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(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期日全站儀中的新技術(shù)1激光對(duì)中經(jīng)緯儀的對(duì)中最開(kāi)始是用錘球?qū)χ?，效率低?mm），精度也不高；后來(lái)改用光學(xué)對(duì)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(duì)中裝置，安置儀器時(shí)，打開(kāi)激光對(duì)點(diǎn)功能，就會(huì)在地面上形成一個(gè)可見(jiàn)紅色激光光束，當(dāng)光束與測(cè)站點(diǎn)重合時(shí)則對(duì)中完成。激光對(duì)中的精度與光斑大小、儀器高度有關(guān)，當(dāng)儀器高1.5m時(shí)，對(duì)中精度為1.5mm0.8mm。激光對(duì)中直觀快速，工作效率較高，但在強(qiáng)烈陽(yáng)光下，激光不清晰，對(duì)中效果不理想。第2頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)33

2、分，星期日激光對(duì)中第3頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)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(shí)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(shí)無(wú)需要將儀器轉(zhuǎn)動(dòng)90使水準(zhǔn)管行于一對(duì)平腳螺旋連線方向。第4頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期日電子氣泡第5頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期日全站儀中的新技術(shù)3、無(wú)棱鏡測(cè)距普通測(cè)距儀測(cè)距是通過(guò)紅外光棱鏡實(shí)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(cè)量時(shí)必須在目標(biāo)點(diǎn)上安放棱鏡，但有些情況下目標(biāo)點(diǎn)上無(wú)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(diǎn)，物體表面測(cè)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(xiǎn)的地方等，這時(shí)可以通過(guò)無(wú)棱鏡測(cè)距功能來(lái)進(jìn)行測(cè)量。無(wú)棱鏡測(cè)距是通過(guò)發(fā)射強(qiáng)度較高的激光，經(jīng)物體表面的漫反射作用來(lái)測(cè)距。這種激光與對(duì)中用的激光相似，都是紅色的可見(jiàn)光，測(cè)距時(shí)儀器發(fā)出一束激光直接照射到待測(cè)物體的表面，照到哪兒，測(cè)到哪兒，很直觀，并且測(cè)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(hào)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(cè)距的范圍和精度，目前大多數(shù)無(wú)棱鏡測(cè)距功能的范圍在200以內(nèi)，測(cè)距精度為3mm+2ppm，Topcon GPT-8200A系列最大測(cè)程可以達(dá)到1200米，但測(cè)距精度僅能達(dá)到10mm+10ppm。另外無(wú)棱鏡測(cè)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(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期日無(wú)棱鏡測(cè)距第7頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)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(cè)量時(shí)，測(cè)站觀測(cè)者都是通過(guò)對(duì)講機(jī)告訴持標(biāo)員該往哪個(gè)方向走，持標(biāo)員被動(dòng)的前后左右移動(dòng)，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(diǎn)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(shí)，持標(biāo)員可以通過(guò)閃爍的燈光確定視線方向，主動(dòng)判斷該往哪個(gè)方向走。其實(shí)現(xiàn)原理是：當(dāng)導(dǎo)向光打開(kāi)時(shí)，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(gè)錐面之間形成一個(gè)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(shí)閃爍。當(dāng)持標(biāo)員看到這兩種光時(shí)，說(shuō)明棱鏡已經(jīng)位于視線上了。Topcon公司的定線點(diǎn)指示器系統(tǒng)選配件是兩個(gè)發(fā)光二極管，一個(gè)發(fā)出常亮紅光，另一個(gè)發(fā)出閃爍紅光；Nikon公司的紅光導(dǎo)向系統(tǒng)為一個(gè)指示燈發(fā)出兩束紅光，一

6、個(gè)恒定光和一個(gè)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(yáng)光下作用距離更短。第8頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期日導(dǎo)向光裝置第9頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期日全站儀中的新技術(shù)5、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)、自動(dòng)照準(zhǔn)功能 目前使用的絕大多數(shù)測(cè)量?jī)x器，所有的操作均由測(cè)量員手工完成，其操作技能是通過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐獲得的，測(cè)量精度與觀測(cè)員的操作技能有很大關(guān)系，并且這種操作勞動(dòng)強(qiáng)度比較大。馬達(dá)驅(qū)動(dòng)、自動(dòng)照準(zhǔn)功能可以消除不同測(cè)量員的人為測(cè)量誤差，減少測(cè)量員的工作量，而且自動(dòng)掃描和識(shí)別棱鏡僅需要幾秒鐘到十幾秒鐘的時(shí)間，測(cè)

