全站儀，即全站型電子速測(cè)儀（Electronic Total Station）。是一種集光、機(jī)、電為一體的高技術(shù)測(cè)量儀器，是集水平角、垂直角、距離(斜距、平距)、高差測(cè)量功能于一體的測(cè)繪儀器系統(tǒng)。因其一次安置儀器就可完成該測(cè)站上全部測(cè)量工作，所以稱之為全站儀。廣泛用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程測(cè)量或變形監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。 

原理 

全站儀是一種集光、機(jī)、電為一體的新型測(cè)角儀器，與光學(xué)經(jīng)緯儀比較電子經(jīng)緯儀將光學(xué)度盤換為光電掃描度盤，將人工光學(xué)測(cè)微讀數(shù)代之以自動(dòng)記錄和顯示讀數(shù)，使測(cè)角操作簡(jiǎn)單化，且可避免讀數(shù)誤差的產(chǎn)生。電子經(jīng)緯儀的自動(dòng)記錄、儲(chǔ)存、計(jì)算功能，以及數(shù)據(jù)通訊功能，進(jìn)一步提高了測(cè)量作業(yè)的自動(dòng)化程度。 

全站儀與光學(xué)經(jīng)緯儀區(qū)別在于度盤讀數(shù)及顯示系統(tǒng)，電子經(jīng)緯儀的水平度盤和豎直度盤及其讀數(shù)裝置是分別采用兩個(gè)相同的光柵度盤（或編碼盤）和讀數(shù)傳感器進(jìn)行角度測(cè)量的。 根據(jù)測(cè)角精度可分為0。5″，1″，2″，3″，5″，10″等幾個(gè)等級(jí)， 

簡(jiǎn)史 

全站儀是人們?cè)诮嵌葴y(cè)量自動(dòng)化的過(guò)程中應(yīng)用而生的，各類電子經(jīng)緯儀在各種測(cè)繪作業(yè)中起著巨大的作用。 

全站儀的發(fā)展經(jīng)歷了從組合式即光電測(cè)距儀與光學(xué)經(jīng)緯儀組合，或光電測(cè)距儀與電子經(jīng)緯儀組合，到整體式即將光電測(cè)距儀的光波發(fā)射接收系統(tǒng)的光軸和經(jīng)緯儀的視準(zhǔn)軸組合為同軸的整體式全站儀等幾個(gè)階段。 

最初速測(cè)儀的距離測(cè)量是通過(guò)光學(xué)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，我們稱這種速測(cè)儀為“光學(xué)速測(cè)儀”。實(shí)際上，“光學(xué)速測(cè)儀”就是指帶有視距絲的經(jīng)緯儀，被測(cè)點(diǎn)的平面位置由方向測(cè)量及光學(xué)視距來(lái)確定，而高程則是用三角測(cè)量方法來(lái)確定的。 

帶有“視距絲”的光學(xué)速測(cè)儀，由于其快速、簡(jiǎn)易，而在短距離（100米以內(nèi)）、低精度 （1/200(1/500）的測(cè)量中，如碎部點(diǎn)測(cè)定中，有其優(yōu)勢(shì)，得到了廣泛的應(yīng)用。 

隨著電子測(cè)距技術(shù)的出現(xiàn)，大大地推動(dòng)了速測(cè)儀的發(fā)展。用電磁波測(cè)距儀代替光學(xué)視距經(jīng)緯儀，使得測(cè)程更大、測(cè)量時(shí)間更短、精度更高。人們將距離由電磁波測(cè)距儀測(cè)定的速測(cè)儀籠統(tǒng)地稱之為“電子速測(cè)儀”（Electronic Tachymeter）。 

然而，隨著電子測(cè)角技術(shù)的出現(xiàn)。 這一“電子速測(cè)儀”的概念又相應(yīng)地發(fā)生了變化，根據(jù)測(cè)角方法的不同分為半站型電子速測(cè)儀和全站型電子速測(cè)儀。半站型電子速測(cè)儀是指用光學(xué)方法測(cè)角的電子速測(cè)儀，也有稱之為“測(cè)距經(jīng)緯儀”。這種速測(cè)儀出現(xiàn)較早，并且進(jìn)行了不斷的改進(jìn)，可將光學(xué)角度讀數(shù)通過(guò)鍵盤輸入到測(cè)距儀，對(duì)斜距進(jìn)行化算，最后得出平距、高差、方向角和坐標(biāo)差，這些結(jié)果都可自動(dòng)地傳輸?shù)酵獠看鎯?chǔ)器中。全站型電子速測(cè)儀則是由電子測(cè)角、電子測(cè)距、電子計(jì)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元等組成的三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)，測(cè)量結(jié)果能自動(dòng)顯示，并能與外圍設(shè)備交換信息的多功能測(cè)量?jī)x器。由于全站型電子速測(cè)儀較完善地實(shí)現(xiàn)了測(cè)量和處理過(guò)程的電子化和一體化，所以人們也通常稱之為全站型電子速測(cè)儀或簡(jiǎn)稱全站儀。 

