# 实验仪器

## 1、虚拟实验模块

此虚拟实验模块结合了3ds max建模技术、flash动画制作技术和虚拟现实建模语言，模拟全站仪的测量过程，并且能够在浏览器上进行展示。涉及到的动画有圆水准器气泡居中动画、全站仪照准棱镜动画以及全站仪界面操作动画（主程序为quanzhanyi.html,运行前必须安装3d插件，在VRML工具文件里全站仪虚拟实验模块.rar，建议IE打开程序，然后需允许网页脚本及ActiveX控件）。

（图1：虚拟实验模块）

全站仪照准棱镜动画特点为：

(1)键盘上的上、下、左、右键可以控制镜头的移动；
(2)通过Pg Up键和Pg Dn键控制改变镜头内物体的大小；
(3)在移动镜头时能够让镜头内的物体影像清晰，镜头之外的情景模糊。

## 2、全站仪（实体实验部分）

全站仪不但能同时进行角度、距离测量，而且还可以自动显示、记录、存储所测数据，并能进行简单的数据处理，在野外可直接获得点位的坐标和高程。通过传输设备可把野外观测数据输入到计算机，再经计算机处理后，由绘图仪自动绘出所需比例尺的图件，并由打印机打印出所需成果表册。全站仪可使测绘工作的外业及内业有机结合起来，实现数据采集、传输及处理的有机结合，增强测绘数据的共享性，提高测绘工作效率。

全站仪由电子测角、电子测距、电子计算机及数据存储系统构成，其本身是一个带有特殊功能的计算控制系统。从总体看，全站仪由两大部分组成。①数据采集专用设备。该部分主要有电子测角系统、电子测距系统、数据记录系统及自动记录设备等；②过程控制机。主要用于有序地实现上述各专用的功能。过程控制机包括与测量数据相联系的外用设备和进行计算、产生指令的微处理机。

目前世界上许多著名的测绘仪器生产厂家均生产全站仪。所生产的仪器机械结构、测角及测距原理、控制和显示系统不尽相同，但其基本功能和使用方法基本一致。图2为SET2110型全站仪的基本结构部件。

（图2：SET2110型全站仪的部件图）

仪器结构特点为：

1）三轴光学系统

仪器发射光束的轴线、接收光束的轴线均应同视准轴重合，如图3所示。这种特殊的设计可使仪器在一定的竖角范围内（±30°）使用很小的反射片（10mm×10mm）,既可进行距离测量，也可直接对被测物体的自然表面进行距离测量。当直接对被测物体的自然表面进行距离测量，而竖直角较大时，其测程将极大缩短。

（图3：三轴光学系统）

2）轴系误差补偿技术

SET2110型全站仪采用了轴系误差补偿技术以补偿竖轴倾斜误差、视准轴误差和横轴误差对水平方向及竖直角的影响，从而可使其单面观测结果具有较高的测角精度。这一特点特别适用于工程的施工放样，可以将以往利用光学经纬仪需要正、倒镜放样的工作，缩减成单面进行放样，从而大大提高了工作效率。

使用具有轴系误差补偿系统的全站仪时必须注意以下几点：

①向上（天顶）投点时，应关闭补偿器，并应精确整平仪器；
②在放样一条水平直线时，不能简单地采取纵转望远镜的方法，而应采取选转照准部180°的方法进行放样，或者采用纵转望远镜后将水平度盘读数调整至相差180°的位置进行放样。
③放样一条竖线时，不能只简单地纵转望远镜，而应采取在纵转望远镜的同时，旋转水平微动螺旋，使显示的水平角读数保持不变。

3）模块结构的操作菜单

仪器功能设计采用了模块结构方式（图4），从而有利于使用者操作仪器。

（图4：模块结构）

## 3、反射棱镜（实体实验部分）

反射棱镜（图5）的工作原理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；光由一种介质垂直入射到另一种介质时不会发生折射。

（图5：反射棱镜）

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。全站仪用于外业作业前，应首先确定其棱镜的常数。