全站儀（A total of   stations）基于電磁波測(cè)距儀和電子經(jīng)緯儀的一體化設(shè)計(jì)，并逐步完善其功能，是一種高精度測(cè)量?jī)x器，包括電子測(cè)角、電子測(cè)距、數(shù)據(jù)計(jì)算部分和通信接口。全站儀可以完成角度測(cè)量、距離測(cè)量、三維坐標(biāo)測(cè)量、定位、數(shù)據(jù)采集等測(cè)量任務(wù)，同時(shí)具有自動(dòng)校正功能、自動(dòng)補(bǔ)償?shù)雀呒?jí)功能可以在復(fù)雜環(huán)境下實(shí)現(xiàn)高精度、快速穩(wěn)定的測(cè)量。全站儀還可以與計(jì)算機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理和分析，從而大大提高工作效率，其主要特點(diǎn)包括測(cè)量精度高、速度快、操作簡(jiǎn)單方便等。根據(jù)外觀結(jié)構(gòu)、全站儀按測(cè)量功能和測(cè)距能力可分為幾類(lèi)，在測(cè)繪中應(yīng)用廣泛、建筑、交通、水利和其他領(lǐng)域的測(cè)量工作。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代全站儀也在不斷創(chuàng)新發(fā)展，主要是數(shù)字化、實(shí)時(shí)化、集成化、在線和自動(dòng)化方向的進(jìn)展。

角度測(cè)量

全站儀使用電子經(jīng)緯儀的測(cè)角部分進(jìn)行角度測(cè)量，具有測(cè)量水平角和垂直角的能力全站儀在測(cè)量角度時(shí)，會(huì)利用其內(nèi)角測(cè)量部分測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間的視線角度，并自動(dòng)轉(zhuǎn)換為水平和垂直，以判斷兩點(diǎn)間的位置和方向關(guān)系。此外，它還具有水平角度設(shè)置垂直角度顯示轉(zhuǎn)換角度單位轉(zhuǎn)換角度自動(dòng)補(bǔ)償?shù)榷喾N功能。全站儀角度測(cè)量由電子經(jīng)緯儀完成。類(lèi)似于光學(xué)經(jīng)緯儀的原理，電子經(jīng)緯儀也可以使用表盤(pán)，但不同的是，它不是采用讀取表盤(pán)上分割線的方式來(lái)獲得角度值，而是通過(guò)電信號(hào)將表盤(pán)上的刻度值轉(zhuǎn)換成數(shù)字并顯示在屏幕上。電子角度測(cè)量將角度測(cè)量數(shù)據(jù)數(shù)字化，并以數(shù)字形式顯示測(cè)量結(jié)果。電子測(cè)角的本質(zhì)是通過(guò)數(shù)字角度編碼轉(zhuǎn)換系統(tǒng)來(lái)測(cè)量角度，常用的是編碼刻度盤(pán)、光柵尺或動(dòng)態(tài)光柵尺等三種轉(zhuǎn)換系統(tǒng)取代了傳統(tǒng)的光學(xué)讀數(shù)方法。

距離測(cè)量

全站儀有光波測(cè)距儀的測(cè)距部分，不僅可以測(cè)量反射體（斜距）距離，還要根據(jù)系統(tǒng)的型號(hào)、調(diào)整棱鏡的數(shù)量和天氣條件，以滿足各種測(cè)量目標(biāo)和工作需要。全站儀還可以轉(zhuǎn)換測(cè)距模式，可以根據(jù)具體情況設(shè)置為高精度測(cè)量和快速測(cè)量，可以選擇距離測(cè)量的最小分辨率和測(cè)距次數(shù)，還可以設(shè)置測(cè)距精度和時(shí)間，具有多種修正功能。

全站儀測(cè)距是一種測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間距離的方法具體思路是利用目標(biāo)接收電磁波并反射回儀器位置，通過(guò)計(jì)算電磁波的傳播時(shí)間來(lái)獲得距離值。在測(cè)距的過(guò)程中，全站儀會(huì)向目標(biāo)發(fā)射電磁波接收到電磁波后，目標(biāo)會(huì)將其反射回儀器所在的位置儀器會(huì)接收反射的電磁波，計(jì)算電磁波從儀器到目標(biāo)再回到儀器的時(shí)間延遲最后會(huì)根據(jù)電磁波的傳播速度和時(shí)延計(jì)算出儀器到目標(biāo)的距離。根據(jù)測(cè)量時(shí)間的方式，全站儀測(cè)距可分為直接測(cè)量脈沖測(cè)距法和間接測(cè)量相位測(cè)距法。直接測(cè)距法是指通過(guò)計(jì)算電磁波在往返傳播過(guò)程中的時(shí)間差，直接獲得被測(cè)距離。相位測(cè)距的原理是先測(cè)量電磁波的相位差，然后將相位差乘以波長(zhǎng)，最后得到測(cè)量的距離。兩種測(cè)距方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的方法進(jìn)行測(cè)量。

