全站仪对边测量的原理与应用
许森泉
（漳州市测绘院漳州 363000 ）
摘要：文中主要介绍了全站仪内置功能对边测量在具体实践中的
应用。
关键词：全站仪对边测量原理应用
1 前言
全站仪的应用越来越普及，在各行各业中，如矿场、水电、公路等诸多行业，其内部功能也越发地多了起来，从原来的单一电子测距功能，渐地增加了如对边测量、悬高测量等内置功能。在这里结合实际探讨对边测量的原理与应用。
对边测量的特点是不受地形限制，待测点间不需通视就可测出待测点间的距离和高差。对边测量也叫遥距测量，全站仪内置主要有两种功能，一种是连续式的，另一种是幅射式。这里主要介绍工程测量中较常用的连续式的对边测量。
2 对边测量原理对边测量连续式的测量方式是当测完第一个点时，全站仪屏幕会显示出测站到被测点的斜距、高差、平距。当再按一次测距键测第二个被测点时，则屏幕显示出第一个被测点至第二个被测点的斜距、高差、平距。以此类推，即1-2 , 2-
3 , 3-
4 ,……，由此来测算边长，其原理如图，所示
图1对边测量原理略图
A 、
B 两测点，安置反光镜，为了测定其间的水平距离 D 和高 差h ，可在与A B 两点均通视的任意点 0上安置全站仪，观测至A B 两点的斜距S1、S2和竖直角a 1、a 2以及水平夹角B,然后由 EDM E 角高程测量原理和三角余弦定理得出此两点的水平距离和高
差的计算公式如下：
D 、D i D 22 2DD cos
~2 2 2 2~
\ S| . cos 1 S 2 . cos 2 2S| S 2 cos 1 2 ?
cos
h s 2.sin 2 si .sin 1
全站仪屏幕显示的水平距离和高差，就是利用全站仪自身具有的内 存及计算功能按公式(1)、(2)计算出来的，测量时只需要按一下 “对边测量”功能键即可。
3对边测量的应用
在核样中的应用
在本单位的实际工作中碰到的建筑物基础验线， 以检验建筑物 是否按规划设计施工。在平时验线过程中，一般是用钢尺来量取建 筑物基础和各个长度。
余弦定理(1) 三角高程测量(2)
由于有些施工单位通知核样时，可能建筑物已经建到一定的层数，这就给钢尺量距带来一定的难度，因为工地上时常有施工脚手架，还有施工模板等影响了测量人员的量距工作。而全站仪的对边测量有不受通视或者障碍物的影响的特点。在测量过程中，测量人员只要能把棱镜立在正确的建筑角点上，就能测出建筑物的长度。
在横断面测量中的应用
例在某公路工程设计过程中，需要测量出某桩号的横断面图，
如图2。在以往的测量方法是先放样出中桩，然后在每个中桩上摆经纬仪，按三角高程测量原理测出其断面的各个特征点。而全站仪的对边测量只需把仪器摆在导线点上，在可通视范围内可以测量出多个横断面特征点，这不仅能减轻横断面复测带来的劳动强度，还能提高横断面测量的速度，更提高了工作效率，而且其高程测量的精度也是有保障的。这里要说明一下，对边测量功能，一次只能测半幅横断面，也就是说，如果先测完左半幅横断面后，跑尺员应再回到中桩上再测量一次，继续采集右半幅地形点数据。
在工作中发现和坐标展点有相似之处，但它是平面的，而对边是对边测量是立体的，它能显示出两点间的高差，因而能绘断面。
图2 K15+300断面图
由于时间紧、任务重，横断面的测量，可以利用全站仪的遥距测量功能，在这里以NIKON DTM-530为例简要地介绍一下。
3.2.1横断面测量的过程
当复测完成中桩并记录各中桩高程后，另一组测量人员就可以复测横断面了。仪器摆在导线点上，一测量人员利用“十”字方向架在中桩上进行定向，另一测量人员则拿着跟踪杆首先立在中桩上,当观测完中桩后，就可以沿着该横断面的变坡点或地形点进行跑点了。测站上就根据所测点的平距、高差数据进行记录，如下表。
断面测量记录表
横断面测量过程中，应根据实际地形进行测量，填方地段，如
果在路基范围内是平地，测量出中桩高度即可；填方地段，在测量前，应在图纸上先计算出左右幅最外侧距中桩的距离，并在实地测
量过程中适当多测一些距离，以防止测量后出现少测而画不了横断面图的情况。
