【摘要】全站儀是一種比光學(xué)經(jīng)緯儀更為先進(jìn)的工程測量儀器，具有對地形適應(yīng)性強(qiáng)、測量精度高、使用方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此已被廣泛應(yīng)用于建設(shè)工程各領(lǐng)域。本文根據(jù)筆者的測繪工作經(jīng)驗(yàn)，對全站儀的工作原理和應(yīng)用方法做個簡要探討。
【關(guān)鍵詞】全站儀；原理；測繪應(yīng)用
全站儀是一種比光學(xué)經(jīng)緯儀更為先進(jìn)的工程測量儀器，相比之下它對地形地貌的適應(yīng)性更強(qiáng)，測量精度更高，而且使用更為方便，大大提高了測繪工作效率，因此已被廣泛應(yīng)用于建設(shè)工程各領(lǐng)域。全站儀使用的主要特點(diǎn)就是根據(jù)已知的坐標(biāo)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，在實(shí)地測設(shè)出相應(yīng)點(diǎn)位。通常儀器在可視距離范圍內(nèi)，只需在一個測站上就能完成一個區(qū)域的測量放樣工作。目前由于部分工程人員尚未熟練掌握全站儀的應(yīng)用，尤其對其工作原理和使用方法還不甚了解，因此筆者覺得有必要對全站儀的工作原理和具體應(yīng)用作個全面的介紹，以便使大家在實(shí)踐工作中更快地掌握全站儀的應(yīng)用方法。下面主要從全站儀的工作原理和應(yīng)用方法兩大方面作個探討：
一、全站儀的基本原理
1、全站儀的基本部件及功能
全站儀是由測距儀、電子經(jīng)緯儀、電子補(bǔ)償器、微處理機(jī)等部件組合而成。測量功能可分為基本測量功能和程序測量功能�；緶y量功能包括電子測距、電子測角（水平角、垂直角）；程序測量功能包括水平距離和高差的切換顯示、三維坐標(biāo)測量、對邊測量、放樣測量、偏心測量、后方交會測量、面積計算等。
1.1測距的實(shí)質(zhì)為儀器中心至棱鏡中心的傾斜距離，因此儀器站和棱鏡站均需要精確對中、整平。精確測距時需加儀器加常數(shù)及氣象修正，儀器鑒定得到的加常數(shù)可同棱鏡加常數(shù)一起設(shè)置輸入到儀器中；氣象修正則需設(shè)置輸入觀測條件下的大氣壓及大氣溫度，儀器自動進(jìn)行修正并顯示修正后的距離。
1.2測角的實(shí)質(zhì)是電子經(jīng)緯儀的功能，只要望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)觀測目標(biāo)，儀器便顯示水平方向值及天頂距。水平角度是水平方向值與0°方向值之差，豎向角是90°與天頂距之差。所以觀測水平角時起始方向需設(shè)置為零，豎向角度可根據(jù)需要設(shè)置度盤格式，顯示天頂距或豎向角。
1.3電子補(bǔ)償器的目的就是為了減少儀器的三軸誤差對觀測數(shù)據(jù)的影響。補(bǔ)償器的作用就是通過檢測儀器垂直軸傾斜在X軸（視準(zhǔn)軸方向）和Y軸（水平軸方向）上的分量信息，通過電子轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)處理自動地對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，從而提高采集數(shù)據(jù)的精度。
1.4微處理機(jī)的實(shí)質(zhì)是一臺微型計算機(jī)，它是數(shù)據(jù)處理的中心。可通過機(jī)內(nèi)預(yù)置程序?qū)τ^測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理計算，然后在處理結(jié)果顯示到觀測屏上，它同時可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲、輸入和輸出功能。
1.5全站儀的觀測數(shù)據(jù)：盡管全站儀的型號繁多，但其功能大同小異，其原始的觀測數(shù)據(jù)只有傾斜距離、水平方向值、天頂距；電子補(bǔ)償器檢測的是儀器垂直軸傾斜在視準(zhǔn)軸方向和水平軸方向上的分量，并通過程序計算自動修正由于垂直軸傾斜對水平角度和豎向角度的影響。所以全站儀的觀測數(shù)據(jù)為：水平角度、豎向角度、傾斜距離。其它測量方式實(shí)際上都是由這三個原始觀測數(shù)據(jù)通過內(nèi)置程序間接計算出來的。
