全站仪工作原理及需要注意的事项
内容：了解全站仪的分类、等级、主要技术指标；掌握全站仪的基本操作，测角、测边、测三维坐标和三维坐标放样的原理和操作方法；了解全站仪的对边测量、悬高测量、面积测量等方法。
重点：全站仪的基本操作，测角、测边、测三维坐标和三维坐标放样的原理和操作方法。
难点：全站仪测三维坐标和三维坐标放样的原理和操作方法。
教学方法：采取演示法教学。讲解拓普康全站仪使用，在课堂上每讲一项功能后，利用多媒体课室的优点，现场演示一次，并将操作过程通过投影仪投影到屏幕上，起到直观、形象的效果，使学生能迅速掌握全站仪的使用。
& 7.1 全站仪（total station）的功能介绍
随着科学技术的不断发展，由光电测距仪，电子经纬仪，微处理仪及数据记录装置融为一体的电子速测仪（简称全站仪）正日臻成熟，逐步普及。这标志着测绘仪器的研究水平制造技术、科技含量、适用性程度等，都达到了一个新的阶段。
全站仪是指能自动地测量角度和距离，并能按一定程序和格式将测量数据传送给相应的数据采集器。全站仪自动化程度高，功能多，精度好，通过配置适当的接口，可使野外采集的测量数据直接进入计算机进行数据处理或进入自动化绘图系统。与传统的方法相比，省去了大量的中间人工操作环节，使劳动效率和经济效益明显提高，同时也避免了人工操作，记录等过程中差错率较高的缺陷。
全站仪的厂家很多，主要的厂家及相应生产的全站仪系列有：瑞士徕卡公司生产的 TC 系列全站仪；日本 TOPCN （拓普康）公司生产的 GTS 系列；索佳公司生产的 SET 系列；宾得公司生产的 PCS 系列；尼康公司生产的 DMT 系列及瑞典捷创力公司生产的 GDM 系列全站仪。我国南方测绘仪器公司 90 年代生产的 NTS 系列全站仪填补了我国的空白，正以崭新的面貌走向国内国际市场。
全站仪的工作特点：
1、能同时测角、测距并自动记录测量数据；
2、设有各种野外应用程序，能在测量现场得到归算结果；
3、能实现数据流；
一、TOPCON 全站仪构造简介
图1为宾得全站仪 PTS-V2 ，图2为尼康 C-100 全站仪，图3为智能全站仪GTS-710，图4为蔡司Elta R系列工程全站仪，图5为徕卡TPS1100系列智能全站仪。
二、全站仪的功能介绍
1、角度测量（angle observation）
（1）功能：可进行水平角、竖直角的测量。
（2）方法：与经纬仪相同，若要测出水平角& AOB ，则：
1）当精度要求不高时：
瞄准 A 点&&置零（ 0 SET ）&&瞄准 B 点，记下水平度盘 HR 的大小。
2）当精度要求高时： && 可用测回法（ method ofobservation set ）。
操作步骤同用经纬仪操作一样，只是配置度盘时，按&置盘&（ H SET ）。
2、距离测量（ distance measurement ）
PSM 、PPM 的设置 && 测距、测坐标、放样前。
1）棱镜常数（PSM ）的设置。
一般： PRISM=0 （原配棱镜），-30mm （国产棱镜）
2）大气改正数（ PPM ）（乘常数）的设置。
输入测量时的气温（ TEMP ）、气压（ PRESS ），或经计算后，输入 PPM 的值。
（1）功能：可测量平距 HD 、高差 VD 和斜距 SD （全站仪镜点至棱镜镜点间高差及斜距）
（2）方法：照准棱镜点，按&测量&（ MEAS ）。
3、坐标测量（ coordinate measurement ）
（1）功能：可测量目标点的三维坐标（ X ， Y ， H ）。
（2）测量原理
若输入：方位角，测站坐标（，）；测得：水平角和平距。则有：
若输入：测站 S 高程，测得：仪器高i ，棱镜高 v ，平距，竖直角，则有：
（3）方法：
输入测站 S （ X ， Y ，H ），仪器高 i ，棱镜高 v &&瞄准后视点 B ，将水平度盘读数设置为&&瞄准目标棱镜点 T ，按&测量&，即可显示点 T 的三维坐标。
