【正文】 景全站儀作為最常用的測量儀器之一，它的發(fā)展改變著我們的測量作業(yè)方式，極大地提高了生產(chǎn)的效率。如不需對天通視，選點和布點靈活，特別適用于帶狀地形及隱蔽地區(qū)，觀測數(shù)據(jù)直觀，數(shù)據(jù)處理簡單，操作方便，精度高等。因此，全站儀的發(fā)展現(xiàn)狀及前景正朝著全自動、多功能、開放性、智能型、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展，它將在地形測量、工程測量、工業(yè)測量、建筑施工測量和變形觀測等領(lǐng)域中發(fā)揮越來越重要的作用。目前，世界上最高精度的全站儀：測角精度（一測回方向標(biāo)準(zhǔn)偏差），測距精度1mm+1ppm。全站儀已經(jīng)達(dá)到令人不可致信的角度和距離測量精度，既可人工操作也可自動操作，既可遠(yuǎn)距離遙控運(yùn)行也可在機(jī)載應(yīng)用程序控制下使用。綜合全站儀的發(fā)展具有如下幾個特點。如德國ZEISS廠的RegElta14和瑞典AGA廠的Geodimeter700全站儀，它們都配有記錄、打印的外圍設(shè)備，因此全站儀都配有供數(shù)據(jù)輸出的RS232C標(biāo)準(zhǔn)串行端口。此時全站儀已不再是一臺單一的測繪儀器，它和計算機(jī)、軟件甚至一些通訊設(shè)備（如電話、傳真機(jī)、調(diào)制解調(diào)器等）一起，組成了一個智能型的測繪系統(tǒng)。在光學(xué)經(jīng)緯儀中主要是通過對三軸之間關(guān)系的檢驗校正，減少儀器誤差對測角精度的影響；在電子儀器中則主要是通過所謂“自動補(bǔ)償”實現(xiàn)的。3180。 、處理和接收計算機(jī)控制新式結(jié)構(gòu)的全站儀，儀器中都安裝有驅(qū)動儀器水平方向360186。旋轉(zhuǎn)的伺服馬達(dá)，用這種類型的全站儀可以實現(xiàn)無人值守觀測、自動放樣、自動檢測三軸誤差、自動尋找和跟蹤目標(biāo)。，功能性強(qiáng)全站儀的發(fā)展使得它操作方便，功能性強(qiáng)。全站儀處理這一問題時是用象形符號或助記符號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。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有太多的區(qū)別（有些儀器即提供了好幾種不同語言的操作菜單，如英文、日文、法文、德文等），盡管中文占用的點陣行數(shù)會多一些，但“滾動條”的使用可解決這個問題。近年來，全站儀發(fā)展的一個極其重要的特征是內(nèi)置程序的增多和標(biāo)準(zhǔn)化。觀測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量工作，而不含程序的全站儀則只能提供觀測值和觀測值的計算值。目前，各廠家儀器都具備有內(nèi)置程序的功能，比較實用的程序有度盤定向、放樣測量、坐標(biāo)測量等。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，開放環(huán)境的要求已經(jīng)遍及整個開發(fā)和應(yīng)用領(lǐng)域。而在開放環(huán)境的條件下，用戶就可以參與到儀器功能的二次開發(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。兼容的基礎(chǔ)是在計算機(jī)領(lǐng)域由IBM公司首先完成，從而使計算機(jī)得以飛速發(fā)展。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。由于對儀器實時作業(yè)的要求，“內(nèi)業(yè)”的“外業(yè)化”便顯得十分必要。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。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，測角精度177。(lmm+1ppmD)。