2、全站儀的正、倒鏡觀測
光學(xué)經(jīng)緯儀采用正、倒鏡的觀測方法可以消除儀器的視準(zhǔn)軸誤差、水平軸傾斜誤差、度盤指標(biāo)差。全站儀雖然可通過預(yù)設(shè)參數(shù)實(shí)現(xiàn)自動補(bǔ)償修正功能，但在不同的觀測條件下，預(yù)置參數(shù)可能會發(fā)生變化導(dǎo)致修正數(shù)出現(xiàn)錯誤，另外儀器自動修正后的殘余誤差也會給觀測結(jié)果帶來影響。所以在特殊情況下，測量中仍要進(jìn)行正、倒鏡觀測，并需要做好復(fù)核記錄。
3、全站儀的左、右角觀測
光學(xué)經(jīng)緯儀的水平度盤刻度是順時針編號，無論望遠(yuǎn)鏡順時針或逆時針轉(zhuǎn)動，觀測的角度均為右角。全站儀的右角觀測是指儀器的水平度盤在望遠(yuǎn)鏡順時針轉(zhuǎn)動時水平角度增加，逆時針轉(zhuǎn)動時水平角度減少；左角觀測則正好相反。電子度盤的刻度可根據(jù)需要設(shè)置左、右角觀測。這一點(diǎn)非常重要，在水平電子度盤設(shè)置時應(yīng)特別注意，否則觀測的水平角度會出現(xiàn)錯誤，如水平角實(shí)際為30°則顯示為330°。特別是平面坐標(biāo)測量和施工測量中設(shè)置后視方位時，如設(shè)置為左角就會出現(xiàn)測定點(diǎn)和測設(shè)點(diǎn)沿后視方位左右錯位。如設(shè)置后視方位0°，順時針轉(zhuǎn)角90°時方位應(yīng)為90°，而儀器顯示的坐標(biāo)是按方位270°計算的。
4、全站儀的放樣功能
全站儀顯示的度盤讀數(shù)中已經(jīng)對儀器的三軸誤差影響進(jìn)行了自動修正，因此在放樣時需要特別注意。例如：放樣一條直線時，不能采取與傳統(tǒng)光學(xué)經(jīng)緯儀相同的方法（只縱向轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡），而應(yīng)采取旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部180°的方法測設(shè)。使用距離和角度放樣測量、坐標(biāo)放樣測量時，注意輸入測站點(diǎn)坐標(biāo)和后視點(diǎn)坐標(biāo)后再對測站點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行一次確認(rèn)，并測量后視點(diǎn)坐標(biāo)與已知后視點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行檢核。
二、全站儀的應(yīng)用方法
1、使用前的準(zhǔn)備工作
檢查全站儀是否在鑒定有效期內(nèi)；檢視全站儀腳螺旋和微調(diào)等螺旋是否在初始零位置；將已知控制點(diǎn)坐標(biāo)和放樣點(diǎn)設(shè)計坐標(biāo)上傳到全站儀的新建項(xiàng)目中。
2、測量操作過程
2.1到達(dá)作業(yè)現(xiàn)場后，打開儀器箱，在已知控制點(diǎn)處架設(shè)全站儀，并開機(jī)預(yù)熱2-3分鐘，對中整平全站儀，進(jìn)行測站定向工作。
�、佥斎霚y站點(diǎn)點(diǎn)號A，全站儀自動提取對應(yīng)已知控制點(diǎn)的坐標(biāo)和高程，確認(rèn)后量取和輸入儀器高；②詢問和輸入后視點(diǎn)點(diǎn)號B，全站儀自動提取對應(yīng)已知控制點(diǎn)的坐標(biāo)和高程，詢問和輸入后視點(diǎn)棱鏡高，最后回報確認(rèn)后視點(diǎn)點(diǎn)號及棱鏡高。③望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)后視點(diǎn)棱鏡，然后按測量鍵并確認(rèn)，完成測站后視定向工作。④使用全站儀內(nèi)的放樣功能，放樣后視點(diǎn)B，檢查起算邊長誤差是否符合精度，通常實(shí)測邊長與坐標(biāo)反算邊長的相對誤差應(yīng)小于1/4000。否則，測站點(diǎn)或后視點(diǎn)就有問題。
2.2開始放樣工作。