3.2.2横断面图的绘制
当复测完成所有断面的所需数据后，就可以绘制出如图2了。可以手工绘制，在米格纸上根据断面测量记录表所记录数据一一进行展点绘制；当然也可以利用相关专业软件或者Autocad绘图软件进行电脑绘制，这样既美观又快捷。
4 结束语
全站仪的对边测量功能在具体工作实践中正发挥着越来越大的作用，不仅速度快，而且精度高，使横断面测量更加地方便快捷。随着全站仪的日益普及，如今全站仪的应用越来越广泛，其对边测量的应用也会越来越广泛。
全站仪对边测量的原理与应用 许森泉 （漳州市测绘院漳州 363000 ） 摘要：文中主要介绍了全站仪内置功能对边测量在具体实践中的 应用。 关键词：全站仪对边测量原理应用 1 前言 全站仪的应用越来越普及，在各行各业中，如矿场、水电、公路等诸多行业，其内部功能也越发地多了起来，从原来的单一电子测距功能，渐地增加了如对边测量、悬高测量等内置功能。在这里结合实际探讨对边测量的原理与应用。 对边测量的特点是不受地形限制，待测点间不需通视就可测出待测点间的距离和高差。对边测量也叫遥距测量，全站仪内置主要有两种功能，一种是连续式的，另一种是幅射式。这里主要介绍工程测量中较常用的连续式的对边测量。 2 对边测量原理对边测量连续式的测量方式是当测完第一个点时，全站仪屏幕会显示出测站到被测点的斜距、高差、平距。当再按一次测距键测第二个被测点时，则屏幕显示出第一个被测点至第二个被测点的斜距、高差、平距。以此类推，即1-2 , 2- 3 , 3- 4 ,……，由此来测算边长，其原理如图，所示
图1对边测量原理略图 A 、 B 两测点，安置反光镜，为了测定其间的水平距离 D 和高 差h ，可在与A B 两点均通视的任意点 0上安置全站仪，观测至A B 两点的斜距S1、S2和竖直角a 1、a 2以及水平夹角B,然后由 EDM E 角高程测量原理和三角余弦定理得出此两点的水平距离和高 差的计算公式如下： D 、D i D 22 2DD cos ~2 2 2 2~ \ S| . cos 1 S 2 . cos 2 2S| S 2 cos 1 2 ? cos h s 2.sin 2 si .sin 1 全站仪屏幕显示的水平距离和高差，就是利用全站仪自身具有的内 存及计算功能按公式(1)、(2)计算出来的，测量时只需要按一下 “对边测量”功能键即可。 3对边测量的应用 在核样中的应用 在本单位的实际工作中碰到的建筑物基础验线， 以检验建筑物 是否按规划设计施工。在平时验线过程中，一般是用钢尺来量取建 筑物基础和各个长度。 余弦定理(1) 三角高程测量(2)
全站仪几乎可以用在所有的测量领域。电子全站仪由电源部分、测角系统、测距系统、数据处理部分、通讯接口、及显示屏、键盘等组成。 同电子经纬仪、光学经纬仪相比，全站仪增加了许多特殊部件，因此而使得全站仪具有比其它测角、测距仪器更多的功能，使用也更方便。这些特殊部件构成了全站仪在结构方面独树一帜的特点。 同轴望远镜 全站仪的望远镜实现了视准轴、测距光波的发射、接收光轴同轴化。同轴化的基本原理是：在望远物镜与调焦透镜间设置分光棱镜系统，通过该系统实现望远镜的多功能，即既可瞄准目标，使之成像于十字丝分划板，进行角度测量。同时其测距部分的外光路系统又能使测距部分的光敏二极管发射的调制红外光在经物镜射向反光棱镜后，经同一路径反射回来，再经分光棱镜作用使回光被光电二极管接收；为测距需要在仪器内部另设一内光路系统，通过分光棱镜系统中的光导纤维将由光敏二极管发射的调制红外光传也送给光电二极管接收，进行而由内、外光路调制光的相位差间接计算光的传播时间，计算实测距离。 同轴性使得望远镜一次瞄准即可实现同时测定水平角、垂直角和斜距等全部基本测量要素的测定功能。加之全站仪强大、便捷的数据处理功能，使全站仪使用极其方便。 补偿器的工作原理 竖轴倾斜造成的垂直角、水平角的误差，通过观测的方法是不能消除的。 1、单轴倾斜补偿器。其功能是：仪器竖轴倾斜时能自动改正竖轴倾斜对竖盘读数的影响。