全站儀

　　簡(jiǎn)史

　　全站儀是人們?cè)诮嵌葴y(cè)量自動(dòng)化的過(guò)程中應(yīng)運(yùn)而生的，各類電子經(jīng)緯儀在各種測(cè)繪作業(yè)中起著巨大的作用。

　　全站儀的發(fā)展經(jīng)歷了從組合式即光電測(cè)距儀與光學(xué)經(jīng)緯儀組合，或光電測(cè)距儀與電子經(jīng)緯儀組合，到整體式即將光電測(cè)距儀的光波發(fā)射接收系統(tǒng)的光軸和經(jīng)緯儀的視準(zhǔn)軸組合為同軸的整體式全站儀等幾個(gè)階段。

　　最初速測(cè)儀的距離測(cè)量是通過(guò)光學(xué)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，我們稱這種速測(cè)儀為“光學(xué)速測(cè)儀”。實(shí)際上，“光學(xué)速測(cè)儀”就是指帶有視距絲的經(jīng)緯儀，被測(cè)點(diǎn)的平面位置由方向測(cè)量及光學(xué)視距來(lái)確定，而高程則是用三角測(cè)量方法來(lái)確定的。

　　帶有“視距絲”的光學(xué)速測(cè)儀，由于其快速、簡(jiǎn)易，而在短距離（100米以內(nèi)）、低精度 （1/200、1/500）的測(cè)量中，如碎部點(diǎn)測(cè)定中，有其優(yōu)勢(shì)，得到了廣泛的應(yīng)用。

　　隨著電子測(cè)距技術(shù)的出現(xiàn)，大大地推動(dòng)了速測(cè)儀的發(fā)展。用電磁波測(cè)距儀代替光學(xué)視距經(jīng)緯儀，使得測(cè)程更大、測(cè)量時(shí)間更短、精度更高。人們將距離由電磁波測(cè)距儀測(cè)定的速測(cè)儀籠統(tǒng)地稱之為“電子速測(cè)儀”（Electronic Tachymeter）。然而，隨著電子測(cè)角技術(shù)的出現(xiàn)。這一“電子速測(cè)儀”的概念又相應(yīng)地發(fā)生了變化，根據(jù)測(cè)角方法的不同分為半站型電子速測(cè)儀和全站型電子速測(cè)儀。半站型電子速測(cè)儀是指用光學(xué)方法測(cè)角的電子速測(cè)儀，也有稱之為“測(cè)距經(jīng)緯儀”。這種速測(cè)儀出現(xiàn)較早，并且進(jìn)行了不斷的改進(jìn)，可將光學(xué)角度讀數(shù)通過(guò)鍵盤(pán)輸入到測(cè)距儀，對(duì)斜距進(jìn)行化算，最后得出平距、高差、方向角和坐標(biāo)差，這些結(jié)果都可自動(dòng)地傳輸?shù)酵獠?span id="jnzdbhl" class='hrefStyle'>存儲(chǔ)器中。全站型電子速測(cè)儀則是由電子測(cè)角、電子測(cè)距、電子計(jì)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元等組成的三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)，測(cè)量結(jié)果能自動(dòng)顯示，并能與外圍設(shè)備交換信息的多功能測(cè)量儀器。由于全站型電子速測(cè)儀較完善地實(shí)現(xiàn)了測(cè)量和處理過(guò)程的電子化和一體化，所以人們也通常稱之為全站型電子速測(cè)儀或簡(jiǎn)稱全站儀。

　　20世紀(jì)八十年代末，人們根據(jù)電子測(cè)角系統(tǒng)和電子測(cè)距系統(tǒng)的發(fā)展不平衡，將全站儀分成兩大類，即積木式和整體式。

　　20世紀(jì)九十年代以來(lái)，基本上都發(fā)展為整體式全站儀。

　　分類

　　全站儀采用了光電掃描測(cè)角系統(tǒng)，其類型主要有：編碼盤(pán)測(cè)角系統(tǒng)、光柵盤(pán)測(cè)角系統(tǒng)及動(dòng)態(tài)（光柵盤(pán)）測(cè)角系統(tǒng)等三種。

　　全站儀按其外觀結(jié)構(gòu)可分為兩類：

　?。?）積木型（Modular，又稱組合型）

　　早期的全站儀，大都是積木型結(jié)構(gòu)，即電子速測(cè)儀、電子經(jīng)緯儀、電子記錄器各是一個(gè)整體，可以分離使用，也可以通過(guò)電纜或接口把它們組合起來(lái)，形成完整的全站儀。

　　（2）整體型（Integral）

　　隨著電子測(cè)距儀進(jìn)一步的輕巧化，現(xiàn)代的全站儀大都把測(cè)距，測(cè)角和記錄單元在光學(xué)、機(jī)械等方面設(shè)計(jì)成一個(gè)不可分割的整體，其中測(cè)距儀的發(fā)射軸、接收軸和望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸為同軸結(jié)構(gòu)。這對(duì)保證較大垂直角條件下的距離測(cè)量精度非常有利。

　　全站儀按測(cè)量功能分類，可分成四類：

　?。?）經(jīng)典型全站儀（Classical total station）

　　經(jīng)典型全站儀也稱為常規(guī)全站儀，它具備全站儀電子測(cè)角、電子測(cè)距和數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄等基本功能，有的還可以運(yùn)行廠家或用戶自主開(kāi)發(fā)的機(jī)載測(cè)量程序。其經(jīng)典代表為徠卡公司的TC系列全站儀。

