專題二智能型全站儀及其應(yīng)用

1、專題二智能型全站儀及其應(yīng)用第1頁，共23頁，2022年，5月20日，1點33分，星期日全站儀中的新技術(shù)1激光對中經(jīng)緯儀的對中最開始是用錘球?qū)χ校实停?mm），精度也不高；后來改用光學(xué)對中，速度快并且精度也較高(2mm)。Leica、Topcon全站儀中部分儀器采用激光對中裝置，安置儀器時，打開激光對點功能，就會在地面上形成一個可見紅色激光光束，當(dāng)光束與測站點重合時則對中完成。激光對中的精度與光斑大小、儀器高度有關(guān)，當(dāng)儀器高1.5m時，對中精度為1.5mm0.8mm。激光對中直觀快速，工作效率較高，但在強烈陽光下，激光不清晰，對中效果不理想。第2頁，共23頁，2022年，5月20日，1點33

2、分，星期日激光對中第3頁，共23頁，2022年，5月20日，1點33分，星期日全站儀中的新技術(shù)2電子氣泡光學(xué)水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀以及普通的全站儀都是采用圓水準(zhǔn)器管水準(zhǔn)器實現(xiàn)儀器整平的，一般圓水準(zhǔn)器的分劃值為815/2mm，管水準(zhǔn)器的分劃值為1020/2mm，而電子氣泡分辨力為2，不僅精度高，而且圖形化，直觀形象，整平時無需要將儀器轉(zhuǎn)動90使水準(zhǔn)管行于一對平腳螺旋連線方向。第4頁，共23頁，2022年，5月20日，1點33分，星期日電子氣泡第5頁，共23頁，2022年，5月20日，1點33分，星期日全站儀中的新技術(shù)3、無棱鏡測距普通測距儀測距是通過紅外光棱鏡實現(xiàn)，儀器發(fā)射電路系統(tǒng)發(fā)出的紅外光經(jīng)棱鏡反射

3、返回到接收電路系統(tǒng)，測量時必須在目標(biāo)點上安放棱鏡，但有些情況下目標(biāo)點上無法安裝棱鏡，如高聳建筑物或懸崖峭壁等人很難到達(dá)的點，物體表面測量不允許放置棱鏡，火災(zāi)、地震、洪水等自然災(zāi)害情況下有危險的地方等，這時可以通過無棱鏡測距功能來進(jìn)行測量。無棱鏡測距是通過發(fā)射強度較高的激光，經(jīng)物體表面的漫反射作用來測距。這種激光與對中用的激光相似，都是紅色的可見光，測距時儀器發(fā)出一束激光直接照射到待測物體的表面，照到哪兒，測到哪兒，很直觀，并且測量速度快，使用方便。目前各大全站儀生產(chǎn)廠家都推出了帶有這一功能的全站儀，如Leica公司型號中帶有R的全站儀，Topcon公司的GPT系列全站儀，Nikon公司的NPL

4、系列等。區(qū)別在于測距的范圍和精度，目前大多數(shù)無棱鏡測距功能的范圍在200以內(nèi)，測距精度為3mm+2ppm，Topcon GPT-8200A系列最大測程可以達(dá)到1200米，但測距精度僅能達(dá)到10mm+10ppm。另外無棱鏡測距的范圍與反射物體表面介質(zhì)的反射特性有關(guān)。第6頁，共23頁，2022年，5月20日，1點33分，星期日無棱鏡測距第7頁，共23頁，2022年，5月20日，1點33分，星期日全站儀中的新技術(shù)4導(dǎo)向光裝置通常人們放樣測量時，測站觀測者都是通過對講機告訴持標(biāo)員該往哪個方向走，持標(biāo)員被動的前后左右移動，因而效率較低。目前各大全站儀生產(chǎn)廠家也都推出了帶有這一功能的全站儀，如Leica公

