全站儀的發展史及性能特征

徐衛國，王曉華，管宏才

（1.湖北水利水電職業技術學院，湖北武漢，430070；2.商丘師范學院，河南商丘476000）

全站儀的發展史及性能特征

徐衛國1，王曉華2，管宏才1

（1.湖北水利水電職業技術學院，湖北武漢，430070；2.商丘師范學院，河南商丘476000）

介紹全站儀的基本結構，各廠家的發展歷史。同時對照說明各品牌的特征，為選購全站儀提供參考意見。

測量儀器；全站儀；技術參數

1 全站儀的基本結構

全站儀的測角和測距原理與電子經緯儀和測距儀的原理基本相同，只是結構不同，全站儀是將它們兩者結合到一起。全站儀由光學結構和電子電路組成。

1)全站儀的光學原理。全站儀光路系統原理見圖1。全站儀的望遠鏡由物鏡、分光棱鏡、聚光棱鏡、目鏡等組成，是角度測量和距離測量的光學部分。可見光通過望遠鏡進入視場，完成角度測量的瞄準工作。物鏡和分光棱鏡組成測距儀光路，光路包括內光路和外光路，光纖連接發光二極管和接收管形成內光路，紅外發光二極管（LED）發出的紅外光通過閘門的轉換經過內光路和外光路到達接收二極管，完成距離測量。

2）電氣部分原理。全站儀電氣部分由兩部分組成，一部分是由光柵度盤或編碼度盤、光電測角儀器、放大、計數、顯示、邏輯電路等組成的測角部分；另一部分是由發光二極管、接收管、電子電路組成的距離測量部分，二者之間用串行通訊連接成一個整體，從而完成電子經緯儀及測距儀的全部功能。

2 全站儀的發展歷史

全站儀是從光學經緯儀發展而來的。全站儀的產生過程如下：光學經緯儀——電子經緯儀——組合式速測全站儀——半站儀（光經+測距儀）——全站儀。其中在組合式速測全站儀的出現前還有測距儀。

全站儀的發展又經歷了四個階段：

1）普通型的全站儀：這是初期的全站儀，主要是實現測角、測距模塊的整體化，儀器除了具有基本的測角和測距功能外，僅有一些簡單的功能：如溫度、氣壓改正，斜距平距互換等，軟件的配置十分簡單。代表儀器有賓得PTS-Ⅲ05全站儀。

2）功能型的全站儀：這類全站儀在功能上有極大的改進和增加，但儀器自身沒有內存，測量時要用紙本或電子手簿記錄數據，如賓得PTS-V2全站儀。

3）磁卡型的全站儀：該類儀器的突出之處是能用磁卡記錄野外觀測數據。記錄在卡上測量數據，通過裝有卡驅的計算機讀取，但數據讀取緩慢。代表儀器有索佳SET-2C全站儀。

4）內存式的全站儀：本類儀器有自帶的內存，實現了測量數據記錄的自動化。數據傳輸簡單快捷，通過傳輸軟件很快讀入電腦。同時軟件功能強大，具有特殊的測量功能：如放樣、坐標測量等。如索佳SET2110。

3 各類全站儀的特征

3.1 各廠家歷史及技術特點[1]

徠卡：前身是瑞士W ILD廠，創建于1921年，1987年獲得ISO-9001質量認證。1990年，W ILD廠、瑞士克恩（Kern）、西德的Leitz及英國的Cambridge合并組建徠卡集團公司。徠卡集團公司一直致力于測繪儀器設計與制造，追求精湛工藝和優良質量，產品已拓展到衛星測量、數字影像處理、信息科學等領域。

蔡司：1846年機械師卡爾·蔡司在德國東部小城揶那開辦了一家制造顯微鏡的工廠，它就是蔡司公司的雛形。經過一百多年的發展，蔡司公司成長為規模宏大、實力雄厚的公司，Zeiss也成為世界著名商標。蔡司的主要產品是光學顯微鏡、電子顯微鏡、醫用眼科及外科手術顯微儀器、大地測量儀器、航空攝影測量儀器等。

