內(nèi)容：了解全站儀的分類、等級、主要技術(shù)指標(biāo)；掌握全站儀的基本操作，測角、測邊、測三維坐標(biāo)和三維坐標(biāo)放樣的原理和操作方法；了解全站儀的對邊測量、懸高測量、面積測量等方法。

重點：全站儀的基本操作，測角、測邊、測三維坐標(biāo)和三維坐標(biāo)放樣的原理和操作方法。

難點：全站儀測三維坐標(biāo)和三維坐標(biāo)放樣的原理和操作方法。

教學(xué)方法：采取演示法教學(xué)。講解拓普康全站儀使用，在課堂上每講一項功能后，利用多媒體課室的優(yōu)點，現(xiàn)場演示一次，并將操作過程通過投影儀投影到屏幕上，起到直觀、形象的效果，使學(xué)生能迅速掌握全站儀的使用。

§ 7.1 全站儀（total station）的功能介紹

　　隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，由光電測距儀，電子經(jīng)緯儀，微處理儀及數(shù)據(jù)記錄裝置融為一體的電子速測儀（簡稱全站儀）正日臻成熟，逐步普及。這標(biāo)志著測繪儀器的研究水平制造技術(shù)、科技含量、適用性程度等，都達到了一個新的階段。

　 　全站儀是指能自動地測量角度和距離，并能按一定程序和格式將測量數(shù)據(jù)傳送給相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集器。全站儀自動化程度高，功能多，精度好，通過配置適當(dāng)?shù)慕涌冢墒挂巴獠杉臏y量數(shù)據(jù)直接進入計算機進行數(shù)據(jù)處理或進入自動化繪圖系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的方法相比，省去了大量的中間人工操作環(huán)節(jié)，使勞動效率和經(jīng)濟效益明顯提高，同時也避免了人工操作，記錄等過程中差錯率較高的缺陷。

　 　全站儀的廠家很多，主要的廠家及相應(yīng)生產(chǎn)的全站儀系列

瀝青麻筋是有選有上等的麻筋，浸泡在技術(shù)人員研發(fā)的一款具有防腐性，瀝青為主要材料的添加劑里面的一款產(chǎn)品。麻筋具有質(zhì)地輕、強力大、防蟲防霉、靜電少、織物不易污染等特點。瀝青是由不同分子量的碳氫化合物及其非金屬衍生物組成的黑褐色復(fù)雜混合物，是高黏度有機液體的一種，呈液態(tài)，表面呈黑色，可溶于二硫化碳。瀝青是一種防水防潮和防腐的有機膠凝材料。本產(chǎn)品主要用在伸縮縫、沉降縫等填縫材料。本產(chǎn)品施工非常方便，替代了原有的麻煩施工方法。我們一般是桶裝的，只需要采購后，取出來就可以使用。瀝青麻筋主要起防水、防雜物進入沉降縫內(nèi)的作用，在填塞過程中，應(yīng)填塞密實、牢固，在材料選用上，要選用優(yōu)質(zhì)合格的材料，麻筋為新的未變質(zhì)的麻筋。

有：瑞士徠卡公司生產(chǎn)的 TC 系列全站儀；日本 TOPCN （拓普康）公司生產(chǎn)的 GTS 系列；索佳公司生產(chǎn)的 SET 系列；賓得公司生產(chǎn)的 PCS 系列；尼康公司生產(chǎn)的 DMT 系列及瑞典捷創(chuàng)力公司生產(chǎn)的 GDM 系列全站儀。我國南方測繪儀器公司 90 年代生產(chǎn)的 NTS 系列全站儀填補了我國的空白，正以嶄新的面貌走向國內(nèi)國際市場。

　　全站儀的工作特點：

　　1、能同時測角、測距并自動記錄測量數(shù)據(jù)；

　　2、設(shè)有各種野外應(yīng)用程序，能在測量現(xiàn)場得到歸算結(jié)果；

　　3、能實現(xiàn)數(shù)據(jù)流；

一、TOPCON 全站儀構(gòu)造簡介

　　圖1為賓得全站儀 PTS-V2 ，圖2為尼康 C-100 全站儀，圖3為智能全站儀GTS-710，圖4為蔡司Elta R系列工程全站儀，圖5為徠卡TPS1100系列智能全站儀。

