浅谈全站仪在工程测量中的应用
摘要：
工程测量按其工作顺序和性质分为：勘测设计阶段的工程控制测量和地形测量；施工阶段的施工测量和设备安装测量；竣工和管理阶段的竣工测量、变形观测及维修养护测量等。遍布国民经济建设和国防建设的各部门和各个方面。随着时代的发展单纯的技术发展遇到了挑战。全站仪集测距、测角、测坐标、放样等多功能于一体,是测绘、施工等方面广泛应用的一种新型测量仪器。文章从工程测量的测量步骤和全站仪的测量原理出发，简单的概述一下全站仪在工程测量中的应用以及给予工程测量学的技术支持。
Engineering survey according to the work order and
properties are divided into: survey design phase of the project control survey and topography measurement; Construction stage of the construction survey and equipment installation
measurement; Completion and management phase of the completion deformation observation and measurement, maintenance
measurements. In the development of national economy and the construction of national defense department and every aspect. With the development of The Times merely technical development a challenge. Tachometer set, the Angle, measuring range, layout and multi-function coordinate at an organic whole, is surveying and mapping, construction etc widely application of a new type of measuring instruments. This article from the engineering survey measurement steps and principle of measurement of the tachometer, based on a brief overview of the tachometer in the measurement of the engineering application and to give engineering measurement learn technical support.
关键词：全站仪 工程测量 应用与技术支持 一、 引言
工程测量的服务对象主要是各种工业与民用工程建设。按照工程建设过程，工程测量通常包括控制测量、地形测量、放样定位、工程检测与监测、数据处理分析以及数据管理等方面。总体上讲，当前工
程测量技术发展的特点可以归纳为，测绘方案追求科学化和合理化，测绘过程趋向自动化、智能化、集成化、动态化和（准）实时化，测绘成果呈数字化、可视化和多样化，应用领域日益广泛化。可是随着时代的发展原有的工程测量技术出现了很多缺点和不足。全站仪的出现 ,使测绘科学的理论、方法和技术都发生了变化,极大地促进了侧量技术自动化和一体化发展。全站仪以其自动化程度高、测量速度快 、观测精度高 、性能稳定的特点,广泛应用于工程侧量中,并在工程测量实践中体现出其越来越多优势。而其在工程测量中也扮演着更为重要的作用。
二、 全站仪的特点以及测量原理
2.1全站仪的特点
全站仪主要由电源、测角、测距、中央处理器（CPU）、输入、输出几部分组成。
全站型电子速测仪是数字测图中常用的数据采集设备。全站仪分为分体式和整体式两类。分体式全站仪的照准头和电子经纬仪不是一个整体，进行作业时将照准头安装在电子经纬仪上，作业结束后卸下来分开装箱；整体式全站仪是分体式全站仪的进一步发展，照准头和电子经纬仪的望远镜结合在一起，形成一个整体，使用起来更为方便。对于基本性能相同的各种类型的全站仪，其外部可视部件基本相同。全站仪主要由五个系统组成：控制系统、测角系统、测距系统、记录系统和通讯系统。
