全站仪测距功能介绍-测量基础与实训

全站仪可以理解为进行全站测量的仪器。全站测量通常是指在一个点摆站便能测量出未知点的坐标、高程。传统的光学经纬仪也能达到此目的，如在地形测量时便能测出未知点的坐标、高程进而描绘出地形图。但这种仪器还不叫全站仪，因为用这种方法测量点位的坐标高程精度较低，观测时读数、记录速度较慢，没有自动记录、存储、传输等功能。而光电测角、测距一体化的电子速测仪，具有数据自动记录、存储、传输并能进行一定数据计算、处理的功能，才能名副其实地称为全站仪。

1.全站仪的同轴性

在如图5-16所示的全站仪光路图中，望远镜主光轴、测距部分的光信息发射光轴、接受光轴，均是按同轴设计的。它们一起通过望远镜的物镜，其中太阳自然光（可见光）的传播路径与普通光学经纬仪相同，从远处的目标投射至望远镜，供操作者从仪器目镜中观察目标、调整仪器精确瞄准。而测距的信号光从仪器内部发射出来，经物镜射向远处的目标（棱镜），反射回来通过望远镜物镜到达一个特制的分光透镜组（该透镜组反射信号光，而对可见光通过），再经反射和垂直折射之后进入测距信号的接收通道设备，经光电转换之后与初始信号进行测相比对，进而计算出距离并显示在显示屏上。

图5-16　全站仪复杂的光线传播示意图

2.全站仪的键盘操作

键盘是全站仪在测量时输入操作指令或数据的硬件，全站仪的键盘和显示屏一般为双面式，便于仪器的正、倒镜作业时操作。现代全站仪的键盘都有很丰富的操作功能。虽然不同的仪器有不同的操作步骤和方法，功能上也有强弱之分，但其基本功能还是类似的。

现在的全站仪已经向全自动化、智能化的测站机器人方向发展，具有自动识别、自动瞄准、自动观测、自动记录等功能。仪器内部设置了各种各样的界面操作系统和自编测量程序，键盘操作的大量功能也多向触屏操作转移。

3.全站仪的存储器与通信接口

全站仪最近20年发展变化最为成功的几点，一是测程慢慢扩大，二是免棱镜，三是存储器的使用与扩展。存储器的作用是将实时采集的测量数据存储起来，再根据需要传送到其他设备，如计算机中，供进一步的处理或利用。现在全站仪的工作存储有内存储、存储卡、外接USB等各种形式，非常方便。全站仪内存储器相当于计算机的内存（RAM），存储卡是一种外存储器，又称PC卡，相当于计算机的磁盘。全站仪可以通过RS-232C通信接口和通信电缆将仪器中存储的数据输入计算机，或将计算机中的信息数据经通信电缆传输给全站仪供野外作业使用，实现双向信息传输。U盘则是通用的移动存储设备。

4.全站仪的反射器(www.xing528.com)

全站仪（测距仪）的反射器以反射棱镜为主，因此通常又称反射棱镜，或简称棱镜。反射器中的直角棱镜装配在反射器框架内，通过连接杆与基座或棱镜杆安装在一起。反射器基座上设置有光学对中器、管水准器等。全站仪出厂时，有的生产商会将仪器的加常数及棱镜的加常数均调整设置为0。因此用户最好使用仪器商提供的专用配套反射棱镜。需要混合使用时，则须对棱镜常数的情况有所了解并进行改正。

由于直角棱镜可以对入射光高效地内部全反射，故光电测距的反射棱镜用直角棱镜的光学玻璃或水晶透明体器件制成。根据棱镜的组合个数不同有单棱镜、三棱镜、六棱镜、九棱镜等。图5-17（a）和图5-17（b）所示分别为单棱镜和三棱镜。为方便野外使用和减少照准点位的偏心误差，地形测图中测量碎部点时还采用一种小巧的微型棱镜，这种棱镜有的还可以根据棱镜头旋转进入棱镜框的前后方向不同，而提供0与30两个常数供操作者选择。

如图5-17（c）所示，反射器的光学部分是一块呈直角的棱镜锥体，如同在一个正方体玻璃上切下的一角，四个面中的接收光面ABC（透射面）为正三角形（实物棱镜的ABC前面还有一段圆柱体），其他三个面△OAC、△OAB、△OBC是以O为顶点的直角等腰三角形，这三个面均镀银作为半透明反射面，它们之间相互垂直（如不严格垂直，则又引起入射线与出射线的平行性误差）。

如图5-17（c）所示，假设入射光线不与ABC面垂直，到达1点，经折射后到达OAB反射面的2点，反射至OAC面的3点，又反射至OBC面的4点，再反射至ABC面的5点，最后折射出来，并保持与入射光线平行。全过程经过了两次折射和三次反射。

图5-17　反射棱镜及其光路图

现在的全站仪一般具有免棱镜测量功能。免棱镜测量在大坝工程、桥涵建设、造船工业、高楼建筑、边坡移动等变形监测和无接触测量中发挥着重大作用。如徕卡TCR系列全站仪，无合作目标时测程可达1000 m。

5.全站仪的使用安全与保养

全站仪属于精密贵重仪器，它包含了传统经纬仪和测距仪的双重功能，因此在操作使用时也必须兼顾这两方面的使用要求。一般厂家在使用说明书中均会列出仪器在使用操作、运输、保管方面的详细注意事项。例如在野外工作时须防震、防晒、防高温、防雨淋、防强电磁，不瞄准太阳和强光源。

关于全站仪的日常养护在使用说明书中也会有详细记载。这里主要强调指出，除了一般光学仪器的防潮、防尘、防霉措施之外，在全站仪长期不用时，应定期（一月一次）对蓄电池进行充电检查，定期对仪器进行通电检查，及时掌握仪器性能变化情况。