免棱鏡全站儀在日照時(shí)長(zhǎng)測(cè)量中的實(shí)踐應(yīng)用

高應(yīng)龍

1 免棱鏡全站儀測(cè)量技術(shù)原理及其適用范圍

1.1 免棱鏡測(cè)量技術(shù)原理

免棱鏡測(cè)量技術(shù)基于相位法原理，可以對(duì)所測(cè)量目標(biāo)直接進(jìn)行激光打點(diǎn)，完成測(cè)量作業(yè)。但是免棱鏡測(cè)量所測(cè)目標(biāo)的反射介質(zhì)滿足免棱鏡測(cè)量的條件即可。運(yùn)用免棱鏡進(jìn)行測(cè)量作業(yè)時(shí)，可以根據(jù)全站儀距離所測(cè)目標(biāo)的距離和所測(cè)目標(biāo)點(diǎn)的反射介質(zhì)條件判斷運(yùn)用免棱鏡短距離(N)還是長(zhǎng)距離(LN)進(jìn)行測(cè)量。與有棱鏡測(cè)量比較，其優(yōu)點(diǎn)是只要測(cè)量目標(biāo)點(diǎn)條件滿足免棱鏡測(cè)量的條件(全站儀距離目標(biāo)物距離、反射介質(zhì))即可運(yùn)用全站儀免棱鏡測(cè)量功能準(zhǔn)確的測(cè)量目標(biāo)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。使用柯達(dá)灰度標(biāo)準(zhǔn)卡，其半徑可達(dá)180 m，它具有可見的紅色激光斑及微小的光束直徑。為了達(dá)到出色的標(biāo)準(zhǔn)和基于考慮測(cè)量人員的身體安全的效果，采用最安全的一級(jí)激光，以突出免棱鏡測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)及在測(cè)量工作中的效率的突出體現(xiàn)。

1.2 免棱鏡測(cè)量特點(diǎn)及適用范圍

1)免棱鏡測(cè)量技術(shù)適宜測(cè)量目標(biāo)點(diǎn)必須裸露在外。2)免棱鏡測(cè)量適用于通視條件較好的，沒(méi)有遮擋物如所測(cè)目標(biāo)前有樹枝及樹葉遮擋等。若有遮擋物在條件允許的情況下對(duì)遮擋物進(jìn)行處理，以便觀測(cè)，否則要改用棱鏡測(cè)量或者將儀器轉(zhuǎn)站之后滿足免棱鏡測(cè)量條件再進(jìn)行測(cè)量。3)實(shí)測(cè)過(guò)程中不要對(duì)反射介質(zhì)條件較差不滿足免棱鏡測(cè)量，重復(fù)進(jìn)行測(cè)量，以免損壞儀器。4)注意不要將激光束射向似鏡式表面，如汽車倒車鏡、冰面及公路拐彎處的凸面鏡等。5)免棱鏡適用于測(cè)量人員難以到達(dá)且需要進(jìn)行測(cè)量的目標(biāo)，如懸崖、房屋、陡坎、高壓線高及有化學(xué)毒素的地物等。6)免棱鏡測(cè)量適用于通視條件好、反射介質(zhì)好的地方，在被反射介質(zhì)較暗、吸光性較強(qiáng)的地表流水河流結(jié)冰等反射條件不好的地方則需切換為有棱鏡測(cè)量。7)免棱鏡測(cè)量適用于存在對(duì)人體有危害的有劇毒的化工廠等的測(cè)量。8)免棱鏡測(cè)量耗電量較大，在進(jìn)行測(cè)量作業(yè)時(shí)，一定要準(zhǔn)備有充足的電池。9)免棱鏡測(cè)量具有高效率、高質(zhì)量、高精度、高安全的四高特點(diǎn)，同時(shí)可以降低測(cè)量人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

2 運(yùn)用拓普康免棱鏡3005N/LN實(shí)踐測(cè)量

2.1 拓普康免棱鏡3005N/LN的特點(diǎn)

拓普康免棱鏡3005N/LN是一款長(zhǎng)距離、高精度、具備多種功能的操作簡(jiǎn)便攜帶方便的全站儀。拓普康免棱鏡3005N/LN有兩個(gè)光路系統(tǒng)，即棱鏡和免棱鏡兩個(gè)獨(dú)立的光路系統(tǒng)，且免棱鏡狀態(tài)下有短距離(N)和長(zhǎng)距離(LN)測(cè)距功能，在實(shí)際測(cè)量工作中根據(jù)測(cè)區(qū)范圍大小、全站儀距離測(cè)量目標(biāo)點(diǎn)的距離及測(cè)量目標(biāo)點(diǎn)反射介質(zhì)條件進(jìn)行選擇運(yùn)用短距離測(cè)量或長(zhǎng)距離測(cè)量。無(wú)論使用短距離或長(zhǎng)距離測(cè)量功能時(shí)，都可以打開激光跟蹤功能，激光可以直接射到所測(cè)目標(biāo)點(diǎn)，使測(cè)量人員可以清晰的辨別出所測(cè)地形、地物點(diǎn)，從而判斷出其的準(zhǔn)確度。免棱鏡狀態(tài)下打開激光可以提高測(cè)距速度，短距離免棱鏡測(cè)量是代開激光跟蹤功能使得出數(shù)速度達(dá)到1.2 s/點(diǎn)。同時(shí)拓普康免棱鏡3005N/LN提供了直觀的界面、高效的數(shù)字管理模型、機(jī)載程序，如測(cè)量、設(shè)站、鉆孔、平洞放樣、地質(zhì)測(cè)繪點(diǎn)位選擇變得甚為靈活。

