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1、淺談無(wú)棱鏡全站儀在工程測(cè)量中的應(yīng)用【摘要】：本文結(jié)合全站儀技術(shù)的發(fā)展，介紹了無(wú)棱鏡全站儀測(cè)量的原理和結(jié)構(gòu)；結(jié)合無(wú)棱鏡全站儀的特點(diǎn)，簡(jiǎn)要介紹了在工程測(cè)量領(lǐng)域的應(yīng)用?！娟P(guān)鍵詞】：工程測(cè)量；無(wú)棱鏡測(cè)距技術(shù)；測(cè)距原理；精度分析中圖分類(lèi)號(hào)：K826.16文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1引言隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，微電子技術(shù)在測(cè)量?jī)x器中得到了廣泛應(yīng)用,先進(jìn)的電子測(cè)繪儀器以其高效率和高精度等優(yōu)越的性能替代了常規(guī)的光學(xué)機(jī)械儀器；進(jìn)入21世紀(jì)后，電子金站型測(cè)量?jī)x器更是日新月異,尤其是無(wú)反射棱鏡全站儀，達(dá)到了在儀器測(cè)程范圍內(nèi)無(wú)反射棱鏡即可快速測(cè)距的更先進(jìn)效果，
2、如彳來(lái)卡TCR系列，天寶5600系列,拓普康3000系列等多種系列的無(wú)反射棱鏡全站儀,都具有測(cè)距性能穩(wěn)定，且精度較高，可達(dá)毫米級(jí)；無(wú)反射棱鏡全站儀把無(wú)棱鏡測(cè)距技術(shù)與傳統(tǒng)的全站儀結(jié)合在一起,給外業(yè)測(cè)量工作帶來(lái)了極大的方便和快捷，既提高了外業(yè)測(cè)量工作的效率，又節(jié)約了人力和物力，同時(shí)也引發(fā)了全站儀領(lǐng)域新的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)。2全站儀無(wú)棱鏡測(cè)距的基本原理和結(jié)構(gòu)無(wú)棱鏡金站儀即不需要棱鏡作為合作目標(biāo)就可以進(jìn)行測(cè)距的全站儀。無(wú)棱鏡測(cè)量(Reflectorless)又叫無(wú)合作R標(biāo)測(cè)量是不需要反射棱鏡而依靠被測(cè)物的自然表面反射光線來(lái)進(jìn)行測(cè)距。無(wú)棱鏡測(cè)距的方法有兩
3、種，一是脈沖法，另外是相位法，脈沖法用測(cè)量時(shí)發(fā)射和接收信號(hào)之間的時(shí)間間隔來(lái)計(jì)算距離，多次測(cè)量得出平均距離。相位法測(cè)量使用連續(xù)信號(hào)，以不同的頗率來(lái)調(diào)制載波信號(hào)，測(cè)出發(fā)射和接收信號(hào)之間的相位差，從而求出被測(cè)距離。一般來(lái)講，在相同的條件下，脈沖發(fā)的測(cè)程遠(yuǎn)，相位法的精度高。以彳來(lái)卡TCR1202全站儀為例作一些測(cè)距原理的簡(jiǎn)單介紹。LeicaTCR1202全站儀EDM(ElectronicDistanceMeasuringinstrument)模塊被集成在全站儀中,可以產(chǎn)生一束與望遠(yuǎn)鏡同軸的紅外激光TR(Tnfra-Red),由紅外激光發(fā)射管發(fā)
4、射，作為相對(duì)于紅外光束的一種選擇。它還可以產(chǎn)生可見(jiàn)波段紅色激光束RL(RedLaser),由紅色激光發(fā)射管發(fā)出，相應(yīng)有IR和RL兩種測(cè)距方式，可通過(guò)全站儀鍵盤(pán)上的按鍵來(lái)完成兩種測(cè)距模式的轉(zhuǎn)換。常規(guī)的全站儀，大都用發(fā)光管(LED)作為信號(hào)源，而現(xiàn)代儀器采用激光管的新型全站儀，提高了發(fā)射功率，保證無(wú)棱鏡測(cè)量的測(cè)距精度，相位法測(cè)距用的測(cè)量光束很細(xì)，因此能準(zhǔn)確地分辨出相鄰非常近的點(diǎn)，脈沖式無(wú)反射棱鏡測(cè)距，不需要很強(qiáng)的激光功率，但其精度較低。IR測(cè)距方式需要反射棱鏡或反射片，RL測(cè)距方式可以不用反射棱鏡，也可以用反射棱鏡測(cè)量。彳來(lái)卡TCR120
