测绘仪器介绍

1、测绘仪器近代发展简史测绘仪器近代发展简史 摘要摘要 科学是从测量开始的这是 19 世纪著名科学家门捷列夫的名言。到了 21 世纪的今天，作为信息产业的三大关键技术之一，测试测量行业已经成为电子 信息产业的基础和发展保障。 而测试仪器作为测试测量行业发展不可或缺的工具，在测试测量行业的发 展中起到了巨大的作用。中国“十一五”期间，由于国家不断增加基础建设的 投入力度，在旺盛市场需求的带动下，对仪器需求不断增加，同时测试仪器市 场也正在快速发展。 全球测试仪器市场情况及分析国内电子测量仪器行业在 经过一段沉寂后，慢慢开始复苏。产品大幅增长主要有两个原因，一是市场的 巨大需求，特别是通信、广播电视市

2、场的巨大发展，引发了电子测量仪器市场 的迅速增长，二是电子测量仪器行业近几年迅速向数字化、智能化方向发展， 推出了部分数字化产品，因而在若干个门类品种上取得了较快增长。从近期中 国仪表行业发展的情况来看势头喜人的，与全国制造业一样，虽然遇到了不少 困难但仍然保持了向上发展的态势。 作来说更是质的飞跃。我国测绘仪器经历了几十年发展,由传统测绘仪器 向现代测绘仪器演进。上世纪 50 年代开始测绘仪器中发展起来各种类型的电磁 波测距仪,电磁波测距仪采用的测量定位方法由三角测量法扩展到精密导线测量 及三边测量法。同时电子计算机的出现也将测算速度大大提升,测绘数据通过计 算机的运算变得更加精确和快捷。最

3、后卫星空间技术的发展大大推动了测绘仪 器及测绘工作的发展。这些传统的测绘仪器在改革开放前是测绘事业的主要工 具,对于建国后的建筑事业发挥了重要的作用,如电子经纬仪、电磁波测距仪、 全站仪和电子水准仪等。 关键词：，电子水准仪, 电子经纬仪，全站仪，电磁波测距仪，GPS. The development and classification of surveying and mapping instruments Abstract The development of science and technology drive the development of surveying and ma

4、pping instruments, as the main tool for surveying and mapping technology surveying and mapping instruments is indispensable . Since the founding of our state , not only economic developed prosperity , but also the accuracy and continuous of surveying and mapping instruments of our country improved c

5、onstantly and automation degree are higher, which not only change the traditional measuring method for surveying and mapping work, it is a qualitative leap. Surveying and mapping instruments in China after decades, from the traditional to the modern surveying and mapping instruments of surveying and

6、 mapping instruments evolution. The 1950 s surveying and mapping instruments developed in various types of electromagnetic wave rangefinder, electromagnetic wave the ranger survey localization method by triangle measuring method of the extended to traverse survey precision and trilateral measuring m

7、ethod. At the same time the emergence of electronic computers will also measure speed greatly ascend, surveying and mapping data through the computer operations become more accurate and quick. The development of the technology of satellite space greatly promote the surveying and mapping instruments

8、and the development of the surveying and mapping work. These traditional surveying and mapping instruments in reform and opening up is the main cause before the surveying and mapping tools, for after the founding of the architectural career played an important role, such as electronic theodolite, el

9、ectromagnetic wave range finder, electronic tachometer and electronic level, etc. Key words: electronic theodolite,total station ,electronic level,GPS 目目 录录 1 绪论绪论 .1 1.1 选题背景及目的 .1 1.2 国内外研究状况.1 1.3 课题研究的内容.2 1.4 国际测绘仪器发展趋势和国内现状.2 2. .仪器的简介仪器的简介 .2 2.1 水准仪.3 2.1.2 水准仪结构与分类.6 2.1.3 水准仪原理.9 2.1.4 水准仪

10、应用与精度.8 2.1.5 水准仪发展.9 2.1.6 水准仪产品介绍.9 2.2 全站仪 .9 2.2.1 全站仪原理.9 2.2.2 全站仪发展.10 2.2.3 全站仪的分类.10 2.2.4 全站仪的结构.10 2.2.5 全站仪的应用.11 2.2.6 全含义的产品介绍.11 2.3 经纬仪.12 2.3.1 经纬仪原理.13 2.3.2 经纬仪结构.14 2.3.3 经纬仪分类.15 2.3.4 经纬仪发展.16 2.3.5 经纬仪应用.17 2.3.6 经纬仪的产品介绍.17 2.4.测距仪 .18 2.4.1 测距仪分类.19 2.4.2 测距仪原理.20 2.4.3 测距仪的