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(dòng)跟蹤功能、Zeiss公司的磁驅(qū)伺服技術(shù)都可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量功能。 第10頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期日馬達(dá)驅(qū)動(dòng)、自動(dòng)照準(zhǔn)功能第11頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期日全站儀中的新技術(shù)6、鎖定跟蹤測(cè)量Tracking當(dāng)被測(cè)對(duì)象處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)（低速），為了能夠隨時(shí)測(cè)量對(duì)象的位置，可以使用全站儀的自動(dòng)跟蹤測(cè)量功能，目前具有馬達(dá)驅(qū)動(dòng)自動(dòng)照準(zhǔn)功能的全站儀都有這項(xiàng)功能，Leica公司的鎖定跟蹤測(cè)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(gè)移動(dòng)的棱鏡，每當(dāng)

8、棱鏡做短暫停頓，就可以進(jìn)行距離測(cè)量。打開(kāi)鎖定模式需要對(duì)距離進(jìn)行一次初始化測(cè)量，使得ATR1能“記住”棱鏡，如果棱鏡隨后又移動(dòng)，儀器會(huì)一直自動(dòng)跟蹤照準(zhǔn)的棱鏡。（類似于GPS測(cè)量中的“走走停?！保R達(dá)驅(qū)動(dòng)、自動(dòng)照準(zhǔn)功能以及鎖定跟蹤測(cè)量一般與360度棱鏡配合使用，這樣持鏡者無(wú)需特別注意將棱鏡瞄向儀器方向，使得測(cè)量和放樣工作更加方便、快捷。第12頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期日鎖定跟蹤測(cè)量Tracking第13頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期日全站儀中的新技術(shù)7、遙控測(cè)量遙控測(cè)量模式可以真正實(shí)現(xiàn)單人或鏡站測(cè)量模式，在目標(biāo)點(diǎn)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(diǎn)和檢查放樣精度，獨(dú)立完成一些小規(guī)模測(cè)量工程。這項(xiàng)功能也是在馬達(dá)驅(qū)動(dòng)、自動(dòng)照準(zhǔn)功能的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的。Leica公司在儀器上連接一個(gè)無(wú)線調(diào)制解調(diào)器，持鏡人攜帶一個(gè)內(nèi)置無(wú)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(shí)現(xiàn)對(duì)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(gè)儀器上的手柄RC-1H和測(cè)點(diǎn)上的控制器RC-1R。Zeiss公司的S系列同樣包括一個(gè)安裝在儀器上的天線和一個(gè)流動(dòng)點(diǎn)上的遙控器。第14頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期日遙控測(cè)量第15頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期日遙控測(cè)量第16頁(yè)，

10、共23頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期日全站儀中的新技術(shù)8自動(dòng)調(diào)焦Topcon公司在其GTS-600系列里推出了自動(dòng)調(diào)焦功能，操作員只需將望遠(yuǎn)鏡上的瞄準(zhǔn)鏡大致對(duì)準(zhǔn)棱鏡，按下目鏡旁邊的AF(Auto Focus)鍵，儀器就會(huì)主動(dòng)尋找目標(biāo)點(diǎn)并自動(dòng)調(diào)焦到目標(biāo)棱鏡上，省去手工調(diào)焦時(shí)間，提高作業(yè)效率。 第17頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)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(lái)說(shuō)就是一臺(tái)帶有多種傳感器的計(jì)算機(jī)，具有觀測(cè)、記錄、計(jì)算、傳輸?shù)哪芰?。為了進(jìn)一步增強(qiáng)全站儀的功能，提高全站儀使用的方便性，新型全站儀中開(kāi)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(diǎn)是界面簡(jiǎn)單，運(yùn)行速度較快；而Windows CE是Windows操作系統(tǒng)的簡(jiǎn)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(jì)算機(jī)的兼容性強(qiáng)，易于自行開(kāi)發(fā)適用的機(jī)載軟件；Vax在運(yùn)行速度和圖形化等方面支持較好，但對(duì)國(guó)內(nèi)用戶來(lái)說(shuō)比較生疏，自行開(kāi)發(fā)機(jī)載軟件的難度大。第18頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期日全站儀中的新技術(shù)10聯(lián)機(jī)控制全站儀測(cè)距測(cè)角功能由相應(yīng)的指令啟動(dòng)傳感器來(lái)完成，這些指令可以通過(guò)按鍵發(fā)出，也可以通過(guò)計(jì)算機(jī)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(wú)線接口。計(jì)算機(jī)經(jīng)過(guò)接口向全站儀發(fā)出測(cè)量指令，測(cè)量結(jié)果經(jīng)過(guò)接口傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中進(jìn)行處理。 第19頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期日由智能型全站儀建立的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)第20頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期日用智能型全站儀監(jiān)測(cè)滑坡、高邊坡和路基的變形第21頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期日用智能型全站儀測(cè)量運(yùn)營(yíng)中高速鐵路緩和曲線和圓曲線的實(shí)際線形，若與設(shè)計(jì)線形差別較大