5、司的EGL選配件、Topcon公司的定線點指示器系統(tǒng)選配件、Nikon公司的紅光導(dǎo)向系統(tǒng)等。Leica的導(dǎo)向光EGL裝置裝在全站儀望遠(yuǎn)鏡上，分紅黃兩色，在放樣時，持標(biāo)員可以通過閃爍的燈光確定視線方向，主動判斷該往哪個方向走。其實現(xiàn)原理是：當(dāng)導(dǎo)向光打開時，在100米遠(yuǎn)以內(nèi)的目標(biāo)處將形成紅/黃閃爍的每邊各寬5米的錐面，在兩個錐面之間形成一個寬約30毫米的區(qū)域，在此區(qū)域內(nèi)可以看到兩種顏色的光同時閃爍。當(dāng)持標(biāo)員看到這兩種光時，說明棱鏡已經(jīng)位于視線上了。Topcon公司的定線點指示器系統(tǒng)選配件是兩個發(fā)光二極管，一個發(fā)出常亮紅光，另一個發(fā)出閃爍紅光；Nikon公司的紅光導(dǎo)向系統(tǒng)為一個指示燈發(fā)出兩束紅光，一

6、個恒定光和一個閃爍光。導(dǎo)向光裝置非常有利于夜間作業(yè)的快速定位，但目前這種導(dǎo)向光裝置的操作范圍有限，一般為5150米，白天陽光下作用距離更短。第8頁，共23頁，2022年，5月20日，1點33分，星期日導(dǎo)向光裝置第9頁，共23頁，2022年，5月20日，1點33分，星期日全站儀中的新技術(shù)5、馬達(dá)驅(qū)動、自動照準(zhǔn)功能 目前使用的絕大多數(shù)測量儀器，所有的操作均由測量員手工完成，其操作技能是通過長期實踐獲得的，測量精度與觀測員的操作技能有很大關(guān)系，并且這種操作勞動強度比較大。馬達(dá)驅(qū)動、自動照準(zhǔn)功能可以消除不同測量員的人為測量誤差，減少測量員的工作量，而且自動掃描和識別棱鏡僅需要幾秒鐘到十幾秒鐘的時間，測

7、量速度快，可以大大提高工作效率。目前Leica公司的ATR技術(shù)、Topcon公司的自動跟蹤功能、Zeiss公司的磁驅(qū)伺服技術(shù)都可以實現(xiàn)自動測量功能。 第10頁，共23頁，2022年，5月20日，1點33分，星期日馬達(dá)驅(qū)動、自動照準(zhǔn)功能第11頁，共23頁，2022年，5月20日，1點33分，星期日全站儀中的新技術(shù)6、鎖定跟蹤測量Tracking當(dāng)被測對象處于運動狀態(tài)時（低速），為了能夠隨時測量對象的位置，可以使用全站儀的自動跟蹤測量功能，目前具有馬達(dá)驅(qū)動自動照準(zhǔn)功能的全站儀都有這項功能，Leica公司的鎖定跟蹤測量Tracking技術(shù)是其代表。鎖定模式使TCA儀器能跟蹤并鎖定一個移動的棱鏡，每當(dāng)

8、棱鏡做短暫停頓，就可以進(jìn)行距離測量。打開鎖定模式需要對距離進(jìn)行一次初始化測量，使得ATR1能“記住”棱鏡，如果棱鏡隨后又移動，儀器會一直自動跟蹤照準(zhǔn)的棱鏡。（類似于GPS測量中的“走走停?！保R達(dá)驅(qū)動、自動照準(zhǔn)功能以及鎖定跟蹤測量一般與360度棱鏡配合使用，這樣持鏡者無需特別注意將棱鏡瞄向儀器方向，使得測量和放樣工作更加方便、快捷。第12頁，共23頁，2022年，5月20日，1點33分，星期日鎖定跟蹤測量Tracking第13頁，共23頁，2022年，5月20日，1點33分，星期日全站儀中的新技術(shù)7、遙控測量遙控測量模式可以真正實現(xiàn)單人或鏡站測量模式，在目標(biāo)點處獲得更多綜合性、變化的信息，以及

