全站仪的基本操作与检查和校正
**永荣矿业有限公司永川煤矿 张华平
摘 要 基于全站仪在矿山测量中应用越来越广的实际情况，为解决仪器在实际应用中可能出现的一些问题，介绍了全站仪的基本操作与使用方法，并对全站仪一系列重要参数的检查和校正做了阐述。
关键词 全站仪 操作 检查和校正
1 全站仪简介
全站型电子速测仪简称全站仪，它是一种可以同时进行角度（水平角、竖直角）测量、距离（斜距、平距、高差）测量和数据处理，由机械、光学、电子元件组合而成的测量仪器。由于只需一次安置，仪器便可以完成测站上所有的测量工作，故被称为“全站仪”。
全站仪上半部分包含有测量的四大光电系统，即水平角测量系统、竖直角测量系统、水平补偿系统和测距系统。通过键盘可以输入操作指令、数据和设置参数。以上各系统通过I/O接口接入总线与微处理机联系起来。
微处理机（CPU）是全站仪的核心部件，主要有寄存器系列（缓冲寄存器、数据寄存器、指令寄存器）、运算器和控制器组成。微处理机的主要功能是根据键盘指令启动仪器进行测量工作，执行测量过程中的检核和数据传输、处理、显示、储存等工作，保证整个光电测量工作有条不紊地进行。输入输出设备是与外部设备连接的装置（接口），输入输出设备使全站仪能与磁卡和微机等设备交互通讯、传输数据。
目前，世界上许多著名的测绘仪器生产厂商均生产有各种型号的全站仪。
2 全站仪的操作与使用
不同型号的全站仪，其具体操作方法会有较大的差异。下面简要介绍全站仪的基本操作与使用方法。
2.1 水平角测量
（1）按角度测量键，使全站仪处于角度测量模式，照准第一个目标A。
（2）设置A方向的水平度盘读数为0°00′00″。
（3）照准第二个目标B，此时显示的水平度盘读数即为两方向间的水平夹角。
2.2 距离测量
（1）设置棱镜常数
测距前须将棱镜常数输入仪器中，仪器会自动对所测距离进行改正。
（2）设置大气改正值或气温、气压值
光在大气中的传播速度会随大气的温度和气压而变化，15℃和760mmHg是仪器设置的一个标准值，此时的大气改正为0ppm。实测时，可输入温度和气压值，全站仪会自动计算大气改正值（也可直接输入大气改正值），并对测距结果进行改正。
（3）量仪器高、棱镜高并输入全站仪。
（4）距离测量
照准目标棱镜中心，按测距键，距离测量开始，测距完成时显示斜距、平距、高差。
全站仪的测距模式有精测模式、跟踪模式、粗测模式三种。精测模式是最常用的测距模式，测量时间约2.5S，最小显示单位1mm；
跟踪模式，常用于跟踪移动目标或放样时连续测距，最小显示一般为1cm，每次测距时间约0.3S；
粗测模式，测量时间约0.7S，最小显示单位1cm或1mm。在距离测量或坐标测量时，可按测距模式（MODE）键选择不同的测距模式。应注意，有些型号的全站仪在距离测量时不能设定仪器高和棱镜高，显示的高差值是全站仪横轴中心与棱镜中心的高差。
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2.3 坐标测量
（1）设定测站点度盘读数为其方位角。当设定后视点的坐标时，全站仪会自动计算后视方向的方位角，并设定后视方向的水平度盘读数为其方位角。
（2）设置棱镜常数。
（3）设置大气改正值或气温、气压值。
（4）量仪器高、棱镜高并输入全站仪。
（5）照准目标棱镜，按坐标测量键，全站仪开始测距并计算显示测点的三维坐标。
3 全站仪的检查和校正
3.1 长水准器的检查和校正
3.1.1 检查
（1）将仪器安放于较稳定的装置上（如三脚架、仪器校正台），并固定仪器；
（2）将仪器粗整平，并使仪器长水准器与基座三个脚螺丝中的两个的连线平行，调整该两个脚螺丝使长水准器水泡居中；
