トータルステーション

ほとんどのトータルステーションは、装置内部の回転するガラス円筒またはディスクに刻印された非常に高精度なデジタルバーコードを電気光学的にスキャンすることで角度を測定します。最高品質のトータルステーションは、0.5秒角の標準偏差内で角度を測定できます。安価な「建設用」トータルステーションは、一般的に5秒角または10秒角の標準偏差内で角度を測定できます。

角度測定は通常、まずオペレーターが既知の地点に立ち、機器のヘッドを別の既知の地点または方位角に沿って存在するターゲットまたはプリズムに向け、それを後視として保持します（接眼レンズ内のレチクルで照準を合わせます）。次に、その線を00°00'00"の角度として保持します。その後、オペレーターは機器のヘッドを前視として観測するターゲットまたは特徴に向け、機器によって測定された後視からのAR（右方向角）を記録し、水平角が生成されます。多くのトータルステーションでは、セットコレクションを実行することで、機器の角度誤差とコリメーション誤差を軽減できます。これは、機器をターゲットに通常どおり向けた状態と、スコープを180°反転または「プランジ」した状態で観測された後視と前視を照準することにより、「直接」モードと「逆」モードの両方で記録された角度を同回数確認することを意味します。ターゲットは平均化され、平均角度が生成されます。^{[ 3 ]}

距離の測定は、機器の光路内の小型固体エミッタによって生成された変調赤外線搬送波信号が、プリズム反射器または測量対象物によって反射されることで行われます。戻ってきた信号の変調パターンは、トータルステーション内のコンピュータによって読み取られ、解釈されます。距離は、複数の周波数を送受信し、各周波数について目標までの波長の整数値を決定することによって決定されます。ほとんどのトータルステーションは、EDM信号用に専用のガラスプリズム（測量用）反射器を使用します。一般的なトータルステーションは、約1.5ミリメートル（0.059インチ） ±2ppmの精度で最大1,500メートル（4,900フィート）までの距離を測定できます。 ^{[ 4 ]}  

反射板不要のトータルステーションは、数百メートルまでの距離であれば、比較的明るい色の物体までの距離を測定できます。

既知の座標を持つ点に対する未知の点の座標は、2点間に直接視線が確保できる限り、トータルステーションを使用して決定できます。トータルステーションから測量対象点までの角度と距離を測定し、三角法と三角測量を用いて、トータルステーションの位置に対する測量対象点の座標（X、Y、Z、または東西座標、北西座標、標高）を計算します。

絶対位置を決定するには、トータルステーションは視線観測を必要とし、既知の地点の上または既知の位置にある 2 つ以上の地点への視線上に設置することができ、これをフリーステーションと呼びます。^{[ 5 ] [ 6 ]}

このため、一部のトータルステーションには全地球航法衛星システム（GNSS）受信機も搭載されており、座標を決定するために直接の視線は必要ありません。ただし、GNSS測定にはより長い占有時間が必要になる場合があり、垂直方向の精度は比較的低い場合があります。^{[ 5 ]}

一部のモデルには、測定した距離、水平角、垂直角を記録するための内部電子データストレージが搭載されている一方、他のモデルは、これらの測定値を携帯型コンピュータなどの外部データ収集装置に書き込む機能を備えている。

トータルステーションからコンピュータにデータをダウンロードすると、アプリケーションソフトウェアを使用して結果を計算し、測量エリアの地図を作成できます。最新世代のトータルステーションでは、測点測定後すぐに機器のタッチスクリーンに地図を表示することも可能です。

トータルステーションは、鉱山測量において最も主要な測量機器として使用される。

地下鉱山の坑道掘削作業において、トンネルの壁、天井（背面）、床の絶対位置を記録するためにトータルステーションが使用されます。記録されたデータはCADプログラムにダウンロードされ、トンネルの設計図と比較されます。

測量隊は一定間隔で基準点を設置する。基準点は、壁や背面に開けられた穴に一対ずつ設置される小さな鋼鉄製のプラグである。壁面基準点の場合、2つのプラグは対向する壁に取り付けられ、坑道に垂直な線状になる。背面基準点の場合、2つのプラグは背面に取り付けられ、坑道に平行な線状になる。

一連のプラグを使用すると、交差と後方交会によって測定値をプラグに処理することで、坑道やトンネル内に設置されたトータルステーションの位置を特定できます。

トータルステーションは、ほとんどの建設現場の測量において最高水準の測定機器となっている。

これらは主にX軸とY軸で使用され、地下埋設物から基礎への貫通部、建物の階間、および屋根の貫通部の位置を示すために用いられます。

商業施設や工業施設の建設において、ビルディング・インフォメーション・モデリング（BIM）が中心となるケースが増えているため、ほぼすべての配管、導管、ダクト、吊り金具などの座標がデジタル精度で利用可能になっています。仮想モデルを実際の構造物に反映させることで、計測精度が低いシステムの移動に伴う人件費を削減できるだけでなく、建設工事の真っ最中にこれらのシステムの配置に費やす時間も節約できる可能性があります。

気象学者は、高層風を測定するために、トータルステーションを用いて気象観測気球を追跡することもあります。気象観測気球の平均上昇速度が既知または推定されている場合、トータルステーションが気象観測気球を追跡する際に得られる方位角と高度の変化を利用して、異なる高度における風速と風向を計算します。さらに、トータルステーションは、雲層の高さを測定するために、天井気球を追跡する際にも使用されます。このような高層風データは、航空気象予報やロケット打ち上げによく利用されます。