20世紀(jì)八十年代末，人們根據(jù)電子測(cè)角系統(tǒng)和電子測(cè)距系統(tǒng)的發(fā)展不平衡，將全站儀分成兩大類，即積木式和整體式。 

20世紀(jì)九十年代以來(lái)，基本上都發(fā)展為整體式全站儀。 

分類 

全站儀采用了光電掃描測(cè)角系統(tǒng)，其類型主要有：編碼盤測(cè)角系統(tǒng)、光柵盤測(cè)角系統(tǒng)及動(dòng)態(tài)（光柵盤）測(cè)角系統(tǒng)等三種。 

結(jié)構(gòu) 

全站儀幾乎可以用在所有的測(cè)量領(lǐng)域。電子全站儀由電源部分、測(cè)角系統(tǒng)、測(cè)距系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理部分、通訊接口、及顯示屏、鍵盤等組成。 同電子經(jīng)緯儀、光學(xué)經(jīng)緯儀相比，全站儀增加了許多特殊部件，因此而使得全站儀具有比其它測(cè)角、測(cè)距儀器更多的功能，使用也更方便。這些特殊部件構(gòu)成了全站儀在結(jié)構(gòu)方面獨(dú)樹(shù)一幟的特點(diǎn)。 

1．同軸望遠(yuǎn)鏡 

全站儀的望遠(yuǎn)鏡實(shí)現(xiàn)了視準(zhǔn)軸、測(cè)距光波的發(fā)射、接收光軸同軸化。同軸化的基本原理是：在望遠(yuǎn)物鏡與調(diào)焦透鏡間設(shè)置分光棱鏡系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)望遠(yuǎn)鏡的多功能，即既可瞄準(zhǔn)目標(biāo)，使之成像于十字絲分劃板，進(jìn)行角度測(cè)量。同時(shí)其測(cè)距部分的外光路系統(tǒng)又能使測(cè)距部分的光敏二極管發(fā)射的調(diào)制紅外光在經(jīng)物鏡射向反光棱鏡后，經(jīng)同一路徑反射回來(lái)，再經(jīng)分光棱鏡作用使回光被光電二極管接收；為測(cè)距需要在儀器內(nèi)部另設(shè)一內(nèi)光路系統(tǒng)，通過(guò)分光棱鏡系統(tǒng)中的光導(dǎo)纖維將由光敏二極管發(fā)射的調(diào)制紅外光傳也送給光電二極管接收 ，進(jìn)行而由內(nèi)、外光路調(diào)制光的相位差間接計(jì)算光的傳播時(shí)間，計(jì)算實(shí)測(cè)距離。 

同軸性使得望遠(yuǎn)鏡一次瞄準(zhǔn)即可實(shí)現(xiàn)同時(shí)測(cè)定水平角、垂直角和斜距等全部基本測(cè)量要素的測(cè)定功能。加之全站儀強(qiáng)大、便捷的數(shù)據(jù)處理功能，使全站儀使用極其方便。 

2．雙軸自動(dòng)補(bǔ)償 

在儀器的檢驗(yàn)校正中已介紹了雙軸自動(dòng)補(bǔ)償原理，作業(yè)時(shí)若全站儀縱軸傾斜，會(huì)引起角度觀測(cè)的誤差，盤左、盤右觀測(cè)值取中不能使之抵消。而全站儀特有的雙軸（或單軸）傾斜自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)，可對(duì)縱軸的傾斜進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并在度盤讀數(shù)中對(duì)因縱軸傾斜造成的測(cè)角誤差自動(dòng)加以改正(某些全站儀縱軸最大傾斜可允許至±6′）。，也可通過(guò)將由豎軸傾斜引起的角度誤差，由微處理器自動(dòng)按豎軸傾斜改正計(jì)算式計(jì)算，并加入度盤讀數(shù)中加以改正，使度盤顯示讀數(shù)為正確值，即所謂縱軸傾斜自動(dòng)補(bǔ)償。 

3．鍵盤 

鍵盤是全站儀在測(cè)量時(shí)輸入操作指令或數(shù)據(jù)的硬件，全站型儀器的鍵盤和顯示屏均為雙面式，便于正、倒鏡作業(yè)時(shí)操作。 

4．存儲(chǔ)器 

全站儀存儲(chǔ)器的作用是將實(shí)時(shí)采集的測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)，再根據(jù)需要傳送到其它設(shè)備如計(jì)算機(jī)等中，供進(jìn)一步的處理或利用，全站儀的存儲(chǔ)器有內(nèi)存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)卡兩種。 