　?。?）機(jī)動(dòng)型全站儀（Motorized total station）

　　在經(jīng)典全站儀的基礎(chǔ)上安裝軸系步進(jìn)電機(jī)，可自動(dòng)驅(qū)動(dòng)全站儀照準(zhǔn)部和望遠(yuǎn)鏡的旋轉(zhuǎn)。在計(jì)算機(jī)的在線控制下，機(jī)動(dòng)型系列全站儀可按計(jì)算機(jī)給定的方向值自動(dòng)照準(zhǔn)目標(biāo)，并可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)正、倒鏡測(cè)量。徠卡TCM系列全站儀就是典型的機(jī)動(dòng)型全站儀。

　　（3）無(wú)合作目標(biāo)性全站儀（Reflectorless total station）

　　無(wú)合作目標(biāo)型全站儀是指在無(wú)反射棱鏡的條件下，可對(duì)一般的目標(biāo)直接測(cè)距的全站儀。因此，對(duì)不便安置反射棱鏡的目標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，無(wú)合作目標(biāo)型全站儀具有明顯優(yōu)勢(shì)。如徠卡TCR系列全站儀，無(wú)合作目標(biāo)距離測(cè)程可達(dá)1000m，可廣泛用于地籍測(cè)量，房產(chǎn)測(cè)量和施工測(cè)量等。

　?。?）智能型全站儀（Robotic total station）

　　在自動(dòng)化全站儀的基礎(chǔ)上，儀器安裝自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別與照準(zhǔn)的新功能，因此在自動(dòng)化的進(jìn)程中，全站儀進(jìn)一步克服了需要人工照準(zhǔn)目標(biāo)的重大缺陷，實(shí)現(xiàn)了全站儀的智能化。在相關(guān)軟件的控制下，智能型全站儀在無(wú)人干預(yù)的條件下可自動(dòng)完成多個(gè)目標(biāo)的識(shí)別、照準(zhǔn)與測(cè)量。因此，智能型全站儀又稱為“測(cè)量機(jī)器人”，典型的代表有徠卡的TCA型全站儀等。

　　全站儀按測(cè)距儀測(cè)距分類，還可以分為三類：

　?。?）短距離測(cè)距全站儀

　　測(cè)程小于3KM，一般精度為±（5mm+5ppm），主要用于普通測(cè)量和城市測(cè)量。

　?。?）中測(cè)程全站儀

　　測(cè)程為3-15km，一般精度為±（5mm+2ppm），±（2mm+2ppm）通常用于一般等級(jí)的控制測(cè)量。

　?。?）長(zhǎng)測(cè)程全站儀

　　測(cè)程大于15km，一般精度為±（5mm+1ppm），通常用于國(guó)家三角網(wǎng)及特級(jí)導(dǎo)線的測(cè)量。

　　自動(dòng)陀螺全站儀

　　由陀螺儀GTA1000與無(wú)合作目標(biāo)全站儀RTS812R5組成的自動(dòng)陀螺全站儀能夠在20分鐘內(nèi)，最高以±5″的精度測(cè)出真北方向。

　　GTA1800R這款儀器實(shí)現(xiàn)了陀螺儀和全站儀的有機(jī)整合，GTA1000陀螺儀上架于RTS812R5系列全站儀。

　　GTA1800R在全站儀的操作軟件里實(shí)現(xiàn)和陀螺儀的通訊輕松完成待測(cè)邊的定向。

　　GTA1800R可以實(shí)現(xiàn)北方向的自動(dòng)觀測(cè)，免去了人工觀測(cè)的勞動(dòng)量和不確定性。

　　結(jié)構(gòu)

　　全站儀幾乎可以用在所有的測(cè)量領(lǐng)域。電子全站儀由電源部分、測(cè)角系統(tǒng)、測(cè)距系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理部分、通訊接口、及顯示屏、鍵盤(pán)等組成。

　　同電子經(jīng)緯儀、光學(xué)經(jīng)緯儀相比，全站儀增加了許多特殊部件，因此而使得全站儀具有比其它測(cè)角、測(cè)距儀器更多的功能，使用也更方便。這些特殊部件構(gòu)成了全站儀在結(jié)構(gòu)方面獨(dú)樹(shù)一幟的特點(diǎn)。

　　同軸望遠(yuǎn)鏡

　　全站儀的望遠(yuǎn)鏡實(shí)現(xiàn)了視準(zhǔn)軸、測(cè)距光波的發(fā)射、接收光軸同軸化。同軸化的基本原理是：在望遠(yuǎn)物鏡與調(diào)焦透鏡間設(shè)置分光棱鏡系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)望遠(yuǎn)鏡的多功能，即既可瞄準(zhǔn)目標(biāo)，使之成像于十字絲分劃板，進(jìn)行角度測(cè)量。同時(shí)其測(cè)距部分的外光路系統(tǒng)又能使測(cè)距部分的光敏二極管發(fā)射的調(diào)制紅外光在經(jīng)物鏡射向反光棱鏡后，經(jīng)同一路徑反射回來(lái)，再經(jīng)分光棱鏡作用使回光被光電二極管接收；為測(cè)距需要在儀器內(nèi)部另設(shè)一內(nèi)光路系統(tǒng)，通過(guò)分光棱鏡系統(tǒng)中的光導(dǎo)纖維將由光敏二極管發(fā)射的調(diào)制紅外光傳也送給光電二極管接收 ，進(jìn)行而由內(nèi)、外光路調(diào)制光的相位差間接計(jì)算光的傳播時(shí)間，計(jì)算實(shí)測(cè)距離。