9、更快地到達(dá)放樣點和檢查放樣精度，獨立完成一些小規(guī)模測量工程。這項功能也是在馬達(dá)驅(qū)動、自動照準(zhǔn)功能的基礎(chǔ)上開發(fā)的。Leica公司在儀器上連接一個無線調(diào)制解調(diào)器，持鏡人攜帶一個內(nèi)置無線傳輸?shù)倪b控鍵盤，僅一人就可以在鏡站上輕松自如的實現(xiàn)對全站儀所有功能的遙控，就如同操作全站儀上的鍵盤。Topcon公司的RC-1光學(xué)遙控器包括一個儀器上的手柄RC-1H和測點上的控制器RC-1R。Zeiss公司的S系列同樣包括一個安裝在儀器上的天線和一個流動點上的遙控器。第14頁，共23頁，2022年，5月20日，1點33分，星期日遙控測量第15頁，共23頁，2022年，5月20日，1點33分，星期日遙控測量第16頁，

10、共23頁，2022年，5月20日，1點33分，星期日全站儀中的新技術(shù)8自動調(diào)焦Topcon公司在其GTS-600系列里推出了自動調(diào)焦功能，操作員只需將望遠(yuǎn)鏡上的瞄準(zhǔn)鏡大致對準(zhǔn)棱鏡，按下目鏡旁邊的AF(Auto Focus)鍵，儀器就會主動尋找目標(biāo)點并自動調(diào)焦到目標(biāo)棱鏡上，省去手工調(diào)焦時間，提高作業(yè)效率。 第17頁，共23頁，2022年，5月20日，1點33分，星期日全站儀中的新技術(shù)9、操作系統(tǒng)全站儀從本質(zhì)上來說就是一臺帶有多種傳感器的計算機，具有觀測、記錄、計算、傳輸?shù)哪芰Α榱诉M(jìn)一步增強全站儀的功能，提高全站儀使用的方便性，新型全站儀中開始嵌入操作系統(tǒng)。目前較多采用的是MS-DOS操作系統(tǒng)，

11、如Topcon、Nikon、Zeiss等全站儀的中高端產(chǎn)品，最新的Topcon-700系列采用了Windows CE，而Leica的1200系列則采用了Vax嵌入式操作系統(tǒng)。MS-DOS的特點是界面簡單，運行速度較快；而Windows CE是Windows操作系統(tǒng)的簡化版，支持真彩色圖形顯示和多種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)配件(如藍(lán)牙設(shè)備等)，與通用計算機的兼容性強，易于自行開發(fā)適用的機載軟件；Vax在運行速度和圖形化等方面支持較好，但對國內(nèi)用戶來說比較生疏，自行開發(fā)機載軟件的難度大。第18頁，共23頁，2022年，5月20日，1點33分，星期日全站儀中的新技術(shù)10聯(lián)機控制全站儀測距測角功能由相應(yīng)的指令啟動傳感器來完成，這些指令可以通過按鍵發(fā)出，也可以通過計算機軟件發(fā)出。目前絕大多數(shù)全站儀都配置了串行有線接口，還有的全站儀配置了紅外線或藍(lán)牙無線接口。計算機經(jīng)過接口向全站儀發(fā)出測量指令，測量結(jié)果經(jīng)過接口傳輸?shù)接嬎銠C中進(jìn)行處理。 第19頁，共23頁，2022年，5月20日，1點33分，星期日由智能型全站儀建立的自動化監(jiān)測系統(tǒng)第20頁，共23頁，2022年，5月20日，1點33分，星期日用智能型全站儀監(jiān)測滑坡、高邊坡和路基的變形第21頁，共23頁，2022年，5月20日，1點33分，星期日用智能型全站儀測量運營中高速鐵路緩和曲線和圓曲線的實際線形，若與設(shè)計線形差別較大