4、点位放样 (Layout)
（1）功能：根据设计的待放样点 P 的坐标，在实地标出 P 点的平面位置及填挖高度。
（2）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&D X 和横向差值&DY 。
3）根据显示的 dD 、dHR 或&DX 、&DY ，逐渐找到放样点的位置。
5、程序测量（ programs ）
（1）数据采集 (data collecting)
（2）坐标放样 (layout)
（3）对边测量(MLM)、悬高测量(REM)、面积测量(AREA)、后方交会(RESECTION) 等。
（4）数据存储管理。包括数据的传输、数据文件的操作（改名、删除、查阅）。
& 7.2 TOPCON GTS-312 全站仪使用简介
一、仪器面板外观和功能说明
面板上按键功能如下：
&&进入坐标测量模式键。
&&进入距离测量模式键。
ANG &&进入角度测量模式键。
MENU &&进入主菜单测量模式键。
ESC &&用于中断正在进行的操作，退回到上一级菜单。
POWER &&电源开关键
&&光标左右移动键
&&光标上下移动、翻屏键
F1 、 F2 、 F3 、 F4 &&软功能键，其功能分别对应显示屏上相应位置显示的命令。
显示屏上显示符号的含义：
V &&竖盘读数；HR &&水平读盘读数（右向计数）；HL&&水平读盘读数（左向计数）；
HD &&水平距离； VD &&仪器望远镜至棱镜间高差； SD&&斜距； * &&正在测距；
N &&北坐标，x ； E &&东坐标，y ； Z &&天顶方向坐标，高程H 。
二、全站仪几种测量模式介绍
1、角度测量模式
功能：按 ANG 进入，可进行水平角、竖直角测量，倾斜改正开关设置。
F1 OSET ：设置水平读数为：0&00@00&。
F2 HOLD ：锁定水平读数。
F3 HSET ：设置任意大小的水平读数。
F4 P1&： 进入第 2 页。
F1 TILT ：设置倾斜改正开关。
F2 REP ： 复测法。
F3 V% ： 竖直角用百分数显示。
F4 P2&： 进入第 3 页。
F1 H-BZ ：仪器每转动水平角 90&时，是否要蜂鸣声。
F2 R/L ：右向水平读数 HR/ 左向水平读数 HL 切换，一般用 HR 。
F3 CMPS ：天顶距 V/ 竖直角 CMPS 的切换，一般取 V 。
F4 P3&：进入第 1 页。
2、距离测量模式
进入，可进行水平角、竖直角、斜距、平距、高差测量及 PSM 、 PPM 、距离单位等设置。
F1 MEAS ：进行测量。
F2 MODE ：设置测量模式， Fine/coarse/tragcking（精测/粗测/跟踪）。
F3 S/A ： 设置棱镜常数改正值（ PSM ）、大气改正值（ PPM ）。
F4 P1 &：进入第 2 页。
F1 OFSET ：偏心测量方式。
F2 SO ：距离放样测量方式。
F3 m/f/i ：距离单位米 / 英尺 / 英寸的切换。
F4 P2&： 进入第 1 页。
3、坐标测量模式
功能：按进入，可进行坐标（ N ， E ， H ）、水平角、竖直角、斜距测量及 PSM 、 PPM 、距离单位等设置。
F1 MEAS ：进行测量。
F2 MODE ：设置测量模式， Fine/Coarse/Tracking 。
F3 S/A ：设置棱镜改正值（ PSM ），大气改正值（PPM ）常数。
F4 P1&：进入第 2 页。
F1 R.HT ：输入棱镜高。
F2 INS.HT ：输入仪器高。
F3 OCC ：输入测站坐标。
F4 P2&：进入第 3 页。
F1 OFSET ：偏心测量方式。
F3 m/f/i: 距离单位米 / 英尺 / 英寸切换。
F4 P3&：进入第 1 页。
4、主菜单模式
功能：按 MENU 进入，可进行数据采集、坐标放样、程序执行、内存管理（数据文件编辑、传输及查询）、参数设置等。