免棱鏡技術(shù)具有抗干擾目標(biāo)的能力，確保測(cè)量成果的可靠，免棱鏡測(cè)程最遠(yuǎn)可達(dá)1 200 m，側(cè)邊精度為:1.5 m～25 m時(shí)±(10 mm)m.s.e;免棱鏡 25 m 以上時(shí) ± (5 mm)m.s.e;免棱鏡超長(zhǎng)模式±(10 mm+10 ppmxD*)m.s.e;有棱鏡時(shí) ± (3 mm+2 ppmxD*)m.s.e，測(cè)角精度為 2″。

2.2 拓普康免棱鏡3005N/LN實(shí)踐測(cè)量

樓房采光時(shí)長(zhǎng)測(cè)量:利用任意固定點(diǎn)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行由高到低(或者由低到高)的三維測(cè)量。采集到測(cè)量數(shù)據(jù)后，通過(guò)南方CASS繪圖軟件將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)里。數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，注意將YXZ的順序變換成ZYX，將測(cè)量記錄的平距替換成X，分組測(cè)量數(shù)據(jù)并展點(diǎn)成圖，標(biāo)定出各個(gè)測(cè)量目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，生成相應(yīng)的數(shù)字化成果圖，根據(jù)各個(gè)時(shí)間段樓房采光日照與陰影分界線判斷樓房采光情況。

預(yù)制廠西樓日照時(shí)長(zhǎng)運(yùn)用免棱鏡全站儀拓普康3005N/LN測(cè)量結(jié)束后，除了出觀測(cè)成果分析圖外，還附有對(duì)樓房日照時(shí)長(zhǎng)數(shù)據(jù)分析成果表，從數(shù)據(jù)成果表可以清晰的得知各個(gè)單元各個(gè)住戶以及采光最弱的一層住戶在冬至日當(dāng)天采光時(shí)長(zhǎng)為156 min，日照時(shí)長(zhǎng)超過(guò)2 h，不存在采光弱及采光時(shí)長(zhǎng)不足現(xiàn)象。其日照觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)數(shù)據(jù)分析表見表1。

2.3 免棱鏡測(cè)量精度分析

全站儀距離西樓正立面距離較近，采用免棱鏡短距離測(cè)量，其免棱鏡測(cè)量技術(shù)作為測(cè)繪界的一項(xiàng)新技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)，其精度是否滿足測(cè)量需求，是測(cè)量人員最關(guān)心的問(wèn)題。我們?cè)谝曇伴_闊、反射介質(zhì)較好的地方在RL狀態(tài)用免棱鏡采集數(shù)據(jù)。對(duì)一般物體的觀測(cè)其氣象改正、加乘常數(shù)改正、傾斜改正、投影改正都非常小，其影響可忽略不計(jì)，影響最大的誤差是儀器本身的固定誤差和目標(biāo)物的標(biāo)識(shí)。因此在短距離的測(cè)量中，一般測(cè)距長(zhǎng)度要大于25 m，對(duì)測(cè)量的精度起著重要的因素，在高精度的測(cè)量中，要考慮采用測(cè)距標(biāo)稱精度較高的免棱鏡全站儀，以保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。日照分析測(cè)量中圖形誤差較為準(zhǔn)確，精度較高，數(shù)據(jù)分析中時(shí)間誤差為0.5 h。

2.4 免棱鏡測(cè)量存在的問(wèn)題以及解決辦法

免棱鏡測(cè)量雖然具有高效率、高質(zhì)量、高精度、高安全四高優(yōu)點(diǎn)，但同樣存在一種與測(cè)量外界條件的適應(yīng)問(wèn)題，有的時(shí)候是儀器不能改變的外界自然條件。比如冰雪介質(zhì)面，煤塵介質(zhì)面等，所以倘若將儀器免棱鏡光路系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，能適應(yīng)這些(冰雪介質(zhì)面、煤塵介質(zhì)面等)外界已有不好改變的外界自然條件，且能滿足精度要求，那將更能提高工作效率、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、保證測(cè)量成果資料質(zhì)量及精度要求，將對(duì)于測(cè)量人員來(lái)說(shuō)會(huì)提供更方便的觀測(cè)條件。因此通過(guò)免棱鏡進(jìn)行日照測(cè)量之后，對(duì)全站儀的改進(jìn)提出一點(diǎn)改進(jìn)意見:

1)全站儀免棱鏡測(cè)量所適應(yīng)的反射介質(zhì)面的適應(yīng)能力改進(jìn);2)在此基礎(chǔ)上且使測(cè)點(diǎn)速度不降低;3)在測(cè)點(diǎn)速度不降低基礎(chǔ)上，是否可以再加一個(gè)測(cè)點(diǎn)加速器，這樣的話免棱鏡全站儀將是更先進(jìn)的一流的測(cè)量設(shè)備。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)預(yù)制廠西樓日照時(shí)長(zhǎng)測(cè)量，我們明顯體會(huì)到免棱鏡測(cè)量的優(yōu)越性，以及在測(cè)量工作中的測(cè)量設(shè)備的先進(jìn)性。同時(shí)還可以將免棱鏡測(cè)量前景運(yùn)用于輸電線路線高測(cè)量、樓房高度的懸高測(cè)量、河流寬度的對(duì)邊測(cè)量、免棱鏡放線等。

總之，免棱鏡全站儀在測(cè)量工作中發(fā)揮著不可估量的優(yōu)勢(shì)作用，是有棱鏡測(cè)量不能具有的，同時(shí)隨著測(cè)繪事業(yè)的發(fā)展壯大，免棱鏡測(cè)量將會(huì)更多的適用于測(cè)量工作。

[1]許 飛.全站儀在城市測(cè)量中的應(yīng)用[J］.山西建筑，2010，36(15):364-365.