楊佳嘉

（云南工業(yè)技師學院，云南曲靖 655000）

1 全站儀

1.1 全站儀的特點

全站儀的光路比較簡單，內部配置雙肘補償器，并集成許多數(shù)據(jù)總線，可與外部數(shù)據(jù)處理設備連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的精確測量與數(shù)據(jù)處理。全站儀的出現(xiàn)不僅提高了測量速度和測量精度，也節(jié)省了計算時間和人工計算成本。全站儀的主要特點有：

（1）應用簡單的測量原理完成數(shù)據(jù)的測量。全站儀應用的原理主要有光學原理和電力電子原理。全站儀的光學器件主要是望遠鏡，由物鏡、聚光棱鏡、目鏡等組成，主要用作角度測量和距離測量。全站儀的測量光路包括內光路和外光路，主要用來完成距離的測量。

全站儀包括2個電氣部分，由光柵度盤或編碼度盤、光電測角儀器等組成的角度測量部分和由發(fā)光二極管、接收管、電子電路組成的距離測量部分，這2個部分使用串口的方式連接為整體，完成電子經(jīng)緯儀及測距儀的全部功能。

（2）使用全站儀只需對反射棱鏡進行一次照準操作，便能完成對建筑材料的斜距和水平以及垂直角度的測量，并保存測量得到的數(shù)據(jù)。

（3）方便的通信接口與數(shù)據(jù)總線。全站儀集成常用的通信接口和數(shù)據(jù)總線，能與其他外設進行數(shù)據(jù)互通。將全站儀的主機與外設或計算機連接起來，能夠完成數(shù)據(jù)的采集、處理和管理等一系列操作，完成快速和精確的測量，節(jié)省人力物力。

（4）微控制單元（Microcontroller Unit；MCU）控制測量與計算過程。利用MCU控制全站儀的測量和計算，能實現(xiàn)對全站儀的計算和整體測量進行控制，對測量導線進行測量，并進行氣象改正、碎部測量和施工放樣等計算。

（5）自動測量儀器豎軸和水平軸的傾斜誤差。儀器內部設置有雙軸補償器，可自動測量儀器的豎軸和水平軸之間的傾斜誤差。

1.2 工作原理

全站儀通過光學部分和電氣部分的功能完成角度測量和距離測量，測量原理簡單易懂。全站儀集成常用的數(shù)據(jù)總線和通信接口等，應用方便。

（1）電子測角技術。電子測角技術即是使用電氣設備進行角度測量的技術，該技術主要包括2種角度測量原理，一種是利用光柵進行角度測量的原理，光柵測角即是將間隙相同、大小相仿的紋路刻在光學板上，通過光的衍射效應對角度進行測量。光柵測距時要注意徑向反光槽必須呈輻射狀，避免造成測量角度的不準確。另一種是編碼測角，編碼測角的原理在應用中與光柵測角相似，2種測角原理的不同點是編碼區(qū)域所代表的二進制位數(shù)不同，編碼測角通過從編碼板獲取相應的數(shù)位進制，得到角度的原始數(shù)值，通過計算機處理后可得到實際測量的角度值。

（2）相位與脈沖測量技術。相位測量技術和脈沖測量技術是目前應用較廣泛的技術。相位測量技術需要依靠全站儀發(fā)生連續(xù)不斷正弦信號，讓被測量物體產生相位差，從而計算出距離。全站儀所應用的光源為激光，通過激光器可釋放帶有脈沖的信號，利用脈沖信號來獲取被測量物體的距離的技術就是脈沖測量技術。脈沖測量技術通過計算從物體接受信號到物體反彈信號所經(jīng)歷的時間可確認所測量的數(shù)據(jù)是否準確，這也是施工現(xiàn)場經(jīng)常使用脈沖測量的原因之一。

2 全站儀在質量控制中的應用

全站儀廣泛應用在建筑測量、高層和大型工程的施工測量工作中。全站儀在建筑測量質量控制中的應用也很多，如復核初始數(shù)據(jù)、通過坐標放樣建立平面控制、高程控制和觀測建筑物的沉降與偏移等。

（1）進入測量現(xiàn)場，復核初始數(shù)據(jù)。進入測量現(xiàn)場，需要對被測量物體的起始數(shù)據(jù)進行復核，此時可用全站儀確認城市導線點的角度測量、距離測量以及聯(lián)測數(shù)據(jù)的精度是否滿足測量要求。全站儀測量能夠避免當兩城市導線點之間距離較遠時的普通光學儀器測量出現(xiàn)較大誤差的問題，從而提高建筑的質量。

