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全站仪

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全站仪
250px
image_caption 一台典型的拓普康(Topcon)全站仪
en_title Total Station
application 控制测量地形图测绘施工放样变形监测
type 测绘仪器
components 电子经纬仪、光电测距仪、数据记录器、补偿器
measurements 水平角、垂直角、斜距、坐标



全站仪(Total Station),全称为电子全站仪(Electronic Total Station),是一种集光、机、电、算为一体的现代化、自动化测绘仪器。它在电子经纬仪的基础上,集成了光电测距仪和微处理器,能够自动、快速、准确地测量水平角、垂直角和距离(斜距、平距、高差),并能通过内置软件实时计算和存储测点的三维坐标。

全站仪是20世纪末测绘技术的一项革命性突破,极大地提高了外业测量的效率和自动化水平,已成为工程测量地形图测绘等领域应用最广泛的仪器。

基本组成部分

1电子经纬仪]],采用光电编码度盘进行角度测量,实现了读数的数字化和自动化。 2. 测距系统:即光电测距仪(EDM),通过向目标(通常是特制的反射棱镜)发射调制过的光波(通常是红外光或激光),并接收反射回来的信号,通过测量光波往返的相位差或时间差来计算距离。 3. 微处理器与数据记录器:是全站仪的“大脑”,负责控制测量过程、进行数据计算(如坐标计算、对边测量等)、存储观测数据,并通过接口与计算机进行数据交换。 4. 自动补偿器:用于监测仪器的竖轴倾斜,并对角度观测值进行实时补偿,以减小仪器未完全整平带来的误差。

工作模式

  • 有棱镜模式:这是最常用、精度最高的模式。测量时需要由另一名作业人员在待测点上安置反射棱镜,全站仪通过照准棱镜中心进行测距和测角。
  • 无棱镜模式(免棱镜):现代全站仪普遍具备的功能。它使用可见的激光束,可以直接对非合作目标(如墙面、电线杆、岩石表面)进行测量,无需在目标点上设置棱镜。这种模式在目标点难以到达或布设棱镜有危险时非常有用,但其测程和精度通常低于有棱镜模式。

主要功能与应用

  • 坐标测量:在已知一个测站点和一个后视点坐标的情况下,可以测量任意未知点的三维坐标。这是地形图测绘和数据采集的基本工作。
  • 数据采集:配合电子手簿或内置软件,可以按照预设格式(如点号、编码)快速采集和记录地形地物的坐标数据。
  • 施工放样:将设计图纸上的点位(如建筑物轴线、道路中线、管线位置)的坐标输入全站仪,仪器可以实时指示出放样点相对于当前棱镜位置的方向和距离,从而在实地标定出设计位置。
  • 后方交会:当测站坐标未知时,通过观测两个或更多已知点,可以反算出测站自身的三维坐标,快速方便地建立测站。
  • 对边测量(MLM):测量任意两点(非测站点)之间的斜距、平距和高差。
  • 面积计算:测量一个闭合区域的几个顶点,仪器可自动计算其面积。

参见