�、佥斎敕艠狱c(diǎn)點(diǎn)號，全站儀自動提取對應(yīng)已知控制點(diǎn)的坐標(biāo)和高程，并顯示放樣點(diǎn)與測站點(diǎn)的方向和距離。②將水平度盤旋轉(zhuǎn)到放樣點(diǎn)方向，并鎖定水平度盤，使用望遠(yuǎn)鏡粗瞄，指導(dǎo)司尺員到達(dá)預(yù)定放樣點(diǎn)方向上，通知司尺員面對儀器方向向左/向右移動棱鏡桿。③指導(dǎo)司尺員調(diào)整棱鏡，使棱鏡在望遠(yuǎn)鏡視線以內(nèi)，最終到達(dá)全戰(zhàn)儀望遠(yuǎn)鏡十字絲附近，然后測量距離，全站儀顯示當(dāng)前棱鏡位置的前后偏距，并通知司尺員相對儀器延長/縮短的距離。④接近放樣點(diǎn)設(shè)計坐標(biāo)位置處時，望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)棱鏡桿根部，指導(dǎo)司尺員調(diào)整方向，使得棱鏡桿根部位于望遠(yuǎn)鏡豎絲方向上，然后搏動豎直方向瞄準(zhǔn)棱鏡，再次測量距離，再次通知司尺員相對儀器延長/縮短的距離，直至最終放樣點(diǎn)的方向和距離的偏距都滿足放樣精度要求。（在以上放樣過程中，水平度盤始終鎖定在放樣點(diǎn)的方向上，測量員須指導(dǎo)司尺員來調(diào)整棱鏡位置到達(dá)指定的方向）⑤確認(rèn)并通知司尺員釘樁，在樁位處再次立好棱鏡后，詢問棱鏡高，測站修改棱鏡高后，進(jìn)行測量并記錄實(shí)際放樣點(diǎn)的坐標(biāo)和高程，最后從全站儀中導(dǎo)出放樣點(diǎn)樁位的實(shí)測坐標(biāo)和高程。
結(jié)束語：
全站儀的應(yīng)用總體上比光學(xué)經(jīng)緯儀更簡便，關(guān)鍵是要根據(jù)圖紙確定基礎(chǔ)坐標(biāo)數(shù)據(jù)，圖紙上坐標(biāo)不明確的，還要結(jié)合計算機(jī)在CAD電子圖上予以確定，其他并無復(fù)雜工作。同時在日常使用中，要注意做好儀器的定期維護(hù)，以確保儀器的測量精度。作為測量人員，要秉承一絲不茍的工作作風(fēng)，使測繪工作質(zhì)量邁上一個新的臺階。
參考文獻(xiàn)：
1、劉局明.談全站儀特點(diǎn)及其在測量中的應(yīng)用[J].科技信息.2011（18）
2、路龍平.全站儀在建筑測量質(zhì)量控制中的應(yīng)用[J].大科技.科技天地.2010（10）
【關(guān)鍵詞】全站儀；原理；測繪應(yīng)用
全站儀是一種比光學(xué)經(jīng)緯儀更為先進(jìn)的工程測量儀器，相比之下它對地形地貌的適應(yīng)性更強(qiáng)，測量精度更高，而且使用更為方便，大大提高了測繪工作效率，因此已被廣泛應(yīng)用于建設(shè)工程各領(lǐng)域。全站儀使用的主要特點(diǎn)就是根據(jù)已知的坐標(biāo)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，在實(shí)地測設(shè)出相應(yīng)點(diǎn)位。通常儀器在可視距離范圍內(nèi)，只需在一個測站上就能完成一個區(qū)域的測量放樣工作。目前由于部分工程人員尚未熟練掌握全站儀的應(yīng)用，尤其對其工作原理和使用方法還不甚了解，因此筆者覺得有必要對全站儀的工作原理和具體應(yīng)用作個全面的介紹，以便使大家在實(shí)踐工作中更快地掌握全站儀的應(yīng)用方法。下面主要從全站儀的工作原理和應(yīng)用方法兩大方面作個探討：
一、全站儀的基本原理
1、全站儀的基本部件及功能
全站儀是由測距儀、電子經(jīng)緯儀、電子補(bǔ)償器、微處理機(jī)等部件組合而成。測量功能可分為基本測量功能和程序測量功能�；緶y量功能包括電子測距、電子測角（水平角、垂直角）；程序測量功能包括水平距離和高差的切換顯示、三維坐標(biāo)測量、對邊測量、放樣測量、偏心測量、后方交會測量、面積計算等。
1.1測距的實(shí)質(zhì)為儀器中心至棱鏡中心的傾斜距離，因此儀器站和棱鏡站均需要精確對中、整平。精確測距時需加儀器加常數(shù)及氣象修正，儀器鑒定得到的加常數(shù)可同棱鏡加常數(shù)一起設(shè)置輸入到儀器中；氣象修正則需設(shè)置輸入觀測條件下的大氣壓及大氣溫度，儀器自動進(jìn)行修正并顯示修正后的距離。