二、全站儀的功能介紹

　　1、角度測量（angle observation）

　　（1）功能：可進行水平角、豎直角的測量。

　　（2）方法：與經(jīng)緯儀相同，若要測出水平角∠ AOB ，則：

　　1）當(dāng)精度要求不高時：

　　瞄準(zhǔn) A 點——置零（ 0 SET ）——瞄準(zhǔn) B 點，記下水平度盤 HR 的大小。

　　2）當(dāng)精度要求高時： —— 可用測回法（ method of observation set ）。

　　操作步驟同用經(jīng)緯儀操作一樣，只是配置度盤時，按“置盤”（ H SET ）。

　　2、距離測量（ distance measurement ）

　　PSM 、PPM 的設(shè)置 —— 測距、測坐標(biāo)、放樣前。

　　1）棱鏡常數(shù)（PSM ）的設(shè)置。

　　一般： PRISM=0 （原配棱鏡），-30mm （國產(chǎn)棱鏡）

　　2）大氣改正數(shù)（ PPM ）（乘常數(shù)）的設(shè)置。

　　　　輸入測量時的氣溫（ TEMP ）、氣壓（ PRESS ），或經(jīng)計算后，輸入 PPM 的值。

　　（1）功能：可測量平距 HD 、高差 VD 和斜距 SD （全站儀鏡點至棱鏡鏡點間高差及斜距）

　　（2）方法：照準(zhǔn)棱鏡點，按“測量”（ MEAS ）。

　　3、坐標(biāo)測量（ coordinate measurement ）

　　（1）功能：可測量目標(biāo)點的三維坐標(biāo)（ X ， Y ， H ）。

　　（2）測量原理

　　若輸入：方位角 ，測站坐標(biāo)（ ， ）；測得：水平角 和平距 。則有：

　　方位角：

　　坐標(biāo)： 　　　　

　　若輸入：測站 S 高程 ，測得：儀器高 i ，棱鏡高 v ，平距 ，豎直角 ，則有：

　　高程：

　　（3）方法：

　　輸入測站 S （ X ， Y ，H ），儀器高 i ，棱鏡高 v ——瞄準(zhǔn)后視點 B ，將水平度盤讀數(shù)設(shè)置為 ——瞄準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡點 T ，按“測量”，即可顯示點 T 的三維坐標(biāo)。

　　4、點位放樣 (Layout)

　　（1）功能：根據(jù)設(shè)計的待放樣點 P 的坐標(biāo)，在實地標(biāo)出 P 點的平面位置及填挖高度。

　　（2）放樣原理

　　1）在大致位置立棱鏡，測出當(dāng)前位置的坐標(biāo)。

　　2）將當(dāng)前坐標(biāo)與待放樣點的坐標(biāo)相比較，得距離差值 dD 和角度差 dHR 或縱向差值Δ X 和橫向差值Δ Y 。

　　3）根據(jù)顯示的 dD 、dHR 或ΔX 、ΔY ，逐漸找到放樣點的位置。

　　5、程序測量（ programs ）

　　（1）數(shù)據(jù)采集 (data collecting)

　　（2）坐標(biāo)放樣 (layout)