三維坐標(biāo)測(cè)量

設(shè)置好測(cè)量參數(shù)后，可以直接用全站儀測(cè)量某一位置的三維坐標(biāo)，大大提高了測(cè)繪工作的效率。在已知點(diǎn)放一個(gè)全站儀，然后輸入儀器高度和棱鏡高度，再輸入測(cè)站的平面坐標(biāo)和高程，再放另一個(gè)已知點(diǎn)（所謂方位點(diǎn)或后視點(diǎn)），然后使用機(jī)載后視定向功能進(jìn)行定向，將水平刻度盤(pán)的讀數(shù)設(shè)置為測(cè)站到定向點(diǎn)的方位角，然后對(duì)目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行定向（又叫前視點(diǎn)）在反射棱鏡上，并按下測(cè)距鍵，就可以得到目標(biāo)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

其他功能

除了角度，全站儀、除了距離三維坐標(biāo)測(cè)量等主要功能外，還具有休眠自動(dòng)關(guān)機(jī)等功能、顯示內(nèi)容個(gè)性化、電子水準(zhǔn)器、照明系統(tǒng)、導(dǎo)向光引導(dǎo)、數(shù)據(jù)管理等輔助功能。全站儀內(nèi)部裝有微處理器、存儲(chǔ)器和IO接口可以運(yùn)行復(fù)雜的應(yīng)用程序，因此具有進(jìn)一步處理和存儲(chǔ)測(cè)量數(shù)據(jù)的功能，如自由設(shè)站、導(dǎo)線測(cè)量、偏心測(cè)量、懸高測(cè)量、面積測(cè)量等。

全站儀用于電子測(cè)角、電子測(cè)距、電子補(bǔ)償、微機(jī)處理裝置由四部分組成，它本身是一個(gè)具有特殊功能的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，其中微機(jī)處理裝置由一個(gè)微處理器組成、存儲(chǔ)器、輸入部分和輸出部分。全站儀使用微處理器檢查從數(shù)據(jù)采集部分獲得的傾斜距離、角度、誤差等信息，得到修正后的觀測(cè)數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果在儀器的存儲(chǔ)器中，固化了用于測(cè)量的程序，通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)測(cè)試。

角度測(cè)量部分是電子經(jīng)緯儀，用來(lái)測(cè)量水平角度、垂直角度和設(shè)定方位角，并自動(dòng)完成角度讀??；測(cè)距部分是光電測(cè)距儀，用來(lái)測(cè)量?jī)牲c(diǎn)之間的距離；補(bǔ)償部分用于實(shí)現(xiàn)垂直軸傾斜系統(tǒng)引起的水平角度、垂直角誤差的補(bǔ)償和校正微型計(jì)算機(jī)用來(lái)接收輸入和輸出指令、控制作業(yè)方式、進(jìn)行數(shù)據(jù)處理等；電源為每個(gè)部分供電，使其能夠充電和放電；輸入/輸出包括鍵盤(pán)、顯示屏和通信接口是與外部設(shè)備連接的設(shè)備，使全站儀可以與其他設(shè)備交互通信和傳輸數(shù)據(jù)；以上部分是輸入和輸出（I/O）接口連接到總線并連接到同一個(gè)微處理器。

工作特點(diǎn)

采用先進(jìn)的同軸雙速系統(tǒng)和微動(dòng)機(jī)構(gòu)，使對(duì)準(zhǔn)更快更準(zhǔn)確。

它有一套完整的人機(jī)交互控制界面，包括鍵盤(pán)和顯示窗口除瞄準(zhǔn)目標(biāo)外，其他所有測(cè)量功能和數(shù)據(jù)均可通過(guò)按鍵完成儀器兩側(cè)有控制面板，操作方便。

安裝了雙軸傾斜補(bǔ)償裝置，可在水平和垂直方向自動(dòng)補(bǔ)償，克服了剛性軸傾斜誤差的影響。

機(jī)器中預(yù)裝了測(cè)量相關(guān)的應(yīng)用程序，可以輕松完成三維坐標(biāo)測(cè)量、放樣測(cè)量、后方交會(huì)、懸高測(cè)量、邊緣測(cè)量和其他工作。

該儀器具有雙向可視能力，可以將測(cè)試結(jié)果傳輸?shù)诫娮庸P記本電腦，也可以接收來(lái)自電子筆記本或電腦的命令和數(shù)據(jù)。

構(gòu)造特點(diǎn)