为了达到同时补偿水平度盘读数，可以用两个单轴补偿器，安装时使它们位置相互垂直。磁性流体单轴倾斜补偿器原理：将线圈绕在封有磁性流体和气泡的水泡管的中央，并接通电源，传感器在水平状态下，气泡居中央，离左右两端应相等，检测线圈的电压也相等。当向左或向右倾斜时气泡就移动，左右检测线圈产生电势差。根据电势差求得倾斜方向和倾斜角度。 2、双轴倾斜补偿器。其功能是：仪器竖轴倾斜时能自动改正由于竖轴倾斜对竖盘以及水平度盘读树的影响。电子双轴倾斜补偿器原理：从发光二极管发出的光透过玻璃圆水准器，射在气泡上的光被遮掉，在接收基板上装有4只彼此相距90°的接收光敏二极管。当仪器完全整平时，气泡在接收基板的中央；若仪器稍微有一点倾斜时，气泡就相应移动，接收光敏二极管所接收的光能量也就发生变化。通过光能量变化比可以求得倾斜角度。 补偿器的应用 为了改正由于仪器竖轴倾斜造成的测角误差，全站仪生产厂家采用了用补偿器来进行改正的技术。 双轴补偿器的作用是当仪器竖轴发生倾斜时自动改正垂直角度和水平角度 的倾斜量，而对于单轴补偿器来说本质上只改正垂直角度倾斜。只有当仪器的竖轴绝对垂直时补偿器的0位也处于绝对垂直位。那么当竖轴发生倾斜时、补偿器的自动改正量才是完全正确的。 另外，我们知道仪器的照准误差是视准轴与横轴不正交所产生的误差；横轴误差是横轴与竖轴不垂直的误差；垂直0点偏移即竖盘指标差是仪器正镜时将视准轴水平放置而垂直角度不等于90°00′00″的误差，而垂直0点偏移与垂直度盘和横轴的垂直关系度有关；也就是说，照准误差、横轴误差、竖盘指标差等三个指标是相互关联和影响的。 通常说的三轴补偿改正很多都是指除了对X轴和Y轴的改正仪器修正垂直角和水平角度读数外，增加照准误差的自动改正。实际上，照准误差利用测量方法可以消除。所以三轴补偿的意义不是很大。
全站仪的使用原理和操作方法内容：了解全站仪的分类、等级、主要技术指标；掌握全站仪的基本操作，测角、测边、测三维坐标和三维坐标放样的原理和操作方法；了解全站仪的对边测量、悬高测量、面积测量等方法。 重点：全站仪的基本操作，测角、测边、测三维坐标和三维坐标放样的原理和操作方法。 难点：全站仪测三维坐标和三维坐标放样的原理和操作方法。 教学方法：采取演示法教学。讲解拓普康全站仪使用，在课堂上每讲一项功能后，利用多媒体课室的优点，现场演示一次，并将操作过程通过投影仪投影到屏幕上，起到直观、形象的效果，使学生能迅速掌握全站仪的使用。 § 7.1 全站仪（total station）的功能介绍： 随着科学技术的不断发展，由光电测距仪，电子经纬仪，微处理仪及数据记录装置融为一体的电子速测仪（简称全站仪）正日臻成熟，逐步普及。这标志着测绘仪器的研究水平制造技术、科技含量、适用性程度等，都达到了一个新的阶段。 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。与传统的方法相比，省去了大量的中间人工
操作环节，使劳动效率和经济效益明显提高，同时也避免了人工操作，记录等过程中差错率较高的缺陷。 全站仪的厂家很多，主要的厂家及相应生产的全站仪系列有：瑞士徕卡公司生产的TC 系列全站仪；日本TOPCN （拓普康）公司生产的GTS 系列；索佳公司生产的SET 系列；宾得公司生产的PCS 系列；尼康公司生产的DMT 系列及瑞典捷创力公司生产的GDM 系列全站仪。我国南方测绘仪器公司90 年代生产的NTS 系列全站仪填补了我国的空白，正以崭新的面貌走向国内国际市场。 全站仪的工作特点： 1、能同时测角、测距并自动记录测量数据； 2、设有各种野外应用程序，能在测量现场得到归算结果； 3、能实现数据流； 一、TOPCON 全站仪构造简介