　　同軸性使得望遠(yuǎn)鏡一次瞄準(zhǔn)即可實(shí)現(xiàn)同時(shí)測(cè)定水平角、垂直角和斜距等全部基本測(cè)量要素的測(cè)定功能。加之全站儀強(qiáng)大、便捷的數(shù)據(jù)處理功能，使全站儀使用極其方便。

　　雙軸自動(dòng)補(bǔ)償

　　在儀器的檢驗(yàn)校正中已介紹了雙軸自動(dòng)補(bǔ)償原理，作業(yè)時(shí)若全站儀縱軸傾斜，會(huì)引起角度觀測(cè)的誤差，盤(pán)左、盤(pán)右觀測(cè)值取中不能使之抵消。而全站儀特有的雙軸（或單軸）傾斜自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)，可對(duì)縱軸的傾斜進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并在度盤(pán)讀數(shù)中對(duì)因縱軸傾斜造成的測(cè)角誤差自動(dòng)加以改正(某些全站儀縱軸最大傾斜可允許至±6′）。，也可通過(guò)將由豎軸傾斜引起的角度誤差，由微處理器自動(dòng)按豎軸傾斜改正計(jì)算式計(jì)算，并加入度盤(pán)讀數(shù)中加以改正，使度盤(pán)顯示讀數(shù)為正確值，即所謂縱軸傾斜自動(dòng)補(bǔ)償。

　　雙軸自動(dòng)補(bǔ)償?shù)乃捎玫臉?gòu)造（現(xiàn)有水平，包括Topcon,Trimble）：使用一水泡（該水泡不是從外部可以看到的，與檢驗(yàn)校正中所描述的不是一個(gè)水泡）來(lái)標(biāo)定絕對(duì)水平面，該水泡是中間填充液體，兩端是氣體。在水泡的上部?jī)蓚?cè)各放置一發(fā)光二極管，而在水泡的下部?jī)蓚?cè)各放置一光電管，用一接收發(fā)光二極管透過(guò)水泡發(fā)出的光。而后，通過(guò)運(yùn)算電路比較兩二極管獲得的光的強(qiáng)度。當(dāng)在初始位置，即絕對(duì)水平時(shí)，將運(yùn)算值置零。當(dāng)作業(yè)中全站儀器傾斜時(shí)，運(yùn)算電路實(shí)時(shí)計(jì)算出光強(qiáng)的差值，從而換算成傾斜的位移，將此信息傳達(dá)給控制系統(tǒng)，以決定自動(dòng)補(bǔ)償?shù)闹怠Ｗ詣?dòng)補(bǔ)償?shù)姆绞匠跤晌⑻幚砥饔?jì)算后修正輸出外，還有一種方式即通過(guò)步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)微型絲桿，把此軸方向上的偏移進(jìn)行補(bǔ)正，從而使軸時(shí)刻保證絕對(duì)水平。

　　鍵盤(pán)

　　鍵盤(pán)是全站儀在測(cè)量時(shí)輸入操作指令或數(shù)據(jù)的硬件，全站型儀器的鍵盤(pán)和顯示屏均為雙面式，便于正、倒鏡作業(yè)時(shí)操作。

　　存儲(chǔ)器

　　全站儀存儲(chǔ)器的作用是將實(shí)時(shí)采集的測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)，再根據(jù)需要傳送到其它設(shè)備如計(jì)算機(jī)等中，供進(jìn)一步的處理或利用，全站儀的存儲(chǔ)器有內(nèi)存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)卡兩種。

　　全站儀內(nèi)存儲(chǔ)器相當(dāng)于計(jì)算機(jī)的內(nèi)存（RAM），存儲(chǔ)卡是一種外存儲(chǔ)媒體，又稱PC卡，作用相當(dāng)于計(jì)算機(jī)的磁盤(pán)。

　　通訊接口

　　全站儀可以通過(guò)RS-232C通訊接口和通訊電纜將內(nèi)存中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，或?qū)⒂?jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)和信息經(jīng)通訊電纜傳輸給全站儀，實(shí)現(xiàn)雙向信息傳輸。

　　使用方法

　　全站儀具有角度測(cè)量、距離（斜距、平距、高差）測(cè)量、三維坐標(biāo)測(cè)量、導(dǎo)線測(cè)量、交會(huì)定點(diǎn)測(cè)量和放樣測(cè)量等多種用途。內(nèi)置專用軟件后，功能還可進(jìn)一步拓展。

　　全站儀的基本操作與使用方法 ：

　　水平角測(cè)量

　　（1）按角度測(cè)量鍵，使全站儀處于角度測(cè)量模式，照準(zhǔn)第一個(gè)目標(biāo)A。

　?。?）設(shè)置A方向的水平度盤(pán)讀數(shù)為0°00′00〃。

　?。?）照準(zhǔn)第二個(gè)目標(biāo)B，此時(shí)顯示的水平度盤(pán)讀數(shù)即為兩方向間的水平夾角。

　　距離測(cè)量

　　（1）設(shè)置棱鏡常數(shù)