三、全站仪功能简介
测量前，要进行如下设置&&按
或，进入距离测量或坐标测量模式，再按第 1 页的 S/A （ F3 ）。
1、棱镜常数 PRISM 的设置&&进口棱镜多为 0 ，国产棱镜多为-30mm。（具体见说明书）
2、大气改正值 PPM 的设置&&按& T-P &，分别在& TEMP. &和& PRES. & 栏，输入测量时的气温、气压。（或者按照说明书中的公式计算出 PPM 值后，按& PPM &直接输入）。
说明： PRISM 、 PPM 设置后，在没有新设置前，仪器将保存现有设置。
（一）角度测量
按 ANG 键，进入测角模式（开机后默认的模式），其水平角、竖直角的测量方法与经纬仪操作方法基本相同。照准目标后，记录下仪器显示的水平度盘读数 HR 和竖直度盘读数 V 。
（二）距离测量
键，进入测距模式，瞄准棱镜后，按 F1 （ MEAS ），记录下仪器测站点至棱镜点间的平距 HD 、镜头与镜头间的斜距 SD 和镜头与镜头间的高差 VD 。
（三）坐标测量
1、按 ANG 键，进入测角模式，瞄准后视点 A 。
2、按 HSET ，输入测站 O 至后视点 A 的坐标方位角。
如：输入 65.4839 ，即输入了。
3、按键，进入坐标测量模式。按 P&，进入第 2 页。
4、按 OCC ，分别在 N 、 E 、 Z 输入测站坐标（ X0,Y0 ,H0 ）。
5、按 P&，进入第 2 页，在 INS.HT 栏，输入仪器高。
6、按 P&，进入第 2 页，在 R.HT 栏，输入 B 点处的棱镜高。
7、瞄准待测量点 B ，按 MEAS ，得 B 点的（ XB ,YB ,HB ）。
（四）零星点的坐标放样（不使用文件）
1、按 MENU ，进入主菜单测量模式。
2、按 LAYOUT ，进入放样程序，再按 SKP ，略过使用文件。
3、按 OOC.PT （ F1 ），再按 NEZ ，输入测站 O 点的坐标（X0 ,Y0 ,H0 ）；并在 INS.HT 一栏，输入仪器高。
4、按 BACKSIGHT （ F2 ），再按 NE/AZ ，输入后视点 A 的坐标（xA , yA ）；若不知 A 点坐标而已知坐标方位角，则可再按 AZ ，在 HR 项输入的值。瞄准 A 点，按 YES 。
5、按 LAYOUT （ F3 ），再按 NEZ ，输入待放样点 B 的坐标（xB , yB,HB ）及测杆单棱镜的镜高后，按 ANGLE（F1 ）。使用水平制动和水平微动螺旋，使显示的 dHR=0&00@00&，即找到了 OB 方向，指挥持测杆单棱镜者移动位置，使棱镜位于 OB 方向上。
6、按 DIST ，进行测量，根据显示的 dHD 来指挥持棱镜者沿 OB 方向移动，若 dHD 为正，则向O 点方向移动；反之若 dHD 为负，则向远处移动，直至dHD=0 时，立棱镜点即为 B 点的平面位置。
7、其所显示的 dZ 值即为立棱镜点处的填挖高度，正为挖，负为填。
8、按 NEXT &&反复 5 、6 两步，放样下一个点 C 。
& 7.3 全站仪使用的注意事项与维护
一、全站仪保管的注意事项
1、 仪器的保管由专人负责，每天现场使用完毕带回办公室；不得放在现场工具箱内。
2、仪器箱内应保持干燥，要防潮防水并及时更换干燥剂。仪器须放置专门架上或固定位置。
3、仪器长期不用时，应一月左右定期通风防霉并通电驱潮，以保持仪器良好的工作状态。
4、仪器放置要整齐，不得倒置。
二、使用时应注意事项
1、开工前应检查仪器箱背带及提手是否牢固。
2、开箱后提取仪器前，要看准仪器在箱内放置的方式和位置，装卸仪器时，必须握住提手，将仪器从仪器箱取出或装入仪器箱时，请握住仪器提手和底座，不可握住显示单元的下部。切不可拿仪器的镜筒，否则会影响内部固定部件，从而降低仪器的精度。应握住仪器的基座部分，或双手握住望远镜支架的下部。仪器用毕，先盖上物镜罩，并擦去表面的灰尘。装箱时各部位要放置妥帖，合上箱盖时应无障碍。
