全站仪的工作原理与实际应用

贵州全站仪为您介绍全站仪的工作原理与实际应用 

1、我们平常使用比较多的全站仪有：索佳、尼康、莱卡，其中国产全站仪用的比较多的还是南方的相对好一些。不管进口的还是国产的工作原理都是一样的。

2、全站仪的主要组成部分：光电测距仪（相位式的红外光测距仪）、电子经纬仪、和数据处理系统。

3、全站仪的工作原理：

（1）测距：①光电测距仪发出红外光束到目标点位处调平后的棱镜经反射回来，全站仪计算发出光束的时间点到返回的时间点，从而计算光束运行轨迹的长度，因为光在不同介质中的运行速度的不同，所以要求精确测量时应避免大雾、高温、和空气潮湿的天气，全站仪中有测温度和测气压的装置，测得温度和气压后生成一个改正系数，在全站仪每次测距时都参与计算，尽管如此，全站仪仍然不能把所有气象因素都计算在内，所以在进行要求精度较高的测量时应选在晴朗、空气质量较好的天气进行。

②大气折光对测距的影响：光越靠近地面时折光越大，仪器支起应高出地面1m以上，特别在高温天气，靠近地面处的气浪非常大，造成的折射率也非常大，要避免在这种天气进行高精度测量。（适用所有仪器）

③棱镜常数：光在玻璃中的折射率为1.5－1.6，在空气中近似等于1，光在玻璃中传播比空气中慢很多，所以光经过棱镜中所用时间较空气中长，测得距离会比实际增大一定的距离，增大的部分为棱镜常数，这个在说明书中有所标注。

（2）测角：与经纬仪的原理是一样的仍旧采用度盘，从度盘采用电扫描和电子元件进行自动读数和液晶显示，以便把测得的角度生成电子数据，为全站仪内部计算提供数据。

（3）因为常用全站仪的光电测距测距中误差为±5mm左右，（我国现行城市测量规范将测距仪划分为两级，即，一级：为中误差小于5mm,二级为中误差大于5mm小于10mm），梭镜对中的高度误差，以及竖直角测量误差等各项因素的影响，所累积的误差是很大的，所以不宜用全站仪进行要求高程精度比较高的测量工作。

（4）全站仪内部运算：在进行坐标放样和坐标测量工作中，全站仪在已知点建站后，用另一通视的已知点做为后视，然后测距，测距后全站仪根据这两个已知点自动进行内部运算，计算出这条边的坐标方位角，此时以这条边为起始边就可以进行测量工作了。（后方交会的原理是一样的）

①坐标正算：进入坐标测量模式，照准立于未知点上的棱镜，十字丝竖丝对准对中杆中心，对准棱镜测距，全站仪根据已知点到未知点的距离，以及起始边到未知边的夹角计算未知边的坐标方位角，根据测得的距离和坐标方位角计算坐标增量，从而求得未知点坐标。

②坐标反算：进入到放样测量模式，根据要放样已知点和建站的已知点计算出坐标方位角，贵州全站仪再计算所求边与已知边的夹角，和两点的距离进行坐标方样。

另外全站仪还可以进行对边测量，悬高测量，面积测量等。

（5）竖轴倾斜的自动补偿：现在常用的全站仪安置了竖轴倾斜自动补偿器，仪器整平到3′范围以内，自动补偿精度可达0.1″，如果倾斜超出了补偿范围，全站仪将自动提示。

4、全站仪的检验：新购置的或是修理过的，再就是项目开工前一定要对全站仪进行全面的检验。（全站仪是精密的测量仪器，不要私自校正和拆卸造成不必要的损坏，要送到指定的维修点或售后进行校正或维修。）

（1）检查仪器各组成部分功能是否正常；

（2）十字丝、视准轴、水准管轴、横轴、光学对中器的检验。

①十字丝校正（竖丝校正）：瞄准一目标点旋紧水平制动螺旋和望远镜制动螺旋，再用望远镜微动螺旋使望远镜上下移动，目标点始终地竖丝上移动说明不需校正。

②视准轴检验：将仪器安置在一长约100米的直线AB的中点位置，B点放置一个有毫米分划的小尺，并垂直于直线AB。（看盘左、盘右在B尺上的读数是否重合）。

③水准管轴检验：用照准部水准管将仪器整平后，然后将照准部旋转180°，如果此时气泡仍居中则说明水准管轴垂直于竖轴，反之则需校正。

④横轴的检验：在一高墙处上选择一仰用大于30°的一目标点P,盘左瞄准P点，将望远镜放平，在墙上定出点P1，倒转望远镜以盘右瞄准P点，再将望远镜放平，在墙上又定出一点P2,如果P1、P2重合，说明横轴垂直于竖轴，反之则需校正。

⑤光学对中器的检校：

5、施工前的导线测设：

（1）附合导线：从一个高级控制点出发，最后附合到另一个高级控制点上。附合导线多用在带状地区作测图控制。公路、铁路、水利的勘测与施工。

（2）导线测量的外业工作包括：踏勘选点及建标、联测（测边、测角）。联测的过程也就是导线点加密的过程。

①全站仪的测导线边长的中误差约为±1cm。中误差m是各个真误差的平方和的平均值再开方求得的。

②用全站仪进行附合导线测量时，盘左，盘右测得的角度值差不大于40″时，就可以以上，下半测回的平均值做为观测值。

（3）导线测量的内业计算：

坐标方位角的推算：

右角推算方位角的公式为：α前=α后 180°-β右

左角推算方位角的公式为：α前=α后β右-180°

①附合导线的角度闭合差的计算：fβ=α′CD-αCD

②用起始边方位角αAB推算出的终止边方位角α′CD=

αAB n*180°-∑β右

③调整角度闭合差时，若观测角为左角时，应以闭合差相反的符号分配，反之，则应以与闭合差相同的符号分配。

④坐标增量闭合差的计算：由于测边和测角有误差，因此计算坐标增量总和∑ΔX测、∑ΔY测与理论值不相等，其差值即为坐标增量闭合差：

fx=∑ΔX测–(x终-x始)

fx=∑ΔX测–(x终-x始)

导线全长闭合差：f=

通常我们用相对闭合差来衡量导线测量的精度，导线的全长相对闭合差为：K=（∑D为导线边长之和）

如果相对闭合差K符合精度要求，则可将坐标增量的闭合差：fx、fy以相反符号按边长的正比分配到各坐标增量中。

（4）坐标的计算

从已知点坐标和改正后的各点坐标增量推算各点的坐标。

（5）附合导线 适用于带状地形，如公路、铁路的导线测设，闭合导线多用于面积较宽阔的独立地区做测图控制。闭合导线的各边的坐标方位角推算与附合导线计算方法是一样的，闭合导线的角度闭合差

fβ=∑β测-（n-2）*180°如果角度闭合差在允许范围内则可进行调整，分配原则是将闭合差以相反的符号平均分配到各观测点中，如果不能均分，一般情况下给短边的夹角多分配点，使各角的改正数总和与反号的闭合差相等，在角度分配的时候要考虑角度取位的要求，

（6）闭合导线 坐标增量的闭合差的计算与调整

贵州全站仪由于测量中的误差，改正后的角度仍有残余误差，坐标增量总和的测量计算值∑ΔX测与∑ΔY测一般都不为0，其值称为坐标增量闭合差，以fx、fy表示。