全站仪坐标放样原理 (1)打开电源开关转动望远镜 (2)按(MENU)主菜单键 (3)按F1放样 (4)按F4确认 (5)按F1测站点设置 (6)按F3(NZE) (7)按F1先输入X坐标(站点)然后按F4确认再按F1输入Y坐标 (8)按3次F4确认键 (9)按F2后视点设置 (10)按F3(NE) (11)按F1先输入后视X坐标然后按F4确认再按F1输入Y点坐标 (12)按2次F4确认 (13)(对准棱镜对点)按F3(是) (14)按F3放样 (15)按F3(NEZ) (16)按F1先输入需放点X坐标按F4确认再按F1输入Y坐标 (17)按3次F4确认 (18)按F1极差键 (19)转动水平度盘使水平角接近00旋紧启动微调将水平角dHR为000’0”然后对准方向棱镜 (20)按F1测距当dHD为0.000表示方向距离正确(-数往后+数往前) 注:再下点按F4输入错误按ESC键 距离测量 (1)打开电源转动望远镜 (2)按2次(DISP)切换键进入平距、高差测量模式 (3)照准棱镜中心 (4)按F1（测距）键 (5)记录测量数据 注：按（ESC）键测距值被清空。按3次（DISP）切换键可将测距结果切换斜距示 斜距测距 （1）开机进入菜单界面按（DISP）切换键 （2）照准棱镜中心 （3）按F1测距键 角度测量 （1）开机照准目标A点 （2）设置A点水平角为000’0“（按F1置零键再按F3是键） （3）照准目标B点便知水平角和竖直角
采集全站仪坐标数据 (1)开机并转动镜头 (2)按(MENU)菜单功能键 (3)按F1放样键 (4)按F4确认键 (5)按F1测站点设置 (6)按F3(NEZ)键 (7)按F1输入站点X坐标及Y坐标 (8)按3次F4确认键 (9)按F2后视点设置 (10)按F3(NE)键 (11)按F1输入后视X坐标及Y坐标 (12)按2次确认键 (13)对准后视棱镜点对点按F3是键 (14)按退出键(ESC) (15)按F2数据采集 (16)按F2列表 (17)按F4确认 (18)按F3碎部点 (19)按F3测量键 (20)按F3(NEZ)键测到该位置点坐标数据 注:需测下一点对准该点按F3测量键 水平角(左右)切换 (1)照准目标水平角置零 (2)按F4功能键次 (3)按F2(左右)键水平角右角模式转换左角模式 注:每按1次F2键左右角依次转换 面积测量 (1)开机按(ENU)功能键 (2)按F3程序 (3)按F3面积 (4)按F1测距 注:每对1次棱镜按1次F1键 全站仪坐标放样详细过程步骤 最佳答案 14．放样测量
全站仪自由设站法的 解算原理
全站仪自由设站法的解算原理 电子全站仪是具有测角、测距、数据运算和存储功能于一体的测绘仪器, 它的出现给传统测量模式带来革命性地改进, 在节省人力、时间方面的效益非常显著, 以前5、6 个人几天时间才完成的测量工作, 到现在也许只需两个人几个小时就可完成。基于全站仪的极坐标测量放样方法, 在现场需进行多次多个步骤的繁杂数据计算, 依靠人工是无法胜任的,CASIO 系列可编程计算器可很好地解决上述问题, 它具有机身轻便小巧、功能强大、价格低廉的特点, 在工程运算方面得到广泛应用, 它与全站仪配合使用, 可很好弥补全站仪在软件方面的不足, 是当今的主流配置。好的仪器设备, 还需人的科学合理操作运用, 才可能发挥它内在的最大功用, 从而减轻人类劳动强度和提高工作率。由于自身工作的需要, 笔者编写有多个工作相关的测量程序, 其中的基于两边一角的自由设站法及其相应CASIO 编程计算器的交会坐标计算程式, 该方法通用性强、效率高, 程式简洁、易于理解, 值得推广应用。自由设站法即根据测区的现场条件和测设任务, 利用全站仪测距、测角的功能, 选择最有利于工作开展的地点架设仪器, 通过对有限已知点地观测, 获取必要的计算参数, 进而解算测站坐标, 达到“一站到位”的工作效果, 大大提高设站的灵活性和便捷性。依据已知的两个控制点,
