【正文】 正，減少儀器誤差對(duì)測(cè)角精度的影響；在電子儀器中則主要是通過(guò)所謂“自動(dòng)補(bǔ)償”實(shí)現(xiàn)的。最新的全站儀已實(shí)現(xiàn)了“三軸”補(bǔ)償功能（補(bǔ)償器的有效工作范圍一般為177。3180。），即全站儀中安裝的補(bǔ)償器，自動(dòng)檢測(cè)或改正由于儀器垂直軸傾斜而引起的測(cè)角誤差；通過(guò)儀器視準(zhǔn)軸誤差和橫軸誤差的檢測(cè)結(jié)果計(jì)算出誤差值，必要時(shí)由儀器內(nèi)置程序?qū)λ^測(cè)的角度加以改正。 、處理和接收計(jì)算機(jī)控制新式結(jié)構(gòu)的全站儀，儀器中都安裝有驅(qū)動(dòng)儀器水平方向360186。、望遠(yuǎn)鏡豎直方向360186。旋轉(zhuǎn)的伺服馬達(dá)，用這種類型的全站儀可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守觀測(cè)、自動(dòng)放樣、自動(dòng)檢測(cè)三軸誤差、自動(dòng)尋找和跟蹤目標(biāo)。因此，在變形觀測(cè)、動(dòng)態(tài)定位及在一些對(duì)人體有害的環(huán)境中應(yīng)用，將具有無(wú)可比擬的優(yōu)越性。，功能性強(qiáng)全站儀的發(fā)展使得它操作方便，功能性強(qiáng)。由于儀器中的操作菜單往往使用的是英文描述，于是操作便顯得復(fù)雜起來(lái)。全站儀處理這一問(wèn)題時(shí)是用象形符號(hào)或助記符號(hào)幫助理解或使用類似于Windows風(fēng)格的界面提供聯(lián)機(jī)幫助。事實(shí)上，提供中文菜單并不是沒(méi)有可能。由于全站儀所使用的是液晶顯示屏，因此用何種文字顯示并沒(méi)有太多的區(qū)別（有些儀器即提供了好幾種不同語(yǔ)言的操作菜單，如英文、日文、法文、德文等），盡管中文占用的點(diǎn)陣行數(shù)會(huì)多一些，但“滾動(dòng)條”的使用可解決這個(gè)問(wèn)題。全站儀全中文菜單的出現(xiàn)將是一件并不遙遠(yuǎn)的事。近年來(lái)，全站儀發(fā)展的一個(gè)極其重要的特征是內(nèi)置程序的增多和標(biāo)準(zhǔn)化。內(nèi)置程序能夠?qū)崟r(shí)提供觀測(cè)過(guò)程并計(jì)算出最終結(jié)果。觀測(cè)者只要能夠按儀器中設(shè)定的功能，操作步驟正確就能完成測(cè)量工作，而不含程序的全站儀則只能提供觀測(cè)值和觀測(cè)值的計(jì)算值。也就是說(shuō)，通過(guò)程序?qū)?nèi)業(yè)計(jì)算的工作直接在外業(yè)中完成，程序的執(zhí)行過(guò)程實(shí)際上也就是儀器操作的執(zhí)行過(guò)程。目前，各廠家儀器都具備有內(nèi)置程序的功能，比較實(shí)用的程序有度盤(pán)定向、放樣測(cè)量、坐標(biāo)測(cè)量等。，用戶可二次開(kāi)發(fā)功能開(kāi)放性環(huán)境最大的特點(diǎn)是它具有足夠的包容性和靈活性，在不同的場(chǎng)合中能夠適應(yīng)不同的要求。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，開(kāi)放環(huán)境的要求已經(jīng)遍及整個(gè)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用領(lǐng)域。過(guò)去用戶只能被動(dòng)地接收全站儀所提供的功能，若遇到一些特殊要求的工作，用戶只能采用一些變通的方法，不能主動(dòng)地去指揮儀器工作。而在開(kāi)放環(huán)境的條件下，用戶就可以參與到儀器功能的二次開(kāi)發(fā)中，從而使用戶真正地成為儀器的“頭腦”，使儀器按照人的意愿去進(jìn)行工作。考慮到用戶的利益，兼容性是必須的。兼容的基礎(chǔ)是在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域由IBM公司首先完成，從而使計(jì)算機(jī)得以飛速發(fā)展。在全站儀領(lǐng)域，用戶已經(jīng)體會(huì)到了不兼容的弊端，如所購(gòu)的一套儀器，使用了若干年后，如果其中一個(gè)關(guān)鍵部件的損壞或技術(shù)的更新，由于設(shè)備之間的不兼容，使這套儀器配置中的其他配件也不能為別的儀器所利用，那么用戶只能將其整個(gè)淘汰。