我国测绘地理信息科技正进入全面构建智慧中国的关键期。测绘地理信息装备制造作为地理信息产业的重要组成部分,正处于大力发展测绘地理信息高端装备阶段。全站仪是目前使用率最高的地面测绘仪器,在大地测量、工程测量和变形监测等领域广泛应用。目前市场上高精度全站仪基本被进口仪器垄断。论文以高精度全站仪研制为背景,开展高精度全站仪精密轴系相关理论及关键技术的研究。对推进国产高端全站仪研发制造和加强自主品牌构建有重要意义。首先,归纳总结了国内外全站仪的发展和现状,阐述了全站仪的基本构成和测量原理。依据全站仪的精度和等级的规定,确定了高精度全站仪的技术指标。分析了影响全站仪测角精度的因素。其次,对全站仪的结构中的垂直轴(竖轴)、水平轴(横轴)和望远镜视准轴三个基本轴的轴系误差分别进行了研究。通过分析得出竖轴的倾斜误差无法通过正倒镜观测的方法消除。确定减小全站仪轴系误差的关键是提高全站仪的竖轴精度。再次,归纳了精密轴系的种类和特点,确定采用密珠轴系为本项目竖轴的结构方案。完成了主轴、轴套、钢球保持架和调整垫的具体结构设计。提出了轴系配合过盈量控制方法并计算了过盈量。然后,阐述了轴系晃动误差测量方法。选用自准直法设计了轴系晃动误差试验平台。对三件竖轴组进行了晃动误差试验,运用傅里叶谐波分析的方法处理试验数据。最后,对三台装配密珠轴系的全站仪进行了一测回水平角标准差的检定。测试数据及结果为后续高精度全站仪样机的研制提供良好的基础。