型号的全站仪在距离测量时不能设定仪器高和棱镜高，显示的高差值是全站仪横轴中心与棱镜中心的高差。

3）坐标测量

（1）设定测站点的三维坐标。

（2）设定后视点的坐标或设定后视方向的水平度盘读数为其方位角。当设定后视点的坐标时，全站仪会自动计算后视方向的方位角，并设定后视方向的水平度盘读数为其方位角。

（3）设置棱镜常数。

（4）设置大气改正值或气温、气压值。

（5）量仪器高、棱镜高并输入全站仪。

（6）照准目标棱镜，按坐标测量键，全站仪开始测距并计算显示测点的三维坐标。

全站仪的数据通讯

全站仪的的数据通讯是指全站仪与电子计算机之间进行的双向数据交换。全站仪与计算机之间的数据通讯的方式主要有两种，一种是利用全站仪配置的PCMCIA（personal computer memory card internation association,个人计算机存储卡国际协会，简称PC卡，也称存储卡）卡进行数字通讯，特点是通用性强，各种电子产品间均可互换使用；另一种是利用全站仪的通讯接口，通过电缆进行数据传输。

[编辑本段]【检验】

(1)照准部水准轴应垂直于竖轴的检验和校正检验时先将仪器大致整平,转动照准部使其水准管与任意两个脚螺旋的连线平行,调整脚螺旋使气泡居中,然后将照准部旋转180度,若气泡仍然居中则说明条件满足,否则应进行校正。

校正的目的是使水准管轴垂直于竖轴．即用校正针拨动水准管一端的校正螺钉，使气泡向正中间位置退回一半．为使竖轴竖直，再用脚螺旋使气泡居中即可．此项检验与校正必须反复进行，直到满足条件为止。

（2）十字丝竖丝应垂直于横轴的检验和校正

检验时用十字丝竖丝瞄准一清晰小点，使望远镜绕横轴上下转动，如果小点始终在竖丝上移动则条件满足．否则需要进行校正．

校正时松开四个压环螺钉（装有十字丝环的目镜用压环和四个压环螺钉与望远镜筒相连接。转动目镜筒使小点始终在十字丝......余下全文>>

三：全站仪的工作原理是什么？

全站仪，集光、机、电为一体的新型测角仪器，与光学经纬仪比较电子经纬仪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。电子经纬仪的自动记录、储存、计算功能，以及数据通讯功能，进一步提高了测量作业的自动化程度。

全站仪与光学经纬仪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两个相同的光栅度盘(或编码盘)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″，10″等几个等级， 全站仪的分类

全站仪采用了光电扫描测角系统，其类型主要有：编码盘测角系统、光栅盘测角系统及动态(光栅盘)测角系统等三种。

全站仪的测角系统与传统光学经纬仪测角系统不同点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形式：接口式、磁卡式和内存式。

四：全站仪的工作原理是什么？？ 20分

全站仪是指能自动地测量角度和距离，并能按一定程序和格式将测量数据传送给相应的数据采集器。全站仪自动化程度高，功能多，精度好，通过配置适当的接口，可使野外采集的测量数据直接进入计算机进行数据处理或进入自动化绘图系统。

全站仪的工作原理分测角原理和测距原理。测量就是利用了数学的平面几何、立体几何，结合测距数据测算其它边的距离、及相关角度。测角和测距程序内部主要应用到微分和积分等知识。

测角部分采用“角度度盘+角度传感器”获得角度的数字话数据；测距部分与光电测距仪完全相同，而且大多采用电磁波测相技术实现的。

五：全站仪放样的原理和全站仪使用原理

我来试梗：原理是这样的：通过测站和后视坐标来确定一条边线（就是我们的导线），放样的时候我们计算出来的放样点坐标和导线点坐标在同一坐标系中。这样通过放样点测站，后视三个点就建立了一个假定的坐标系统，而放样点到导线的距离和到测站的偏角就很容易计算了（内置程序帮助计算），我们只要找到实地位置就可以了。