目前各廠家的數(shù)據(jù)記錄設(shè)備都向PCMCIA卡靠攏，但這僅僅是在兼容性方面邁出的小小一步?？紤]到全站儀是一種特殊行業(yè)使用的特殊儀器及各廠家自身的利益，兼容性還僅僅只能停留在設(shè)想上。由于對(duì)儀器實(shí)時(shí)作業(yè)的要求，“內(nèi)業(yè)”的“外業(yè)化”便顯得十分必要。過(guò)去從外業(yè)到內(nèi)業(yè)再到外業(yè)的工作過(guò)程，將被一次性的外業(yè)工作所替代，而這種效率的提高，需要以儀器間數(shù)據(jù)的共享為基礎(chǔ)。這種數(shù)據(jù)共享主要是指全站儀和其他類型的儀器（如GPS接收機(jī)、數(shù)字水準(zhǔn)儀）之間的數(shù)據(jù)交流。通過(guò)不同儀器之間的數(shù)據(jù)交流，從而減少內(nèi)業(yè)、外業(yè)之間的銜接，提高測(cè)量工作的自動(dòng)化水平。精度是全站儀最重要的參數(shù)之一，現(xiàn)行精度最高的全站儀，測(cè)角精度177。，測(cè)距精度177。(lmm+1ppmD)。高精度儀器的出現(xiàn)，解決了一系列精密工程測(cè)量方面的問(wèn)題，但現(xiàn)實(shí)測(cè)量工程中有時(shí)也需要更高精度的儀器，以降低精密測(cè)量的難度和工作量，這是用戶的要求，也是技術(shù)發(fā)展的要求。二、全站儀軟件包的發(fā)展20世紀(jì)90年代推出的全站儀所配置的測(cè)量與定位軟件，已由過(guò)去少量的特殊功能發(fā)展到迄今的功能齊全、實(shí)用、操作簡(jiǎn)便的測(cè)量軟件包，使得全站儀測(cè)量技術(shù)更加廣泛地應(yīng)用于控制測(cè)量、施工放樣測(cè)量、地形測(cè)量和地籍測(cè)量等領(lǐng)域。 隨著市場(chǎng)產(chǎn)銷(xiāo)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，全站儀測(cè)量軟件包的發(fā)展也在不斷地更新?，F(xiàn)代新型全站儀測(cè)量配置的軟件包普遍向多功能化方向發(fā)展，歸納起來(lái)具有如下功能：(1)菜單功能。各公司目前新近推出的全站儀軟件包大都采用了菜單功能。利用菜單功能和配置的操作提示，可以在提高儀器操作功能的同時(shí)簡(jiǎn)化鍵盤(pán)操作。(2)基本測(cè)量功能。包括電子測(cè)距、電子測(cè)角（水平角、垂直角），經(jīng)微處理器可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、成果計(jì)算、數(shù)據(jù)傳輸及基本參數(shù)設(shè)置等。主要用于測(cè)繪的基本測(cè)量工作，包括控制測(cè)量、地形測(cè)量和工程放樣施工測(cè)量等。特別注意的是只要開(kāi)機(jī)，電子測(cè)角系統(tǒng)即開(kāi)始，工作并實(shí)時(shí)顯示觀測(cè)數(shù)據(jù)。(3)程序測(cè)量功能。包括水平距離和高差的切換顯示、三維坐標(biāo)測(cè)量、對(duì)邊測(cè)量、放樣測(cè)量、偏心測(cè)量、后方交會(huì)測(cè)量、面積計(jì)算等。特別注意的是程序測(cè)量功能只是測(cè)距及數(shù)據(jù)處理，它是通過(guò)預(yù)置程序由觀測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)微處理器數(shù)據(jù)處理、計(jì)算后顯示所需要的測(cè)量結(jié)果，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)及雙向通信。(4)用戶開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。為了便于用戶自行開(kāi)發(fā)新的功能，滿足某些特殊測(cè)量工作的需要，全站儀具有用戶開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。目前，全站儀一般都裝有標(biāo)準(zhǔn)的MSDOS操作系統(tǒng)，用戶可在PC機(jī)上開(kāi)發(fā)各種測(cè)量應(yīng)用程序，以擴(kuò)充全站儀的功能。我國(guó)電子測(cè)量?jī)x器的研制與生產(chǎn)雖然起步較晚，但發(fā)展較快。