11、应用.21 2.4.3 测距仪的发展.22 2.4.4 测距仪的精度指标.22 2.4.5 测距仪的产品介绍.23 2.5 GPS .24 2.5.1 GPS 组成部分 .24 2.5.2 GPS 定位原理 .25 2.5.3 GPS 发展的主要趋势.26 2.5.4 GPS 的应用 .26 2.5.5 GPS 的精度指标 .26 2.5.6 GPS 的产品介绍 .27 致谢致谢 .29 参考文献参考文献 .30 附附 录录 .19 1.1.绪论绪论 1.11.1 选题背景及目的选题背景及目的 在测量工作中，测绘仪器越来越成为不可或缺的一部分，它的发展与进步 引导着测绘行业的进步，因此，对测绘

12、一起发展的了解成为每一个测量人所必 修的一刻，在科技飞速发展的 21 实际，各种仪器也以其所特有的功能和精确度 逐步占领测绘仪器市场 1.21.2 国内外研究现状国内外研究现状 1.41.4 国国际际测测绘绘仪仪器器发发展展趋趋势势和和国国内内现现状状 现代测绘仪器的发展基本上没有脱离传统仪器的脚步,但是在卫星技术兴 起之时带动了测量技术的进一步发展。美国建立为军用舰艇导航服务的卫星服 务之后,新一代卫星导航系统开始进入研究阶段,随着研究的深入,全球定位系统 进入到使用阶段。全球定位系统具有覆盖面广、功能多、精度高以及实时定位 等功能,这项技术代表着新型测绘技术的演进。中国在 20 世纪 80

13、 年代后期开始 研发全球定位系统,90 年代开始组装并拥有了自主品牌的全球定位系统接收机。 这些技术成果成功运用在测绘仪器中,数字化的到来也使得我国测绘仪器的发展 进入了新纪元。进入 21 世纪以来,数字化程度加深,微型技术的发展使得数据的 迅速无缝交换成为了测绘仪器的重要特征。先数字化、网络技术与现代测绘仪 器的结合成为了未来测绘仪器的主要发展趋势。各种智能仪器、虚拟仪器及传 感器,利用成熟的网络的设施,将最大幅度的实现资源共享,同时降低组建系统的 费用,甚至还可提高测控系统的功能并拓宽其应用的范围。其次,全球定位、导 航技术与通信技术相结合成为未来测绘仪器的又一发展趋势。全球定位系统作 为

14、全新的定位系统成为占据主要的定位功能,逐步躯体了常规光学仪器和电子仪 器。导航系统也与全球定位系统结合起来时卫星技术发展的主要方向。测量精 确度通过导航及全球定位系统将精确到厘米、毫米级别。同时,通信技术的高度 发展也将信息与技术快速准确的进入到数字系统中,对于测绘仪器的发展有极强 的推动作用。 一、国际趋势 科学仪器的自主研发在创新型国家得到重视。欧美日等国家都把“发 展一流的科学仪器支撑一流的科研工作 ”作为国家战略，对科学仪器的装 备和创新给予重点扶持。如美国通过国家自然基金（NSF）和国家健康研究 院等扶助科学仪器的研发，确保美国在世界科学仪器产业的领先地位；日本 于 2002 年制定

15、了高精密科学仪器振兴计划，在岛津公司的田中耕一因为在 仪器方面的杰出贡献获得 2002 年诺贝尔奖后，日本文部科学省决定，从 2004 年起斥巨资（ 100 亿日元）开发世界尖端的分析计算测量仪器，以催生 更多诺贝尔奖级的科研成果；欧盟在 “第六框架计划 ”（2002-2006）中将 “操纵和控制设备和仪器的开发 ”列为纳米技术和纳米科学领域的重点内容， 在“第七框架计划 ”（2007-2013 年）中，斥资 41 亿欧元主要用于辐射源、 望远镜和数据库等新型研究基础设施建设；加拿大自然科学与工程研究理事 会制定了“研究工具、仪器和设施计划 ”，等等。 正是这些创新型国家政府的大力支持，使科研