解算一个中间加密点坐标, 是自由设站法最典型的解算条件。一、自由设站法解算思路两头有已知点, 待求一个中间点, 其实是无连接角附合导线的特例, 无连接角附合导线的 坐标计算思路完全适用于它, 只需测得两条导线的边长和它们之间的夹角就可算得测站坐标。如图1 所示, AB为已 知控制点, P为为仪器架设点,观测得PA、PB 导线边长 D1、D2及夹角β, 设导线从A点出发, 经P 点符合到B 点, 计算过程如下。( 一) 计算各导线边的假定方位角。( 六) 计算点位误差理论上从A、B 两点起算至中间P 点的坐标值应相等, 因测量误差的存在, 两者并不相等, 坐标误差值等于两者之差( 几何意义见图2) :( 七) 计算P 点坐标K 值应符合相应测设等级精度的要求, 否则应查明超限的原因。K≤K 容时, P 点坐标按简易平差计算, 即取两者的平均值作为计算结果:( 八) 点位精度分析根据两边一角后交点位中误差公式推证:1.点位精度与测边长短和交角大小有关, 交会角β在30°- 150°范围内其点位误差值变化不甚显著, 以β 接近90°的点 位精度最佳。2.待定点的精度对称于已知边的中垂线, 相对 地说, 当交会角为定值时, 点位沿等角圆弧移动偏离中垂线 远的点则其精度要优于中垂线上的点, 位于垂线上的点位误差最大。3.当两测边中有一边短于已知边且为定值时, 其点 位精度, 随交会角度变小而降低, 反之则高。经实践证明, 只要AB 导线精度符合使用要求, 中间加密点的误差值也在容
全站仪测距基本原理与方法 全站仪，即全站型电子速测仪。它是随着计算机和电子测距技术的发展，近代电子科技与光学经纬仪结合的新一代既能测角又能测距的仪器，它是在电子经纬仪的基础上增加了电子测距的功能，使得仪器不仅能够测角，而且也能测距，并且测量的距离长、时间短、精度高。全站型电子速测仪是由电子测角、电子测距、电子计算和数据存储单元等组成的三维坐标测量系统，测量结果能自动显示，并能与外围设备交换信息的多功能测量仪器。由于全站型电子速测仪较完善地实现了测量和处理过程的电子化和一体化，所以人们也通常称之为全站型电子速测仪或称全站仪。 电子测距的基本原理 电子测距即电磁波测距，它是以电磁波作为载波，传输光信号来测量距离的一种方法。它的基本原理是利用仪器发出的光波（光速C已知），通过测定出光波在测线两端点间往返传播的时间t 来测量距离S: S=Ct/2 (4.15) 式中乘以1/2是因为光波经历了两倍的路程。 按这种原理设计制成的仪器叫做电磁波测距仪。根据测定时间的方式不同，又分为脉冲式测距仪和相位式测距仪。脉冲式测距仪是直接测定光波传播的时间，由于这种方式受到脉冲的宽度和电子计数器时间分辨率限制，所以测距精度不高，一般为1～5m。相位式光电测距仪是利用测相电路直接测定光波从起点出发经终点反射回到起点时因往返时间差引起的相位差来计算距离，该法测距精度较高，一般可达5～20mm。目前短程测距仪大都采用相位法计时测距。 通常是开机后将观测时的温度和气压输入全站仪，仪器自动对距离进行温度和气压改正。 测定气温通常使用通风干湿温度计，测定气压通常使用空盒气压表。气压表所用单位有mb （102Pa）和mmHg（133.322Pa）两种，而1mb＝0.7500617mmHg。气温读数至1度，气压读数至1mmHg。小知识：《温度和气压对测距的影响》 在一般的气象条件下，在1Km的距离上，温度变化1度所产生的测距误差为0.95mm，气压变化1mmHg所产生的测距误差为0.37mm，湿度变化1mmHg所产生的测距误差为0.05mm。湿度的影响很小，
光电度盘一般分为两大类：一类是由一组排列在圆形玻璃上具有相邻的透明区域或不透明区的同心圆上刻得编码所形成编码度盘进行测角；另一类是在度盘表面上一个圆环内刻有许多均匀分布的透明和不透明等宽度间隔的辐射状栅线的光栅度盘进行测角。也有将上述二者结合起来，采用“编码与光栅相结合”的度盘进行测角。 1、编码度盘测角原理 在玻璃圆盘上刻划几个同心圆带，每一个环带表示一位二进制编码，称为码道(如下图所示）。如果再将全圆划成若干扇区，则每个扇形区有几个梯形，如果每个梯形分别以“亮”和“黑”表示“0”和“1”的信号，则该扇形可用几个二进数表示其角值。例如，用四位二进制表示角值，则全圆只能刻成24＝16个扇形，则度盘刻划值为360o/16=，如图所示，这显然是没有什么实际意义的。