TS30全站儀在復雜區測圖中的應用

安治國，陳胤璇，高　朋，陳金龍（解放軍61243部隊，甘肅　蘭州730020）

TS30全站儀在復雜區測圖中的應用

安治國，陳胤璇，高朋，陳金龍
（解放軍61243部隊，甘肅蘭州730020）

介紹了TS30全站儀的基本性能，無與倫比的精度及完美品質，通過在某復雜區的實際應用驗證了其可靠性、高效性。

全站儀；免棱鏡測距；超級搜索

1　前言

追求高品質、高精度與更高可靠性是徠卡公司一貫秉承的理念。徠卡第四代全站儀TS30引領著全站儀的技術潮流，融合了角度測量、距離測量、自動目標識別和快速跟蹤等功能，依靠其無與倫比的精度和品質重新詮釋了精密測量，使用它測量人員不會再受項目苛刻要求的困擾，順利完成各種測量任務。本文結合TS30全站儀在某社區清真寺測圖中的實際應用，通過實例驗證了TS30全站儀便捷與可靠，尤其是其免棱鏡猜測量模式，在數據采集中體現了精度高、效率高的特點，大大減小了傳統測量所花費的人力、物力、時間。

2　TS30全站儀主要性能

徠卡TS30高精度全站儀，俗稱測量機器人，TS30運用陶瓷壓驅動技術，把電能轉換為機械能，以毫米級的步進達到最大轉速和加速度，使儀器具有極佳的動態跟蹤性能，此技術不會產生磁場，不會被電磁場干擾，因此TS30可以在高電壓、高磁場區域穩定工作。TS30還具有攝像功能，能像數碼相機一樣拍照，儲存測點的影像。

TS30全站儀可以集成附加的GNSS系統，組成所謂的SmartStation成為超站儀，通過GNSS系統確定儀器架站點坐標，實現不需要加密控制網點的碎部點測量及施工放樣。而且可以整合GNSS智能天線和棱鏡組成鏡站儀，實現快速設站和定向，其完美的擴展了GNSS的應用，大大提高了作業效率。

TS30采用ATR（自動目標照準）技術的同時，采用目標超級搜索技術，實現了全周范圍的快速動態搜索。儀器進行廣域目標搜索時，發出一束垂直發散角36°、水平發散角為0.023°的激光束，儀器自動旋轉時，如果視線范圍內有棱鏡存在，則棱鏡將激光信號反射回去，儀器收到信號后匹配，計算概略角度，這時再啟動自動目標照準功能精確照準進行測量。此過程僅需5～10s時間。TS30全站儀作為徠卡第四代產品，還集成了1000m范圍的免棱鏡測距技術，為困難條件下完成測量提供了可能。TS30作為業界的佼佼者，引領著測量技術的新潮流。TS30全站儀技術參數見表1。

表1　徠卡TS30全站儀技術參數

3　全站儀免棱鏡測量原理

免棱鏡全站儀可以不以棱鏡作為測量目標就可以直接進行測距的全站儀。免棱鏡測量又叫無合作目標測量，不需要反射棱鏡測量而是靠被測物的自然表面反射光線來進行測量。免棱鏡測量有兩種測量方法和多種測量模式。第一是脈沖法，第二是相位法。脈沖法用于測量時是靠發射和接收信號之間的時間差來計算儀器到被測物的距離，即通過時間與脈沖速度計算距離，如果需要精度較高的測距，則依據多次測量的平均距離作為測量的最或然值。相位法測量是利用測量的連續信號，以不同的測量頻率來調制載波的信號從而測出發射信號和接收信號之間的相位差，求得儀器到被測之間的距離。一般來說相同條件下，脈沖法的測程較遠，但相位法的精度較高。

傳統的測距儀大都使用發光管（LED）作為信號源，新型測距儀的信號源為激光管，這樣可以提高發射功率，保證無棱鏡測距時的測程和測距精度。相位法測距用的測量光束很細，因此能準確地分辨出非常近的相鄰點。脈沖式無棱鏡測距不需要很強的激光功率，但其精度較低。此外，現在大多數無反射棱鏡全站儀使用同軸測距儀，這種設計降低了對儀器中心偏移量修正的需要，是分體式全站儀無法比擬的，但有的一體化全站儀也有一些偏離，如偽同軸的測距儀設計為發射信號與視準軸同軸，接收光路有一定的偏移，距離解算時還需改正偏移量。

4　TS30免棱鏡測量施測及精度分析

為配合某部門安全綜合數據庫平臺建設，筆者單位參與完成了某社區人員密集區清真寺大比例尺地形測圖工作，該測圖區地處城鄉結合部，周圍地形復雜，建筑物高大，遮擋嚴重，內部建筑不規則，且院落狹小，如果利用傳統的全站儀加棱鏡的測量方法，許多點位可能無法到達，而采用GPS RTK法采集碎部點，許多點位信號很弱，接收機無法采集。基于此，我們充分利用TS30全站儀強大的免棱鏡功能很好的完成了此項任務。正式作業前，我們利用GPS接收機采取靜態聯測方式，在該坐落營區大門口開闊地帶測得兩個相互通視的固定點，作為測量作業的起始儀器站點和定向點。由于項目精度要求不高，其他需要架站的點位坐標我們采取支點方式確定。由于TS30強大的免棱鏡功能精度高、速度快，用上述兩種方法難以完成的任務，我們所有外業碎部點采集僅用了2h，許多棱鏡無法到達點位很輕松就可以完成數據采集，作業效率很高，大大減小了野外作業工作量。

為檢驗其免棱鏡模式成果可靠性，作業前在作業區附近8個地面點位上做記號，分別采取架設棱鏡、無棱鏡測量的方式，對8個點位坐標值進行比較分析，以棱鏡測量數據比對無棱鏡測量模式精度，數據采集時棱鏡采取簡易鋁合金三腳架確保對中整平，無棱鏡數據采集時視線嚴格對準地面點位中心，儀器架設在已知點上，定向利用另外一個已知點。表2為8個點位的坐標數據，表中只顯示小數點后數據，整數部分略去。

表2　兩種模式測量坐標成果

圖1為兩種方式坐標較差曲線圖，從圖中我們可以看出，無棱鏡測量模式精度可靠，平面較差好于高程較差，水平較差最大值為46.3mm，高程較差最大值為44.7mm，從比較結果看，TS30全站儀近距離情況下，無棱鏡測量精度可靠，能滿足低精度距離測量或大比例尺測圖任務。

圖1　兩種測量模式較差曲線圖

5　結論

1）通過實際項目測量應用，TS30免棱鏡測量模式在反射力較強的地方非常方便，當反射條件不好或有少量遮擋時，效率低或容易產生粗差。

2）無棱鏡在反射面較好的情況下可實現單人測量，且能避免工作人員進入懸崖、陡山有毒等危險作業區，大大提高作業效率，減小野外測量工作量。

3）無棱鏡模式在大比例尺測圖等任務中能夠大大提高作業效率，但如果遇到植被好、視線容易遮擋的情況時，容易產生粗差，此時對于重點點位、重點目標還是應該采取棱鏡模式以確保測量成果可靠性。

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