六：全站仪的使用原理是什么？

全站仪是一种集光、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。它的基本测量原理是电

子测距技术和电子测角技术。

1.1 电子测距技术

电子测距的基本原理是利用电磁波在空气中传播

的速度为已知这一特性,测定电磁波在被测距离上往返

传播的时间来求得距离值。但是,这种直接测距的方法

实现起来非常困难,当我们要求较高的测量精度时,对

测量时间的要求很高,这在实践过程中是非常困难的。

因此，在实际的测距过程中可以根据此原理采取改进

的方法进行测距。在实际过程中主要用两种方法,脉冲

法和相位法。

1) 脉冲法

测距使用的光源为激光器,它发射一束极窄的光脉

冲射向目标,同时输出一电脉冲信号,打开电子门让标

准频率发生器产生的时标脉冲通过并对其进行计数。

光脉冲被目标反射后回到发射器,同样产生一电脉冲,

关闭电子门终止时标脉冲通过。

实践表明,其测量精度不低于相位法测距的精度。

基本测距原理如（图1）所示。

2) 相位法

相位法测距是测定由仪器连续发射的电磁波正弦

信号在被测距离上往返传播所产生的相位差,根据相位

差来得到距离。

在所有的全站仪测距部分标称精度指标的表达式

中，均使用±(A+BD)的形式。该精度表达式有A和BD

组成，A代表固定误差，单位为mm。固定误差主要由

仪器加常数的测定误差、对中误差、测相误差等引起。

固定误差与测量的距离无关，即不管实际测量的距离多

长,全站仪将存在不大于该值的固定误差。全站仪的这

一部分误差一般在1-5mm之间。BD代表比例误差，它

主要由仪器频率误差，大气折射误差引起。B的单位为

ppm。B和D的乘积形成比例误差。一旦距离确定，则

比例误差部分就会确定。固定误差与比例误差绝对值之

和，在冠以偶然误差±号，即构成全站仪测距精度。此

外，在全站仪进行测距的过程中还需要加上气象改正和

乘常数。通过在测量作业现场的温度T和气压P以及湿

度H，按照一定的气象改正公式，求出气象改正数ppm

以及距离改正数ΔD。

不同的厂家的全站仪，其气象改正公式也不同。气

象改正ppm 是一种比例改正因子，它随测量现场的温

度、气压变化而变化，不是一个固定值。在进行此项改

正之后，全站仪尚存在另外一个相对固定的比例改正因

子,习惯上把它叫做乘常数，其单位同样是ppm。它的

作用是用于改正与距离成比例的系统误差，这种误差是

由于频率偏移，折射率的偏移，发光管相位不均匀性等

原因所引起的。每台仪器均存在着乘常数，只是大小不

同而已。一般大的由十几个ppm，小的则有零点几个

ppm，甚至可以忽略不计。用户可根据测量任务对精度

的要求，来决定加上这项改正。

1.2 电子测角技术

电子测角,即角度测量的数字化，也就是自动数字

显示角度测量结果，其实质是用一套角码转换系统来代

替传统的光学读数系统。目前，这套转换系统有两类：

一类是采用光栅度盘的所谓“增量法”测角；一类是采

用编码度盘的所谓“绝对法”测角。

1) 光栅度盘测角原理(增量法)

光栅就是具有刻制成许多宽度和间隔都相等的直

线条纹的光学器件，即它是由许多等间隔的透光的缝隙

和不透光的刻画线所组成。光通过光栅时会产生光的衍

射效应。用于透射衍射的光栅称为透射光栅，用于反射

光衍射的光栅称为反射光栅。光栅有两个基本参数，一

是毫米长度范围内的条纹数，称为条纹密度:二是相邻

条纹之间的距离，称为间距。根据测量对象不同，有长

度测量用的光栅刻在一直尺上称为直线光栅。另一种是

用于角度测量的光栅，是在度盘径向按等角距离刻制的

辐射状的径向光栅......余下全文>>

七：全站仪后方交会什么原理？

坐标计算原理，知道不？X1=测站X Dcos(方位角） y1=测站Y Dsin（方位角），你在后方交会时，会测出D和方位角，被观测点的坐标知道，反算测站坐标。

八：全站仪坐标测量详细原理原理

首先全站仪要进行设站，就是在已知坐标系基础上放样。设站完毕后，进行测量。全站仪实际上就是激光测距仪和经纬仪的集合体。它测出来的数据只是距离和夹角，根据这些数据再进行换算和自动处理，反映在你面前的就是坐标（空间已知点和待求点的距离夹角已知，不就换算出待求点的坐标了），当然前提是全站仪已经建立坐标系也就是设站了。高程采用的是三角高程原理，夹角变成了竖直角，一个道理，很简单吧。

九：全站仪后方交会原理原理 5分

后方交会法是根据两个及以上的后视点使用三角函数进行坐标计算了，后视个数越多，产生的误差越小，你说的“这样的坐标有两个”是指后视坐标吗？如果是后视就不存在你所说的问题，后视越多计算越精确，前提是你的点没问题。