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20世纪60年代末期，联邦德国奥普托（Opton）在1968年生产出世界第一台全站型电子速测仪RegEltal 4，测距精度为±（5～10）mm，水平方向和垂直方向观测中误差分别为±3″和±5″，重达21.5kg。20世纪70年代是全站仪生产相对稳定和探索的阶段，典型产品有1977年美国休利特-帕卡德公司（Hewlett-Packand）生产的HP3820A，其测距精度为±（5mm+5×10 -6 × D ），水平方向和垂直方向观测中误差分别为±2″和±4″，重（含电池）9.1kg。随着电子测角技术和数据处理与存储性能的提高，全站仪在20世纪80年代得到了迅速的发展。1983年瑞士威特厂生产了采用动态测角原理的全站仪TC2000，其测距精度为±（3mm+2×10 -6 × D ），水平方向和垂直方向观测中误差均为±0.5″，主机重为9.6kg。20世纪90年代，全站仪的功能进一步丰富和完善，并在测绘等领域得到普遍应用。
全站仪有整体式和组合式两种。组合式全站仪是电子经纬仪和光电测距仪及电子手簿组合成一体，并通过电子经纬仪两个数据输入输出接口与测距仪相连接组成的仪器。它也可以将测距部分和测角部分分开使用。
整体式全站仪是测距部分和测角部分设计成一体的仪器。它可同时进行水平角、垂直角测量和距离测量；望远镜的光轴（视准轴）和光波测距部分的光轴是同轴的，并可通过电子处理记录和传输测量数据。整体式全站仪系列型号很多，国内外生产的高、中、低各等级精度的仪器达几十种。目前在国内市场销售的国外品牌全站仪的厂商有瑞士徕卡（Leica）、美国天宝（Trimble）、日本尼康（Nikon）、日本拓普康（Topcon）、日本宾得（Pentax）、日本索佳（Sokkia）等。部分品牌全站仪见图5-7。
图5-7 部分国外品牌全站仪
国内生产全站仪的主要厂家有苏州一光仪器有限公司、北京博飞仪器股份有限公司、常州大地测绘科技有限公司、广州南方测绘仪器有限公司、上海中翰仪器有限公司、上海励精科技有限公司、广州三鼎光电仪器有限公司等。部分国产品牌全站仪见图5-8。
图5-8 部分国产品牌全站仪
因整体式全站仪有使用方便，功能强大，自动化程度高，兼容性强等诸多优点，已作为常用测量仪器普遍使用。
全站仪是一种多功能仪器，除能自动测距、测角和测高差三个基本要素外，还能直接进行自由设站、悬高测量，面积、COGO、隐蔽点测量，参考线、局部后方交会、导线、道路放样，多测回测角，变形监测、测定坐标以及放样等。具有高速、高精度和多功能的特点。因此，它既能完成一般的控制测量，又能进行施工放样和地形图的测绘。
全站仪常用的辅助设备有三脚架、全反射棱镜和反射片、垂球、管式罗盘、温度计、气压表、对讲机、打印机连接电缆、数据通信电缆、阳光滤色镜、弯管目镜以及电池、充电器、仪器箱等。
（1）三脚架 用于在测站上架设仪器，其操作使用方法与经纬仪相同（图5-9）。
图5-9 三脚架
（2）全反射棱镜和反射片 用于测量时立于测点，供望远镜照准，其形式如图5-10所示。在工程测量中，往往根据测程的不同，可选用单棱镜、三棱镜、万向棱镜和反射片等。
图5-10 全反射棱镜和反射片
（3）垂球 在无风天气下，垂球可用于仪器的对中，使用方法同经纬仪。
（4）管式罗盘 供望远镜照准磁北方向，使用时，将其插入仪器提柄上的管式罗盘插口即可，松开指针的制动螺旋，旋转全站仪照准部，使罗盘指针平分指标线，此时望远镜即指向磁北方向。
（5）打印机连接电缆 用于连接仪器和打印机，可直接打印输出仪器内数据。
（6）温度计和气压表 提供工作现场的温度和气压，用于仪器参数设置。
（7）数据通信电缆与CF卡、SD卡、U盘 数据通信电缆用于连接仪器和计算机进行数据通信[图5-11（a）]；CF卡、SD卡、U盘用于拷贝数据[图5-11（b）]。
图5-11 数据通信电缆与CF卡、SD卡、U盘
（8）阳光滤色镜和弯管目镜 阳光滤色镜[图5-12（a）]安装在望远镜的物镜上，对着太阳进行观测时，可以避免阳光造成对观测者视力的伤害和仪器的损坏；弯管目镜[图5-12（b）]是观测高度目标的垂直角太大时，为了观看目标方便而做的一种配件。
图5-12 阳光滤色镜和弯管目镜