全站儀內(nèi)存儲(chǔ)器相當(dāng)于計(jì)算機(jī)的內(nèi)存(RAM)，存儲(chǔ)卡是一種外存儲(chǔ)媒體，又稱PC卡，作用相當(dāng)于計(jì)算機(jī)的磁盤。 

5．通訊接口 

全站儀可以通過(guò)BS—232C通訊接口和通訊電纜將內(nèi)存中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，或?qū)⒂?jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)和信息經(jīng)通訊電纜傳輸給全站儀，實(shí)現(xiàn)雙向信息傳輸。 

使用 

全站儀具有角度測(cè)量、距離(斜距、平距、高差)測(cè)量、三維坐標(biāo)測(cè)量、導(dǎo)線測(cè)量、交會(huì)定點(diǎn)測(cè)量和放樣測(cè)量等多種用途。內(nèi)置專用軟件后，功能還可進(jìn)一步拓展。 

全站儀的基本操作與使用方法 ： 

1）水平角測(cè)量 

（1）按角度測(cè)量鍵，使全站儀處于角度測(cè)量模式，照準(zhǔn)第一個(gè)目標(biāo)A。 
（2）設(shè)置A方向的水平度盤讀數(shù)為0°00′00〃。 
（3）照準(zhǔn)第二個(gè)目標(biāo)B，此時(shí)顯示的水平度盤讀數(shù)即為兩方向間的水平夾角。 

2）距離測(cè)量 

（1）設(shè)置棱鏡常數(shù) 

測(cè)距前須將棱鏡常數(shù)輸入儀器中，儀器會(huì)自動(dòng)對(duì)所測(cè)距離進(jìn)行改正。 

（2）設(shè)置大氣改正值或氣溫、氣壓值 

光在大氣中的傳播速度會(huì)隨大氣的溫度和氣壓而變化，15℃和760mmHg是儀器設(shè)置的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值，此時(shí)的大氣改正為0ppm。實(shí)測(cè)時(shí)，可輸入溫度和氣壓值，全站儀會(huì)自動(dòng)計(jì)算大氣改正值（也可直接輸入大氣改正值），并對(duì)測(cè)距結(jié)果進(jìn)行改正。 

（3）量?jī)x器高、棱鏡高并輸入全站儀。 

（4）距離測(cè)量 

照準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡中心，按測(cè)距鍵，距離測(cè)量開(kāi)始，測(cè)距完成時(shí)顯示斜距、平距、高差。 

全站儀的測(cè)距模式有精測(cè)模式、跟蹤模式、粗測(cè)模式三種。精測(cè)模式是最常用的測(cè)距模式，測(cè)量時(shí)間約2.5S，最小顯示單位1mm；跟蹤模式，常用于跟蹤移動(dòng)目標(biāo)或放樣時(shí)連續(xù)測(cè)距，最小顯示一般為1cm，每次測(cè)距時(shí)間約0.3S；粗測(cè)模式，測(cè)量時(shí)間約0.7S，最小顯示單位1cm或1mm。在距離測(cè)量或坐標(biāo)測(cè)量時(shí)，可按測(cè)距模式（MODE）鍵選擇不同的測(cè)距模式。 

應(yīng)注意，有些型號(hào)的全站儀在距離測(cè)量時(shí)不能設(shè)定儀器高和棱鏡高，顯示的高差值是全站儀橫軸中心與棱鏡中心的高差。 

3）坐標(biāo)測(cè)量 

（1）設(shè)定測(cè)站點(diǎn)的三維坐標(biāo)。 
（2）設(shè)定后視點(diǎn)的坐標(biāo)或設(shè)定后視方向的水平度盤讀數(shù)為其方位角。當(dāng)設(shè)定后視點(diǎn)的坐標(biāo)時(shí)，全站儀會(huì)自動(dòng)計(jì)算后視方向的方位角，并設(shè)定后視方向的水平度盤讀數(shù)為其方位角。 
（3）設(shè)置棱鏡常數(shù)。 
（4）設(shè)置大氣改正值或氣溫、氣壓值。 
（5）量?jī)x器高、棱鏡高并輸入全站儀。 
（6）照準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡，按坐標(biāo)測(cè)量鍵，全站儀開(kāi)始測(cè)距并計(jì)算顯示測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。 

