【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(cè)量?jī)x器，具有對(duì)地形適應(yīng)性強(qiáng)、測(cè)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(cè)繪工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)全站儀的工作原理和應(yīng)用方法做個(gè)簡(jiǎn)要探討。
【關(guān)鍵詞】全站儀；原理；測(cè)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(cè)量?jī)x器，相比之下它對(duì)地形地貌的適應(yīng)性更強(qiáng)，測(cè)量精度更高，而且使用更為方便，大大提高了測(cè)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(cè)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(gè)測(cè)站上就能完成一個(gè)區(qū)域的測(cè)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(duì)其工作原理和使用方法還不甚了解，因此筆者覺(jué)得有必要對(duì)全站儀的工作原理和具體應(yīng)用作個(gè)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(gè)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(cè)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(cè)量功能可分為基本測(cè)量功能和程序測(cè)量功能。基本測(cè)量功能包括電子測(cè)距、電子測(cè)角（水平角、垂直角）；程序測(cè)量功能包括水平距離和高差的切換顯示、三維坐標(biāo)測(cè)量、對(duì)邊測(cè)量、放樣測(cè)量、偏心測(cè)量、后方交會(huì)測(cè)量、面積計(jì)算等。
1.1測(cè)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(duì)中、整平。精確測(cè)距時(shí)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(cè)條件下的大氣壓及大氣溫度，儀器自動(dòng)進(jìn)行修正并顯示修正后的距離。
1.2測(cè)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(cè)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(cè)水平角時(shí)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(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)的影響。補(bǔ)償器的作用就是通過(guò)檢測(cè)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(guò)電子轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)處理自動(dòng)地對(duì)觀測(cè)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(tái)微型計(jì)算機(jī)，它是數(shù)據(jù)處理的中心�？赏ㄟ^(guò)機(jī)內(nèi)預(yù)置程序?qū)τ^測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理計(jì)算，然后在處理結(jié)果顯示到觀測(cè)屏上，它同時(shí)可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、輸入和輸出功能。
1.5全站儀的觀測(cè)數(shù)據(jù)：盡管全站儀的型號(hào)繁多，但其功能大同小異，其原始的觀測(cè)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(cè)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(guò)程序計(jì)算自動(dòng)修正由于垂直軸傾斜對(duì)水平角度和豎向角度的影響。所以全站儀的觀測(cè)數(shù)據(jù)為：水平角度、豎向角度、傾斜距離。其它測(cè)量方式實(shí)際上都是由這三個(gè)原始觀測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)內(nèi)置程序間接計(jì)算出來(lái)的。
2、全站儀的正、倒鏡觀測(cè)
光學(xué)經(jīng)緯儀采用正、倒鏡的觀測(cè)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(guò)預(yù)設(shè)參數(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)償修正功能，但在不同的觀測(cè)條件下，預(yù)置參數(shù)可能會(huì)發(fā)生變化導(dǎo)致修正數(shù)出現(xiàn)錯(cuò)誤，另外儀器自動(dòng)修正后的殘余誤差也會(huì)給觀測(cè)結(jié)果帶來(lái)影響。所以在特殊情況下，測(cè)量中仍要進(jìn)行正、倒鏡觀測(cè)，并需要做好復(fù)核記錄。
3、全站儀的左、右角觀測(cè)
