全站仪是一种集光学、机械与电子技术于一体的精密测量仪器，广泛应用于工程测量、地质勘探以及建筑施工等领域。以下是关于全站仪从原理到应用的全面解析：
一、全站仪的定义
全站仪，全称全站型电子速测仪(Electronic Total
Station)，是一种集水平角、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。它能够在一次安置仪器的情况下，完成该测站上全部测量工作，因此得名全站仪。
二、全站仪的工作原理
全站仪的工作原理主要基于电子测距和角度测量。
1、角度测量：
全站仪内部装有水平角度计和垂直角度计，利用光电转换原理和微处理器自动测量照准方向在度盘上的读数。
通过光电扫描度盘，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。
2、距离测量：
全站仪的测距部分通常采用红外线或激光技术。
仪器发射调制微波或红外线信号，信号被测量点的直角棱镜反射后，通过相同的光学路径返回并被传感器接收。
通过计算原始信号与反射信号的相位差，来计算仪器与目标之间的距离。
三、全站仪的主要功能
1、角度测量：能够精确测量水平角和垂直角，提供水平角(HAR)和竖直角(VA)的数字化数据。
2、距离测量：提供水平距离(HD)和高差(VD)的数字化数据，测距方式包括红外测距和激光测距。
3、自动计算：全站仪内置计算机系统，能够自动计算测量点的三维坐标，并将结果显示在屏幕上。
4、数据存储和传输：自带存储空间，用于存入全站仪的机载程序和测量数据，并能与外围设备交换信息。
5、机载应用程序：具备多种机载应用程序，如坐标放样、坐标测量、边角放样、对边测量、悬高测量、直线放样、面积测量、后方交会、高程传递、相对直线坐标计算等。
四、全站仪的应用
全站仪因其高精度、高效率、易操作等特点，广泛应用于各种工程测量和地形测绘领域：
1、建筑工程测量：
包括建筑物定位、楼层高程传递、变形监测等。
通过全站仪可以快速、准确地获取建筑物的空间位置信息，为建筑施工提供精确的数据支持。
2、水利工程测量：
如水库大坝、水电站等工程的地形测绘和施工测量。
全站仪能够测量复杂地形的高差和距离，为水利工程的设计和施工提供可靠的数据。
3、交通工程测量：
包括公路、铁路、桥梁、隧道等工程的测量工作。
全站仪能够测量道路的线型、坡度、曲率等参数，为交通工程的设计和施工提供精确的数据支持。
4、地籍测绘：
为土地管理、城市规划等提供基础数据。
全站仪能够测量土地的面积、边界等参数，为地籍管理和城市规划提供准确的数据支持。
五、全站仪的发展
全站仪经历了从组合式(光电测距仪与光学经纬仪组合)到整体式(测距、测角和记录单元设计成一个不可分割的整体)的发展过程。
随着电子测距技术和测角技术的不断进步，全站仪的测程、精度和稳定性得到了显著提升。
总的来说全站仪作为一种集光、机、电于一体的高技术测量仪器，具有广泛的应用前景和市场需求。它不仅能够提高测量工作的精度和效率，还能够为各种工程的设计和施工提供精确的数据支持。随着科技的不断进步，全站仪的功能也在不断完善，为工程建设与地理信息管理提供更强大的技术支持。