3、在太阳光照射下观测仪器，应给仪器打伞，并带上遮阳罩，以免影响观测精度。在杂乱环境下测量，仪器要有专人守护。当仪器架设在光滑的表面时，要用细绳（或细铅丝）将三脚架三个脚联起来，以防滑倒。
4、当架设仪器在三脚架上时，尽可能用木制三脚架，因为使用金属三脚架可能会产生振动，从而影响测量精度。
5、当测站之间距离较远，搬站时应将仪器卸下，装箱后背着走。行走前要检查仪器箱是否锁好，检查安全带是否系好。当测站之间距离较近，搬站时可将仪器连同三脚架一起靠在肩上，但仪器要尽量保持直立放置。
6、搬站之前，应检查仪器与脚架的连接是否牢固，搬运时，应把制动螺旋略微关住，使仪器在搬站过程中不致晃动。
7、仪器任何部分发生故障，不勉强使用，应立即检修，否则会加剧仪器的损坏程度。
8、元件应保持清洁，如沾染灰沙必须用毛刷或柔软的擦镜纸擦掉。禁止用手指抚摸仪器的任何光学元件表面。清洁仪器透镜表面时，请先用干净的毛刷扫去灰尘，再用干净的无线棉布沾酒精由透镜中心向外一圈圈的轻轻擦拭。除去仪器箱上的灰尘时切不可作用任何稀释剂或汽油，而应用干净的布块沾中性洗涤剂擦洗。
9、湿环境中工作，作业结束，要用软布擦干仪器表面的水分及灰尘后装箱。回到办公室后立即开箱取出仪器放于干燥处，彻底凉干后再装箱内。
10、冬天室内、室外温差较大时，仪器搬出室外或搬入室内，应隔一段时间后才能开箱。
三、电池的使用
全站仪的电池是全站仪最重要的部件之一，现在全站仪所配备的电池一般为 Ni-MH( 镍氢电池 ) 和 Ni-Cd( 镍镉电池 ) ，电池的好坏、电量的多少决定了外业时间的长短。
1、建议在电源打开期间不要将电池取出，因为此时存储数据可能会丢失，因此在电源关闭后再装入或取出电池。
2、可充电池可以反复充电使用，但是如果在电池还存有剩余电量的状态下充电，则会缩短电池的工作时间，此时，电池的电压可通过刷新予以复原，从而改善作业时间，充足电的电池放电时间约需 8 小时。
3、不要连续进行充电或放电，否则会损坏电池和充电器，如有必要进行充电或放电，则应在停止充电约 30 分钟后再使用充电器。
不要在电池刚充电后就进行充电或放电，有时这样会造成电池损坏。
4、超过规定的充电时间会缩短电池的使用寿命，应尽量避免电池剩余容量显示级别与当前的测量模式有关，在角度测量的模式下，电池剩余容量够用，并不能够保证电池在距离测量模式下也能用，因为距离测量模式耗电高于角度测量模式，当从角度模式转换为距离模式时，由于电池容量不足，不时会中止测距。
总之，只有在日常的工作中，注意全站仪的使用和维护，注意全站仪电池的充放电，才能延长全站仪的使用寿命，使全站仪的功效发挥到最大
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一部分:TOPCON GTS-312全站仪的使用
一、仪器外观和功能说明
1.仪器外观
图1：GTS-312全站仪外观及各部件名称
2.面板上按键功能
——进入坐标测量模式键。
◢——进入距离测量模式键。
ANG——进入角度测量模式键。
MENU——进入主菜单测量模式键。
ESC——用于中断正在进行的操作，退回到上一级菜单。
POWER——电源开关键
——光标左右移动键
——光标上下移动、翻屏键
F1、F2、F3、F4——软功能键，分别对应显示屏上相应位置显示的命令。
3.显示屏上显示符号的含义
V——竖盘读数
；HR——水平读盘读数（右向计数）；HL——水平读盘读数（左向计数）；
HD——水平距离；VD——仪器望远镜至棱镜间高差；SD——斜距；*——正在测距；
N——北坐标，相当于x；E——东坐标，相当于y；Z——天顶方向坐标，相当于高程H。
二、角度测量模式
功能：按ANG键进入，可进行水平角、竖直角测量，倾斜改正开关设置。 F1
OSET ：设置水平读数为 。
HOLD ：锁定水平读数。
HSET ：设置任意大小的水平读数。
