TS30全站仪在复杂区测图中的应用

安治国，陈胤璇，高　朋，陈金龙（解放军61243部队，甘肃　兰州730020）

TS30全站仪在复杂区测图中的应用

安治国，陈胤璇，高朋，陈金龙
（解放军61243部队，甘肃兰州730020）

介绍了TS30全站仪的基本性能，无与伦比的精度及完美品质，通过在某复杂区的实际应用验证了其可靠性、高效性。

全站仪；免棱镜测距；超级搜索

1　前言

追求高品质、高精度与更高可靠性是徕卡公司一贯秉承的理念。徕卡第四代全站仪TS30引领着全站仪的技术潮流，融合了角度测量、距离测量、自动目标识别和快速跟踪等功能，依靠其无与伦比的精度和品质重新诠释了精密测量，使用它测量人员不会再受项目苛刻要求的困扰，顺利完成各种测量任务。本文结合TS30全站仪在某社区清真寺测图中的实际应用，通过实例验证了TS30全站仪便捷与可靠，尤其是其免棱镜猜测量模式，在数据采集中体现了精度高、效率高的特点，大大减小了传统测量所花费的人力、物力、时间。

2　TS30全站仪主要性能

徕卡TS30高精度全站仪，俗称测量机器人，TS30运用陶瓷压驱动技术，把电能转换为机械能，以毫米级的步进达到最大转速和加速度，使仪器具有极佳的动态跟踪性能，此技术不会产生磁场，不会被电磁场干扰，因此TS30可以在高电压、高磁场区域稳定工作。TS30还具有摄像功能，能像数码相机一样拍照，储存测点的影像。

TS30全站仪可以集成附加的GNSS系统，组成所谓的SmartStation成为超站仪，通过GNSS系统确定仪器架站点坐标，实现不需要加密控制网点的碎部点测量及施工放样。而且可以整合GNSS智能天线和棱镜组成镜站仪，实现快速设站和定向，其完美的扩展了GNSS的应用，大大提高了作业效率。

TS30采用ATR（自动目标照准）技术的同时，采用目标超级搜索技术，实现了全周范围的快速动态搜索。仪器进行广域目标搜索时，发出一束垂直发散角36°、水平发散角为0.023°的激光束，仪器自动旋转时，如果视线范围内有棱镜存在，则棱镜将激光信号反射回去，仪器收到信号后匹配，计算概略角度，这时再启动自动目标照准功能精确照准进行测量。此过程仅需5～10s时间。TS30全站仪作为徕卡第四代产品，还集成了1000m范围的免棱镜测距技术，为困难条件下完成测量提供了可能。TS30作为业界的佼佼者，引领着测量技术的新潮流。TS30全站仪技术参数见表1。

表1　徕卡TS30全站仪技术参数

3　全站仪免棱镜测量原理

免棱镜全站仪可以不以棱镜作为测量目标就可以直接进行测距的全站仪。免棱镜测量又叫无合作目标测量，不需要反射棱镜测量而是靠被测物的自然表面反射光线来进行测量。免棱镜测量有两种测量方法和多种测量模式。第一是脉冲法，第二是相位法。脉冲法用于测量时是靠发射和接收信号之间的时间差来计算仪器到被测物的距离，即通过时间与脉冲速度计算距离，如果需要精度较高的测距，则依据多次测量的平均距离作为测量的最或然值。相位法测量是利用测量的连续信号，以不同的测量频率来调制载波的信号从而测出发射信号和接收信号之间的相位差，求得仪器到被测之间的距离。一般来说相同条件下，脉冲法的测程较远，但相位法的精度较高。

传统的测距仪大都使用发光管（LED）作为信号源，新型测距仪的信号源为激光管，这样可以提高发射功率，保证无棱镜测距时的测程和测距精度。相位法测距用的测量光束很细，因此能准确地分辨出非常近的相邻点。脉冲式无棱镜测距不需要很强的激光功率，但其精度较低。此外，现在大多数无反射棱镜全站仪使用同轴测距仪，这种设计降低了对仪器中心偏移量修正的需要，是分体式全站仪无法比拟的，但有的一体化全站仪也有一些偏离，如伪同轴的测距仪设计为发射信号与视准轴同轴，接收光路有一定的偏移，距离解算时还需改正偏移量。

4　TS30免棱镜测量施测及精度分析

为配合某部门安全综合数据库平台建设，笔者单位参与完成了某社区人员密集区清真寺大比例尺地形测图工作，该测图区地处城乡结合部，周围地形复杂，建筑物高大，遮挡严重，内部建筑不规则，且院落狭小，如果利用传统的全站仪加棱镜的测量方法，许多点位可能无法到达，而采用GPS RTK法采集碎部点，许多点位信号很弱，接收机无法采集。基于此，我们充分利用TS30全站仪强大的免棱镜功能很好的完成了此项任务。正式作业前，我们利用GPS接收机采取静态联测方式，在该坐落营区大门口开阔地带测得两个相互通视的固定点，作为测量作业的起始仪器站点和定向点。由于项目精度要求不高，其他需要架站的点位坐标我们采取支点方式确定。由于TS30强大的免棱镜功能精度高、速度快，用上述两种方法难以完成的任务，我们所有外业碎部点采集仅用了2h，许多棱镜无法到达点位很轻松就可以完成数据采集，作业效率很高，大大减小了野外作业工作量。

为检验其免棱镜模式成果可靠性，作业前在作业区附近8个地面点位上做记号，分别采取架设棱镜、无棱镜测量的方式，对8个点位坐标值进行比较分析，以棱镜测量数据比对无棱镜测量模式精度，数据采集时棱镜采取简易铝合金三脚架确保对中整平，无棱镜数据采集时视线严格对准地面点位中心，仪器架设在已知点上，定向利用另外一个已知点。表2为8个点位的坐标数据，表中只显示小数点后数据，整数部分略去。

表2　两种模式测量坐标成果

图1为两种方式坐标较差曲线图，从图中我们可以看出，无棱镜测量模式精度可靠，平面较差好于高程较差，水平较差最大值为46.3mm，高程较差最大值为44.7mm，从比较结果看，TS30全站仪近距离情况下，无棱镜测量精度可靠，能满足低精度距离测量或大比例尺测图任务。

图1　两种测量模式较差曲线图

5　结论

1）通过实际项目测量应用，TS30免棱镜测量模式在反射力较强的地方非常方便，当反射条件不好或有少量遮挡时，效率低或容易产生粗差。

2）无棱镜在反射面较好的情况下可实现单人测量，且能避免工作人员进入悬崖、陡山有毒等危险作业区，大大提高作业效率，减小野外测量工作量。

3）无棱镜模式在大比例尺测图等任务中能够大大提高作业效率，但如果遇到植被好、视线容易遮挡的情况时，容易产生粗差，此时对于重点点位、重点目标还是应该采取棱镜模式以确保测量成果可靠性。

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