研究意义

随着社会的发展，我国测绘事业所发挥的作用越来越重要，测绘行业是与国民经济、社会发展、国防安全和人民生活密切相关的行业^[[i]]，为国家基础设施建设、国防建设提供了及时的测绘保障，为环境保护、防震减灾等和与人民生活密切相关的各项活动提供了及时有效的服务。在这过程中，测绘仪器扮演着举足轻重的作用。而全站仪作为其中不可或缺的代表，更将在以后发挥重要作用^[[ii]]。

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^[[iii]]，是集水平角、垂直角、距离(斜距、平距)、高差测量功能于一体的测绘仪器系统。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，使测角操作简单化，且可避免读数误差的产生^[[iv]]。因其一次安置仪器就可完成该测站上全部测量工作，所以称之为全站仪。广泛用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程测量或变形监测领域^[[v]]。

在测量技术飞速发展的当代，或许有人会质疑全站仪发展的必要性和可行性，但依据生产的实际情况去选择工具时最看重的是适合而不是最新最好。以现在很火的GPS为例，GPS测量由于其精度高、速度快、通用性强、能够实时确定点位的坐标等优点，在工程中得到广泛的应用。但是传统的全站仪以其低廉的价格、方便的操作仍能满足现在的送电线路的测量工作^[[vi]]。在水利工程上，虽然RTKGPS、激光雷达、地面数字摄影测量等新技术得到推广，但受行业限制，比如卫星信号、地形破碎、植被茂盛等因素影响，全站仪仍是最常用的测量工具^[[vii]]。与其他测绘工具相比，全站仪具有仪器操作简单高效、快速安置、适应性强、控制面板具有人机对话功能、具有双向通讯功能的特点。

全站仪的作用体现在工程应用中，因此其重要性更体现在意义重大深远的”十三五”规划中。规划的”建议”指出：完善能源安全储备制度，加强城市公共交通、防洪防涝等设施建设。实施城市地下管网改造工程。加快开放电力、电信、交通、石油、天然气、市政公用等自然垄断行业的竞争性业务。推进交通运输低碳发展，加强轨道交通建设。国家发展改革委副主任胡祖才解读为，充分发挥重大工程项目牵引作用。正在编制的”十三五”综合交通运输体系规划，就要把纲要里面的铁路、公路、机场、航电、地铁、枢纽都要具体化。这些工程项目的实施，能够激发社会资本的广泛参与，激发各类市场主体的活力和创造力，为全站仪的发展提供了环境，激发了广大社会对于全站仪的需求，而全站仪的研究也有助于这些工程的顺利进行，有助于”十三五”的建设，为社会发展贡献力量。

研究现状

全站仪是从光学经纬仪发展而来^[[viii]]，其发展经历了四个阶段：普通型的全站仪，除最基本的测角和测距功能外，仅有一些简单功能；功能型的全站仪，功能上有极大改进，但机身自身没有内存；磁卡型的全站仪，突出之处在于能用磁卡记录野外观测数据；内存式的全站仪，有自带内存，可实现数据记录的自动化。按照其外观结构可分为两种^[[ix]]，积木型又称组合型，早期的全站仪大都是积木型结构，即电子速测仪、电子经纬仪、电子记录器各是一个整体，可以分离使用，也可以通过电缆或接口把它们组合起来，形成完整的全站仪；整体型把测距，测角和记录单元在光学、机械等方面设计成一个不可分割的整体，其中测距仪的发射轴、接收轴和望远镜的视准轴为同轴结构。这对保证较大垂直角条件下的距离测量精度非常有利。

现在市场上流向的全站仪按测量功能分类可分成四类：经典型全站仪，也称常规全站仪，具备基本功能^[[x]]；机动型全站仪，可自动驱动照准部和望远镜的旋转；无合作目标型全站仪，在无反射棱镜条件下可直接测距；智能型全站仪，自动目标识别与照准，可在无人干预情况下自动完成。

目前全世界各个公司研发生产的全站仪已基本能满足各个领域的各种要求，最新出现的全站仪精度高、测量运算快，可实现设计、放样等高级功能。尽管市场上的全站仪在厂家的商业营销下显得各不相同，但它们一般都具有类似的功能。

控制面板除了键盘外还具有友好的人机界面，可实现人机对话。使用者可通过显示屏的提示进行操作，并且键盘可实现除了照准以外的其他常用操作，例如设置测量参数和选择测量功能。设有补偿器，可对水平方向和垂直方向上的误差进行自动检测和修正，并消除因竖轴倾斜产生的误差的不良影响，提高测角精度。