捷創力：瑞典捷創力是世界上第一家生產光電測距儀的廠家，曾是AGA集團的成員，并用AGA作為產品的商標。后來成為實力雄厚的 S-P集團（即諾貝爾集團）的成員，其商標改為 Geodimeter。現已被光譜精密儀器有限公司收購。

拓普康：是世界著名的光學工業公司之一。1932年誕生，現形成了以光學、電子技術為核心，以光、機、電一體化設備為特色的光學先驅產業公司。1960年拓普康與東芝公司聯合，用自己固有的光學機械設計制造的優勢，配以東芝公司強大的電子技術，生產一系列先進的測量、醫療及工業用儀器，1994年獲得ISO9001質量標準認證。幾十年來，拓普康的產品不斷更新換代，已形成了完整的GTS全站儀系列。

索佳：日本索佳株式會社是當今世界聞名的現代化測量儀器公司，其前身為“測機舍”，創建于 1920年 4月，是日本國內歷史上最長、規模最大、專業化程度最高的測量儀器公司，1992年更名為“索佳”。索佳公司自創建以來，緊跟時代步伐，專心致志于測量儀器的研制與開發。1970年，索佳公司積極將現代電子技術全面引入測量儀器的制造中，生產出電子化、智能化的測繪儀器。現在，索佳公司已發展成一個綜合性測繪儀器生產廠家，并全面通過了 ISO9001國際質量認證。索佳精湛的技術、精密的工藝、精巧的造型及良好的售后服務深得用戶的信賴。

賓得：是日本東京Asahi光學公司的下屬公司，成立于1933年，當時稱為富士制作所，1949年易名為富士測量機制株式會社，1979年更名為旭精密株式會社，1994年12月獲得國際標準化 ISO-9001及日本標準化JISZ-9901的質量認證。賓得公司主要生產PENTAX牌測量儀器。賓得測量儀器性能優越，精致耐用。

尼康：日本尼康公司是世界著名的相機公司，創建于1917年7月25日，由三菱財團投資，合并三個光學儀器廠組成。當時，主要為日本國防部生產軍用光學儀器。Nikon的名稱由日文“日本”（Nippon）和“光學”（kogakn）組合而成，所以又有人稱之為日光公司。創建初期，曾聘請幾名德國光學技師，并于1932年開始生產尼柯爾（nikkor）鏡頭。他們早期產品主要為顯微鏡、望遠鏡系列的視覺產品，但它的測量儀器非常出色，儀器鏡頭世界頂尖，其全站儀具有獨特的光學系統，簡便易用，抗惡劣環境強。

南方：南方公司是目前國內最大的測繪儀器專業公司。與全國數個分支機構形成集團公司，集科、工、貿于一體。南方測繪儀器公司創立于1989年，經過近二十年的發展，如今已有5個分廠，15個分公司，1個軟件開發部，1個 GPS部，年銷售額超過億元。南方測繪儀器公司大力推廣測繪儀器國產化，為我國測繪儀器制造業作出了貢獻。

蘇州一光:成立于1958年，是國內專業生產測繪儀器的廠家，江蘇省高新技術企業。產品“J2－2光學經緯儀”、“DSZ2自動安平水準儀”是客戶公認的最優產品。2000年以來，公司進軍全站儀市場，在國內推出“全中文全站儀”、“OTS免棱鏡測距全站儀”等產品，填補了國產全站儀的空白，市場占有率逐年提升。

3.2 同精度產品技術指標

各廠家部分同類產品（兩秒級）的參數指標的比較見表1。

從表1中可以看出：不同的產品在技術指標上并沒有太大的區別。實際上，各廠家互相學習和借鑒，一種品牌具有的先進功能會在另一品牌新型號上具備。國內先期儀器，測距精度、工作溫度、重量等指標比國外的差一點，但其新的產品已達到國外產品水準。