　　（3）對邊測量(MLM)、懸高測量(REM)、面積測量(AREA)、后方交會(RESECTION) 等。

　　（4）數(shù)據(jù)存儲管理。包括數(shù)據(jù)的傳輸、數(shù)據(jù)文件的操作（改名、刪除、查閱）。

§ 7.2 TOPCON GTS-312 全站儀使用簡介

一、儀器面板外觀和功能說明

　　面板上按鍵功能如下：

　　——進入坐標(biāo)測量模式鍵。

　　◢ ——進入距離測量模式鍵。

　　ANG ——進入角度測量模式鍵。

　　MENU ——進入主菜單測量模式鍵。

　　ESC ——用于中斷正在進行的操作，退回到上一級菜單。

　　POWER ——電源開關(guān)鍵

　　◢ ◣ ——光標(biāo)左右移動鍵

　　▲ ▼ ——光標(biāo)上下移動、翻屏鍵

　　F1 、 F2 、 F3 、 F4 ——軟功能鍵，其功能分別對應(yīng)顯示屏上相應(yīng)位置顯示的命令。

　　顯示屏上顯示符號的含義：

　　V ——豎盤讀數(shù)；HR ——水平讀盤讀數(shù)（右向計數(shù)）；HL ——水平讀盤讀數(shù)（左向計數(shù)）；

　　HD ——水平距離； VD ——儀器望遠鏡至棱鏡間高差； SD ——斜距； * ——正在測距；

　　N ——北坐標(biāo)，x ； E ——東坐標(biāo)，y ； Z ——天頂方向坐標(biāo)，高程H 。

二、全站儀幾種測量模式介紹

　　1、角度測量模式

　　功能：按 ANG 進入，可進行水平角、豎直角測量，傾斜改正開關(guān)設(shè)置。

第 1 頁

　F1　 OSET ：設(shè)置水平讀數(shù)為：0°00ˊ00"。

　F2　 HOLD ：鎖定水平讀數(shù)。

　F3　 HSET ：設(shè)置任意大小的水平讀數(shù)。

　F4　 P1↓： 進入第 2 頁。

第 2 頁

　F1　 TILT ：設(shè)置傾斜改正開關(guān)。

　F2 　REP ： 復(fù)測法。

　F3　 V% ： 豎直角用百分?jǐn)?shù)顯示。

　F4 　P2↓： 進入第 3 頁。

第 3 頁

　F1　 H-BZ ：儀器每轉(zhuǎn)動水平角 90°時，是否要蜂鳴聲。

　F2　 R/L ：右向水平讀數(shù) HR/ 左向水平讀數(shù) HL 切換，一般用 HR 。

　F3　 CMPS ：天頂距 V/ 豎直角 CMPS 的切換，一般取 V 。

　F4　 P3↓：進入第 1 頁。

　　2、距離測量模式

　　功能：按 ◢ 進入，可進行水平角、豎直角、斜距、平距、高差測量及 PSM 、 PPM 、距離單位等設(shè)置。

第 1 頁

　F1 　MEAS ：進行測量。

　F2 　MODE ：設(shè)置測量模式， Fine/coarse/tragcking（精測/粗測/跟蹤）。

　F3　 S/A ： 設(shè)置棱鏡常數(shù)改正值（ PSM ）、大氣改正值（ PPM ）。

　F4　 P1 ↓：進入第 2 頁。

第 2 頁

　F1　 OFSET ：偏心測量方式。

　F2 　SO ：距離放樣測量方式。

　F3　 m/f/i ：距離單位米 / 英尺 / 英寸的切換。

　F4 　P2↓： 進入第 1 頁。

　3、坐標(biāo)測量模式

　　功能：按 進入，可進行坐標(biāo)（ N ， E ， H ）、水平角、豎直角、斜距測量及 PSM 、 PPM 、距離單位等設(shè)置。

第 1 頁

　F1 　MEAS ：進行測量。

　F2 　MODE ：設(shè)置測量模式， Fine/Coarse/Tracking 。

　F3　 S/A ：設(shè)置棱鏡改正值（ PSM ），大氣改正值（ PPM ）常數(shù)。

　F4　 P1↓：進入第 2 頁。

第 2 頁

　F1　 R.HT ：輸入棱鏡高。

　F2　 INS.HT ：輸入儀器高。

　F3　 OCC ：輸入測站坐標(biāo)。

　F4 　P2↓：進入第 3 頁。

第 3 頁

　F1　 OFSET ：偏心測量方式。

　F2　 ———

　F3　 m/f/i: 距離單位米 / 英尺 / 英寸切換。

　F4　 P3↓：進入第 1 頁。

　4、主菜單模式

　　功能：按 MENU 進入，可進行數(shù)據(jù)采集、坐標(biāo)放樣、程序執(zhí)行、內(nèi)存管理（數(shù)據(jù)文件編輯、傳輸及查詢）、參數(shù)設(shè)置等。

三、全站儀功能簡介

　　測量前，要進行如下設(shè)置——按 ◢ 或 ，進入距離測量或坐標(biāo)測量模式，再按第 1 頁的 S/A （ F3 ）。

　1、棱鏡常數(shù) PRISM 的設(shè)置——進口棱鏡多為 0 ，國產(chǎn)棱鏡多為-30mm。（具體見說明書）

　2、大氣改正值 PPM 的設(shè)置——按“ T-P ”，分別在“ TEMP. ”和“ PRES. ” 欄，輸入測量時的氣溫、氣壓。（或者按照說明書中的公式計算出 PPM 值后，按“ PPM ”直接輸入）。