如果最小值为20”，则需刻成(360×60×60)/20=64800个扇形区，而64800≈216个码道。因为度盘直径有限，码道愈多，靠近度盘中心的扇形间隔愈小，又缺乏使用意义，故一般将度盘刻成适当的码道，再利用测微装置来达到细分角值的目的。 2、增量式光栅度盘测角原理 均匀地刻有许多一定间隔细线的直尺或圆盘称为光栅尺或光栅盘。刻在直尺上用于直线测量的为直线光栅（如图 2-2-31(a) ），刻在圆盘上的等角距的光栅称为径向光栅（如图 2-2-31 (b) ）。设光栅的栅线（不透光区）宽度为 a ，缝隙宽度为 b ，栅距 d ＝ a ＋ b ，通常 a ＝ b ，它们都对应一角度值。在光栅度盘的上下对应位置上装上光源、计数器等，使其随照准部相对于光栅度盘转动，可由计数器累计所转动的栅距数，从而求得所转动的角度值。因为光栅度盘上没有绝对度数，只是累计移动光栅的条数计数，故称为增量式光栅度盘，其读数系统为增量式读数系统。 2-2-31(a)2-2-31(b) 增量式光栅度盘测角原理 如图2-2-32所示。指示光栅、接收管、发光管位置固定在照准部上。当度盘随照准部移动时，莫尔条纹落在接收管上。度盘每转动一条光栅，莫尔条纹在接收管上移动一周，流过接收管的电流变化一周。当仪器照准零方向时，让仪器的计数器处于零位，而当度盘随照准部转动照准某目标时，流过接收管电流的周期数就是两方向之间所夹的光栅数。由于光栅之间的夹角是已知，计数器所计的电流周期数经过处理就刻有显示处角度值。如果在电流波形的每一周期内再均匀内插n个脉冲，计算器对脉冲进行计数，所得的脉冲数就等于两个方向所夹光栅数的n倍，就相当于把光栅刻划线增加了n倍，角度分辨率也就提高了n倍。使用增量式光栅度盘测角时，照准部转动的速度要均匀，不可突快或太快，以保证计数的正确性。 增量式光栅度盘测角原理
全站仪测量原理 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 全站仪:即全站型电子测距仪（Electronic Total Station），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。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。因其一次安置仪器就可完成该测站上全部测量工作，所以称之为全站仪。广泛用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程测量或变形监测领域。 最初速测仪的距离测量是通过光学方法来实现的，我们称这种速测仪为“光学速测仪”。实际上，“光学速测仪”就是指带有视距丝的经纬仪，被测点的平面位置由方向测量及光学视距来确定，而高程则是用三角测量方法来确定的。 随着电子测距技术的出现，大大地推动了速测仪的发展。用电磁波测距仪代替光学视距经纬仪，使得测程更大、测量时间更短、精度更高。人们将距离由电磁波测距仪测定的速测仪笼统地称之为“电子速测仪”（Electronic Tachymeter）。然而，随着电子测角技术的出现。这一“电子速测仪”的概念又相应地发生了变化，根据测角方法的不同分为半站型电子速测仪和全站型电子速测仪。半站型电子速测仪是指用光学方法测角的电子速测仪，也有
称之为“测距经纬仪”。这种速测仪出现较早，并且进行了不断的改进，可将光学角度读数通过键盘输入到测距仪，对斜距进行化算，最后得出平距、高差、方向角和坐标差，这些结果都可自动地传输到外部存储器中。全站型电子速测仪则是由电子测角、电子测距、电子计算和数据存储单元等组成的三维坐标测量系统，测量结果能自动显示，并能与外围设备交换信息的多功能测量仪器。由于全站型电子速测仪较完善地实现了测量和处理过程的电子化和一体化，所以人们也通常称之为全站型电子速测仪或简称全站仪。 1全站仪的测量原理 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
