全站仪的望远镜实现了视准轴、测距光波的发射、接收光轴同轴化。同轴化的基本原理是：在望远物镜与调焦透镜间设置分光棱镜系统，通过该系统实现望远镜的多功能，即既可瞄准目标，使之成像于十字丝分划板，进行角度测量。同时其测距部分的外光路系统又能使测距部分的光敏二极管发射的调制红外光在经物镜射向反光棱镜后，经同一路径反射回来，再经分光棱镜作用使回光被光电二极管接收；为测距需要在仪
三鼎全站仪
全站仪的望远镜实现了视准轴、测距光波的发射、接收光轴同轴化。同轴化的基本原理是：在望远物镜与调焦透镜间设置分光棱镜系统，通过该系统实现望远镜的多功能，即既可瞄准目标，使之成像于十字丝分划板，进行角度测量。同时其测距部分的外光路系统又能使测距部分的光敏二极管发射的调制红外光在经物镜射向反光棱镜后，经同一路径反射回来，再经分光棱镜作用使回光被光电二极管接收；为测距需要在仪器内部另设一内光路系统，通过分光棱镜系统中的光导纤维将由光敏二极管发射的调制红外光传也送给光电二极管接收 ，进行而由内、外光路调制光的相位差间接计算光的传播时间，计算实测距离。当仪器架设在光滑的表面时，要用细绳（或细铅丝）将三脚架三个脚联起来，以防滑倒。
同轴性使得望远镜一次瞄准即可实现同时测定水平角、垂直角和斜距等全部基本测量要素的测定功能。加之全站仪强大、便捷的数据处理功能，使全站仪使用极其方便。
全站仪仪器的盘左和盘右，实际上沿用老式光学经纬仪的称谓。是根据竖盘相对观测人员所处的位置而言的，观测时当竖盘在观测人员的左侧时称为盘左，反之称为盘右。智能型全站仪（Robotictotalstation）在自动化全站仪的基础上，仪器安装自动目标识别与照准的新功能，因此在自动化的进程中，全站仪进一步克服了需要人工照准目标的重大缺陷，实现了全站仪的智能化。相对盘左和盘右而言也有称为正镜和倒镜，以及F1(FACE1）面和F2(FACE2）面的。
对于测量来讲，若正、反（盘左、盘右）测量后，通过测量方法有可消除某些人为误差以及固定误差的作用。对于可定义盘左和盘右称谓的仪器而言，给用户增加了应用仪器的可选操作界面，对测量作业和测量结果没有影响。
全站仪测距的精度问题：
测距仪都有一个标称精度，他是仪器出厂的合格精度指标，仅一般地说明仪器的性能，而决不能理解为只能达到这样的测距精度，尤其是不能代表现场作业时的边长实测精度。
外业作业时应进行加常数K、乘常数R改正。加常数K、乘常数R改正值从仪器的检测结果得来。（2）设定后视点的坐标或设定后视方向的水平度盘读数为其方位角。加常数K与实测距离大小无关，乘常数R应与实测距离相乘得到改正值，乘常数R单位为mm/Km，实测距离单位为Km，所得改正值单位为mm。
测距精度，一般是指经加常数K、乘常数R改正后的观测值的精度。虽然加常数和乘常数分别属于固定误差和比例误差，但不是测距精度的表征，而是需要在观测值中加以改正的系统误差，故从某中意义上来说，与标称误差中的A和B是有区别的。加常数K与实测距离大小无关，乘常数R应与实测距离相乘得到改正值，乘常数R单位为mm/Km，实测距离单位为Km，所得改正值单位为mm。因为测距的综合精度指标，一般表示为：MD＝±（A＋B×10－6D）。
全站仪的补偿范围一般为±3′左右，整平度超过此范围、天顶距接近天顶和底2°范围内，电子补偿器的改正功能不起作用。当测站点有振动、风大、低精度观测时，应关闭仪器的补偿功能。这样既可以节电又可以避免误补偿。
在使用全站仪时，当照准部水平方向制动螺旋制动，垂直方向转动望远镜时，水平度盘的显示读数会不断变化，这正是全站仪自动补偿改正的结果。
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