（9）可充电电池和充电器（图5-13） 可充电电池为仪器提供电源，有镉镍电池、镍氢电池、锂电池三种，其中镉镍电池是早期产品，现已不采用；镍氢电池是镉镍电池的换代产品，由于价格比锂电池便宜，现在大多数仪器都在使用；锂电池由于价格较高，故只用于比较高档的全站仪中。充电器是为电池充电用的，注意不同仪器的充电器不能互换使用。仪器说明书中都会告诫使用者。
图5-13 可充电电池和充电器
（10）仪器和配件在仪器箱中的位置（图5-14） 仪器箱的作用是搬迁和存放仪器时保护仪器，箱中按照仪器和配件的位置予以固定。在箱中放有透明颜色的硅胶干燥剂，当干燥剂颜色变蓝后即失去干燥作用，此时必须更换干燥剂。
图5-14 仪器和配件在仪
全站仪自出现便受到了广泛的关注和肯定，它改变了测量工作的作业习惯和方式。与此同时，它还拓展了测量技术的一些概念和手段，使全站仪有着越来越广阔的应用前景。
目前最新推出的全站仪一般都具备（或部分具备）如下一些功能和特性：自检与改正功能、双向传输功能、程序化特性、特殊性、统一性和开放性。
（1）自检与改正功能 全站仪与以往的光学经纬仪在轴系关系方面并没有太多的区别，所不同的是，由于全站仪自检功能和软件功能的完善，在一定的误差范围内，仪器可以将校正后的轴系残留误差通过软件加以改正，从而使观测的结果是在正确的轴系关系下的观测结果。因此全站仪的仪器工作稳定性和精度可靠性要比光学经纬仪高。
（2）双向传输功能 全站仪发展到今天，软件已渐渐从硬件的限制中摆脱出来，计算机和全站仪之间的通信不仅仅是指计算机从全站仪中接收数据，通常计算机也可向全站仪传输数据、编码及程序，或计算机实时控制全站仪的工作状态。
（3）程序化特性 现在的全站仪具备了一些应用程序，是智能型的全站仪。全站仪都具备程序化的特性，有的已有汉化界面，有的使用了DOS或Windows·CE操作系统。仪器的内存中存储着一些常用的测量作业程序，操作者据此可以按照仪器的设定进行观测，仪器往往在现场给出结果。在野外，这些程序的使用常能极大地提高作业的效率。
现在的全站仪目前已具备如下的一些应用程序：
①度盘定向和高程传递（用于使仪器的设备坐标与地方坐标系及高程系取得一致）；
②后方交会；
③联测点（计算出两个相邻目标点间的距离和方位角）；
④放样；
⑤自由设站（类似于后方交会，但可观测多达10个后视已知点，以平差得出测站的平面位置和高程）；
⑥参考线（相对于所定义的参考线的放样程序）；
⑦遥测高程（测定可见而不可到达点的高程）；
⑧隐藏点（测定不可见点的平面位置和高程）；
⑨面积测量；
⑩测回法测角；
导线测量。
（4）特殊性 为了满足测量工作中一些特殊的作业要求，现今推出的一些全站仪从结构上来说有一些特殊性。如天宝公司的带伺服马达和无线电通信的全站仪S6、徕卡公司的带伺服马达S和指引灯或遥控器的全站仪、拓普康公司的带伺服马达的全站仪以及索佳公司的SRX全站仪。这些仪器或可设置自动跟踪目标功能，或可设置自动放样功能，甚至实现测站无人值守，由目标站来遥控测站，实现所谓“单机作业系统”，简称“测量机器人”。
（5）统一性和开放性 计算机的发展是建立在自身的标准性和兼容性基础之上的，故能迅速地发展。而测量工作随着测量技术的进步，对计算机的依赖也越来越大，这就从客观上要求测量仪器具有某种“统一性”，以便为仪器的发展、测量工作效率的大幅度提高铺平道路，进而达到“开放性”。这种思想最先由徕卡公司于1994年初提出，随后，便向市场推出了这一思想方法的产物——Wild GPS300接收机和TPS1200全站仪定位系统。
所谓“统一性”，是指仪器间具备统一的存储介质、数据接口和数据格式。所谓“开放性”，是指由于仪器具备了统一性的条件，故能够达到相互间的开放，即仪器之间的数据交换与共享。同时，由于“统一性”，使得用户也易于加入到仪器软件开发的行列，让仪器按照用户的特殊工作顺序和要求进行作业，彻底改变了以往用户只能被动接受仪器的工作顺序和要求、无从“自主”的状态，从而达到了对用户的开放。
过去进行大范围地形图测绘的工作步骤是：首先进行外业等级控制测量和内业解算；然后进行图根控制测量和内业计算；最后展点、测图。而在开放性的指导下，现在的工作步骤是：野外实时差分GPS进行等级控制测量；将GPS接收机中记录控制点坐标的PCMCIA卡取出，插入全站仪，进行图根导线测量，全站仪实时解算出图根点坐标；展点、测图（若有电子平板测图系统的话，可现场成图）。