　　測(cè)距前須將棱鏡常數(shù)輸入儀器中，儀器會(huì)自動(dòng)對(duì)所測(cè)距離進(jìn)行改正。

　?。?）設(shè)置大氣改正值或氣溫、氣壓值

　　光在大氣中的傳播速度會(huì)隨大氣的溫度和氣壓而變化，15℃和760mmHg是儀器設(shè)置的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值，此時(shí)的大氣改正為0ppm。實(shí)測(cè)時(shí)，可輸入溫度和氣壓值，全站儀會(huì)自動(dòng)計(jì)算大氣改正值（也可直接輸入大氣改正值），并對(duì)測(cè)距結(jié)果進(jìn)行改正。

　?。?）量?jī)x器高、棱鏡高并輸入全站儀。

　?。?）距離測(cè)量

　　照準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡中心，按測(cè)距鍵，距離測(cè)量開(kāi)始，測(cè)距完成時(shí)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)模式是最常用的測(cè)距模式，測(cè)量時(shí)間約2.5S，最小顯示單位1mm；跟蹤模式，常用于跟蹤移動(dòng)目標(biāo)或放樣時(shí)連續(xù)測(cè)距，最小顯示一般為1cm，每次測(cè)距時(shí)間約0.3S；粗測(cè)模式，測(cè)量時(shí)間約0.7S，最小顯示單位1cm或1mm。在距離測(cè)量或坐標(biāo)測(cè)量時(shí)，可按測(cè)距模式（MODE）鍵選擇不同的測(cè)距模式。

　　應(yīng)注意，有些型號(hào)的全站儀在距離測(cè)量時(shí)不能設(shè)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。

　　坐標(biāo)測(cè)量

　?。?）設(shè)定測(cè)站點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

　?。?）設(shè)定后視點(diǎn)的坐標(biāo)或設(shè)定后視方向的水平度盤(pán)讀數(shù)為其方位角。當(dāng)設(shè)定后視點(diǎn)的坐標(biāo)時(shí)，全站儀會(huì)自動(dòng)計(jì)算后視方向的方位角，并設(shè)定后視方向的水平度盤(pán)讀數(shù)為其方位角。

　　（3）設(shè)置棱鏡常數(shù)。

　?。?）設(shè)置大氣改正值或氣溫、氣壓值。

　　（5）量?jī)x器高、棱鏡高并輸入全站儀。

　　（6）照準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡，按坐標(biāo)測(cè)量鍵，全站儀開(kāi)始測(cè)距并計(jì)算顯示測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

　　數(shù)據(jù)通訊

　　全站儀的數(shù)據(jù)通訊是指全站儀與電子計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行的雙向數(shù)據(jù)交換。全站儀與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通訊的方式主要有兩種，一種是利用全站儀配置的PCMCIA（personal computer memory card internation association，個(gè)人計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)卡國(guó)際協(xié)會(huì)，簡(jiǎn)稱PC卡，也稱存儲(chǔ)卡）卡進(jìn)行數(shù)字通訊，特點(diǎn)是通用性強(qiáng)，各種電子產(chǎn)品間均可互換使用；另一種是利用全站儀的通訊接口，通過(guò)電纜進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

　　區(qū)分方法

　　全站儀盤(pán)左盤(pán)右

　　全站儀儀器的盤(pán)左和盤(pán)右，實(shí)際上沿用老式光學(xué)經(jīng)緯儀的稱謂。是根據(jù)豎盤(pán)相對(duì)觀測(cè)人員所處的位置而言的，觀測(cè)時(shí)當(dāng)豎盤(pán)在觀測(cè)人員的左側(cè)時(shí)稱為盤(pán)左，反之稱為盤(pán)右。相對(duì)盤(pán)左和盤(pán)右而言也有稱為正鏡和倒鏡，以及F1(FACE1）面和F2(FACE2）面的。

　　對(duì)于測(cè)量來(lái)講，若正、反（盤(pán)左、盤(pán)右）測(cè)量后，通過(guò)測(cè)量方法有可消除某些人為誤差以及固定誤差的作用。對(duì)于可定義盤(pán)左和盤(pán)右稱謂的儀器而言，給用戶增加了應(yīng)用儀器的可選操作界面，對(duì)測(cè)量作業(yè)和測(cè)量結(jié)果沒(méi)有影響。

　　另外，對(duì)于靠角度確認(rèn)盤(pán)左和盤(pán)右可能存在某些錯(cuò)覺(jué)，例如某些連接陀螺儀的全站儀或者經(jīng)緯儀，在確定盤(pán)左和盤(pán)右時(shí)顯示的不一定是對(duì)應(yīng)。就是說(shuō)相對(duì)180度角度數(shù)值而已往小向轉(zhuǎn)不一定是盤(pán)左。反正，用戶記住兩者的差值即可。儀器也是自動(dòng)求算的，對(duì)工程測(cè)量結(jié)果沒(méi)有影響。