光學(xué)經(jīng)緯儀的水平度盤刻度是順時(shí)針編號(hào)，無(wú)論望遠(yuǎn)鏡順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，觀測(cè)的角度均為右角。全站儀的右角觀測(cè)是指儀器的水平度盤在望遠(yuǎn)鏡順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)水平角度增加，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)水平角度減少；左角觀測(cè)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(cè)。這一點(diǎn)非常重要，在水平電子度盤設(shè)置時(shí)應(yīng)特別注意，否則觀測(cè)的水平角度會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，如水平角實(shí)際為30°則顯示為330°。特別是平面坐標(biāo)測(cè)量和施工測(cè)量中設(shè)置后視方位時(shí)，如設(shè)置為左角就會(huì)出現(xiàn)測(cè)定點(diǎn)和測(cè)設(shè)點(diǎn)沿后視方位左右錯(cuò)位。如設(shè)置后視方位0°，順時(shí)針轉(zhuǎn)角90°時(shí)方位應(yīng)為90°，而儀器顯示的坐標(biāo)是按方位270°計(jì)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(duì)儀器的三軸誤差影響進(jìn)行了自動(dòng)修正，因此在放樣時(shí)需要特別注意。例如：放樣一條直線時(shí)，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(dòng)望遠(yuǎn)鏡），而應(yīng)采取旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部180°的方法測(cè)設(shè)。使用距離和角度放樣測(cè)量、坐標(biāo)放樣測(cè)量時(shí)，注意輸入測(cè)站點(diǎn)坐標(biāo)和后視點(diǎn)坐標(biāo)后再對(duì)測(cè)站點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行一次確認(rèn)，并測(cè)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(jì)坐標(biāo)上傳到全站儀的新建項(xiàng)目中。
2、測(cè)量操作過(guò)程
2.1到達(dá)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)后，打開(kāi)儀器箱，在已知控制點(diǎn)處架設(shè)全站儀，并開(kāi)機(jī)預(yù)熱2-3分鐘，對(duì)中整平全站儀，進(jìn)行測(cè)站定向工作。
�、佥斎霚y(cè)站點(diǎn)點(diǎn)號(hào)A，全站儀自動(dòng)提取對(duì)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(wèn)和輸入后視點(diǎn)點(diǎn)號(hào)B，全站儀自動(dòng)提取對(duì)應(yīng)已知控制點(diǎn)的坐標(biāo)和高程，詢問(wèn)和輸入后視點(diǎn)棱鏡高，最后回報(bào)確認(rèn)后視點(diǎn)點(diǎn)號(hào)及棱鏡高。③望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)后視點(diǎn)棱鏡，然后按測(cè)量鍵并確認(rèn)，完成測(cè)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(zhǎng)誤差是否符合精度，通常實(shí)測(cè)邊長(zhǎng)與坐標(biāo)反算邊長(zhǎng)的相對(duì)誤差應(yīng)小于1/4000。否則，測(cè)站點(diǎn)或后視點(diǎn)就有問(wèn)題。
2.2開(kāi)始放樣工作。
�、佥斎敕艠狱c(diǎn)點(diǎn)號(hào)，全站儀自動(dòng)提取對(duì)應(yīng)已知控制點(diǎn)的坐標(biāo)和高程，并顯示放樣點(diǎn)與測(cè)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(duì)儀器方向向左/向右移動(dòng)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(cè)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(duì)儀器延長(zhǎng)/縮短的距離。④接近放樣點(diǎn)設(shè)計(jì)坐標(biāo)位置處時(shí)，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(dòng)豎直方向瞄準(zhǔn)棱鏡，再次測(cè)量距離，再次通知司尺員相對(duì)儀器延長(zhǎng)/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(guò)程中，水平度盤始終鎖定在放樣點(diǎn)的方向上，測(cè)量員須指導(dǎo)司尺員來(lái)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(wèn)棱鏡高，測(cè)站修改棱鏡高后，進(jìn)行測(cè)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(cè)坐標(biāo)和高程。
結(jié)束語(yǔ)：
全站儀的應(yīng)用總體上比光學(xué)經(jīng)緯儀更簡(jiǎn)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(jì)算機(jī)在CAD電子圖上予以確定，其他并無(wú)復(fù)雜工作。同時(shí)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(cè)量精度。作為測(cè)量人員，要秉承一絲不茍的工作作風(fēng)，使測(cè)繪工作質(zhì)量邁上一個(gè)新的臺(tái)階。
參考文獻(xiàn)：
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