全站仪全站型电子速测仪的简称是由电子侧角、电子测距 、电子计算和数据存储单元等组成的三维坐标侧量系统 ,可实现测量结果 自动显示、记录和存储,并能与外围设备 计算机、等 交换测量信息和控制信息,能快速完成一个测站所需完成的工作 ,包括平距、高差、高程、坐标及放样等方面数据的计算,是一个带有特殊功能的计算机控制系统。全站仪的特性具有以下特性：1.白检与改正功能由于全站仪自校功能和软件功能的完善,在一定的误差范围内可以通过软件加以改正；2. 双向传输功能。计算机从全站仪中接收数据 ,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. 特殊性。全站仪和各种侧绘软件结合 可实现遥控作业；4. 统一性 具有统的存储介质 数据载体、统一的数据接口和统一的数据格式；5. 开放性由干全站仪具备了统一性的条件 所以仪器之间的数据可以交换 与共享,作业人员可以开发程序放入全站仪中 实现了对用户的开放。
全站仪分为分体式和整体式两类。分体式全站仪的照准头和电子经纬仪不是一个整体,进行作业时将照准头安装在电子经纬仪上 ,作业结束后卸下来分开装箱 整体式全站仪是分体式全站仪的进一步发展 ,照准头与电子经纬仪的望远镜结合在一起 ,形成一个整体 ,使用起来更 为方便。
2.2全站仪的测量原理
2.2.1全站仪的技术指标
全站仪的技术指标主要用全站仪的测距标称精度和测角精度来表示。
全站仪的测距标称精度表达式为： mD?(a?b?D)
式中：mD——测距中误差（mm）；
a——标称精度中的固定误差（mm）；
b——标称精度中的比例误差系数（mm/km）； D——测距长度（km）。
工程中常用全站仪的测角精度一般为2″~5″。 2.2.2全站仪的各种测量原理 2.2.2.1测角原理
光电度盘一般分为两大类：一类是由一组排列在圆形玻璃上具有相邻的透明区域或不透明区的同心圆上刻得编码所形成编码度盘进行测角；另一类是在度盘表面上一个圆环内刻有许多均匀分布的透明和不透明等宽度间隔的辐射状栅线的光栅度盘进行测角。也有将上述二者结合起来，采用“编码与光栅相结合”的度盘进行测角。
（1）编码度盘测角原理
在玻璃圆盘上刻划几个同心圆带，每一个环带表示一位二进制编码，称为码道(如下图3-P51(两图)所示）。如果再将全圆划成若干扇区，则每个扇形区有几个梯形，如果每个梯形分别以“亮”和“黑”表示“0”和“1”的信号，则该扇形可用几个二进数表示其角值。例如，用四位二进制表示角值，则全圆只能刻成24＝16个扇形，则度盘刻划值为360o/16=22.5o，如图所示，这显然是没有什么实际意义的。如果最小值为20”，则需刻成(360×60×60)/20=64800个扇形区，而64800≈216个码道。因为度盘直径有限，码道愈多，靠近度盘中心的扇形间隔愈小，又缺乏使用意义，故一般将度盘刻成适当的码道，再利用测微装置来达到细分角值的目的。
2.2.2.2测距原理
欲测定 A、 B两点间的距离 D，安置仪器于 A点，安置反射镜于 B点。仪器发射的光束由 A至 B，经反射镜反射后又返回到仪器。设光速 c为已知，如果光束在待测距离 D上往返传播的时间T。已知，则距离 D可由下式求出式中 c＝ c。／ n， c。为真空中的光速值，其值为 299792458m／ s, n为大气折射率，它与测距仪所用光源的波长，测线上的气温 t,气压 P和湿度 e有关。
2.2.2.3 坐标测量原理
在已知测站点安置仪器，选择坐标测量模式，输入仪器高和棱镜高、测站点坐标和后视点的平面坐标和各种气象改正要素。
输入后视点的平面坐标是使仪器求得测站点至后视点的方位角，如果该方位角已知，则可直接输入方位角α，而不必输入平面坐标。
操作时照准后视点，配置度盘读数为方位角值（也可输入后视点的平面坐标，仪器将自动计算出方位角）。然后转动照准部，照准镜站点上所立棱镜，按下测量键即可求得镜站点的三维坐标。
若输入：方位角αsb，测站坐标（Xs，Ys）；测得：水平角β和平距Dsi。则有：
方位角：αsi=αsb+β
坐标：Xi=Xs+Dsi?COSαsi ；Yi=Ys+DsiSinαst 若输入：测站 S 高程Hs，测得：仪器高 i ，棱镜高 v ，平距 Dsi，竖直角，则有： 高程：
X后视点N2.2.2.4放样原理
① 在大致位置立棱镜，测出当前位置的坐标。 ② 将当前坐标与待放样点的坐标相比较，得距离差值 dD 和角度差 dHR 或纵向差值Δ X 和横向差值Δ Y 。
③ 根据显示的 dD 、dHR 或ΔX 、ΔY ，逐渐找到放样点的位置。
2.2.3全站仪的一般操作程序
仪器对中、整平一打开电源→水平度盘和垂直度盘指标的设置→设置仪器参数→进入测量模式→调焦和照准。显示（输出）测量结果。
三、全站仪在工程测量中的应用
3.1全站仪在工程测量个步骤中的应用
O镜站点测站点αY