徕卡TS30全站仪测量精度测试与分析

2015-02-06覃泽颖唐诗华

地理空间信息 2015年2期

关键词：棱镜全站仪测距

覃泽颖，黄鹰，李保，唐诗华

（1.桂林好测信息科技有限公司，广西桂林 541004；2.桂林理工大学测绘地理信息学院，广西桂林 541004）

徕卡TS30全站仪测量精度测试与分析

覃泽颖1，黄鹰1，李保1，唐诗华2

（1.桂林好测信息科技有限公司，广西桂林 541004；2.桂林理工大学测绘地理信息学院，广西桂林 541004）

简述了徕卡测量机器人TS30及其ATR功能，研究了在短距离情况下ATR角度的观测精度、测距精度与距离的关系。结果表明，ATR测角精度随距离的增加而下降，而测距精度比较稳定。

测量机器人；TS30；ATR；测距；精度

TS30全站仪是徕卡公司第4代高精度智能型全站仪，其测距标称精度为0．6 mm+1×10-6(有棱镜模式)、2 mm+2×10-6（无棱镜模式）；测角精度0．5"；ATR照准精度200 m优于1 mm、1 000 m优于2 mm。自动目标识别（ATR）系统是智能型全站仪所具备的一种自动目标识别系统，在望远镜同轴上安装ATR装置并发射红外光，被反射棱镜返回，CCD相机根据反射回的信号判断棱镜是否在视场内。如果视场内无棱镜，则在马达的驱动下进行螺旋式搜索。一旦搜索到目标，CCD阵列就会将光信号转换为影像，通过图像处理算法计算出图像中心，也就是棱镜中心[1]。全站仪在马达驱动下转向棱镜，并自动精确定位棱镜中心的位置[2]。

1 TS30 ATR精度测试

ATR精度测试可以使用多种方式，如通过测量的点位中误差来衡量ATR精度[1]，或通过测量控制网，利用角度闭合差来分析ATR精度[3,4]。本文使用棱镜移动量为参照，根据仪器测角的分辨率来分析ATR精度。

实验方案：在距离仪器一定距离（大约4 m、30 m、90 m、150 m）安置精密移动平台，该平台在测微尺控制下能够使棱镜横向、纵向移动，精度达0．01 mm。平台的纵轴对着全站仪方向，将棱镜置于平台上，在横向作微小移动，每次移动1个固定值，如0．1 mm。通过这个移动量和仪器到棱镜的距离，算出棱镜偏移的角度，设该角度为真值。比较每次测量的角度与真值，分析ATR的精度。每移动一次使用盘左盘右测量3个测回，3个测回的测量过程由软件控制。实验分别对大棱镜（棱镜常数为0）和小棱镜（棱镜常数为17．5 mm）进行测试。

式中，α为角度中误差（"），为测站至棱镜距离（m）；mA为ATR的定位精度（mm）；βi为每次测量的角度（"）；θ为角度真值（"）；Md为棱镜每次的移动量（mm）。

在约4 m的距离下测量角度，测量数据见表1。

表1 4 m距离大棱镜测量数据

距离为4 m左右时，得出的角度中误差为0．734″，可得3个测回的ATR定位精度为0．01 mm，则1个测回的ATR定位精度为

同理，在30 m、90 m、150 m距离做同样的测试，由于数据量大，在此不列出。在30 m距离时每次移动量仍为0．1 mm，但随着距离增大，为保证ATR能够识别棱镜的微小移动，每次移动量应增大，所以在90 m和150 m距离下，每次移动量分别为0．2 mm、0．5 mm。数据统计结果如表2，ATR精度与距离关系见图1。