5、2全站儀結(jié)構(gòu)如圖1所示：圖1彳來(lái)卡TCR1202全站儀的測(cè)距結(jié)構(gòu)3無(wú)反射棱鏡全站儀的特點(diǎn)無(wú)反射棱鏡全站儀把無(wú)反射棱鏡測(cè)距融合進(jìn)了傳統(tǒng)的全站儀，具備雙重的功能,實(shí)現(xiàn)了所瞄即所測(cè)。同以往的全站儀相比，無(wú)反射棱鏡全站儀具有以下一些特點(diǎn)：3.1效率高，使用范圍廣無(wú)反射棱鏡全站儀最大的優(yōu)勢(shì)就在于不需要接觸被測(cè)點(diǎn)，就可獲得被測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。這一來(lái),一方面省去了作業(yè)員爬高上坡的奔波之苦，作業(yè)強(qiáng)度和危險(xiǎn)性大大降低，另一方面也對(duì)一些重要的比如文物之類(lèi)的建筑起到了一定的保護(hù)作用。3.2測(cè)距速度快、精度高目前，市面上大多數(shù)無(wú)棱鏡全站儀的測(cè)距速度一般在1秒左
6、右，測(cè)距精度為2mm+2ppm,這樣就使作業(yè)時(shí)間大幅減少，即提高了工作效率，又保證了測(cè)量成果的精度。3.3測(cè)程遠(yuǎn)無(wú)反射棱鏡金站儀可以在RL狀態(tài)使用棱鏡，這樣就大大提高了它的測(cè)程，如彳來(lái)卡TCR系列全站儀在TR模式測(cè)量時(shí)單棱鏡測(cè)程3km,在RL模式下用單棱鏡測(cè)量測(cè)程5km,測(cè)程幾乎提高了一倍。3.4安全性好激光對(duì)眼的安全性是一個(gè)很重要的問(wèn)題。根據(jù)國(guó)際激光安全標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)量員使用望遠(yuǎn)鏡直接觀察不符合等級(jí)的激光束，不管該激光束是可見(jiàn)光還是不可見(jiàn)光，都可能會(huì)受到傷害。但一般的全站儀都滿足2級(jí)以上激光標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)等級(jí)對(duì)人眼是相對(duì)安全的。4И
7、578;在工程測(cè)量中的應(yīng)用無(wú)反射棱鏡全站儀最大的優(yōu)勢(shì)就在于不需要接觸被測(cè)點(diǎn)就可獲得被測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。這一優(yōu)勢(shì)可以通過(guò)兒個(gè)實(shí)際應(yīng)用例子進(jìn)行闡述。4.1地形測(cè)量4.1.1無(wú)棱鏡金站儀應(yīng)用于建筑區(qū)，實(shí)現(xiàn)了可見(jiàn)即可測(cè)的目的，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)省跑尺員跑點(diǎn)的時(shí)間，大大提高了作業(yè)效率。4.1.2-個(gè)作業(yè)組兩個(gè)人就可進(jìn)行野外作業(yè)，一個(gè)操作，另一個(gè)跑桿進(jìn)行轉(zhuǎn)站點(diǎn)的測(cè)設(shè)。4.1.3在溝壑、懸崖等人員無(wú)法到達(dá)和到達(dá)困難的地方，無(wú)棱鏡全站儀可輕松地獲取這些地物點(diǎn)的空間位置，從而避免人員的安全問(wèn)題、并節(jié)省時(shí)間，提高了工作效率和作業(yè)精度。4.2地籍測(cè)量4.2.1
8、常規(guī)全站儀測(cè)量界址點(diǎn)存在的誤差常規(guī)測(cè)距儀或全站儀測(cè)量界址點(diǎn)時(shí)往往存在棱鏡不能?chē)?yán)格放置在界址點(diǎn)點(diǎn)位上的問(wèn)題，常規(guī)圓棱鏡從棱鏡中心到棱鏡厚壁厚2.8cm,左右寬各4.5cmo使用常規(guī)測(cè)量方法進(jìn)行界址點(diǎn)測(cè)量時(shí)，很難消除棱鏡厚度
