全站仪，即全站型电子测距仪（Electronic Total Station），是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器，是集水平角、垂直角、斜距、平距、高差测量、坐标测量功能于一体的测绘仪器系统。广泛应用于测绘工作的各个领域。使用全站仪两人配合，观测员操作仪器观测，另外一人持棱镜配合。测量中有一些很繁复的工作，尤其是在地形测量中的碎部点测量，一个作业组的一台全站仪，每天甚至要测上千个碎部点。一点一滴的工作成果最后是一组庞大的数据，每个观测点的空间位置，平面坐标（X，Y），和高程（H）。
做为观测员，在这上千次的观测中会发现，有时十字丝中心没有完全照准棱镜中心时（图1a），仪器也能顺利完成测量，甚至在达到一定距离时，十字丝偏出棱镜时（图1b）也会完成测量。人的潜意识感觉，当十字丝横丝照准棱镜中心而竖丝偏离时（图2b），我们会认为高程（H）准确平面坐标（X，Y）有差。当十字丝竖丝照准棱镜中心而横丝偏离时（图2a），我们会认为平面坐标（X，Y）准确而高程（H）有差。但是真的是这样吗？
想要知道对错我们要先从基础走起。
1、全站仪角度测量。与光学经纬仪比较电子经纬仪将光学度盘换为光电扫描度盘，将人工光学测微读数代之以自动记录和显示读数，全站仪与光学经纬仪区别在于度盘读数及显示系统，电子经纬仪的水平度盘和竖直度盘及其读数装置是分别采用（编码盘）或两个相同的光栅度盘和读数传感器进行角度测量的。
2、全站仪距离测量。全站仪测距是通过电磁波测距，照射棱镜得到距离。我们还先要了解全反射棱镜（图3）。
反射棱镜的工作原理实际上是光的反射定律和折射定律。光在相同介质中发生反射时，其反射角和入射角相等；光由一种介质垂直两介质平面入射到另一种介质时，不会发生折射。就是说反射棱镜能够将光按照原路发射回去。
在利用反射棱镜（或者反射片）作为反射物进行测距时，反射棱镜接收全站仪发出的光信号，并将其反射回去。全站仪发出光信号，并接收从反射棱镜反射回来的光信号，计算光信号的相位移等，从而间接求得光通过的时间，最后测出全站仪到反射棱镜的距离。这个距离就是斜距。从仪器发出的测距光束会随其通过的距离增大而出现扩大光束，因此距离一定大的时候就产生了没照准棱镜而完成测量的情况。
由此可知，虽然全站仪可以得到水平角、垂直角、斜距、平距、高差、坐标等结果，但是基础值只有水平角、垂直角、斜距。其他各个结果都是通过计算求得。
平面坐标计算公式：X=X1+Dcos（a）
Y=Y1+Dsin（a）
观测点坐标（X，Y）。已知点坐标（X1，Y1）。两点之间平距是D。a为方位角（由水平角得到）。
平距并不是直接测量得到。
平距计算公式D=S*COS（b）
b是水平线与两点连线的夹角（天顶距，即竖直角）。S是斜距。
通过我们的分析，可以看到平面坐标既需要水平角也需要竖直角。所以当十字丝竖丝照准棱镜中心而横丝偏离时，对平面精度也有影响。
参考文献：
【1】潘正风，杨正尧等，《数字测图原理与方法》，武汉：武汉大学出版社，2004
【2】张正禄等，《工程测量学》，武汉：武汉大学出版社，2005
【3】李青岳，《工程测量学》，北京：测绘出版社，1995
论文作者:许晓明
论文发表刊物:《基层建设》2018年第14期
论文发表时间:2018/7/10
标签：棱镜论文; 反射论文; 测量论文; 坐标论文; 全站仪论文; 读数论文; 平面论文; 《基层建设》2018年第14期论文;