16、人员在科学仪器研发方面做出 了重要贡献。近些年来，与科学仪器研究开发相关的诺贝尔奖基本上都授予 了欧、美、日等创新型国家的科学家。 二、技术发展趋势 科学技术的飞速发展，促进科学仪器新技术、新成果层出不穷。 目前，科学仪器已远远超出 “光机电一体化 ”这个概念，除了加入计算机 技术，还大量引进日新月异的高新技术，如纳米、 MEMS、芯片、网络、自 动化、免疫学、仿生学、基因工程等等新技术，同时，一些高精尖的军用技 术向民用技术转移，大大提高了科学仪器的技术水平和更新换代速度。当今 科学仪器发展总体上呈现出如下趋势：一是，常规科学仪器向多功能、自动 化、智能化、网络化方向发展；二是，生命科学科学

17、仪器向原位、在体、实 时、在线、高灵敏度、高通量、高选择性方向发展；三是，用于复杂组分样 品检测分析的科学仪器向联用技术方向发展；四是，用于环境、能源、农业、 食品、临床检验等国民经济领域的科学仪器向专用、小型化方向发展；五是， 样品前处理科学仪器向专用、快速、自动化方向发展；六是，监控工业生产 过程的科学仪器向在线、原位分析方向发展。 三、产业发展趋势 一是，PerkinElmer、热电、安捷伦、岛津、布鲁克等科学仪器企业大 集团主导着国际科学仪器的市场；二是，中小型科学仪器企业通常向“专、 精、特”方向发展；三是，通过并购和组建战略联盟，形成科学仪器大集团 是国际科学仪器产业发展的重要趋

18、1.31.3课题研究的内容课题研究的内容 当今测绘仪器水准仪，经纬仪，全站仪，测距仪，GPS. 2 2 仪器的简介仪器的简介 2.12.1 水准仪水准仪 水准仪是根据水准测量原理测量地面点间高差的仪器。水准仪是在 1718 世纪发明了望远镜和水准器后出现的。20 世纪初，在制出内调焦望远镜和符合 水准器的基础上生产出微倾水准仪。20 世纪 50 年代初出现了自动安平水准仪， 60 年代研制出激光水准仪；90 年代出现电子水准仪或数字水准仪。 2.1.22.1.2 水准仪结构与分类水准仪结构与分类 水准仪，英文：level 。用于建立水平视线测定地面两点间高差的仪器。 主要部件有望远镜、管水准器

19、（或补偿器） 、垂直轴、基座、脚螺旋。按结构分 为微倾水准仪、自动安平水准仪、激光水准仪和数字水准仪（又称电子水准仪） 按精度分为精密水准仪和普通水准仪。 2.1.32.1.3 水准仪原理水准仪原理 微倾水准仪微倾水准仪 借助于微倾螺旋获得水平视线的一种常用水准仪。作业时先用圆水准器将 仪器粗略整平，每次读数前再借助微倾螺旋，使符合水准器在竖直面内俯仰， 直到符合水准气泡精确居中，使视线水平。微倾的精密水准仪同普通水准仪比 较，前者管水准器的分划值小、灵敏度高，望远镜的放大倍率大，明亮度强， 仪器结构坚固，特别是望远镜与管水准器之间的联接牢固,装有光学测微器，并 配有精密水准标尺，以提高读数精

20、度。中国生产的微倾式精密水准仪，其望远 镜放大倍率为 40 倍,管水准器分划值为 10/2 毫米，光学测微器最小读数为 0.05 毫米，望远镜照准部分、管水准器和光学测微器都共同安装在防热罩内。 自动安平水准仪自动安平水准仪 借助于自动安平补偿器获得水平视线的一种水准仪。它的特点主要是当望 远镜视线有微量倾斜时，补偿器在重力作用下对望远镜作相对移动,从而能自动 而迅速地获得视线水平时的标尺读数。补偿的基本原理是：当望远镜视线水平 时，与物镜主点同高的水准标尺上物点 P 构成的像点 Z0 应落在十字丝交点 Z 上。 当望远镜对水平线倾斜一小角 后，十字丝交点 Z 向上移动，但像点 Z0 仍在 原

21、处，这样即产生一读数差 Z0Z。当很小时可以认为 Z0Z 的间距为 f（f为物镜焦距），这时可在光路中 K 点装一补偿器，使光线产生屈 折角 ，在满足 f=s0（s0 为补偿器至十字丝中心的距离，即 KZ） 的条件下，像 Z0 就落在 Z 点上；或使十字丝自动对仪器作反方向摆动，十字丝 交点 Z 落在 Z0 点上。 如光路中不采用光线屈折而采用平移时，只要平移量等于 Z0Z，则十字丝 交点 Z 落在像点 Z0 上，也同样能达到 Z0 和 Z 重合的目的。自动安平补偿器按 结构可分为活动物镜、活动十字丝和悬挂棱镜等多种。补偿装置都有一个“摆” ，当望远镜视线略有倾斜时，补偿元件将产生摆动，为使“