（3）转动仪器180°观察长水准器的水泡移动情况，如果水泡处于长水准器的中心，则无须校正；
如果水泡移出允许范围，则需进行调整。
3.1.2 校正
（1）将仪器在一稳定的装置上安放并固定好；
（2）粗整平仪器；
（3）转动仪器，使仪器长水准器与基座三个脚螺丝中的两个的连线平行，并转动该两个脚螺丝，使长水准器水泡居中；
（4）仪器转动180°，待不泡稳定，用校针微调正螺钉，使水泡向长水准器中心移动一半的距离；
（5）重复3、4 步骤，直至仪器用长水准器精确整平后转动到任何位置，水泡都能处于长水准器的中心。
3.2 圆水准器的检查和校正
3.2.1 检查
（1）将仪器在一稳定的装置上安放并固定好；
（2）用长水准器将仪器精确整平；
（3）观察仪器圆水准器气泡是否居中，如果气泡居中，则无需校正；
如果气泡移出范围，则需进行调整。
3.2.2 校正
（1）将仪器在一稳定的装置上安放并固定好；
（2）用长准器将仪器精确整平；
（3）用校针微调两个校正螺钉，使气泡居于圆水准器的中心。
注：用校针调整两个校正螺钉时，用力不能过大，两螺钉的松紧程度相当。
3.3 望远镜粗瞄准器的检查和校正
3.3.1 检查
（1）将仪器安放在三脚架上并固定好；
（2）将一十字标志安放在离仪器50 米处；
（3）将仪器望远镜照准十字标志；
（4）观察粗瞄准器是否也照准十字标志，如果也照准，则无须校正；
如果有偏移，则需进行调整。
3.3.2 校正
（1）将仪器安放在三脚架上并固定好；
（2）将一十字标志安放在离仪器50 米处；
（3）将仪器望远镜照准十字标志；
（4）松开粗瞄准器的2 个固定螺钉，调整粗瞄准器到正确位置，并固紧2 个固定螺钉。
3.4 光学下对电器的检查和校正
3.4.1 检查
（1）将仪器安置在三脚架上并固定好；
（2）在仪器正下方放置一十字标志；
（3）转动仪器基座的三个脚螺丝，使对点器分划板中心与地面十字标志重合；
（4）使仪器转动180°，观察对点器分划反中心与地面十字标志是否重合；
如果重合，则无需校正；
如果有偏移，则需进行调整；
3.4.2 校正
（1）将仪器安置在三脚架上并固定好；
（2）在仪器正下方放置一十字标志；
（3）转动仪器基座的三个脚螺线，使对点器分划板中心与地面十字标志重合；
（4）使仪器转动180°，并拧下对点目镜护盖，用校针调整4个调整螺钉，使地面十字标志在分划板上的像向分划板中心移动一半；
（5）重复3、4 步骤，直至转动仪器，地面十字标志与分划板中心始终重合为止。
3.5 望远镜分划板竖丝的检查和校正
3.5.1 检查
（1）将仪器安置于三脚架上并精密整平；
（2）在距仪器50 米处设置一点A；
（3）用仪器望远镜照准A 点，旋转垂直微动手轮；
如果A 点沿分划板竖丝移动，则无需调整；
如果移动有偏移，则需进行调整。
3.5.2 校正
（1）安置仪器并在50 米处设置A 点；
（2）取下目镜头护盖，旋转垂直微动手轮，用十字螺丝刀将4 个调整螺钉稍微松动，然后转动目镜头使A 点与竖丝重合，拧紧4 个调整螺钉；
（3）重复检查3，校正2 步骤直至无偏差。
注：如果对分划板的竖丝进行的校正，则在完成后，请检查仪器的照准差和指标差是否发生了改变。
3.6 仪器照准差C的检查和校正
3.6.1 检查
（1）将仪器安置在稳定装置或三脚架上并精密整平；
（2）瞄准平行光管分划板十字丝或远处明显目标，先后进行正镜和倒镜观测；
（3）得到正镜读数HI 和倒镜读数HR；
计算照准差C=（HI-HR±180°）/2；
如果C＜8”,则无需调整;如果C＞8”,则需进行调整.