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量與定位軟件，已由過去少量的特殊功能發(fā)展到迄今的功能齊全、實用、操作簡便的測量軟件包，使得全站儀測量技術(shù)更加廣泛地應(yīng)用于控制測量、施工放樣測量、地形測量和地籍測量等領(lǐng)域。現(xiàn)代新型全站儀測量配置的軟件包普遍向多功能化方向發(fā)展，歸納起來具有如下功能：(1)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簡化鍵盤操作。包括電子測距、電子測角（水平角、垂直角），經(jīng)微處理器可實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、成果計算、數(shù)據(jù)傳輸及基本參數(shù)設(shè)置等。特別注意的是只要開機(jī)，電子測角系統(tǒng)即開始，工作并實時顯示觀測數(shù)據(jù)。包括水平距離和高差的切換顯示、三維坐標(biāo)測量、對邊測量、放樣測量、偏心測量、后方交會測量、面積計算等。(4)用戶開發(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)上開發(fā)各種測量應(yīng)用程序，以擴(kuò)充全站儀的功能。20世紀(jì)80年代初國產(chǎn)光電測距儀投放市場。這說明我國已基本具備生產(chǎn)全站儀的能力，而且全站儀精度也能滿足實際需要，價格僅是國外全站儀的1/3。(2)軟件包功能齊全。(3)用戶界面文字化，便于我國用戶操作。(4)軟件包數(shù)據(jù)采集和計算處理一體化，形成的各種坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件可通過格式轉(zhuǎn)換與各種繪圖軟件接口，實現(xiàn)自動繪圖。由此看來，從硬件到軟件，實現(xiàn)全站儀國產(chǎn)化已具備了技術(shù)條件。為了充分發(fā)揮全站儀的功效，國內(nèi)外廠家都在進(jìn)一步地研究與開發(fā)全站儀軟件包。(2)通過格式轉(zhuǎn)換和各種繪圖軟件接口，實現(xiàn)自動繪圖。(4)全站儀作為內(nèi)、外作業(yè)聯(lián)系的重要部分，建立綜合測量系統(tǒng)，已成為開發(fā)全站儀軟件包的延續(xù)。因此，綜合測量系統(tǒng)將是今后測量工作的發(fā)展趨勢。 第三節(jié) 電子經(jīng)緯儀一、電子經(jīng)緯儀的特點 電子經(jīng)緯儀是一種集光學(xué)、機(jī)械、電子技術(shù)于一體的測角儀器。但不管是哪種形式，它都可以獨立工作。 光學(xué)經(jīng)緯儀的精密整平使用長水準(zhǔn)器，整平過程需要花費較長時間；而如今越來越多的電子經(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，使用起來非常直觀、方便。180。 光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)需要用筆記錄手簿，并由人工來進(jìn)行質(zhì)量控制，對作業(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)緯儀的軸系誤差，只能進(jìn)行機(jī)械調(diào)整來消除，而這些調(diào)整往往要送到專業(yè)維修單位進(jìn)行；而如今越來越多的電子經(jīng)緯儀除了機(jī)械調(diào)整之外，還可以通過軟件設(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。角值和光電信號的轉(zhuǎn)換，大體分為兩類：一類是把度盤分成區(qū)、環(huán)進(jìn)行編碼，稱為編碼度盤，它直接把角度轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制代碼，所以稱絕對轉(zhuǎn)換系統(tǒng)；另一類是利用光柵度盤把單位角度轉(zhuǎn)換成脈沖信號，然后用計算機(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)。