22、摆”的摆动能尽快 地得到稳定，必须装一空气阻尼器或磁力阻尼器。这种仪器较微倾水准仪工效 高、精度稳定，尤其在多风和气温变化大的地区作业更为显著。 激光水准仪激光水准仪 利用激光束代替人工读数的一种水准仪。将激光器发出的激光束导入望远 镜筒内，使其沿视准轴方向射出水平激光束。 利用激光的单色性和相干性，可在望远镜物镜前装配一块具有一定遮光图 案的玻璃片或金属片，即波带板，使之所生衍射干涉。经过望远镜调焦，在波 带板的调焦范围内，获得一明亮而精细的十字型或圆形的激光光斑，从而更精 确地照准目标。如在前、后水准标尺上配备能自动跟踪的光电接收靶，即可进 行水准测量。在施工测量和大型构件装配中，常用激光

23、水准仪建立水平面或水 平线。 数字水准仪是目前最先进的水准仪，配合专门的条码水准尺，通过仪器中 内置的数字成像系统，自动获取水准尺的条码读数，不再需要人工读数。这种 仪器可大大降低测绘作业劳动强度，避免人为的主观读数误差，提高测量精度 和效率。 电子水准仪电子水准仪 电子水准仪又称数字水准仪，它是在自动安平水准仪的基础上发展起来的。 它采用条码标尺，各厂家标尺编码的条码图案不相同，不能互换使用。目前照 准标尺和调焦仍需目视进行。人工完成照准和调焦之后，标尺条码一方面被成 象在望远镜分化板上，供目视观测，另一方面通过望远镜的分光镜，标尺条码 又被成象在光电传感器（又称探测器）上，即线阵 CCD

24、器件上，供电子读数。 因此，如果使用传统水准标尺，电子水准仪又可以象普通自动安平水准仪一样 使用。不过这时的测量精度低于电子测量的精度。特别是精密电子水准仪，由 于没有光学测微器，当成普通自动安平水准仪使用时，其精度更低。 2.1.42.1.4 水准仪应用与精度指标水准仪应用与精度指标 应用领域应用领域 DS03 水准仪是一款真正的高精密级光学水准仪，其各项技术指标都满足国 标水准仪 GB 中高端系列仪器的要求。 可以应用于国家一等水准测量及地震水准测量，建筑工程测量，变形及沉 降监测，矿山测量， 大型机器安装，工具加工测量和精密工程测量等。 水准网测量 / 变形监测、地面沉降的监测 / 工业

25、测量 / 隧道和 矿山测量 / 地形测量 水准线路测量、 区域水准测量、水准网测量、等高线测量 / 道路和铁路施工放样纵断面 测量、横断面测量、高程放样 精度指标精度指标 水准仪适用于水准测量的仪器，目前中国水准仪是按仪器所能达到的每千 米往返测高差中数的偶然中误差这一精度指标划分的，共分为4 个等级。 水准仪型号都以 DS 开头，分别为 “大地”和“水准仪”的汉语拼音第 一个字母，通常书写省略字母 D。其后05”、“1”、“3”、“10”等数 字表示该仪器的精度。 S3 级和 S10 级水准仪又称为普通水准仪，用于中国 国家三、四等水准及普通水准测量， S05 级和 S1 级水准仪称为精密水

26、准仪， 用于中国国家一、二等 精密水准测量 ： 水准仪型号水准仪型号 DS0 5 DS1 DS3DS10 千米往返高千米往返高 差中数偶然差中数偶然 中误差中误差 0.5mm1mm 3mm10mm 主要用途主要用途 国家一等水准 测量及地震监 测 国家二等水准测 量及精密水准测 量 国家三、四等水 准测量及一般工 程水准测量 一般工程 水准测量 操操作作要要点点 在未知两点间，摆开三脚架，从仪器箱取出水准仪安放在三脚架上，利 用三个机座螺丝调平，使圆气泡居中，跟着调平管水准器。水平制动手轮是 调平的，在水平镜内通过三角棱镜反射，水平重合，就是平水。将望远镜对 准未知点（1）上的塔尺，再次调平管