综上所述，由于全站仪的这些特点，使之成为地面数字测图的主要仪器，而且使用范围正在扩大，从传统的测图、放样，扩展到目前的实时变形监测、工业测量、特殊工程测量等。全站仪作为测量工作的最常规仪器之一，将发挥越来越大的作用。
（1）仪器结构 尼康DTM-532C全站仪的外貌和结构如图5-15所示。该仪器属于整体式结构，测角测距等使用同一望远镜和同一微处理系统，盘左和盘右各设一组键盘和液晶显示器，以方便操作。在基座下方设有RS-232C串行信号接口，用于仪器与外部设备间的数据互传。仪器采用中文显示，DTM-532C的测角精度为±2″，一般气象条件下测程为3.6km，测距精度为2mm+2ppm。
图5-15 尼康DTM-532C全站仪
1—C-80电池；2—望远镜目镜；3—管
（2）键盘设置 仪器共设置有21个键，其主要功能见表5-1。
表5-1 键盘设置及主要功能
（3）主要特点
①重量轻，主机及电池仅重5.5kg。
②电池使用时间长，连续测距/测角可达10.5h，如果间隔30s测角/测距可连续使用24h。
③操作简便，直接面谈操作，数字和字母输入方便，适合外业工作；简洁的屏幕数据显示，可任意切换显示画面。
④高密度集成EDM，测距更快，更稳健，精确测距仅需1.0s，跟踪测距0.5s。
⑤国际标准IPX4级防水设计，适应全天候作业。
⑥独有的红光导向系统，带有前、后、左、右四个方向指示。
（1）测前的准备工作 首先安装电力充足的配套电池，也可使用外部电源。对中、整平工作与普通经纬仪操作方法相同，如要测距离等则需在目标处设置反光棱镜。
（2）开机
（3）角度测量
若要将起始目标的读数设置一个0度以外的度数可接[2]键输入；选择[3]键可重复测同一角度取平均值；选择[4]键可进行盘左、盘右测量。
（4）距离测量
若在测量中想要改变目标高HT或温度、气压等，接[HOT]键进行选择输入。
（5）坐标测量 实际上坐标测量也是测量角度和距离（图5-16），再通过机内软件由已知点坐标计算未知点坐标，因此坐标测量须先输入测站点坐标和后视点坐标或已知方位角，现以直接输入测站点和后视点坐标为例说明。
图5-16 坐标测量
按[DSP]换屏显示键1s，可改变屏幕显示内容，有角度、距离、坐标等，按需选择。
（6）放样测量 进行放样测量前亦需先设站，其操作步骤同坐标测量的①～⑥。
①按水平角和距离进行放样（图5-17）。
图5-17 按水平角和距离进行放样
②按坐标进行放样（图5-18）。
图5-18 坐标放样
在放样中，亦可用[DSP]键切换屏幕显示内容。
③按距离进行放样（图5-19）。适用于道路放样中在控制桩间加插等距桩，也适用于在已知角度、距离时的极坐标放样。
图5-19 距离放样
以上只是介绍了尼康DTM-532C全站仪的一些基本操作，另外还有数据采集、后方交会、遥测悬高、对边测量、面积测量、自由设站、方位角、角度偏心、距离偏心、圆柱偏心、平面偏心等许多其他功能，可参阅随机的操作手册进行操作。
【例5-1】 使用全站仪进行悬高测量时，棱镜应放置在（ ）。 （被测目标正下方）
【例5-2】 进行放样测量前需先（ ），才能进行放样工作。 （设站）
（1）全站仪物镜不可对着太阳或其他强光源（如探照灯等），以免损坏光敏二极管，在阳光下作业需撑伞。
（2）测站应远离变压器、高压线等，以防强电磁场的干扰。
（3）测线应高出地面和离开障碍物1.3m以上。
（4）应避免测线两侧及镜站后方有反光物体（如房屋玻璃窗、汽车挡风玻璃等），以免背景干扰产生较大测量误差。
（5）旋转照准部时应匀速旋转，切忌急速转动。
（6）防止雨淋湿仪器，以免发生短路，烧毁电气元件。
（7）任何温度的突变都会缩短仪器测程或可使仪器受潮，注意使仪器有一个适应环境温度的缓变过程。
（8）选择有利的观测时间，一天中，上午日出后半小时至一个半小时，下午日落前三小时至半小时为最佳观测时间，阴天、有微风时，全天都可以观测。
（9）电池要经常进行充、放电保养。长期不用仪器时应定期充电。依季节每一个月至三个月通电一次，每次约一个小时。
（10）仪器在运输时必须注意防潮、防震和防高温。测量完毕立即关机。迁站时应先切断电源，切忌带电搬动。