3S (GPS、RS、GIS) 的应用是测量技术发展的重要里程碑, 激光扫描测量、无棱镜测量的成熟发展增强了测量领域的技术手段。21世纪, 测量技术获得了更大的改进和提高, 自徕卡公司把全站仪带入无棱镜时代, 无棱镜全站仪的测程和精度也在不断的改进。无棱镜测量, 顾名思义就是不需要在被测量目标使用反射棱镜体, 而利用被测目标自身的反射光线来实现测量数据采集的新型技术。这种新型技术应用于悬崖峭壁、危险剧毒等不易于设置棱镜的测量目标有无可比拟的优点, 其获取数据快捷、准确, 而且可以单人单机测量, 省钱省力, 可以带来很大的成本节约, 获得了众多测量人员的青睐。以下通过瑞士徕卡无棱镜全站仪TCR110的实践应用为例, 研究探讨无棱镜测量技术的相关原理、特点, 为实践提供一些参考借鉴。
高州水库灌区是广东省三大灌区之一, 其建造运行多年, 设施配套陈旧老化, 运行效率不高, 本次通过加固改造和续建配套灌区渠道及渠系建筑物, 以达到节水和确保改造渠段合理安全运行的目的, 工程名定为:高州水库灌区续建配套与节水改造工程。该工程线路较长, 桥梁、渡槽等系统建筑物较多, 测量任务繁重, 引入无棱镜测量技术可以减轻测量工作的劳动强度, 提高效率, 带来良好的经济效益。
结合工程特点和施工方案要求等编写施测方案。编写施测方案时, 务必明确获取施测目标数据的视距要求等。
选择合适的时段 (比如:7:30至10:30及15:30至17:30为最佳, ) 进行高州水库灌区测区数据采集, 以利于减少或消除对中、整平、定向、照准及环境影响等方面的偶然误差。大体操作如下:选择通视较好、成像清晰、光照气温气压稳定的相同作业环境对具有代表性的不同地物材质 (本项目主要为渠道护坡或渠底砼衬砌、渠系钢筋砼桥梁或放水涵、堤防粘土填筑、堤顶泥结石路面或砼路缘石、植草绿化、钢筋砼渡槽拆除重建等等, 主要材质为植被或砼等, 这里可以选择植被或砼为研究对象) 进行测程测定检验。实践结果表明, 主要有以下因素 (见下表1) 影响着反射信号及测程, 其中前两个因素影响最大, 三个因素都是实施大比例尺数字测图测程预判的关键 (表1) 。
选取无棱镜全站仪TCR110, 在控制测量时, 往往应用“三联脚架法”和测回法依据规范进行导线控制网的布设, 然后数据平差。控制网布置依据报批的施测方案进行实施。碎部测量要考虑有 (无) 棱镜模式适合的测量对象, 通过测前试验:在同时间、同测站、同环境对近百个目标点不少于十次的测量结果精度进行对比分析, 根据《数字测绘产品检查验收与质量评定规范 (GB、/T18316-2001) 》按公式:, (式中Xi, Yi及xi, yi分别为有棱镜和无棱镜测量的点位坐标。) 进行计算测量点平面中误差评定地物测量点的平面精度, 计算结果符合测量精度要求, 可利用该仪器进行本项目控制网的布置及数字地形图的外业碎部测量。同时按公式:计算相邻点间距中误差, 对线状目标进行随机抽查和精度评定。
数据处理完成后接着进行数字地形图的绘制。这里可利用CASS诸如地籍测量等强大的功能成图, 并把无棱镜测量成果转换成图块, 然后利用AUTO CAD (比如:粘贴原坐标等方式) 插入到已有图形中去, 进行更大范围数字图形的合并, 从而实现数字图的共享利用 (调用、修改编辑、渠道和渡槽三维数字建模、生成渠道地形图、断面图等) 。
(1) 通视条件 (无遮挡) 好、反射条件好、吸光性弱的区域; (2) 地面裸露的测点; (3) 测量耗电大, 电源需求大; (4) 无棱镜状态不宜对棱镜观测, 否则易于损伤仪器; (5) 不宜长时间用目镜观测测量目标, 仪器激光易于伤害眼睛; (6) 悬崖峭壁、危险剧毒等不易于设置棱镜的测量目标使用方便; (7) 仪器运送加强保护, 用前要检查。
对无棱镜测量技术的测量成果进行精度分析, 要综合考虑大气状况、目标点测距、反射物体的稳定性及测量光束反射角的影响。测距加大, 精度也会下降;雾雪雨天气和水蒸气挥发高峰期、大气对流时段进行测量的成果, 外部条件反射、散射干扰较大, 测量精度也就会降低, EDM往往就会记录到不可靠的测量数据;无棱镜测量数据成果还往往包含着障碍物的数据, 因而实地测量时要考虑障碍物的影响, 注意剔除该部分不符值, 并对最后成果依据《数字测绘产品检查验收与质量评定规范 (GB、/T18316-2001) 》按前述公式计算中误差, 对测量成果进行精度评定和成果检验, 把测量成果应用于生产。
无棱镜测量视线穿过植被茂盛地区或透明体 (如玻璃) 时, 或被测地物的灰度值较低时, 测量精度较低、测程较短。在此条件下, 对重点和精度要求较高的地物应采用有棱镜检测或补测。
无棱镜测量技术减少了“跑杆”人员的劳动强度, 只要满足测程和通视条件就可以很方便的完成任务, 对于悬崖峭壁、危险剧毒等不易于设置棱镜的测量目标有无可比拟的优点。无棱镜全站仪具有独特的优点, 其也必将获得众多测量人员的青睐。
摘要：无棱镜测量技术具有获取目标数据安全简单、快捷、测量免棱镜以及高精度等优点, 呈现出美好的应用前景, 无棱镜全站仪的实践应用正是基于无棱镜测量技术的重大发展, 应用研究探讨无棱镜测量技术是全文的出发点。
关键词：无棱镜,测量,应用
[1] 王靖, 师军良.无棱镜全站仪在数字地形图测绘中的应用[J].黄河水利职业技术学院学报, 2008 (1) :46～48.
[2] 范玖国, 等.无棱镜测量在测绘, 3维数字地形图中的应用[J].测量标准化, 2009:25 (1) .
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