27、水平器重合，读出塔尺的读数（后视） ，把望远镜旋转到未知点（ 2）的塔尺，调整管水平器，读出塔尺的读数 （前视） ，记到记录本上。 校校正正方方法法 将仪器摆在两固定点中间，标出两点的水平线，称为a、b 线，移动仪 器到固定点一端，标出两点的水平线，称为a 、b 。计算如果 aba b 时，将望远镜横丝对准偏差一半的数值。用校针将水准仪的上下螺钉 调整，使管水平泡吻合为止。重复以上做法，直到相等为止。 保保养养与与维维修修 1水准仪是精密的光学仪器，正确合理使用和保管对仪器精度和寿命 有很大的作用 2避免阳光直晒， 不许可证随便拆卸仪器 3仪器有故障，由熟悉仪器结构者或修理部修理 4每个微调都

28、应轻轻转动，不要用力过大。镜片、光学片不准用手触 片 5每次使用完后，应对仪器擦干净，保持干燥。 2.1.52.1.5 水准仪发展水准仪发展 水准仪是在 1718 世纪发明了望远镜和水准器后出现的。 20 世纪初， 在制出内调焦望远镜和符合水准器的基础上生产出微倾水准仪。50 年代初 出现了自动安平水准仪， 60 年代研制出激光水准仪。 90 年代研制出了数字 水准仪。历史上，还有老式的活镜水准仪等。 2.1.62.1.6 水准仪产品介绍水准仪产品介绍 国内外厂商主要有： 徕卡 ，拓普康 ，天宝，索佳 ，南方测绘 ，北光 ，苏州一光。 （1） 中纬水准仪 ZDL700 高程 0.7mm/km

29、距离D10m,10mm;D10m，0.001D 最大测程 105m 单次测量时间 3s 最小环境光照强度 20Lux 高程最小显示值 0.01mm 高程最大显示值 1mm 放大倍率 24 补偿范围 10 安平精度 0.35 （2）托普康精密型电子水准仪 拓普康精密型电子数字水准仪 拓普康 DL-101C/102C 应用先进的图象处理技术使其水准测量精度更高，操 作更方便，因而特别适用于一、二等水准测量和变形监测等高精度测量。 特点： * 快速自动测量：使用拓普康独特的条码水准尺，DL-101C/102C 即可自动 测定水平视线在水准尺上的读数和视线长度，并以数字形式显示，由于这是全 自动电子测

30、量，因此无须进行光学读数！观测员只需将望远镜对准水准尺，调 焦并按下测量钮，整个操作就这么简单！启动测量，4 秒钟之后即可在显示屏 上清晰地显示出测量结果。 * 内置水准测量程序，可进行下列模式水准测量：BFFB（后前前后）和 FBBF（前后后前），B（后前）或 GO/RE（往侧/返侧）且奇偶站观测顺序可自 动交替更换。 * PCMCIA 存储卡系统： DL-101C/102C 采用国际标准的 PCMCIA 存储卡系统， 容量为 256KB/128KB/64KB 的存储卡可以作为仪器 400KB 内存的补充，仪器内存 可以存储 8000 个水准测量数据。PCMCIA 存储卡槽隐藏在仪器内部电池

31、的后面， 这可确保 PCMCIA 卡防水。 （3） 索佳水准仪 SDLIX （1）高测量精度 0.2mm 与索佳新型超级因瓦 RAB 数码标尺（业界最小的线性热膨胀系数 0.1ppm/）配套使用，SDL1X 的每千米水准测量标准偏差可达到 0.2mm。 （2）快测量提速 40%。“智能化自动调焦”功能和快速照准标尺“瞄准镜” 的综合应用，与常规的手动型电子水准仪相比，SDL1X 的作业时间可省时 40%。 （3）准消除了误调焦的影响。SDL1X 只能对随机码（RAB-Code）标尺自动 调焦，消除了对非标尺目标误调焦的影响，确保测量的准确性，提高了作业效 率。 （4）多支持多种线路水准测量模式

32、 机载软件支持多种线路水准测量方式，并保存测量结果。支持的测量 模式有：BF、BFFB、BBFF、BFBF、aBF、aBFFB、aFBBF。 （5）远选配蓝牙无线通信可达 100m SDL1X 配备 DLC1 遥控器，可实现非接触操作。选配的蓝牙设备，无 线通信距离可达 100m。 2.22.2 全站仪全站仪， 即全站型电子速测仪（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。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