為了減弱或消除三軸誤差對角度測量的影響，人們常常采用一定的測量程序，如盤左、盤右分別測量取平均，但是這個過程比較麻煩且很容易出現(xiàn)操作上的錯誤。另外，如今來執(zhí)行測量任務(wù)的作業(yè)人員，許多沒有經(jīng)過系統(tǒng)的測量技術(shù)培訓(xùn)，這就要求儀器生產(chǎn)廠家提供的產(chǎn)品盡可能地自動減少軸系誤差的影響。 補(bǔ)償器的作用就是通過尋找儀器在垂直和水平方向的傾斜信息，自動地對測量值進(jìn)行改正，從而提高采集數(shù)據(jù)的精度。 擺式補(bǔ)償器多見于早期的電子經(jīng)緯儀。 液體補(bǔ)償器為現(xiàn)代大多數(shù)全站儀所普遍采用。 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。 雙軸補(bǔ)償：可同時補(bǔ)償由于垂直軸傾斜而引起的垂直度盤和水平度盤的讀數(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，補(bǔ)償器將測量縱向和橫向傾斜量，進(jìn)而計算對垂直度盤和水平度盤讀數(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，補(bǔ)償器將停止工作?！?180。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地帶）作業(yè)仍取得可靠結(jié)果的信心。 （二）電子氣泡 新型的全站儀大都裝備有電子氣泡。 電子氣泡的形式有兩種，一種是數(shù)字型，直接顯示儀器在縱向（X）和橫向（Y）的傾斜值，當(dāng)二者都為零時，儀器為整平狀態(tài)；一種是圖形型，常常用一個圓點在大圓圈中的位置來表示，當(dāng)小圓點位于大圓圈的圓心時，儀器為整平狀態(tài)。在實際測量作業(yè)時，可以利用電子氣泡進(jìn)行快速整平（只需整平到補(bǔ)償范圍內(nèi)）或精確整平。當(dāng)傾斜量被自動地用來改正水平角和垂直角時，即使盤左或盤右半測回測量，也能夠獲得比較滿意的精度，特別是當(dāng)垂直角較大時自動補(bǔ)償對精度的改善更為明顯。在三軸補(bǔ)償狀態(tài)下，引起水平度盤讀數(shù)變化的因素（即用以修正水平度盤讀數(shù)的因素）增加到3個。 垂直軸傾斜將引起對中誤差、水平角誤差和垂直角誤差。），由垂直軸傾斜引起的水平角誤差和垂直角誤差不能用盤左、盤右的措施消除。 所謂縱向傾斜，是指垂直軸傾斜在視準(zhǔn)軸與鉛垂線平面內(nèi)的分量。所謂單軸補(bǔ)償實質(zhì)上就是對縱向傾斜所導(dǎo)致的垂直角誤差施加改正。橫向傾斜影響水平角的測量。但望遠(yuǎn)鏡傾斜瞄準(zhǔn)時，對水平度盤的影響將隨著望遠(yuǎn)鏡傾斜的增加而明顯增加（如望遠(yuǎn)鏡傾斜45176。橫向傾斜引起l180。所謂雙軸補(bǔ)償實質(zhì)上就是對縱向傾斜所導(dǎo)致的垂直角誤差和橫向傾斜所引起的水平角誤差均施加改正。 水平軸誤差，又稱為橫軸誤差，一般用表示，是指其由于制造、安裝和調(diào)整不完善致使水平軸兩端的直徑不等或支承水平軸的兩個支架不等高引起的水平軸傾斜誤差。若令為水平軸傾斜誤差對水平方向觀測讀數(shù)的影響，則有： （81）顯然，的大小不僅與角的大小成正比，而且還與目標(biāo)點的垂直角有關(guān)。它是一個固定值；外界溫度的變化也會引起視準(zhǔn)軸位置的變化，這個變化則不是一個固定值。當(dāng)垂直角為0176。此時可通過盤左、盤右的觀測值之差來求得，即：。 對于單軸補(bǔ)償?shù)睦鲜饺緝x來說，沒有上述三種改正功能，人們看到無論怎么轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡，水平讀數(shù)都不變化，這并不是因為儀器穩(wěn)定可靠，其實是因為儀器沒有能力進(jìn)行這方面的改正。四、儀器的設(shè)置 為了使全站儀方便地用于不同的測量用途，經(jīng)常要對儀器工作的方式、條件等進(jìn)行選擇確認(rèn)，這項工作稱為儀器設(shè)置。 