同軸望遠(yuǎn)鏡。在全站儀光學(xué)測(cè)距系統(tǒng)中，發(fā)射的是被照射物體的視準(zhǔn)軸和光電測(cè)距系統(tǒng)中的紅外線、接受光軸在一條直線上。在測(cè)量過(guò)程中，只要將望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡的中心，就可以測(cè)量出水角垂直角和斜距。

鍵盤(pán)操作。在全站儀中，通過(guò)鍵盤(pán)輸入命令，按鍵分為硬鍵和軟鍵兩種。每個(gè)硬鍵都有一個(gè)或多個(gè)固定的功能，而軟鍵的功能是由各種菜單下呈現(xiàn)的字符提示決定的軟鍵通常在不同的菜單界面下有不同的功能。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與通信。全站儀的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和通信通過(guò)內(nèi)存和存儲(chǔ)卡進(jìn)行，采集到的測(cè)量數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)和傳輸，以便進(jìn)一步處理。內(nèi)存相當(dāng)于計(jì)算機(jī)的內(nèi)部存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)卡是外部存儲(chǔ)介質(zhì)，可以通過(guò)通信接口和線纜實(shí)現(xiàn)信息傳輸。

雙軸自動(dòng)補(bǔ)償。全站儀設(shè)有雙軸（或單軸）自動(dòng)傾斜補(bǔ)償系統(tǒng)可以消除觀測(cè)誤差對(duì)角度觀測(cè)的影響。當(dāng)全站儀沒(méi)有精確調(diào)平時(shí)，還能自動(dòng)測(cè)量縱軸傾斜的角度值，并自動(dòng)修正角度觀測(cè)值。

按外觀結(jié)構(gòu)分類(lèi)

積木式（組合式）

早期有幾種類(lèi)型的全站儀是用積木搭建的，使用的是電子速度計(jì)、電子經(jīng)緯儀和電子記錄儀作為獨(dú)立的單元，可以單獨(dú)使用，也可以組合成一個(gè)完整的全站儀。組件之間使用電纜來(lái)完成數(shù)據(jù)傳輸工作完成后，它們可以單獨(dú)拆卸，以便用戶根據(jù)作業(yè)的精度要求選擇不同的角度測(cè)量、測(cè)距設(shè)備的組合具有良好的適應(yīng)性。

整體式（集成式）

隨著電子測(cè)距儀器體積和重量的不斷減小，大多數(shù)新型現(xiàn)代全站儀都會(huì)測(cè)距、測(cè)角、這三個(gè)記錄儀有機(jī)地結(jié)合在一起，這樣測(cè)距儀的發(fā)射、望遠(yuǎn)鏡的接收軸和視準(zhǔn)軸成為同軸結(jié)構(gòu)，更好地保證了測(cè)距的精度。距離測(cè)量部分和角度測(cè)量部分共用一個(gè)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡來(lái)測(cè)量距離、所有角度可以一次對(duì)準(zhǔn)，操作簡(jiǎn)單。

按測(cè)量功能分類(lèi)

經(jīng)典型全站儀

經(jīng)典全站儀，也叫常規(guī)全站儀，用全站儀進(jìn)行電子測(cè)角、一些基本功能，如電子測(cè)距和自動(dòng)數(shù)據(jù)記錄，也可以執(zhí)行制造商或用戶自己開(kāi)發(fā)的機(jī)載測(cè)量程序。

機(jī)動(dòng)型全站儀

電動(dòng)全站儀將常規(guī)全站儀與步進(jìn)電機(jī)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)全站儀的觀瞄部分和觀測(cè)系統(tǒng)的自主旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。在計(jì)算機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)控下，移動(dòng)全站儀可以根據(jù)計(jì)算機(jī)設(shè)定的方位角參數(shù)自動(dòng)標(biāo)定目標(biāo)點(diǎn)，也可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)改正、倒鏡測(cè)量。

非合作目標(biāo)全站儀（免棱鏡全站儀）

非合作目標(biāo)全站儀是指不需要反射棱鏡就可以直接測(cè)量一般目標(biāo)距離的全站儀。因此，非合作目標(biāo)全站儀在測(cè)量不方便安裝反射棱鏡的目標(biāo)時(shí)具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

智能型全站儀

智能全站儀將自動(dòng)物體識(shí)別自動(dòng)調(diào)光等新技術(shù)引入移動(dòng)全站儀，可以有效解決自動(dòng)化過(guò)程中依賴人工瞄準(zhǔn)等重大缺陷，達(dá)到提高其智能化水平的目的。無(wú)需人工干預(yù)，智能全站儀可以識(shí)別多個(gè)目標(biāo)，并使用相應(yīng)的軟件程序進(jìn)行控制、瞄準(zhǔn)和測(cè)量自動(dòng)化。

按測(cè)距能力分類(lèi)