　　氣泡校正

　　全站儀整平以及氣泡校正正確調(diào)平儀器的方法：

　　(1）架設(shè)：將儀器架設(shè)到穩(wěn)固的三腳架上，旋緊中心螺旋。

　?。?）粗平：看圓氣泡（精度相對(duì)較低，一般為1分），分別旋轉(zhuǎn)儀器的3個(gè)腳螺旋將儀器大致整平。

　　(3）精平：使儀器照準(zhǔn)部上的管狀水準(zhǔn)器（或者稱長(zhǎng)氣泡管）平行于任意一對(duì)腳螺旋，旋轉(zhuǎn)兩腳螺旋使氣泡居中（最好采用左拇指法，即左右手同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)腳螺旋，并且兩拇指移動(dòng)方向相向，左手大拇指方向與氣泡管氣泡移動(dòng)方向相同。）；然后，將照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)90°，旋轉(zhuǎn)另外一個(gè)腳螺旋使長(zhǎng)氣泡管氣泡居中。

　　(4）檢驗(yàn)：將儀器照準(zhǔn)部再旋轉(zhuǎn)90°，若長(zhǎng)氣泡管氣泡仍居中，表示已經(jīng)整平；若有偏差，請(qǐng)重復(fù)步驟（3）。正常情況下重復(fù)1～2次就會(huì)好了。

　　氣泡是否有問(wèn)題的檢驗(yàn)：

　　精平同時(shí)進(jìn)行檢驗(yàn)：使儀器照準(zhǔn)部上的管狀水準(zhǔn)器（或者稱長(zhǎng)氣泡管）平行于任意一對(duì)腳螺旋，旋轉(zhuǎn)兩腳螺旋使氣泡居中；然后，將照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)180°，此時(shí)若氣泡仍然居中，則管狀水準(zhǔn)器軸垂直于豎軸（長(zhǎng)氣泡管沒(méi)有問(wèn)題）。如氣泡不居中，就需要校正。

　　校正方法：

　　(A）按照檢驗(yàn)的步驟進(jìn)行到第（3）步，確定偏差量即氣泡偏離中間的差量。

　　(B）用改針調(diào)整長(zhǎng)氣泡管的校正螺釘，使氣泡返回偏差量的1/4。若前面的差量無(wú)法精確知道，這里可大概改正；然后重復(fù)檢驗(yàn)步驟的第（3）步驟。

　　(C）重復(fù)前面步驟，一般重復(fù)1～2次即可調(diào)好。調(diào)好后，再按照整平步驟進(jìn)行儀器整平。

　　這里提及一下，在長(zhǎng)氣泡管調(diào)整后最好再確認(rèn)一下圓氣泡，若有偏差也調(diào)一下。

　　補(bǔ)充：氣泡管氣泡為什么會(huì)出現(xiàn)偏差？

　　原因：

　　(1）圓氣泡管一般由3個(gè)螺釘固定，內(nèi)部有一個(gè)波形彈簧。若3個(gè)螺釘受力不均勻時(shí)，當(dāng)儀器在車輛運(yùn)輸過(guò)程中受顛簸就會(huì)引起受力小的螺釘松動(dòng)，最后引起偏差，或者長(zhǎng)時(shí)間使用造成螺釘松動(dòng)。

　　(2）長(zhǎng)氣泡管一般是一端固定，另外一端可調(diào)（校正螺釘）?？烧{(diào)端下面有彈簧，固定端里面應(yīng)該有凸形內(nèi)墊圈。無(wú)論是生產(chǎn)裝配還是維修校正，若在長(zhǎng)氣泡管調(diào)整時(shí)沒(méi)有注意校正螺釘?shù)穆菁y間距，使螺釘受力不均衡，在儀器受大的顛簸后螺釘會(huì)稍微旋轉(zhuǎn)、引起氣泡偏差。

　　使用維護(hù)

　　保管時(shí)

　　1、儀器的保管由專人負(fù)責(zé)，每天現(xiàn)場(chǎng)使用完畢帶回辦公室；不得放在現(xiàn)場(chǎng)工具箱內(nèi)。

　　2、儀器箱內(nèi)應(yīng)保持干燥，要防潮防水并及時(shí)更換干燥劑。儀器必須放置專門(mén)架上或固定位置。

　　3、儀器長(zhǎng)期不用時(shí)，應(yīng)以一月左右定期取出通風(fēng)防霉并通電驅(qū)潮，以保持儀器良好的工作狀態(tài)。

　　4、儀器放置要整齊，不得倒置。

　　使用時(shí)

　　1、開(kāi)工前應(yīng)檢查儀器箱背帶及提手是否牢固。

　　2、開(kāi)箱后提取儀器前，要看準(zhǔn)儀器在箱內(nèi)放置的方式和位置，裝卸儀器時(shí)，必須握住提手，將儀器從儀器箱取出或裝入儀器箱時(shí)，請(qǐng)握住儀器提手和底座，不可握住顯示單元的下部。切不可拿儀器的鏡筒，否則會(huì)影響內(nèi)部固定部件，從而降低儀器的精度。應(yīng)握住儀器的基座部分，或雙手握住望遠(yuǎn)鏡支架的下部。儀器用畢，先蓋上物鏡罩，并擦去表面的灰塵。裝箱時(shí)各部位要放置妥帖，合上箱蓋時(shí)應(yīng)無(wú)障礙。

　　3、在太陽(yáng)光照射下觀測(cè)儀器，應(yīng)給儀器打傘，并帶上遮陽(yáng)罩，以免影響觀測(cè)精度。在雜亂環(huán)境下測(cè)量，儀器要有專人守護(hù)。當(dāng)儀器架設(shè)在光滑的表面時(shí)，要用細(xì)繩（或細(xì)鉛絲）將三腳架三個(gè)腳聯(lián)起來(lái)，以防滑倒。