1.2測角的實(shí)質(zhì)是電子經(jīng)緯儀的功能，只要望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)觀測目標(biāo)，儀器便顯示水平方向值及天頂距。水平角度是水平方向值與0°方向值之差，豎向角是90°與天頂距之差。所以觀測水平角時起始方向需設(shè)置為零，豎向角度可根據(jù)需要設(shè)置度盤格式，顯示天頂距或豎向角。
1.3電子補(bǔ)償器的目的就是為了減少儀器的三軸誤差對觀測數(shù)據(jù)的影響。補(bǔ)償器的作用就是通過檢測儀器垂直軸傾斜在X軸（視準(zhǔn)軸方向）和Y軸（水平軸方向）上的分量信息，通過電子轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)處理自動地對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，從而提高采集數(shù)據(jù)的精度。
1.4微處理機(jī)的實(shí)質(zhì)是一臺微型計算機(jī)，它是數(shù)據(jù)處理的中心。可通過機(jī)內(nèi)預(yù)置程序?qū)τ^測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理計算，然后在處理結(jié)果顯示到觀測屏上，它同時可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲、輸入和輸出功能。
1.5全站儀的觀測數(shù)據(jù)：盡管全站儀的型號繁多，但其功能大同小異，其原始的觀測數(shù)據(jù)只有傾斜距離、水平方向值、天頂距；電子補(bǔ)償器檢測的是儀器垂直軸傾斜在視準(zhǔn)軸方向和水平軸方向上的分量，并通過程序計算自動修正由于垂直軸傾斜對水平角度和豎向角度的影響。所以全站儀的觀測數(shù)據(jù)為：水平角度、豎向角度、傾斜距離。其它測量方式實(shí)際上都是由這三個原始觀測數(shù)據(jù)通過內(nèi)置程序間接計算出來的。
2、全站儀的正、倒鏡觀測
光學(xué)經(jīng)緯儀采用正、倒鏡的觀測方法可以消除儀器的視準(zhǔn)軸誤差、水平軸傾斜誤差、度盤指標(biāo)差。全站儀雖然可通過預(yù)設(shè)參數(shù)實(shí)現(xiàn)自動補(bǔ)償修正功能，但在不同的觀測條件下，預(yù)置參數(shù)可能會發(fā)生變化導(dǎo)致修正數(shù)出現(xiàn)錯誤，另外儀器自動修正后的殘余誤差也會給觀測結(jié)果帶來影響。所以在特殊情況下，測量中仍要進(jìn)行正、倒鏡觀測，并需要做好復(fù)核記錄。
3、全站儀的左、右角觀測
光學(xué)經(jīng)緯儀的水平度盤刻度是順時針編號，無論望遠(yuǎn)鏡順時針或逆時針轉(zhuǎn)動，觀測的角度均為右角。全站儀的右角觀測是指儀器的水平度盤在望遠(yuǎn)鏡順時針轉(zhuǎn)動時水平角度增加，逆時針轉(zhuǎn)動時水平角度減少；左角觀測則正好相反。電子度盤的刻度可根據(jù)需要設(shè)置左、右角觀測。這一點(diǎn)非常重要，在水平電子度盤設(shè)置時應(yīng)特別注意，否則觀測的水平角度會出現(xiàn)錯誤，如水平角實(shí)際為30°則顯示為330°。特別是平面坐標(biāo)測量和施工測量中設(shè)置后視方位時，如設(shè)置為左角就會出現(xiàn)測定點(diǎn)和測設(shè)點(diǎn)沿后視方位左右錯位。如設(shè)置后視方位0°，順時針轉(zhuǎn)角90°時方位應(yīng)為90°，而儀器顯示的坐標(biāo)是按方位270°計算的。
4、全站儀的放樣功能
全站儀顯示的度盤讀數(shù)中已經(jīng)對儀器的三軸誤差影響進(jìn)行了自動修正，因此在放樣時需要特別注意。例如：放樣一條直線時，不能采取與傳統(tǒng)光學(xué)經(jīng)緯儀相同的方法（只縱向轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡），而應(yīng)采取旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部180°的方法測設(shè)。使用距離和角度放樣測量、坐標(biāo)放樣測量時，注意輸入測站點(diǎn)坐標(biāo)和后視點(diǎn)坐標(biāo)后再對測站點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行一次確認(rèn)，并測量后視點(diǎn)坐標(biāo)與已知后視點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行檢核。