33、道施工等精密工程 测量或变形监测领域。 2.2.12.2.1 全站仪原理全站仪原理 全站仪是一种集光、机、电为一体的新型测角仪器，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。电子经纬仪的自 动记录、储存、计算功能，以及数据通讯功能，进一步提高了测量作业的自动 化程度。 全站仪与光学经纬仪区别在于度盘读数及显示系统，电子经纬仪的水平度 盘和竖直度盘及其读数装置是分别采用两个相同的光栅度盘（或编码盘）和读 数传感器进行角度测量的。根据测角精度可分为 0.5，1，2，3，5，10等几个等级， 2.2.

34、2.2.2.2.全站仪发展全站仪发展 全站仪的发展经历了从组合式即光电测距仪与光学经纬仪组合，或光电 测距仪与电子经纬仪组合，到整体式即将光电测距仪的光波发射接收系统的 光轴和经纬仪的视准轴组合为同轴的整体式全站仪等几个阶段。 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。 带有“视距丝”的光学速测仪，由于其快速、简易，而在短距离（ 100 米以内）、低精度 （1/200(1/500）的测量中，如 碎部点测定中，有其优 势，得

35、到了广泛的应用。 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、

36、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。 20 世纪八十年代末，人们根据电子测角系统和电子测距系统的发展不平 衡，将全站仪分成两大类，即积木式和整体式。 20 世纪九十年代以来，基本上都发展为整体式全站仪。 2.2.32.2.3 全站仪的分类全站仪的分类 全站仪采用了光电扫描测角系统，其类型主要有：编码盘

37、测角系统、光栅盘测 角系统及动态（光栅盘）测角系统等三种。 全站仪按其外观结构可分为两类： （1）积木型（Modular，又称组合型） 早期的全站仪，大都是积木型结构，即电子速测仪、电子经纬仪、电子记 录器各是一个整体，可以分离使用，也可以通过电缆或接口把它们组合起来， 形成完整的全站仪。 （2）整体性（Integral） 随着电子测距仪进一步的轻巧化，现代的全站仪大都把测距，测角和记录 单元在光学、机械等方面设计成一个不可分割的整体，其中测距仪的发射轴、 接收轴和望远镜的视准轴为同轴结构。这对保证较大垂直角条件下的距离测量 精度非常有利。 全站仪按测量功能分类，可分成四类： （1）经典型全站

38、仪（Classical total station） 经典型全站仪也称为常规全站仪，它具备全站仪电子测角、电子测距和数 据自动记录等基本功能，有的还可以运行厂家或用户自主开发的机载测量程序。 其经典代表为徕卡公司的 TC 系列全站仪。 （2）机动型全站仪（Motorized total station） 在经典全站仪的基础上安装轴不进电机可自动驱动全站仪照准部和望远镜 的旋转。在计算机的在线控制下，机动型系列全站仪可按计算机给定的方向值 自动照准目标，并可实现自动正、倒镜测量。莱卡 TCM 系列全站仪就是典型的 机动型全站仪。 （3）无合作目标性全站仪（Reflectorless total

39、station） 无合作目标型全站仪是指在无反射棱镜的条件下，可对一般的目标直接测 距的全站仪。因此，对不便安置反射棱镜的目标进行测量，无合作目标型全站 仪具有明显优势。如徕卡 TCR 系列全站仪，无合作目标距离测程可达 1000m， 可广泛用于地籍测量，房产测量和施工测量等。 （4）智能型全站仪（Robotic total station） 在机动化全站仪的基础上，仪器安装自动目标识别与照准的新功能，因此 在自动化的进程中，全站仪进一步克服了需要人工照准目标的重大缺陷，实现 了全站仪的智能化。在相关软件的控制下，智能型全站仪在无人干预的条件下 可自动完成多个目标的识别、照准与测量，因此，智能

40、型全站仪又称为“测量 机器人”典型的代表有徕卡的 TCA 型全站仪等。 全站仪按测距仪测距分类，还可以分为三类： （1）短距离测距全站仪： 测程小于 3KM，一般精度为（5mm+5ppm）， 主要用于普通测量和城市测量全世界精度最高的全站仪 TCA2003 （2）中测程全站仪 ：测程为 3-15km，一般精度为（5mm+2ppm）， （2mm+2ppm）通常用于一般等级的控制测量。 （3）长测程全站仪 ：测程大于 15km，一般精度为（5mm+1ppm），通常 用于国家三角网及特级导线的测量。 2.2.42.2.4 全站仪的结构全站仪的结构 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