全站儀利用電磁波進(jìn)行測(cè)距，根據(jù)測(cè)距范圍可以分為以下三種：短程測(cè)距儀、中程測(cè)距儀和遠(yuǎn)程測(cè)距儀。近程測(cè)距儀測(cè)距范圍小于3km，測(cè)距精度一般為正負(fù)(5 mm   33565 ppm× d)，用于一般工程測(cè)量和城市測(cè)量。中距測(cè)距儀的測(cè)距范圍為3~15km，測(cè)距精度一般為正負(fù)(5 mm   33562 ppm× d)或者±(3mm   2ppm×D)，通常用于一般的水準(zhǔn)控制測(cè)量。遠(yuǎn)程測(cè)距儀測(cè)距范圍大于15km，測(cè)距精度一般(5毫米lppm×D)，通常用于國(guó)家三角測(cè)量和特級(jí)導(dǎo)線測(cè)量。測(cè)距精度通常在正負(fù)范圍內(nèi)(A+B×D)其中a代表固定誤差，b是比例誤差系數(shù)，d是測(cè)量距離。

全站儀已經(jīng)在各個(gè)工程領(lǐng)域發(fā)揮了巨大的作用，不僅僅是在測(cè)繪領(lǐng)域、建筑、交通、水利、地籍和房產(chǎn)測(cè)量也廣泛應(yīng)用于大型工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備和部件的安裝和調(diào)試、船體設(shè)計(jì)建造、橋梁大壩變形觀測(cè)、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)和體育競(jìng)賽等。

全站儀可以控制地貌測(cè)量中的同時(shí)測(cè)量和地貌測(cè)量；在工程建設(shè)過(guò)程中，通過(guò)規(guī)劃的管線、定位道路和建筑物，可以實(shí)現(xiàn)工程施工三維坐標(biāo)的快速施工放樣；在變形觀測(cè)中，可以對(duì)建筑物和構(gòu)筑物的變形進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。在控制測(cè)量中，測(cè)距部分實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)線測(cè)量和正反交的編程，操作簡(jiǎn)單、速度快、精度高的特點(diǎn)。在同一個(gè)測(cè)站中，全站儀可以進(jìn)行角度測(cè)量、距離、高差等測(cè)量，并能存儲(chǔ)和傳輸信息通過(guò)傳輸裝置，全站儀可以與計(jì)算機(jī)和繪圖儀連接，形成內(nèi)外一體的測(cè)量系統(tǒng)，大大提高了測(cè)量的效率。

現(xiàn)代測(cè)繪的任務(wù)不僅僅是定位地理位置，還包括采集和管理地理位置屬性數(shù)據(jù)?，F(xiàn)代測(cè)繪儀器要能方便采集、存儲(chǔ)、管理、調(diào)用和使用不同的屬性數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)可以方便地納入GIS框架，與屬性數(shù)據(jù)集成，由計(jì)算機(jī)處理。隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)代全站儀也在不斷創(chuàng)新發(fā)展，其發(fā)展趨勢(shì)主要有五個(gè)方向。

數(shù)字化。數(shù)字化要求全站儀能夠輸出并由計(jì)算機(jī)直接處理、傳輸和交換的數(shù)字地理數(shù)據(jù)是全站儀測(cè)繪內(nèi)外業(yè)一體化的基礎(chǔ)。

實(shí)時(shí)化。使測(cè)繪儀器具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理功能，有助于實(shí)時(shí)檢查測(cè)量質(zhì)量，提高效率；另一方面，可以根據(jù)測(cè)量結(jié)果直接進(jìn)行后續(xù)工作。

集成化?，F(xiàn)代測(cè)繪工作的一個(gè)顯著特點(diǎn)是分工明確，各種測(cè)量相互滲透，這就要求全站儀在硬件上集成功能，軟件上開(kāi)放，便于各種儀器采集數(shù)據(jù)的交換和共享，提高測(cè)繪工作的效率和進(jìn)度。

在線化。全站儀對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行在線處理，提高測(cè)量精度和效率，并及時(shí)更新GIS數(shù)據(jù)庫(kù)，保持?jǐn)?shù)據(jù)的及時(shí)性。

自動(dòng)化。自動(dòng)化將使全站儀不僅是一個(gè)簡(jiǎn)單的觀測(cè)工具，而且是一個(gè)智能的測(cè)繪助手，并越來(lái)越接近PC桌面系統(tǒng)，以方便用戶發(fā)展。

全站儀未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)是解決全站儀復(fù)雜的計(jì)算問(wèn)題，將需要外部設(shè)備完成的功能全部集成到儀器中，利用近景攝影和GPS技術(shù)提高數(shù)據(jù)采集的精度，在數(shù)據(jù)處理中應(yīng)用平差、成圖、編輯、打印，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和智能化。