控制测量学电子全站仪

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1、电子全站仪4.5.1全站仪的概念1．全站仪的概念及应用（1）全站仪的概念由于电子测距仪、电子经纬仪及微处理机的产生与性能不断完善，在20世纪60年代末出现了把电子测距、电子测角和微处理机结合成一个整体、能自动记录、存储并具备某些固定计算程序的电子速测仪。因该仪器在一个测站点能快速进行三维坐标测量、定位和自动数据采集、处理、存储等工作，较完善地实现了测量和数据处理过程的电子化和一体化，所以称“全站型电子速测仪”，通常又称为“电子全站仪”或简称“全站仪”。早期的全站仪由于体积大、重量重、价格昂贵等因素，其推广应用受到了很大的局限。自20世纪80年代起，由于大规模集成电路

2、和微处理机及其半导体发光元件性能的不断完善和提高，使全站仪进入了成熟与蓬勃发展阶段。其表现特征是小型、轻巧、精密、耐用、并具有强大的软件功能。特别是1992年以来，新颖的电脑智能型全站仪投入世界测绘仪器市场，如：索佳（SOKKIA）SET系列、拓普康（TOPCON）GTS700系列、尼康（NIKON）的DTM－700系列、莱卡（LEICA）的TPS1000系列等，使操作更加方便快捷、测量精度更高、内存量更大、结构造型更精美合理。（2）全站仪的应用全站仪的应用范围已不仅局限于测绘工程、建筑工程、交通与水利工程、地籍与房地产测量，而且在大型工业生产设备和构件的安装调试、

3、船体设计施工、大桥水坝的变形观测、地质灾害监测及体育竞技等领域中都得到了广泛应用。全站仪的应用具有以下特点：1）在地形测量过程中，可以将控制测量和地形测量同时进行。2）在施工放样测量中，可以将设计好的管线、道路、工程建筑的位置测设到地面上，实现三维坐标快速施工放样。3）在变形观测中，可以对建筑（构筑）物的变形、地质灾害等进行实时动态监测。4）在控制测量中，导线测量、前方交会、后方交会等程序功能，操作简单、速度快、精度高；其它程序测量功能方便、实用、应用广泛。5）在同一个测站点，可以完成全部测量的基本内容，包括角度测量、距离测量、高差测量；实现数据的存储和传输。6）通

4、过传输设备，可以将全站仪与计算机、绘图机相连，形成内外一体的测绘系统，从而大大提高地形图测绘的质量和效率。2．全站仪的基本组成及结构（1）全站仪的基本组成由上所知，全站仪由电子测角、电子测距、电子补偿、微机处理装置四大部分16组成，它本身就是一个带有特殊功能的计算机控制系统。其微机处理装置是有微处理器、存储器、输入和输出部分组成。由微处理器对获取的倾斜距离、水平角、竖直角、垂直轴倾斜误差、视准轴误差、垂直度盘指标差、棱镜常数、气温、气压等信息加以处理，从而获得各项改正后的观测数据和计算数据。在仪器的只读存储器中固化了测量程序，测量过程有程序完成。仪器的设计框架如图4

5、-20所示。补偿部分测角部分测距部分CPUI/O接口中央处理器输入输出电源显示屏键盘图4-20仪器的设计框架其中：电源部分是可充电电池为各部分供电；测角部分为电子经纬仪可以测定水平角、竖直角、设置方位角；补偿部分可以实现仪器垂直轴倾斜误差对水平、垂直角度测量影响的自动补偿改正；测距部分为光电测距仪可以测定两点之间的距离；中央处理器接受输入指令、控制各种观测作业方式、进行数据处理等；输入、输出包括键盘、显示屏、双向数据通信接口。从总体上看，全站仪的组成可分为两大部分：1）为采集数据而设置的专用设备：主要有电子测角系统、电子测距系统、数据存储系统、自动补偿设备等。2）测

6、量过程的控制设备：主要用于有序地实现上述每一专用设备的功能，包括与测量数据相联接的外围设备及进行计算、产生指令的微处理机等。只有上面两大部分有机结合才能真正地体现“全站”功能，既要自动完成数据采集，又要自动处理数据和控制整个测量过程。（2）全站仪的基本结构全站仪按其结构可分为组合式(积木式)与整体式两种。1）组合式全站仪：组合式结构的全站仪是由测距头、光学经纬仪及电子计算部分拼装组合而成。这种全站仪的出现较早，经不断的改进可将光学角度读数通过键盘输入到测距仪并对倾斜距离进行计算处理，最后得出平面距离、高差、方位角和坐标差，这些结果可自动地传输到外部存储器中。后来发展

7、为把测距头、电子经纬仪及电子计算部分拼装组合在一起（见图4-21）。其优点是能通过不同的构件进行多样组合，当个别构件损坏时，可以用其它构件代替，具有很强的灵活性。早期的全站仪都采用这种结构。2）整体式全站仪:整体式结构的全站仪是在一个机器外壳内含有电子测距、测角、补偿、记录、计算、存储等部分（见图4-22）。将发射、接收、瞄准光学系统设计成同轴，共用一个望远镜，角度和距离测量只需一次瞄准，16测量结果能自动显示并能与外围设备双向通讯。其优点是体积小，结构紧凑，操作方便、精度高。近期的全站仪都采用整体式结构。如果仪器有水平方向和竖直方向同轴双速制动及微动手轮，瞄准