（2）通過坐標放樣建立平面控制。坐標放樣功能可以準確地測量建筑物的整體平面，在平面控制網(wǎng)的基礎上實現(xiàn)對建筑物的定位，主要步驟：通過圖紙得出目標點的坐標；利用全站儀形成方格網(wǎng)，確定控制網(wǎng)點；設置全站儀的參數(shù)，并輸入測站點的坐標、目標高度等；方位角的啟動與后視點坐標的輸入；啟動坐標放樣模式，輸入待放樣點坐標，并設置水平角度為零；通過移動棱鏡的方式控制誤差在允許范圍內。

平面控制網(wǎng)利用整體控制局部和高精度控制低精度的原則作為建筑定位的基本依據(jù)。全站儀的坐標放樣功能能夠方便地測出建筑的平面控制網(wǎng)，并加密為建筑的方格網(wǎng)。

（3）高程控制。全站儀可通過三角高程測距進行高程控制，能夠對質量進行高精度的控制，這是將全站儀應用到質量控制中的一大好處。應用全站儀進行高程控制的步驟：在標準點附近設置全站儀；將帶棱鏡的測桿設置在測試點和標準點；啟動全站儀的距離測量模式并隊全站儀進行必要的調整；進行全站儀與標準點之間和所要求出的兩點之間的水平距離、傾斜距離和高度差；在相應的位置設置水準儀對樓層和其他位置之間的高程進行控制。

高程測量的工作量大，是測量工作的中的重要組成部分。全站儀利用高精度的三角高程測距可高效地實現(xiàn)高程的控制，具有外部干擾少、測量的工作量少和引測速度快等特點。全站儀本身集成了先進的光學設備和電氣設備，具有較高的自動化程度，能夠在一定程度上減少人為操作帶來的測量誤差，節(jié)省人力物力和財力等。

（4）建筑物的沉降與偏移。大建筑物的安全系數(shù)要求很高，必須精確地對大型建筑物進行測量，反復監(jiān)測，避免因測量誤差而產生的安全事故。對大型建筑物進行沉降與偏移的主要步驟：在建筑物周圍設置多個監(jiān)測點觀察和測量大型建筑物基坑；計算2個通視的基準點的坐標和高程并記錄作為參考依據(jù)；將全站儀設置在一個基準點的點位上，另一個基準點則變?yōu)楹笠朁c；反復檢測監(jiān)測點的三維坐標并記錄監(jiān)測數(shù)據(jù)；最后對所測量的數(shù)據(jù)進行比較分析得出建筑物的沉降以及偏移情況，通過反復地對監(jiān)測和對數(shù)據(jù)進行比較分析，及時處理建筑物的沉降和偏移情況，則可對建筑物進行有效的控制。

3 使用全站儀的注意事項

（1）全站儀應工作在適當?shù)沫h(huán)境中，如應在使用全站儀前將全站儀與外部的測量環(huán)境相適應，全站儀的儀器溫度與外部測量環(huán)境溫度相適應，避免在不合適的環(huán)境中使用全站儀，否則可能導致全站儀的工作不穩(wěn)定，測量的數(shù)據(jù)不精確等。

（2）全站儀應在合適的溫度中使用，外部環(huán)境溫度和儀器自身的溫度過高或過低都會導致儀器的測量精度不夠。因此，在使用全站儀進行測量時應盡量避開嚴寒或者炎熱環(huán)境。如果必須要在溫度不適宜的環(huán)境中使用全站儀時，測量人員應及時做好相應的措施，保證測量的準確性。

（3）全站儀應妥善地處理和保管。全站儀應由專業(yè)的人員保管，運輸時應盡量避免顛簸路段并由專人保護，輕拿輕放，防止過多地振動儀器中的零部件，導致零件損壞不能正常使用和降低測量的精度與準確度等。

（4）維修人員應對全站儀進行定期的檢查和維修，一般全站儀每年校驗一次，目的是確保儀器中的零部件是完好無損的，能夠進行重復測量而不影響測量的精確度。如果沒有對全站儀進行檢修的話，一般不推薦再次進行測量。

4 結語

全站儀主要由光學器件、電子元件、機械結構等組成，可實現(xiàn)對建筑物的角度和距離的測量，并進行數(shù)據(jù)處理。全站儀應用簡單的測量原理完成數(shù)據(jù)的測量，其組成結構、操作方法比較簡單，并集成有通訊接口和數(shù)據(jù)總線，實現(xiàn)設備間的數(shù)據(jù)互通。全站儀在建筑測量質量控制中的應用包括復核初始數(shù)據(jù)、平面控制、高程控制和建筑物的沉降與偏移。在使用時應注意要將全站儀應工作在適當?shù)沫h(huán)境中，在合適的溫度中使用，并妥善處理、保管全站儀和進行定期檢修等，保證全站儀的測量精確度。

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