3.6.2 校正
（1）在倒镜位置旋转平盘微动手轮使倒镜读数HR’=HR+C;
（2）松开望远镜分划板调整螺钉护盖，调整左右两个调整螺钉，使望远镜分划板与平行光管或远处目标重合；
重复进行检检和校正直至合格为止。
3.7 竖直度盘指标差I的检查和校正
请进行完十字丝校正和2C 差校正后，再进行本检校
3.7.1 检查
（1）将仪器安置在稳定装置或三脚架上精密整平并开机；
（2）用望远镜分别在正镜和倒镜位置瞄准垂直角为±10°左右的平行光管分划板或远处目标，得到正镜读数VI 和倒镜读数VR；
（3）计算：指标差为I=（VI+VR-360°）/2
（4）如果指标差小于10”,则无须校正；
如果大于10”，则需进行调整。
3.7.2 校正
不同型号的全站仪，其校正方法略有不同，可根据各自的说明书具体进行。
3.8 电子补偿器的检查
放置仪器如下图所示：
平行光管或
基本水准远
处点目标
A
B C
A、B、C为基座脚螺旋
3.8.1 纵向补偿精度
（1）盘左位置，整平仪器，精确照准平行光管水平丝，读取天顶距M1（照准读数3 次取平均）。
（2）转动脚螺旋A，使仪器上倾2’—3’（仪器补偿范围内）后，再用竖直微动螺旋，重新使望远镜照准平行光管水平丝，读取天顶距M2（照准读数3 次取平均）。
（3）反向向转脚螺旋A，使仪器恢复水平后下倾2’—3’，再用竖直微动螺旋使望过镜重新照准平行光管水平丝，读取天顶距M3（照准读数3 次取平均）。
（4）转动脚螺旋A，使仪器恢复水平，又微动望远镜精确照准平行光管水平丝，读取天顶距M4（照准读数3 次取平均）。
（5）计算纵向补偿精度
取D1=M2-M1，D2=M3-M1，D3=M4-M1，取其中绝对值最大者为检定结果，当补偿的标准差为±1’时，其值应小于等于3”。
3.8.2 横向补偿精度
（1）盘左位置，整平仪器，准确照准平行光管水平丝，读取天顶距读数N1。
（2）同向转动脚螺旋C 和B，使仪器下倾2.5’后,再用竖直微动螺旋使望远镜重新照准平行光管的水平丝,读取天顶距读数N2(照准读数3 次取平均)。
（3）按相反方向同向转动脚螺刻C 和B,使仪器向上倾,回复水平后又上倾2.5’,再用竖直微动螺旋使望远镜重新照准平行光管水平丝,读取天顶距读数N4(照准读数3 次取平均)。
（4）转动脚螺旋C，使仪器恢复水平，再用竖直微动螺旋使望远镜重新照准平行光管水平丝，读取天顶距读数N4（照准读数3 次取平均）。
（5）以上补偿精度的测定也可以借助双向微倾台进行。
（6）计算横向补偿精度
取D1’=N2-N1，D2’=N3-N1，D3’=N4-N1，取其中绝对值最大者为检定结果，其值均应小于等于3”。
3.9 测角精度的检查
3.9.1 水平角检查
水平角测角精度的检查偶很多方法，在此，我们谈论的是多目标平行光管法。
室内中心位置设一稳定的仪器升降台，上面安置被检仪器；
沿该仪器升降台水平方向的圆周上再设置4—6 个平行光管作为照准目标，精密调整平行光管的分划板及其倾斜度和轴线方向一致使各降台上仪器依次照准时，不需改变调焦均能看到最清晰明亮的平行光管分划板上的十字线呈像，而且竖线处于铅垂位置。观测过程中以表5 所列各项限差控制检测结果的准确度。如果半测回零差超限时，应重测该测回；
一测回二倍照准差互差和各测回方向值互差超限时，应重测超限方向（带上零方向）或者重测一测回；