全站仪基础知识基本操作培训 1、内容：了解全站仪的分类、等级、主要技术指标；掌握全站仪的基本操作，测角、测边、测三维坐标和三维坐标放样的原理和操作方法；了解全站仪的对边测量、悬高测量、面积测量等方法。 2、重点：全站仪的基本操作，测角、测边、测三维坐标和三维坐标放样的原理和操作方法。 3、难点：全站仪测三维坐标和三维坐标放样的原理和操作方法。 教学方法：采取演示法教学。讲解拓普康全站仪使用，在课堂上每讲一项功能后，利用多媒体课室的优点，现场演示一次，并将操作过程通过投影仪投影到屏幕上，起到直观、形象的效果，使学生能迅速掌握全站仪的使用。 § 7.1 全站仪（total station）的功能介绍 随着科学技术的不断发展，由光电测距仪，电子经纬仪，微处理仪及数据记录装置融为一体的电子速测仪（简称全站仪）正日臻成熟，逐步普及。这标志着测绘仪器的研究水平制造技术、科技含量、适用性程度等，都达到了一个新的阶段。
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。与传统的方法相比，省去了大量的中间人工操作环节，使劳动效率和经济效益明显提高，同时也避免了人工操作，记录等过程中差错率较高的缺陷。 全站仪的厂家很多，主要的厂家及相应生产的全站仪系列有：瑞士徕卡公司生产的 TC 系列全站仪；日本 TOPCN （拓普康） 公司生产的 GTS 系列；索佳公司生产的 SET 系列；宾得公司生产的PCS 系列；尼康公司生产的 DMT 系列及瑞典捷创力公司生产的 GDM 系列全站仪。我国南方测绘仪器公司 90 年代生产的 NTS 系列全站 仪填补了我国的空白，正以崭新的面貌走向国内国际市场。 全站仪的工作特点： 1、能同时测角、测距并自动记录测量数据； 2、设有各种野外应用程序，能在测量现场得到归算结果； 3、能实现数据流； 一、TOPCON 全站仪构造简介
全站仪测量坐标基本原理 说明：以下内容仅仅是全站仪进行坐标测量的基本原理，不涉及具体的仪器操作，不同的仪器操作面板会有所差异，具体见说明书。为了说明的简化，仅仅进行平面坐标的讨论，且不涉及具体计算公式，详细论述在一般的《测量学》上有论述。 X 图1：整体坐标系和局部坐标系关系图 所有的物体都可以用一定的坐标系来描述。现已知两个坐标系：整体坐标系XOY和局部坐标系x’0'y’。又因为任意两个直角坐标系之间通过平移和转动可以相互转化：比如x’0'y’坐标系可以先通过平移（-△X，-△Y），使O’和O重合，再逆时针转过α角，二者实现重合，这个过程用数学表达式描述为{X}=[A]{x’}+{b},其中{X}代表XOY坐标系的坐标向量，{x’}代表x′ 0′ y′坐标系内的坐标向量，[A]代表转动矩阵,b代表平移向量｛-△X，-△Y｝T
x’y’ 图2、全站仪自身坐标系 对于全站仪，其仪器的轴线中心可以确定一个局部坐标系，根据上面的转换关系，则可以将任意局部坐标系内的测量坐标转换到整体坐标系。又根据前面所述，二者之间的转化需要确定转动矩阵A（关键是α）和平移向量b。这两个量可以通过设站得到。 X 图3.全站仪设站的原理 设站的过程：整平仪器→输入测站点的绝对坐标（X0,Y0）→输入后视点的绝对坐标（Xb,Yb）→照准后视点测距定向，设站结束→进行坐标测量。 通过描述可知：输入测站点的绝对坐标，即整体坐标系内的坐标，得到局部坐标O’相 对于整体坐标O的偏移量。输入后视点绝对坐标（Xb,Yb），同样位于整体坐标系内，因为O’和b点的坐标均为整体坐标系内的坐标，两点确定一条直线，这样就可以得到向量O’b，是一个有大小和方向的量，其方位角即为α，综上，两个关键因素b和α确定了，可以进行坐标的转换。 当然在实际操作时，输入后视点的坐标后，需要照准后视点，点击测距，这样仪器内部才能计算出这个转换关系。当然，根据前述，照准后视点后，输入方位角，点击测距，同样