　　4、當(dāng)架設(shè)儀器在三腳架上時(shí)，盡可能用木制三腳架，因?yàn)槭褂媒饘偃_架可能會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，從而影響測(cè)量精度。

　　5、當(dāng)測(cè)站之間距離較遠(yuǎn)，搬站時(shí)應(yīng)將儀器卸下，裝箱后背著走。行走前要檢查儀器箱是否鎖好，檢查安全帶是否系好。當(dāng)測(cè)站之間距離較近，搬站時(shí)可將儀器連同三腳架一起靠在肩上，但儀器要盡量保持直立放置。

　　6、搬站之前，應(yīng)檢查儀器與腳架的連接是否牢固，搬運(yùn)時(shí)，應(yīng)把制動(dòng)螺旋略微關(guān)住，使儀器在搬站過(guò)程中不致晃動(dòng)。

　　7、儀器任何部分發(fā)生故障，不勉強(qiáng)使用，應(yīng)立即檢修，否則會(huì)加劇儀器的損壞程度。

　　8、光學(xué)元件應(yīng)保持清潔，如沾染灰沙必須用毛刷或柔軟的擦鏡紙擦掉。禁止用手指撫摸儀器的任何光學(xué)元件表面。清潔儀器透鏡表面時(shí)，請(qǐng)先用干凈的毛刷掃去灰塵，再用干凈的無(wú)線棉布沾酒精由透鏡中心向外一圈圈的輕輕擦拭。除去儀器箱上的灰塵時(shí)切不可作用任何稀釋劑或汽油，而應(yīng)用干凈的布?jí)K沾中性洗滌劑擦洗。

　　9、在潮濕環(huán)境中工作，作業(yè)結(jié)束，要用軟布擦干儀器表面的水分及灰塵后裝箱?；氐睫k公室后立即開(kāi)箱取出儀器放于干燥處，徹底涼干后再裝箱內(nèi)。

　　10、冬天室內(nèi)、室外溫差較大時(shí)，儀器搬出室外或搬入室內(nèi)，應(yīng)隔一段時(shí)間后才能開(kāi)箱。

　　轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)

　　1、首先把儀器裝在儀器箱內(nèi)，再把儀器箱裝在專供轉(zhuǎn)運(yùn)用的木箱內(nèi)，并在空隙處填以泡沫、海綿、刨花或其它防震物品。裝好后將木箱或塑料箱蓋子蓋好。需要時(shí)應(yīng)用繩子捆扎結(jié)實(shí)。

　　2、無(wú)專供轉(zhuǎn)運(yùn)的木箱或塑料箱的儀器不應(yīng)托運(yùn)，應(yīng)由測(cè)量員親自攜帶。在整個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中，要做到人不離開(kāi)儀器，如乘車，應(yīng)將儀器放在松軟物品上面，并用手扶著，在顛簸厲害的道路上行駛時(shí)，應(yīng)將儀器抱在懷里。

　　3、注意輕拿輕放、放正、不擠不壓，無(wú)論天氣晴雨，均要事先做好防曬、防雨、防震等措施。

　　電池

　　全站儀的電池是全站儀最重要的部件之一，在全站儀所配備的電池一般為Ni-MH(鎳氫電池)和Ni-Cd(鎳鎘電池)，電池的好壞、電量的多少?zèng)Q定了外業(yè)時(shí)間的長(zhǎng)短。

　　1、建議在電源打開(kāi)期間不要將電池取出，因?yàn)榇藭r(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)可能會(huì)丟失，因此請(qǐng)?jiān)陔娫搓P(guān)閉后再裝入或取出電池。

　　2、可充電池可以反復(fù)充電使用，但是如果在電池還存有剩余電量的狀態(tài)下充電，則會(huì)縮短電池的工作時(shí)間，此時(shí)，電池的電壓可通過(guò)刷新予以復(fù)原，從而改善作業(yè)時(shí)間，充足電的電池放電時(shí)間約需8小時(shí)。

　　3、不要連續(xù)進(jìn)行充電或放電，否則會(huì)損壞電池和充電器，如有必要進(jìn)行充電或放電，則應(yīng)在停止充電約30分鐘后再使用充電器。

　　4、不要在電池剛充電后就進(jìn)行充電或放電，有時(shí)這樣會(huì)造成電池?fù)p壞。

　　5、超過(guò)規(guī)定的充電時(shí)間會(huì)縮短電池的使用壽命，應(yīng)盡量避免

　　6、電池剩余容量顯示級(jí)別與當(dāng)前的測(cè)量模式有關(guān)，在角度測(cè)量的模式下，電池剩余容量夠用，并不能夠保證電池在距離測(cè)量模式下也能用，因?yàn)榫嚯x測(cè)量模式耗電高于角度測(cè)量模式，當(dāng)從角度模式轉(zhuǎn)換為距離模式時(shí)，由于電池容量不足，不時(shí)會(huì)中止測(cè)距。

　　檢驗(yàn)

　　（1）照準(zhǔn)部水準(zhǔn)軸應(yīng)垂直于豎軸的檢驗(yàn)和校正檢驗(yàn)時(shí)先將儀器大致整平，轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部使其水準(zhǔn)管與任意兩個(gè)腳螺旋的連線平行，調(diào)整腳螺旋使氣泡居中，然后將照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)180度，若氣泡仍然居中則說(shuō)明條件滿足，否則應(yīng)進(jìn)行校正。