20世紀(jì)80年代初國(guó)產(chǎn)光電測(cè)距儀投放市場(chǎng)。90年代研制生產(chǎn)光電子經(jīng)緯儀，南方公司生產(chǎn)的我國(guó)第一臺(tái)NTS200系列全站儀，打破了國(guó)外廠家壟斷我國(guó)全站儀市場(chǎng)的局面，隨后其他儀器廠家也相繼地推出了自己的全站儀。這說(shuō)明我國(guó)已基本具備生產(chǎn)全站儀的能力，而且全站儀精度也能滿足實(shí)際需要，價(jià)格僅是國(guó)外全站儀的1/3。從這些全站儀目前所配備的軟件來(lái)看，它們具有以下特點(diǎn)：(1)軟件包一般配備有按我國(guó)測(cè)繪生產(chǎn)組織方式和國(guó)家測(cè)繪規(guī)范要求的應(yīng)用程序。(2)軟件包功能齊全。如南方測(cè)繪儀器公司的NTS200系列全站儀，能夠提供平均測(cè)量、放樣測(cè)量、懸高測(cè)量、間接測(cè)量、坐標(biāo)測(cè)量和數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ埽鼈冊(cè)趯?shí)現(xiàn)數(shù)字化測(cè)圖中起著重要的作用。(3)用戶界面文字化，便于我國(guó)用戶操作。如蘇州第一光學(xué)儀器廠生產(chǎn)的DQZ2全站儀具有寬屏幕點(diǎn)陣圖形，其軟件包的用戶界面全部采用漢字顯示。(4)軟件包數(shù)據(jù)采集和計(jì)算處理一體化，形成的各種坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件可通過(guò)格式轉(zhuǎn)換與各種繪圖軟件接口，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)繪圖。(5)多種測(cè)量方法供用戶選擇，使全站儀能廣泛地應(yīng)用于控制測(cè)量、工程測(cè)量和工程放樣施工等領(lǐng)域。由此看來(lái)，從硬件到軟件，實(shí)現(xiàn)全站儀國(guó)產(chǎn)化已具備了技術(shù)條件。由于近代電子技術(shù)高速發(fā)展，測(cè)量?jī)x器不斷地更新?lián)Q代，滿足了各種各樣的用途和精度的需要，新型全站儀正朝著自動(dòng)化、多功能化、一體化的方向更新和發(fā)展。為了充分發(fā)揮全站儀的功效，國(guó)內(nèi)外廠家都在進(jìn)一步地研究與開(kāi)發(fā)全站儀軟件包。從目前的情況來(lái)看，全站儀軟件包將向著以下方面發(fā)展： (1)由基于DOS編程的Windows編程發(fā)展，軟件包功能強(qiáng)大，界面更豐富多彩。(2)通過(guò)格式轉(zhuǎn)換和各種繪圖軟件接口，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)繪圖。(3)隨著液晶顯示技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，未來(lái)全站儀顯示屏不僅能顯示字符，而且還能顯示圖形，全站儀軟件包能現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)繪制工作草圖，使數(shù)據(jù)自動(dòng)采集與輔助測(cè)圖同時(shí)進(jìn)行行，成為未來(lái)野外測(cè)量作業(yè)的先進(jìn)作業(yè)方式。(4)全站儀作為內(nèi)、外作業(yè)聯(lián)系的重要部分，建立綜合測(cè)量系統(tǒng)，已成為開(kāi)發(fā)全站儀軟件包的延續(xù)。如：索佳測(cè)繪公司的“綜合測(cè)繪系統(tǒng)”、徠卡公司的“開(kāi)放式測(cè)量世界”、南方測(cè)繪公司的“CASS南方內(nèi)外業(yè)一體化成圖軟件”、北京光學(xué)儀器廠的“BGSS”綜合測(cè)繪系統(tǒng)等。因此，綜合測(cè)量系統(tǒng)將是今后測(cè)量工作的發(fā)展趨勢(shì)。這種系統(tǒng)把全站儀通過(guò)相關(guān)軟件系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、繪圖機(jī)、數(shù)字化儀等設(shè)備聯(lián)為一體，將大大有利于實(shí)現(xiàn)地形測(cè)量、地籍測(cè)量、工程測(cè)量及變形觀測(cè)等工作的自動(dòng)化。 