全站仪测距基本原理与方法 距技术的发展，近代电子科技与光学经纬仪结合的新一代既能测角又能测距的仪器，它是在电子经纬仪的基础上增加了电子测距的功能，使得仪器不仅能够测角，而且也能测距，并且测量的距离长、时间短、精度高。全站型电子速测仪是由电子测角、电子测距、电子计算和数据存储单元等组成的三维坐标测量系统，测量结果能自动显示，并能与外围设备交换信息的多功能测量仪器。由于全站型电子速测仪较完善地实现了测量和处理过程的电子化和一体化，所以人们也通常称之为全站型电子速测仪或称全站仪。 电子测距的基本原理 电子测距即电磁波测距，它是以电磁波作为载波，传输光信号来测量距离的一种方法。它的基本原理是利用仪器发出的光波（光速C已知），通过测定出光波在测线两端点间往返传播的时间t来测量距离S: S=Ct/2 (4.15) 式中乘以1/2是因为光波经历了两倍的路程。 按这种原理设计制成的仪器叫做电磁波测距仪。根据测定时间的方式不同，又分为脉冲式测距仪和相位式测距仪。脉冲式测距仪是直接测定光波传播的时间，由于这种方式受到脉冲的宽度和电子计数器时间分辨率限制，所以测距精度不高，一般为1～5m。相位式光电测距仪是利用测相电路直接测定光波从起点出发经终点反射回到起点时因往返时间差
引起的相位差来计算距离，该法测距精度较高，一般可达5～20mm。目前短程测距仪大都采用相位法计时测距。 通常是开机后将观测时的温度和气压输入全站仪，仪器自动对距离进行温度和气压改正。 测定气温通常使用通风干湿温度计，测定气压通常使用空盒气压表。气压表所用单位有mb（102Pa）和mmHg（133.322Pa）两种，而1mb＝0.7500617mmHg。气温读数至1度，气压读数至1mmHg。 小知识：《温度和气压对测距的影响》 在一般的气象条件下，在1Km的距离上，温度变化1度所产生的测距误差为0.95mm，气压变化1mmHg所产生的测距误差为0.37mm，湿度变化1mmHg所产生的测距误差为0.05mm。湿度的影响很小，可以忽略不计，当在高温、高湿的夏季作业时，就应考虑湿度改正。 注意： 1、只要温度精度达到1度，气压精度达到27mmHg，则可保证1Km的距离上，由此引起的距离误差约在1mm左右。 2、当气温t＝35度，相对湿度为94％，则在1Km距离上湿度影响的改正值约为2mm。由此可见，在高温、高湿的气象条件下作业，对于高精度要求的测量成果，这一因素不能不予以考虑。 3、由于地铁轨道工程测量以两站一区间分段进行，从导线复测到控制基标测量，再到加密基标测量所涉及的距离测量都属短距离测量，上述改正值较小，只要正确设置温度值和气压值即可满足规范要求。 二、全站仪测距的精度问题
全站仪放样实验报告 篇一：全站仪综合试验实验报告 综合试验实验报告 一、实验题目全站仪测量综合实验 二、实验目的 1. 熟悉全站仪的基本操作。 2. 熟悉全站仪的基本测量功能。 3. 熟悉并掌握用全站仪进行施工点位放样。 三、实验基本原理 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。 1.电子测距原理： 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。脉冲法基本测距原理如下图示： 2.电子测角原理：
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。增量式光栅度盘测角原理如图示： 由于光栅之间的夹角是已知，计数器所计的电流周期数经过处理就刻有显示处角度值。 四、实验基本步骤 1、坐标测量 （1）首先对中整平，过后开机； （2）设置测站，输入测站点坐标； （3）设置后视点方位角（后视方位角可通过输入测站点和后视点坐标后，照准后视点进行设置）； （4）精确照准目标棱镜中心后，在坐标测量菜单屏幕下点击测量，测量完成后，显示出目标点的坐标值以及到目标点的距离、垂直角和水平角。 2、面积测量 （1）进入标准测量； （2）点击程序→坐标解析→面积计算； （3）标记所需计算点； （4）点击计算即可得出所选点的连线封闭而成的图形的面积。 3、放样 （1）首先对中整平，过后开机；