P1↓： 进入第2页。
TILT ：设置倾斜改正开关。
REP ： 复测法。
V% ： 竖直角用百分数显示。
P2↓： 进入第3页。
H-BZ：仪器每转动水平角90°时，是否要蜂鸣声。
R/L ：右向水平读数HR/左向水平读数HL切换，一般用HR。
CMPS ：天顶距V/竖直角CMPS的切换，一般取V。 F4
P3↓：进入第1页。
三、距离测量模式
功能：先按◢ 键进入，可进行水平角、竖直角、斜距、平距、高差测量及PSM、PPM、距离单位等设置。
MEAS：进行测量。
MODE：设置测量模式，Fine/coarse/tragcking （精测/粗测/跟踪）。
S/A： 设置棱镜常数改正值（PSM）、大气改正值（PPM）。 F4
P1↓：进入第2页。
OFSET：偏心测量方式。
SO：距离放样测量方式。
m/f/i：距离单位米/英尺/英寸的切换。
P2↓： 进入第1页。
四、坐标测量模式
功能：按 进入，可进行坐标（N，E，H）、水平角、竖直角、斜距测量及PSM、PPM、距离单位等设置。
MEAS：进行测量。
MODE：设置测量模式，Fine/Coarse/Tracking。
S/A：设置棱镜改正值（PSM），大气改正值（PPM）常数。 F4
P1↓：进入第2页。
R.HT：输入棱镜高。
INS.HT：输入仪器高。
OCC：输入测站坐标。
P2↓：进入第3页。
OFSET：偏心测量方式。
距离单位米/英尺/ 英寸切换。
P3↓：进入第1页。
五、主菜单模式
功能：按MENU进入，可进行数据采集、坐标放样、程序执行、内存管理、参数设置等。
DATA COLLECT(数据采集)
LAY OUT(点的放样)
MEMORY MGR.(内存管理)
PROGRAM(程序)
GRID FACTOR(坐标格网因子)
ILLUMINATION(照明)
PARAMETRERS(参数设置)
CONTRAST ADJ.(显示屏对比度调整)
1、 MEMORY MGR.(存储管理)
1.FILE STATUS(显示测量数据、坐标数据文件总数) 第1页
2.SEARCH(查找测量数据、坐标数据、编码库)
3.FILE MAINTAIN(文件更名、查找数据、删除文件)
4.COORD. INPUT(坐标数据文件的数据输入)
5.DELETE COORD.(删除文件中的坐标数据)
6.PCODE INPUT(编码数据输入)
7.DATA TRANSFER(向微机发送数据、接收微机数据、设置通讯参数)
第3页8.INITIALIZE(初始化数据文件)
2、 PROGRAM(程序)
1.REM(悬高测量)
2.MLM(对边测量)
3.Z COORD.(设置测站点Z坐标)
4.AREA(计算面积)
5.POINT TO LINE(相对于直线的目标点测量)。
3、 PARAMETRERS(参数设置)
1.MINIMUM READING(最小读数)
2.AUTO POWER OFF(自动关机)
3.TILT ON/OFF(垂直角和水平角倾斜改正)
第 2 页——ERROR CORRECTION(系统误差改正。注：仪器检校后必须进行此项设置)
存储管理菜单操作可参见图2。
图2：存储管理操作菜单
六、全站仪的主要功能介绍
? 说明：测量前，要进行如下设置——按◢或 ，进入距离测量或坐标测量模式，再按第1页的S/A（F3）。
1． 棱镜常数PRISM的设置——一般原配棱镜设置为0，国产棱镜设置为-30mm。（具体见说明书）。
2． 大气改正值PPM的设置——按“T-P”，分别在“TEMP.”和“PRES.” 栏，输入测量时的气温、气压。（或者按照说明书中的公式计算出PPM值后，按“PPM”直接输入）。
3． PSM、PPM设置后，在没有新设置前，仪器将保存现有设置。
（一）角度测量
按ANG键，进入测角模式（开机后默认的模式），其水平角、竖直角的测量方法与经纬仪操作方法基本相同。照准目标后，仪器即可显示水平度盘读数和竖直度盘读数。