41、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。 2.2.52.2.5 全站仪的使用全站仪的使用 全站仪具有角度测量、距离（斜距、平距、高差）测量、三维坐标测量、 导线测量、交会定点测量和 放样测量等多种用途。内置专用软件后，功能还 可进一步拓展 水水平平角角测测量量 （1）按角度测量键，使全站仪处于角度测量模式，照准第一个目标 A。 （2）设置 A 方向的水平度盘读数为 00000。 （3）照

42、准第二个目标 B，此时显示的水平度盘读数即为两方向间的水 平夹角。 距距离离测测量量 （1）设置棱镜常数 测距前须将棱镜常数输入仪器中，仪器会自动对所测距离进行改正。 （2）设置大气改正值或气温、气压值 光在大气中的传播速度会随大气的温度和气压而变化，15和 760mmHg 是仪器设置的一个标准值，此时的大气改正为0ppm。实测时， 可输入温度和气压值，全站仪会自动计算大气改正值（也可直接输入大气改 正值） ，并对测距结果进行改正。 （3）量仪器高、棱镜高并输入全站仪。 （4）距离测量 照准目标棱镜中心，按测距键，距离测量开始，测距完成时显示斜距、 平距、高差。 全站仪的测距模式有精测模式、跟

43、踪模式、粗测模式三种。精测模式是 最常用的测距模式，测量时间约 2.5S，最小显示单位 1mm；跟踪模式，常 用于跟踪移动目标或放样时连续测距，最小显示一般为1cm，每次测距时 间约 0.3S；粗测模式，测量时间约 0.7S，最小显示单位 1cm 或 1mm。在 距离测量或坐标测量时，可按测距模式（ MODE）键选择不同的测距模式。 坐坐标标测测量量 （1）设定测站点的三维坐标。 （2）设定后视点的坐标或设定后视方向的水平度盘读数为其方位角。 当设定后视点的坐标时，全站仪会自动计算后视方向的方位角，并设定后视 方向的水平度盘读数为其方位角。 （3）设置棱镜常数。 （4）设置大气改正值或气温、气

44、压值。 （5）量仪器高、棱镜高并输入全站仪。 （6）照准目标棱镜，按坐标测量键，全站仪开始测距并计算显示测点 的三维坐标。 全全站站仪仪的的数数据据通通讯讯 全站仪的数据通讯是指全站仪与电子计算机之间进行的双向数据交换。 全站仪与计算机之间的数据通讯的方式主要有两种，一种是利用全站仪配置 的 PCMCIA（personal computer memory card internation association，个人计 算机存储卡国际协会，简称 PC 卡，也称存储卡）卡进行数字通讯，特点是 通用性强，各种电子产品间均可互换使用；另一种是利用全站仪的通讯接口， 通过电缆进行数据传输。 全全站站仪

45、仪盘盘左左盘盘右右区区分分方方法法 全站仪仪器的盘左和盘右，实际上沿用老式光学经纬仪的称谓。是根据 竖盘相对观测人员所处的位置而言的，观测时当竖盘在观测人员的左侧时称 为盘左，反之称为盘右。相对盘左和盘右而言也有称为正镜和倒镜，以及 F1(FACE1）面和 F2(FACE2）面的。 对于测量来讲，若正、反（盘左、盘右）测量后，通过测量方法有可消 除某些人为误差以及固定误差的作用。对于可定义盘左和盘右称谓的仪器而 言，给用户增加了应用仪器的可选操作界面，对测量作业和测量结果没有影 响。 另外，对于靠角度确认盘左和盘右可能存在某些错觉，例如某些连接陀 螺仪的全站仪或者经纬仪，在确定盘左和盘右时显示

46、的不一定是对应。就是 说相对 180 度角度数值而已往小向转不一定是盘左。反正，用户记住两者的 差值即可。仪器也是自动求算的，对工程测量结果没有影响。 全全站站仪仪整整平平以以及及气气泡泡校校正正 正确调平仪器的方法： (1）架设：将仪器架设到稳固的三脚架上，旋紧中心螺旋。 （2）粗平： 看圆气泡（精度相对较低，一般为1 分） ，分别旋转仪器的 3 个脚螺旋将仪 器大致整平。 (3）精平：使仪器照准部上的管状水准器（或者称长气泡管）平行于住 意一对脚螺旋，旋转两脚螺旋使气泡居中（最好采用左拇指法，即左右手同 时转动两个脚螺旋，并且两拇指移动方向相向，左手大拇指方向与气泡管气 泡移动方向相同。