　　說明： PRISM 、 PPM 設(shè)置后，在沒有新設(shè)置前，儀器將保存現(xiàn)有設(shè)置。

（一）角度測量

　　按 ANG 鍵，進入測角模式（開機后默認的模式），其水平角、豎直角的測量方法與經(jīng)緯儀操作方法基本相同。照準(zhǔn)目標(biāo)后，記錄下儀器顯示的水平度盤讀數(shù) HR 和豎直度盤讀數(shù) V 。

（二）距離測量

　　先按 ◢ 鍵，進入測距模式，瞄準(zhǔn)棱鏡后，按 F1 （ MEAS ），記錄下儀器測站點至棱鏡點間的平距 HD 、鏡頭與鏡頭間的斜距 SD 和鏡頭與鏡頭間的高差 VD 。

（三）坐標(biāo)測量

　　1、按 ANG 鍵，進入測角模式，瞄準(zhǔn)后視點 A 。

　　2、按 HSET ，輸入測站 O 至后視點 A 的坐標(biāo)方位角 。

　　如：輸入 65.4839 ，即輸入了 。

　　3、按 鍵， 進入坐標(biāo)測量模式。按 P↓， 進入第 2 頁。

　　4、按 OCC ，分別在 N 、 E 、 Z 輸入測站坐標(biāo)（ X0 ,Y0 ,H0 ）。

　　5、按 P↓，進入第 2 頁，在 INS.HT 欄，輸入儀器高。

　　6、按 P↓，進入第 2 頁，在 R.HT 欄，輸入 B 點處的棱鏡高。

　　7、瞄準(zhǔn)待測量點 B ，按 MEAS ，得 B 點的（ XB ,YB ,HB ）。

（四）零星點的坐標(biāo)放樣（不使用文件）

　　1、按 MENU ，進入主菜單測量模式。

　　2、按 LAYOUT ，進入放樣程序，再按 SKP ，略過使用文件。

　　3、按 OOC.PT （ F1 ），再按 NEZ ，輸入測站 O 點的坐標(biāo)（ X0 ,Y0 ,H0 ）；并在 INS.HT 一欄，輸入儀器高。

　　4、按 BACKSIGHT （ F2 ），再按 NE/AZ ，輸入后視點 A 的坐標(biāo)（ xA , yA ）；若不知 A 點坐標(biāo)而已知坐標(biāo)方位角 ，則可再按 AZ ，在 HR 項輸入 的值。瞄準(zhǔn) A 點，按 YES 。

　　5、按 LAYOUT （ F3 ），再按 NEZ ，輸入待放樣點 B 的坐標(biāo)（ xB , yB,HB ）及測桿單棱鏡的鏡高后，按 ANGLE（ F1 ）。使用水平制動和水平微動螺旋，使顯示的 dHR=0°00ˊ00"，即找到了 OB 方向，指揮持測桿單棱鏡者移動位置，使棱鏡位于 OB 方向上。

　　6、按 DIST ，進行測量，根據(jù)顯示的 dHD 來指揮持棱鏡者沿 OB 方向移動，若 dHD 為正，則向 O 點方向移動；反之若 dHD 為負，則向遠處移動，直至 dHD=0 時，立棱鏡點即為 B 點的平面位置。

　　7、其所顯示的 dZ 值即為立棱鏡點處的填挖高度，正為挖，負為填。

　　8、按 NEXT ——反復(fù) 5 、6 兩步，放樣下一個點 C 。

§ 7.3 全站儀使用的注意事項與維護

一、全站儀保管的注意事項

　　1、 儀器的保管由專人負責(zé)，每天現(xiàn)場使用完畢帶回辦公室；不得放在現(xiàn)場工具箱內(nèi)。

　　2、儀器箱內(nèi)應(yīng)保持干燥，要防潮防水并及時更換干燥劑。儀器須放置專門架上或固定位置。

　　3、儀器長期不用時，應(yīng)一月左右定期通風(fēng)防霉并通電驅(qū)潮，以保持儀器良好的工作狀態(tài)。

　　4、儀器放置要整齊，不得倒置。

二、使用時應(yīng)注意事項

　　1、開工前應(yīng)檢查儀器箱背帶及提手是否牢固。

　　2、開箱后提取儀器前，要看準(zhǔn)儀器在箱內(nèi)放置的方式和位置，裝卸儀器時，必須握住提手，將儀器從儀器箱取出或裝入儀器箱時，請握住儀器提手和底座，不可握住顯示單元的下部。切不可拿儀器的鏡筒，否則會影響內(nèi)部固定部件，從而降低儀器的精度。應(yīng)握住儀器的基座部分，或雙手握住望遠鏡支架的下部。儀器用畢，先蓋上物鏡罩，并擦去表面的灰塵。裝箱時各部位要放置妥帖，合上箱蓋時應(yīng)無障礙。