第三節(jié) 電子經(jīng)緯儀一、電子經(jīng)緯儀的特點(diǎn) 電子經(jīng)緯儀是一種集光學(xué)、機(jī)械、電子技術(shù)于一體的測(cè)角儀器。它既可以設(shè)計(jì)成一臺(tái)完整的儀器和電子測(cè)距儀連接成積木型全站儀，也可以設(shè)計(jì)成電子經(jīng)緯儀單元，與電子測(cè)距儀單元有機(jī)結(jié)合在一起構(gòu)成不可分割的整體式全站儀。但不管是哪種形式，它都可以獨(dú)立工作。 相對(duì)于傳統(tǒng)的光學(xué)經(jīng)緯儀來(lái)說(shuō)，現(xiàn)代的電子經(jīng)緯儀具有如下優(yōu)點(diǎn)： 光學(xué)經(jīng)緯儀的對(duì)中采用垂球或光學(xué)對(duì)中器，而如今越來(lái)越多的電子經(jīng)緯儀采用激光對(duì)中器，使用起來(lái)非常直觀。 光學(xué)經(jīng)緯儀的精密整平使用長(zhǎng)水準(zhǔn)器，整平過(guò)程需要花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間；而如今越來(lái)越多的電子經(jīng)緯儀采用電子氣泡，用數(shù)字或圖形直接顯示垂直軸傾斜量，使用起來(lái)非常直觀、方便。 光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)必須借助專門(mén)的讀數(shù)窗，需要人工調(diào)焦、調(diào)像進(jìn)行對(duì)徑讀數(shù)、估讀，掌握起來(lái)比較困難，且非常容易出錯(cuò)；而電子經(jīng)緯儀的水平角、垂直角讀數(shù)自動(dòng)顯示，一般最小顯示為l180。，180。，因而沒(méi)有讀數(shù)誤差。 光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)需要用筆記錄手簿，并由人工來(lái)進(jìn)行質(zhì)量控制，對(duì)作業(yè)人員的素質(zhì)要求較高；而電子經(jīng)緯儀的讀數(shù)可直接存儲(chǔ)到PCMCIA卡或外接記錄器，并可由系統(tǒng)進(jìn)行質(zhì)量控制。 光學(xué)經(jīng)緯儀采用機(jī)械補(bǔ)償器，只能對(duì)垂直角進(jìn)行補(bǔ)償；而如今越來(lái)越多的電子經(jīng)緯儀采用電子液體補(bǔ)償器，不僅對(duì)垂直角進(jìn)行補(bǔ)償，而且可對(duì)水平角進(jìn)行補(bǔ)償，補(bǔ)償范圍更大，精度更高，除此之外，補(bǔ)償器零點(diǎn)可以通過(guò)軟件調(diào)整，免除了機(jī)械調(diào)整的麻煩。 光學(xué)經(jīng)緯儀的軸系誤差，只能進(jìn)行機(jī)械調(diào)整來(lái)消除，而這些調(diào)整往往要送到專業(yè)維修單位進(jìn)行；而如今越來(lái)越多的電子經(jīng)緯儀除了機(jī)械調(diào)整之外，還可以通過(guò)軟件設(shè)置進(jìn)行修正，使修正后的殘余誤差幾乎為零，而這些調(diào)整除送專業(yè)維修單位之外，也可以由用戶自行操作。 二、電子測(cè)角的原理 電子測(cè)角，即電子化、數(shù)字化、自動(dòng)化角度測(cè)量，其表現(xiàn)是直接以數(shù)字顯示角度測(cè)量結(jié)果，其實(shí)質(zhì)是用一套角碼轉(zhuǎn)換系統(tǒng)來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光學(xué)讀數(shù)系統(tǒng)，也就是采用了光電度盤(pán)，將度盤(pán)的角值符號(hào)變成能被光電器件識(shí)別和接收的特定信號(hào)，然后再轉(zhuǎn)換成常規(guī)的角值，從而實(shí)現(xiàn)了讀數(shù)記錄的數(shù)字化和自動(dòng)化。角值和光電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，大體分為兩類：一類是把度盤(pán)分成區(qū)、環(huán)進(jìn)行編碼，稱為編碼度盤(pán)，它直接把角度轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制代碼，所以稱絕對(duì)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)；另一類是利用光柵度盤(pán)把單位角度轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)，然后用計(jì)算機(jī)累積變化的脈沖數(shù)，求得相應(yīng)的角度值，稱為增量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。 