全站儀的數(shù)據(jù)通訊 

全站儀的的數(shù)據(jù)通訊是指全站儀與電子計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行的雙向數(shù)據(jù)交換。全站儀與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通訊的方式主要有兩種，一種是利用全站儀配置的PCMCIA（personal computer memory card internation association,個(gè)人計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)卡國(guó)際協(xié)會(huì)，簡(jiǎn)稱PC卡，也稱存儲(chǔ)卡）卡進(jìn)行數(shù)字通訊，特點(diǎn)是通用性強(qiáng)，各種電子產(chǎn)品間均可互換使用；另一種是利用全站儀的通訊接口，通過(guò)電纜進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。 

檢驗(yàn) 

(1)照準(zhǔn)部水準(zhǔn)軸應(yīng)垂直于豎軸的檢驗(yàn)和校正檢驗(yàn)時(shí)先將儀器大致整平,轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部使其水準(zhǔn)管與任意兩個(gè)腳螺旋的連線平行,調(diào)整腳螺旋使氣泡居中,然后將照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)180度,若氣泡仍然居中則說(shuō)明條件滿足,否則應(yīng)進(jìn)行校正。 

校正的目的是使水準(zhǔn)管軸垂直于豎軸．即用校正針撥動(dòng)水準(zhǔn)管一端的校正螺釘，使氣泡向正中間位置退回一半．為使豎軸豎直，再用腳螺旋使氣泡居中即可．此項(xiàng)檢驗(yàn)與校正必須反復(fù)進(jìn)行，直到滿足條件為止。 

（2）十字絲豎絲應(yīng)垂直于橫軸的檢驗(yàn)和校正 

檢驗(yàn)時(shí)用十字絲豎絲瞄準(zhǔn)一清晰小點(diǎn)，使望遠(yuǎn)鏡繞橫軸上下轉(zhuǎn)動(dòng)，如果小點(diǎn)始終在豎絲上移動(dòng)則條件滿足．否則需要進(jìn)行校正． 

校正時(shí)松開(kāi)四個(gè)壓環(huán)螺釘（裝有十字絲環(huán)的目鏡用壓環(huán)和四個(gè)壓環(huán)螺釘與望遠(yuǎn)鏡筒相連接。轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡筒使小點(diǎn)始終在十字絲豎絲上移動(dòng)，校好后將壓環(huán)螺釘旋緊。 

（3）視準(zhǔn)軸應(yīng)垂直于橫軸的檢驗(yàn)和校正選擇一水平位置的目標(biāo)，盤左盤右觀測(cè)之，取它們的讀數(shù)（顧及常數(shù)１８０度）即得兩倍的c（c=１／２（ɑ左－ɑ右） 

（4）橫軸應(yīng)垂直于豎軸的檢驗(yàn)和校正選擇較高墻壁近處安置儀器。以盤左位置瞄準(zhǔn)墻壁高處一點(diǎn)p(仰角最好大于３０度)，放平望遠(yuǎn)鏡在墻上定出一點(diǎn)m1。倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，盤右再瞄準(zhǔn)p點(diǎn)，又放平望遠(yuǎn)鏡在墻上定出另一點(diǎn)m2。如果m1與m2重合，則條件滿足，否則需要校正。校正時(shí)，瞄準(zhǔn)m1、 m2 的中點(diǎn)m,固定照準(zhǔn)部，向上轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，此時(shí)十字絲交點(diǎn)將不對(duì)準(zhǔn)p點(diǎn)。抬高或降低橫軸的一端，使十字絲的交點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)p點(diǎn)。此項(xiàng)檢驗(yàn)也要反復(fù)進(jìn)行，直到條件滿足為止。以上四項(xiàng)檢驗(yàn)校正，以一、三、四項(xiàng)最為重要，在觀測(cè)期間最好經(jīng)常進(jìn)行。每項(xiàng)檢驗(yàn)完畢后必須旋緊有關(guān)的校正螺釘。 

前景 

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展與應(yīng)用以及用戶的特殊要求與其它工業(yè)技術(shù)的應(yīng)用，全站儀出現(xiàn)了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期，出現(xiàn)了帶內(nèi)存、防水型、防爆型、電腦型等等的全站儀。 

目前，世界上最高精度的全站儀：測(cè)角精度（一測(cè)回方向標(biāo)準(zhǔn)偏差）0.52，測(cè)距精度 1mm+1ppm。利用ATR功能，白天和黑夜（無(wú)需照明）都可以工作。全站儀已經(jīng)達(dá)到令人不可致信的角度和距離測(cè)量精度，既可人工操作也可自動(dòng)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，可使用在精密工程測(cè)量、變形監(jiān)測(cè)、幾乎是無(wú)容許限差的機(jī)械引導(dǎo)控制等應(yīng)用領(lǐng)域。 

全站儀這一最常規(guī)的測(cè)量?jī)x器將越來(lái)越滿足各項(xiàng)測(cè)繪工作的需求，發(fā)揮更大的作用。