二、全站儀的應(yīng)用方法
1、使用前的準(zhǔn)備工作
檢查全站儀是否在鑒定有效期內(nèi)；檢視全站儀腳螺旋和微調(diào)等螺旋是否在初始零位置；將已知控制點(diǎn)坐標(biāo)和放樣點(diǎn)設(shè)計坐標(biāo)上傳到全站儀的新建項(xiàng)目中。
2、測量操作過程
2.1到達(dá)作業(yè)現(xiàn)場后，打開儀器箱，在已知控制點(diǎn)處架設(shè)全站儀，并開機(jī)預(yù)熱2-3分鐘，對中整平全站儀，進(jìn)行測站定向工作。
�、佥斎霚y站點(diǎn)點(diǎn)號A，全站儀自動提取對應(yīng)已知控制點(diǎn)的坐標(biāo)和高程，確認(rèn)后量取和輸入儀器高；②詢問和輸入后視點(diǎn)點(diǎn)號B，全站儀自動提取對應(yīng)已知控制點(diǎn)的坐標(biāo)和高程，詢問和輸入后視點(diǎn)棱鏡高，最后回報確認(rèn)后視點(diǎn)點(diǎn)號及棱鏡高。③望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)后視點(diǎn)棱鏡，然后按測量鍵并確認(rèn)，完成測站后視定向工作。④使用全站儀內(nèi)的放樣功能，放樣后視點(diǎn)B，檢查起算邊長誤差是否符合精度，通常實(shí)測邊長與坐標(biāo)反算邊長的相對誤差應(yīng)小于1/4000。否則，測站點(diǎn)或后視點(diǎn)就有問題。
2.2開始放樣工作。
�、佥斎敕艠狱c(diǎn)點(diǎn)號，全站儀自動提取對應(yīng)已知控制點(diǎn)的坐標(biāo)和高程，并顯示放樣點(diǎn)與測站點(diǎn)的方向和距離。②將水平度盤旋轉(zhuǎn)到放樣點(diǎn)方向，并鎖定水平度盤，使用望遠(yuǎn)鏡粗瞄，指導(dǎo)司尺員到達(dá)預(yù)定放樣點(diǎn)方向上，通知司尺員面對儀器方向向左/向右移動棱鏡桿。③指導(dǎo)司尺員調(diào)整棱鏡，使棱鏡在望遠(yuǎn)鏡視線以內(nèi)，最終到達(dá)全戰(zhàn)儀望遠(yuǎn)鏡十字絲附近，然后測量距離，全站儀顯示當(dāng)前棱鏡位置的前后偏距，并通知司尺員相對儀器延長/縮短的距離。④接近放樣點(diǎn)設(shè)計坐標(biāo)位置處時，望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)棱鏡桿根部，指導(dǎo)司尺員調(diào)整方向，使得棱鏡桿根部位于望遠(yuǎn)鏡豎絲方向上，然后搏動豎直方向瞄準(zhǔn)棱鏡，再次測量距離，再次通知司尺員相對儀器延長/縮短的距離，直至最終放樣點(diǎn)的方向和距離的偏距都滿足放樣精度要求。（在以上放樣過程中，水平度盤始終鎖定在放樣點(diǎn)的方向上，測量員須指導(dǎo)司尺員來調(diào)整棱鏡位置到達(dá)指定的方向）⑤確認(rèn)并通知司尺員釘樁，在樁位處再次立好棱鏡后，詢問棱鏡高，測站修改棱鏡高后，進(jìn)行測量并記錄實(shí)際放樣點(diǎn)的坐標(biāo)和高程，最后從全站儀中導(dǎo)出放樣點(diǎn)樁位的實(shí)測坐標(biāo)和高程。
結(jié)束語：
全站儀的應(yīng)用總體上比光學(xué)經(jīng)緯儀更簡便，關(guān)鍵是要根據(jù)圖紙確定基礎(chǔ)坐標(biāo)數(shù)據(jù)，圖紙上坐標(biāo)不明確的，還要結(jié)合計算機(jī)在CAD電子圖上予以確定，其他并無復(fù)雜工作。同時在日常使用中，要注意做好儀器的定期維護(hù)，以確保儀器的測量精度。作為測量人員，要秉承一絲不茍的工作作風(fēng)，使測繪工作質(zhì)量邁上一個新的臺階。
參考文獻(xiàn)：
1、劉局明.談全站儀特點(diǎn)及其在測量中的應(yīng)用[J].科技信息.2011（18）
2、路龍平.全站儀在建筑測量質(zhì)量控制中的應(yīng)用[J].大科技.科技天地.2010（10）