3.3 軟件方面的特點

徠卡的軟件，以前的是全英文版，現在都漢化了，軟件穩定性好，功能齊全，軟件的設計思路符合歐洲人習慣；尼康的軟件是捷創力提供的，儀器硬件與軟件的配置不是十分完善。拓普康的軟件比較好用，它的各種系列全站儀的軟件界面都差不多，菜單顯示非常直觀，操作簡單方便，符合中國測量人員的使用習慣，但內存文件的操作不是太理想；賓得的軟件很好，設計很合理，但有些型號儀器輸入不太方便；索佳軟件初期的不是很理想，但其新的測量儀器如 SET2110等，軟件操作很方便，考慮也是很周到。

表1 儀器參數

南方全站儀軟件操作很簡單，穩定性好，功能在不斷增加。蘇一光的軟件和索佳模式十分相似，簡單直觀，功能齊全，但穩定性不是很好，與硬件的匹配不是十分完善，反應稍慢，目前在不斷升級當中。

3.4 使用方面的特點

徠卡全站儀是同級中重量最輕的，同時采用摩擦制動，很順手，操作很舒服，角度觀測不易超限，是非常放心的一款儀器。

索佳有用戶自定義界面的功能，能提高野外工作效率，大屏幕液晶8行顯示，清晰明了。

拓普康各種型號軟件都差不多，只要學會了一個就全會了，在地形數據采集方面優勢明顯。

尼康的全站儀易學易用,操作十分簡便，性能穩定，有光線導向，放樣時很方便。電池原裝進口，很耐用，一塊可用3到4 d。并且返修率低。

賓得有溫度氣壓自動探測器，并且是雙速螺旋微動，功能強大，但界面不太方便。

南方全站儀功能不太多，操作簡單易學，一用就會。它的0SET鍵（置零）與其他儀器不同，需兩次操作才能實現，減少了誤操作。

蘇一光的鍵盤大，軟件與索佳相似，操作十分簡單方便，新型功能多。就是性能不是十分穩定。

4 結語

1)歐洲品牌全站儀硬件質量優良，軟件成熟穩定，抗惡劣環境能力強，實際精度高于標稱精度，使用起來放心，但不是按中國人的習慣設計的，而且價格高，沒有彈性，適合在大型高精度要求的工程中應用。

2)日本品牌產品，以拓普康、索佳使用最為廣泛，尤以拓普康最受歡迎，它質量穩定，操作簡單，抗惡劣環境強，且價格接近國內產品，屬于中等產品。

3)國內產品：近幾年出現的牌子很多，市面上能見到的有：南方、蘇一光、博飛、歐波等，但硬件不是很穩定，有待進一步提高，適用于中低等工程。

目前，全站儀的發展都達到了雙軸補償、激光對中、紅外指向、防塵放水以及近距離的免棱鏡等技術。國外產品，拓普康和徠卡最受肯定，國產的首推南方。

[1] 全賓.國內外全站儀之比較[J].測繪技術裝備，2002,（4）：28-31

[2] 藍榮欽、王賀彤、張向軍.世界各國部分測繪單位簡介[M].北京：解放軍出版社，2000

[3] 聶讓.全站儀與高等級公路測量[M].北京：人民出版社，1999.

[4] 周德軍.中國測繪行業機構指南[M].西安：西安地圖出版社，1997

[5] 邱立存.SET5F防爆型全站儀的開發[J].礦山測量,1998(3)：1-3

[6] 管洪亮.國外現代測繪儀器精品集[M].北京：測繪出版社，1994

Development History of Total-station and Its Characteristics

XU Weiguo1,WANG Xiaohua2,GUAN Hongcai1
(1.Hubei Water Conservancy and Hydroelectric Power Vocational and Technical College,Wuhan 43000,China; 2.Shangqiu Teachers College,Shangqiu 476000,China)

Introduced the basic structure of TotalStation,the history of development of various manufacturers.At the same time comparison shows the characteristics of the br and ,provide a reference for purchasing total station.

measuing instrument;total-station;technical parameters

2009-01-14

P208

B

1672-4623(2010)01-0148-03

徐衛國，工程師，碩士，從事工程測量教學。