47、） ；然后，将照准部旋转 90，旋转另外一个脚螺旋使长气 泡管气泡居中。 (4）检验：将仪器照准部再旋转 90，若长气泡管气泡仍居中，表示已 经整平；若有偏差，请重复步骤（ 3） 。正常情况下重复 12 次就会好了。 气泡是否有问题的检验： (1）架设：将仪器架设到稳固的三脚架上，旋紧中心螺旋。 (2）粗平：看圆气泡（精度相对较低，一般为1 分） ，分别旋转仪器的 3 个脚螺旋将仪器大致整平。 (3）精平同时进行检验：使仪器照准部上的管状水准器（或者称长气泡 管）平行于住意一对脚螺旋，旋转两脚螺旋使气泡居中；然后，将照准部旋 转 180，此时若气泡仍然居中，则管状水准器轴垂直于竖轴（长气泡管没

48、有 问题） 。如气泡不居中，就需要校正。 2.2.62.2.6 全站仪的产品介绍全站仪的产品介绍 （1）索佳 SET50X 全站仪 索佳先进的数字信号处理技术显著提高仪器的测距能力，使测量工作效率 最大化。 1.7 秒精测速度比较以往机型快 40。 0.3 秒跟踪测距速度比较以往机型快 20。 2mm+2ppm 棱镜测距精度； 3mm+2ppm 反射片测距精度。 索佳独具创新性的绝对编码系统自 2002 年推出以来，其领先的稳定性和可 靠性已得到遍及全球的诸多应用所验证。 光学和机械结构简单，即使在最恶劣的环境条件下仍能确保可靠性的最 大化。 先进的编码技术和数字处理技术，使仪器在出现编码器误

49、读时具有自动 检测和纠错功能。 2”级仪器内置的 IACS 角度自校正系统确保角度测量的高可靠性。 SET50X 系列全站仪具有业界领先的 IP66 防护等级，保护仪器免受细微粉尘或 倾盆大雨的侵袭，为恶劣环境下作业提供无与伦比的高可靠性 完全防止粉尘、沙土或其它微粒物进入仪器。 IPx6 高等级防水使仪器可承受来自任意方向的喷射水流。 （2）拓普康拓普康 GTS102N 全站仪全站仪 GTS-102N 系列全站仪是拓普康公司推出的国产化普及型全中文数字键全 站仪：国内制造，拓普康品质；全中文显示，操作简单方便；数字/字母键输入， 野外输入更加方便；丰富的应用测量程序，如道路测设软件等。 GT

50、S-102N 系列全站仪是拓普康公司推出的国产化普及型全中文数字键全站仪： 国内制造，拓普康品质；全中文显示，操作简单方便；数字/字母键输入，野外 输入更加方便；丰富的应用测量程序，如道路测设软件等。 最短视距 1.0m 加常数 0 物镜有效孔径 48mm 分辨率 3.75 视常角 130（26m/1000m） 视距乘常数 100 水平度盘 增量式对径读数 垂直度盘 具有绝对零位之增量式读数 最小显示 1 精度 2 补偿器 类型 单轴液体传感器 范围 3 精度 1 显示分辨率 依从选定角度设定 测程 一般良好天气，能见度 23.5km 单棱镜 1000m 三棱镜 1800m 最小显示 精测:

51、1mm 跟踪: 10mm 精度 （2mm+2ppm.D） 2.3.2.3.经纬仪经纬仪 经纬仪，测量水平角和竖直角的。是根据测角原理设计的。目前最常用的是 光仪器学经纬仪 。 经纬仪 2.3.12.3.1 经纬仪原理经纬仪原理 经纬仪是根据测角原理设计的。为了测定水平角，必须在通过空间两方向 线交点的铅垂线上，水平地放置一个带有角度分划的圆盘水平度盘（图 2） 。 图上，OAA1 竖直面与水平度盘的交线在度盘上得到读数,OBB1 竖直面与水平 度盘的交线在度盘上得到读数 b,b 减就是圆心角 ,即为水平角 A1O1B1 的角 值 1。为了测定竖直角,又必须竖放一个圆盘竖直度盘。由于竖直角的一个 方向是特定的方向（水平方向或天顶