（二）距离测量
先按◢ 键，进入测距模式，瞄准棱镜后，按F1（MEAS），即可。
（三）坐标测量
见图3按键步骤：
1、ANG键，进入测角模式，瞄准后视点A。
2、HSET，输入测站O至后视点的坐标方位角 。
3、 键， 进入坐标测量模式。P1， 进入第2页。
4、OCC，输入测站坐标（X0,Y0,H0）。
6、P1，进入第2页。INS.HT: 输入仪器高。
7、P1，进入第2 页。R.HT：输入棱镜高。
8、瞄准待测量点B，按MEAS，得B点的（XB,YB,HB）。
（四）零星点的坐标放样
见图4按键步骤为：
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自1992年第一台GTS-3开始，拓普康3系列全站仪以其稳定的性能、适中的价格成为拓普康乃至进口全站仪的中流砥柱。从GTS-3、GTS-300、GTS310、至GTS-330、GTS-330W乃至今天的GTS-330N，拓普康3系列全站仪十五年来累计销售已突破30000台，国内几乎每一个专业测量单位都有3系列在使用。
技术指标：&
仪器类型 GTS-332N
长度：150MM
物镜孔径：45MM（EDM：50MM）
放大倍率：30倍
成像：正立
视场角：1度30秒
分辨率：2.5毫秒
***短视距：1.3M
单棱镜：3000米
三棱镜：4000米
测距精度：
测距时间（初次测距时间）
精测模式：约1.2秒（约4秒）
粗测模式：约0.7秒（约3秒）
跟踪模式：约0.4秒（约3秒）
气象改正：有
棱镜常数改正：有
两差改正：有
测角精度：2秒
测角方式：绝对法读数
取样方式：H（水平角对径）V（垂直角对径）
***小读数：5秒/1秒
度盘直径：71毫米
显示器：双面
角度补偿装置
方式：双轴补偿
补偿范围：正负3秒
水准器灵敏度
长水准器：30秒/2毫米
圆水准器：10秒/2毫米
光学对中器
成像：正立
放大倍率：3倍
调焦范围：0.5-无穷大
视场角：5度
防水防尘等级：IP66
工作温度：负20摄氏度-正50摄氏度
内置电池：BT-52QA、电压7.2V、容量2700毫安时（NI-MH）
充电器：BC-27C
连续测距测角时间：10小时
连续测角时间：45小时
仪器尺寸：336毫米*184毫米*172毫米
重量（含电池）：4.9KG
仪器箱： 3.4KG
仪器高度：176毫米
通信接口：标准RS-232C
微动装置：单速
外接电源插口：有
功能：数据采集、放样、新点设置、SD/VD/HD、N/E/Z、HL、HR/V、H倍角测量，REM（悬高测量）、MLM（对边测量）、水平角测量、水平角HO设置、水平角保持、视准偏差校正、打标桩、测站点设定、90度蜂鸣提示、道路测设
存储容量：数据采集24000点、坐标24000点
丰富的应用软件：
GTS-330N系列全站仪预装了丰富的应用程序，如：道路测设、对边测量、悬高测量、面积计算、新点设置、坐标测量、数据采集、坐标放样等等，极大地方便了工程应用。
该功能可以测量无法直接安置棱镜处的目标高度
可通过现场实测数据或提取数据文件坐标进行计算
可自动计算两点之间的水平距离、斜距和高差
道路测设软件
内置道路测设软件功能，满足了用户道路工程的应用
软件支持交点法和无素法，在预置完道路参数后，可根据现场需要，实时放样任意里程桩号的中桩及边桩，无需大量的数据计算及数据输入工作。
标准配置：
GTS-332N主机&&&&& *1
仪器箱&&&&&&&&&&&& *1
BC-27C快速充电器&& *1
BT-52QA内置电池&&& *1
工具包&&&&&&&&&&&& *1
硅布&&&&&&&&&&&&&& *1
塑料雨罩&&&&&&&&&& *1 中文说明书&&&&&&&& *1
供应商的其他相关信息
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