一般來說，全站儀的設(shè)置分為以下幾種。例如，所有的全站儀都設(shè)計有軸系補(bǔ)償?shù)墓δ?，用戶可以通過設(shè)置選擇單軸補(bǔ)償，也可以選擇雙軸補(bǔ)償，也可以選擇不要補(bǔ)償。 模板設(shè)置主要確定外業(yè)測量所采集的數(shù)據(jù)以什么樣的形式通過顯示屏或數(shù)據(jù)文件等媒介表現(xiàn)出來。由于屏幕的大小有限，只能將測量員最關(guān)心的幾項數(shù)據(jù)直接顯示出來，其他數(shù)據(jù)通過箭頭的移動再逐項顯示。一方面，系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)模板，即將最常用的量組成幾個不同的模板，供用戶選擇；另一方面，也允許由用戶自己就感興趣的重組成用戶模板。 為了面向不同用戶，適應(yīng)不同用途的要求，全站儀提供了多種計量單位供選擇。 參數(shù)設(shè)置是全站儀與計算機(jī)通信中的一個重要內(nèi)容。一般常用的參數(shù)設(shè)置項如下： (1)波特率； (2)數(shù)據(jù)位； (3)停止位； (4)校驗方式； (5)接口協(xié)議。它既可以設(shè)計成一臺完整的儀器，也可以設(shè)計成一個獨立的單元附加到經(jīng)緯儀上，形成半站儀或全站儀，還可以設(shè)計成與電子經(jīng)緯儀有機(jī)結(jié)合在一起，構(gòu)成不可分割的整體式全站儀。 所謂微波測距儀，是指利用微波作為載波的光電測距儀。～。測程一般在1～10km，測距精度一般在5～20mm。其分為脈沖式激光測距儀（激光工作于脈沖狀態(tài)）、相位式激光測距儀（以連續(xù)波激光為載波）。但一般理解，激光測距儀特指相位式激光測距儀，通常采用氦氖激光器，測程可達(dá)4Okm，測距精度可達(dá)177。 電磁波測距儀的測程，即電磁波測距儀所能測得的最遠(yuǎn)距離。 儀器制造廠家所標(biāo)稱的最大測程的確認(rèn)，一般首先要經(jīng)過嚴(yán)格試驗，得出儀器達(dá)到某一測程所需要的發(fā)射功率，然后通過專用的功率計檢測發(fā)射光的功率，確認(rèn)相應(yīng)的最大測程。在保證測距精度的前提下，充分考慮氣象條件、實測最遠(yuǎn)距離和儀器顯示信號的強(qiáng)度，從而估算出儀器標(biāo)稱的最大測程是否能夠得到滿足。 二、電磁波測距原理 （一）電磁波的基本知識 根據(jù)電磁場的理論，電和磁是緊密聯(lián)系著的兩種運(yùn)動形式，變化的電場能夠在它的周圍激起磁場的變化，同樣，變化的磁場也能夠在它的周圍激起電場的變化。 γ射線、X射線三紫外線、可見光、紅外線、微波、無線電波都是電磁波，它們的本質(zhì)完全相 同，只是頻率和波長不同而已。表達(dá)正弦波的要素主要有周期、頻率、波長等。顯然，矢量OA的旋轉(zhuǎn)每經(jīng)過(360186。)重復(fù)一次。 正弦波的波形重復(fù)出現(xiàn)一次所用的時間稱為周期，單位為秒()，用T表示；單位時間(1)內(nèi)旋轉(zhuǎn)的周數(shù)稱為頻率，單位為赫茲（Hz），用表示。 電磁波在一個周期內(nèi)（在真空中）所傳播的距離稱為波長，用λ表示；波長與頻率、周期有以下關(guān)系： 或 （84）（3）相位。一般用某一時刻矢量。相位與角速度、頻率有以下關(guān)系： （85）設(shè)以某一時刻為初始時刻，則該時刻的相位角稱為初相角，用表示；則正弦波的數(shù)學(xué)表達(dá)式為： （86） 所謂調(diào)制，就是使某一電磁波信號的某種參數(shù)（如振幅、頻率、相位等）隨著另一電磁波信號的變化規(guī)律而變化的過程。在電磁波測距中，作為光源的光波是波長很短、頻率非常高的電磁波，直接用來測距非常困難，所以需要采用一個具有較低頻率的測距信號，但較低頻率的信號又不便于定向傳送。調(diào)制的方式有兩種：一種是調(diào)幅，即調(diào)制對象是振幅，另一種是調(diào)頻，即調(diào)制的對象是頻率。（二）電磁波測距基本原理電磁波測距的基本原理，是利用電磁波在空氣中傳播的速度為已知這一特性，通過測定電磁