　　校正的目的是使水準(zhǔn)管軸垂直于豎軸．即用校正針撥動(dòng)水準(zhǔn)管一端的校正螺釘，使氣泡向正中間位置退回一半．為使豎軸豎直，再用腳螺旋使氣泡居中即可．此項(xiàng)檢驗(yàn)與校正必須反復(fù)進(jìn)行，直到滿足條件為止。

　?。?）十字絲豎絲應(yīng)垂直于橫軸的檢驗(yàn)和校正

　　檢驗(yàn)時(shí)用十字絲豎絲瞄準(zhǔn)一清晰小點(diǎn)，使望遠(yuǎn)鏡繞橫軸上下轉(zhuǎn)動(dòng)，如果小點(diǎn)始終在豎絲上移動(dòng)則條件滿足．否則需要進(jìn)行校正．

　　校正時(shí)松開(kāi)四個(gè)壓環(huán)螺釘（裝有十字絲環(huán)的目鏡用壓環(huán)和四個(gè)壓環(huán)螺釘與望遠(yuǎn)鏡筒相連接。轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡筒使小點(diǎn)始終在十字絲豎絲上移動(dòng)，校好后將壓環(huán)螺釘旋緊。

　?。?）視準(zhǔn)軸應(yīng)垂直于橫軸的檢驗(yàn)和校正選擇一水平位置的目標(biāo)，盤(pán)左盤(pán)右觀測(cè)之，取它們的讀數(shù)（顧及常數(shù)180度）即得兩倍的c（c=1/2（ɑ左－ɑ右）

　?。?）橫軸應(yīng)垂直于豎軸的檢驗(yàn)和校正選擇較高墻壁近處安置儀器。以盤(pán)左位置瞄準(zhǔn)墻壁高處一點(diǎn)p（仰角最好大于30度），放平望遠(yuǎn)鏡在墻上定出一點(diǎn)m1。倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，盤(pán)右再瞄準(zhǔn)p點(diǎn)，又放平望遠(yuǎn)鏡在墻上定出另一點(diǎn)m2。如果m1與m2重合，則條件滿足，否則需要校正。校正時(shí)，瞄準(zhǔn)m1、 m2 的中點(diǎn)m，固定照準(zhǔn)部，向上轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，此時(shí)十字絲交點(diǎn)將不對(duì)準(zhǔn)p點(diǎn)。抬高或降低橫軸的一端，使十字絲的交點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)p點(diǎn)。此項(xiàng)檢驗(yàn)也要反復(fù)進(jìn)行，直到條件滿足為止。以上四項(xiàng)檢驗(yàn)校正，以一、三、四項(xiàng)最為重要，在觀測(cè)期間最好經(jīng)常進(jìn)行。每項(xiàng)檢驗(yàn)完畢后必須旋緊有關(guān)的校正螺釘。

　　前景

　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展與應(yīng)用以及用戶的特殊要求與其它工業(yè)技術(shù)的應(yīng)用，全站儀出現(xiàn)了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期，出現(xiàn)了帶內(nèi)存、防水型、防爆型、電腦型等等的全站儀。

　　世界上最高精度的全站儀：測(cè)角精度（一測(cè)回方向標(biāo)準(zhǔn)偏差）0.5秒，測(cè)距精度 0.5mm+1ppm。利用ATR（Auto Targets Recognition，自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別）功能，白天和黑夜（無(wú)需照明）都可以工作。全站儀已經(jīng)達(dá)到令人不可致信的角度和距離測(cè)量精度，既可人工操作也可自動(dòng)操作，既可遠(yuǎn)距離遙控運(yùn)行也可在機(jī)載應(yīng)用程序控制下使用，可使用在精密工程測(cè)量、變形監(jiān)測(cè)、幾乎是無(wú)容許限差的機(jī)械引導(dǎo)控制等應(yīng)用領(lǐng)域。

　　全站儀這一最常規(guī)的測(cè)量?jī)x器將越來(lái)越滿足各項(xiàng)測(cè)繪工作的需求，發(fā)揮更大的作用。

　　全站儀的測(cè)角系統(tǒng)與傳統(tǒng)光學(xué)經(jīng)緯儀測(cè)角系統(tǒng)不同點(diǎn)全站儀的測(cè)角系統(tǒng)與傳統(tǒng)光學(xué)經(jīng)緯儀測(cè)角系統(tǒng)相比較，主要有兩個(gè)方面的不同：

　?。?）傳統(tǒng)的光學(xué)度盤(pán)被絕對(duì)編碼度盤(pán)或光電增量編碼器所代替，用電子細(xì)分系統(tǒng)代替了傳統(tǒng)的光學(xué)測(cè)微器；

　?。?）由傳統(tǒng)的觀測(cè)者判讀觀測(cè)值及手工記錄變?yōu)橛^測(cè)者直接讀數(shù)并自動(dòng)記錄。

　　全站儀的測(cè)距系統(tǒng)與一般測(cè)距儀基本一致，只是體積更小，通常采用半導(dǎo)體砷化鎵發(fā)光二極管作為光源。不同廠家生產(chǎn)的不同類型及系列的全站儀，其最大測(cè)程和距離測(cè)量誤差均有較大變化。