三、補(bǔ)償器與電子氣泡 （一）補(bǔ)償器 在角度測(cè)量中，經(jīng)緯儀的垂直軸、水平軸和視準(zhǔn)軸的不正確安裝或整置往往是諸多誤差源中最重要的因素。為了減弱或消除三軸誤差對(duì)角度測(cè)量的影響，人們常常采用一定的測(cè)量程序，如盤(pán)左、盤(pán)右分別測(cè)量取平均，但是這個(gè)過(guò)程比較麻煩且很容易出現(xiàn)操作上的錯(cuò)誤。而在許多工程放樣中，對(duì)作業(yè)進(jìn)度的要求比較高，對(duì)測(cè)量精度的要求相對(duì)低些，例如在石油物探的物理點(diǎn)放樣中，一方面對(duì)施工作業(yè)的進(jìn)度要求，另一方面只需進(jìn)行盤(pán)左或盤(pán)右半測(cè)回測(cè)量就能夠滿足精度要求，這就要求確保經(jīng)緯儀的安置正確無(wú)誤。另外，如今來(lái)執(zhí)行測(cè)量任務(wù)的作業(yè)人員，許多沒(méi)有經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)培訓(xùn)，這就要求儀器生產(chǎn)廠家提供的產(chǎn)品盡可能地自動(dòng)減少軸系誤差的影響。 補(bǔ)償器就是為了這個(gè)目的應(yīng)運(yùn)而生的。 補(bǔ)償器的作用就是通過(guò)尋找儀器在垂直和水平方向的傾斜信息，自動(dòng)地對(duì)測(cè)量值進(jìn)行改正，從而提高采集數(shù)據(jù)的精度。 補(bǔ)償器按工作原理一般分為兩種類型：擺式補(bǔ)償器和液體補(bǔ)償器。 擺式補(bǔ)償器多見(jiàn)于早期的電子經(jīng)緯儀。其基本原理是：當(dāng)儀器傾斜時(shí)，引起垂直度盤(pán)指標(biāo)隨之位移，而同時(shí)也將引起擺的微小擺動(dòng)，并通過(guò)光路引起垂直度盤(pán)影像的相應(yīng)變化，因而，最終輸出的角度為正確的角度。 液體補(bǔ)償器為現(xiàn)代大多數(shù)全站儀所普遍采用。其基本原理是：當(dāng)儀器傾斜時(shí)，傾斜傳感器液體光模導(dǎo)致光束的隨之位移，并將位移量感應(yīng)在陣列上，全站儀內(nèi)的微處理器根據(jù)位移的大小計(jì)算儀器的傾斜量及由傾斜引起的改正數(shù)，并提供給角度輸出系統(tǒng)。 補(bǔ)償器按補(bǔ)償功能一般分為單軸補(bǔ)償、雙軸補(bǔ)償和三軸補(bǔ)償。 單軸補(bǔ)償：僅能補(bǔ)償由于垂直軸傾斜而引起的垂直度盤(pán)的讀數(shù)誤差。 雙軸補(bǔ)償：可同時(shí)補(bǔ)償由于垂直軸傾斜而引起的垂直度盤(pán)和水平度盤(pán)的讀數(shù)誤差。 三軸補(bǔ)償：不僅能補(bǔ)償由于垂直軸傾斜而引起的垂直度盤(pán)和水平度盤(pán)的讀數(shù)誤差，而且還能補(bǔ)償由于水平軸誤差和視準(zhǔn)軸誤差而引起的水平度盤(pán)的讀數(shù)誤差。 補(bǔ)償器的補(bǔ)償范圍是指補(bǔ)償器正常工作所能接受的儀器傾斜程度，即當(dāng)儀器的傾斜量在補(bǔ)償范圍內(nèi)時(shí)，補(bǔ)償器將測(cè)量縱向和橫向傾斜量，進(jìn)而計(jì)算對(duì)垂直度盤(pán)和水平度盤(pán)讀數(shù)的影響并加以改正；當(dāng)儀器的傾斜量超出補(bǔ)償范圍時(shí)，補(bǔ)償器將停止工作。補(bǔ)償器的補(bǔ)償范圍總是有限度的，市場(chǎng)上大多數(shù)全站儀的補(bǔ)償范圍一般在3180?！?180。左右。較大的補(bǔ)償范圍使用戶增加了在惡劣環(huán)境下（如地基松軟地帶或地基振動(dòng)地帶）作業(yè)仍取得可靠結(jié)果的信心。 補(bǔ)償器的補(bǔ)償精度有兩種含義：一種是傾斜量測(cè)定精度，是指補(bǔ)償器對(duì)傾斜度的測(cè)量精度，在用戶手冊(cè)上給出的補(bǔ)償精度通常都是傾斜量測(cè)定精度；一種是垂直角修正精度，是指在儀器標(biāo)稱補(bǔ)償范圍內(nèi)進(jìn)行有效修正后的垂直角值與儀器處于正