　　3、在太陽光照射下觀測儀器，應(yīng)給儀器打傘，并帶上遮陽罩，以免影響觀測精度。在雜亂環(huán)境下測量，儀器要有專人守護。當(dāng)儀器架設(shè)在光滑的表面時，要用細繩（或細鉛絲）將三腳架三個腳聯(lián)起來，以防滑倒。

　　4、當(dāng)架設(shè)儀器在三腳架上時，盡可能用木制三腳架，因為使用金屬三腳架可能會產(chǎn)生振動，從而影響測量精度。

　　5、當(dāng)測站之間距離較遠，搬站時應(yīng)將儀器卸下，裝箱后背著走。行走前要檢查儀器箱是否鎖好，檢查安全帶是否系好。當(dāng)測站之間距離較近，搬站時可將儀器連同三腳架一起靠在肩上，但儀器要盡量保持直立放置。

　　6、搬站之前，應(yīng)檢查儀器與腳架的連接是否牢固，搬運時，應(yīng)把制動螺旋略微關(guān)住，使儀器在搬站過程中不致晃動。

　　7、儀器任何部分發(fā)生故障，不勉強使用，應(yīng)立即檢修，否則會加劇儀器的損壞程度。

　　8、元件應(yīng)保持清潔，如沾染灰沙必須用毛刷或柔軟的擦鏡紙擦掉。禁止用手指撫摸儀器的任何光學(xué)元件表面。清潔儀器透鏡表面時，請先用干凈的毛刷掃去灰塵，再用干凈的無線棉布沾酒精由透鏡中心向外一圈圈的輕輕擦拭。除去儀器箱上的灰塵時切不可作用任何稀釋劑或汽油，而應(yīng)用干凈的布塊沾中性洗滌劑擦洗。

　　9、濕環(huán)境中工作，作業(yè)結(jié)束，要用軟布擦干儀器表面的水分及灰塵后裝箱。回到辦公室后立即開箱取出儀器放于干燥處，徹底涼干后再裝箱內(nèi)。

　　10、冬天室內(nèi)、室外溫差較大時，儀器搬出室外或搬入室內(nèi)，應(yīng)隔一段時間后才能開箱。

三、電池的使用

　　全站儀的電池是全站儀最重要的部件之一，現(xiàn)在全站儀所配備的電池一般為 Ni-MH( 鎳氫電池 ) 和 Ni-Cd( 鎳鎘電池 ) ，電池的好壞、電量的多少決定了外業(yè)時間的長短。

　　1、建議在電源打開期間不要將電池取出，因為此時存儲數(shù)據(jù)可能會丟失，因此在電源關(guān)閉后再裝入或取出電池。

　　2、可充電池可以反復(fù)充電使用，但是如果在電池還存有剩余電量的狀態(tài)下充電，則會縮短電池的工作時間，此時，電池的電壓可通過刷新予以復(fù)原，從而改善作業(yè)時間，充足電的電池放電時間約需 8 小時。

　　3、不要連續(xù)進行充電或放電，否則會損壞電池和充電器，如有必要進行充電或放電，則應(yīng)在停止充電約 30 分鐘后再使用充電器。

不要在電池剛充電后就進行充電或放電，有時這樣會造成電池損壞。

　 4、超過規(guī)定的充電時間會縮短電池的使用壽命，應(yīng)盡量避免電池剩余容量顯示級別與當(dāng)前的測量模式有關(guān)，在角度測量的模式下，電池剩余容量夠用，并不能夠保證電池在距離測量模式下也能用，因為距離測量模式耗電高于角度測量模式，當(dāng)從角度模式轉(zhuǎn)換為距離模式時，由于電池容量不足，不時會中止測距。

　 　總之，只有在日常的工作中，注意全站儀的使用和維護，注意全站儀電池的充放電，才能延長全站儀的使用壽命，使全站儀的功效發(fā)揮到最大