　　全站儀的記錄系統(tǒng)又稱為電子數(shù)據(jù)記錄器，它是一種存儲(chǔ)測(cè)量資料的具有特定軟件的硬件設(shè)備。數(shù)據(jù)記錄器也有許多類型，但基本功能都一樣，起著全站儀與電子計(jì)算機(jī)之間的橋梁作用，它使野外記錄工作實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，減少了記錄計(jì)算的差錯(cuò)，大大提高了野外作業(yè)的效率。全站儀記錄系統(tǒng)主要有三種形式：接口式、磁卡式和內(nèi)存式。

　　垂直度盤(pán)安裝過(guò)程中的誤差分析及其校正

　　垂直度盤(pán)由主光柵、指示光柵、指示光柵座、軸和軸套組成，在垂直度盤(pán)安裝過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生豎盤(pán)指標(biāo)差和水平軸傾斜誤差。豎盤(pán)指標(biāo)差是由于固定指示光柵安裝不正確引起的，是指當(dāng)視準(zhǔn)軸水平時(shí)，垂直度盤(pán)讀數(shù)不為90度。安裝好垂直度盤(pán)后，將儀器放在儀器墩上，照準(zhǔn)與儀器大致同高的平行光管無(wú)窮遠(yuǎn)處的目標(biāo)，用盤(pán)左、盤(pán)右觀測(cè)目標(biāo)的天頂距。則盤(pán)左：α=90°-L+I；盤(pán)右：α=R-270°-I 得I=1/2（L+R-360°）若指標(biāo)差I(lǐng)超過(guò)規(guī)定的限差，則進(jìn)行校正，校正分為兩種：一種是機(jī)械校正，一種是通過(guò)軟件校正。機(jī)械校正，松開(kāi)指示光柵座與支架連接的4個(gè)螺釘，旋轉(zhuǎn)調(diào)整指示光柵座，再次進(jìn)行盤(pán)左盤(pán)右測(cè)量計(jì)算指標(biāo)差，直到滿足需要為止。軟件校正：?jiǎn)?dòng)儀器的指標(biāo)差校正程序，按顯示屏提示，盤(pán)左、盤(pán)右照準(zhǔn)平行光管，提取指標(biāo)差差值并存儲(chǔ)，經(jīng)上述校正后，儀器顯示的角度為校正指標(biāo)差后的值，即指標(biāo)處于正確安裝位置時(shí)的值。水平軸傾斜誤差是由于支撐水平軸二支架的高度不等高造成的，當(dāng)水平軸傾斜時(shí)會(huì)對(duì)水平角的測(cè)量有很大影響、在豎軸鉛直，視準(zhǔn)軸與水平軸垂直的前提下：1.以水平軸中心O為圓心，任意長(zhǎng)為半徑作球，HH1代表水平軸水平位置，H′H1′代表水平軸傾斜之角時(shí)的位置，豎直角度在H1一側(cè)，水平軸繞豎軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，在各個(gè)方位上的傾斜角β是不變的。2.當(dāng)水平軸水平時(shí)，照準(zhǔn)目標(biāo)T，則垂直照準(zhǔn)面是OZTM′，它在水平度盤(pán)上讀數(shù)為M′，如果水平軸傾斜β角，當(dāng)視準(zhǔn)軸指向天頂時(shí)，視準(zhǔn)軸就不會(huì)在正確的OZ位置，而移至OZ′位置，用這樣的視準(zhǔn)軸去照準(zhǔn)目標(biāo)T時(shí)，照準(zhǔn)面為傾斜面OZ′TM，在水平度盤(pán)的讀數(shù)為M。弦長(zhǎng)MM′=△β就是水平軸傾斜誤差對(duì)方向讀數(shù)的影響。作OZM垂直面，在球面三角形ZTM中，ZT=Z,LZMT=β，TM≈α，LTZM=△β，則由球面垂直角公式：Sin△β=Sinβ/Sinz*Sinα又因?yàn)?beta;和△β為小角度，可得△β=βtgα，這就是水平軸傾斜誤差對(duì)水平角影響的關(guān)系式。對(duì)水平軸的傾斜誤差的檢定采用平、低（高）點(diǎn)法來(lái)檢定：在室內(nèi)選定兩個(gè)點(diǎn)，一個(gè)高于水平視線，一個(gè)低于水平視線，且垂直角滿足α高=-α低，當(dāng)觀測(cè)高點(diǎn)時(shí)：（L-R）高=2L/COSα高+2β*tgα高當(dāng)觀測(cè)低點(diǎn)時(shí)：（L-R）低=2L/COSα低+2β*tgα低因α高=∣α低∣；則β=1/2（C高-C低）COtα當(dāng)采用平、高讀時(shí)，只要將（L-R）平=2C與（L-R）低=2L/ COSα低+2β*tgα低具體操作根據(jù)軟件提示，盤(pán)耷拉、盤(pán)右分別照準(zhǔn)水平平行光管，求解視準(zhǔn)軸誤差和指示差β1，再盤(pán)左、盤(pán)右照準(zhǔn)點(diǎn)平行光管，求解視準(zhǔn)軸誤差和指標(biāo)差β2，這時(shí)可根據(jù)上述公式求得水平軸傾斜誤差。當(dāng)水平軸傾斜誤差過(guò)大時(shí)，可通過(guò)調(diào)整垂直度盤(pán)上的指示光柵座同支架的相對(duì)位置來(lái)校正，也可根據(jù)軟件進(jìn)行補(bǔ)償。