一测回重测方向数超过该测回全问方向数的1/3 时，应重测全部测回。
检定结果的计算：
根据最小二乘法原理公式计算一测回水平方向标准偏差值。其结果应符合下表1第1项
一测回水平向标准偏差按下式求得：
式中：m——测回数；
n——照准目标数。
3.9.2 竖直角检查
采用标准竖直角法，装置如图，分别在1，2，3，4，5 各点设置平行光管一个。
检定时，将仪器安置在升降工作台上，并调整到工作状态，以盘左位置自上而下依次照准5 个目标，并读记观测数据，每个目标读数两次，取平均植。用同样方法在盘右位置自上而下依次照准目标，并读记观测结果，然后，取盘左. 盘右平均值减去水平方向值，即得竖角观测值，此为一测回，共测4 测回，最后求得一测回竖直角标准偏差，其值应符合下表12 项：
计算公式：
式中： φ———观测值与已知值之差；
m———测回数；
n———标准竖直角的个数。
3.10 测距精度的检查
首先要选择一处基线，共三段，10m，100m,300 m，将仪器架设好，在10 m处架设棱镜，测出数据，根据标准值调整机器加常数，使其达到标准值，再测100 m及300 m的数据，100 m的误差在2 mm以内，300 m的误差在4mm以内即为合格。
电子补偿器、测角精度、测距精度三项指标的任何一项检查不合格，都应该立即停止使用该全站仪，送返厂家进行维修，并在维修之后，重新检查合格后才能继续使用。
4 结语
通过对全站仪的操作介绍，以及全站仪各项校正指标的检查和校正方法讨论，基本满足了全站仪在矿山测量中各项应用的需求。
参考文献：
[1] 陆国胜，等，2004. 测量学[M]，北京:测绘出版社
[2] 杨正尧，2005. 测量学[M]，北京:化学工业出版社
表1 电子测角系统计量性能要求
序号
项目
仪器等级
Ⅰ/（〞）
Ⅱ/（〞）
Ⅲ/（〞）
Ⅳ/（〞）
0.5
1.0
1.5
2.0
3.0
5.0
6.0
10.0
1
照准部旋转正确性
电子气泡10〞
长气泡0.3格
电子气泡20.0〞
长气泡1.0格
电子气泡30〞
长气泡1.5格
电子气泡30〞
长气泡3.0格
2
望远镜视轴与横轴垂直度/（〞）
6.0
8.0
10.0
16.0
3
照准误差C/（〞）
6.0
8.0
10.0
16.0
4
横轴误差i/（〞）
10.0
15.0
20.0
30.0
5
竖盘指标差I/（〞）
12.0
16.0
20.0
30.0
6
补偿器补偿范围/（′）
2~3
2~3
2~3
2~3
7
补偿器零位误差/（〞）
10.0
20.0
30.0
30.0
8
补偿器补偿误差（横纵）/（〞）
3.0
6.0
12.0
20.0
9
望远镜调焦运行误差/（〞）
6.0
10.0
15.0
20.0
10
光学对中器视轴与竖轴重合度
光学对中器
高0.8mm~1.5m范围内<1.0mm
激光对中器
高0.8mm~1.5m范围内，光斑直径<2.0mm时按重合度<1.0mm执行
11
一测回水平方向标准偏差/（〞）
0.5
0.7
1.1
1.4
2.1
3.5
4.2
7.0
12
一测回竖直角测角标准偏差/（〞）
0.5
1.0
1.5
2.0
3.0
5.0
6.0
10
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