徠卡TS30全站儀測量精度測試與分析

2015-02-06 05:12:33覃澤穎唐詩華

地理空間信息 2015年2期

關鍵詞：全站儀測量

覃澤穎，黃鷹，李保，唐詩華

（1.桂林好測信息科技有限公司，廣西桂林 541004；2.桂林理工大學測繪地理信息學院，廣西桂林 541004）

徠卡TS30全站儀測量精度測試與分析

覃澤穎1，黃鷹1，李保1，唐詩華2

（1.桂林好測信息科技有限公司，廣西桂林 541004；2.桂林理工大學測繪地理信息學院，廣西桂林 541004）

簡述了徠卡測量機器人TS30及其ATR功能，研究了在短距離情況下ATR角度的觀測精度、測距精度與距離的關系。結果表明，ATR測角精度隨距離的增加而下降，而測距精度比較穩定。

測量機器人；TS30；ATR；測距；精度

TS30全站儀是徠卡公司第4代高精度智能型全站儀，其測距標稱精度為0．6 mm+1×10-6(有棱鏡模式)、2 mm+2×10-6（無棱鏡模式）；測角精度0．5"；ATR照準精度200 m優于1 mm、1 000 m優于2 mm。自動目標識別（ATR）系統是智能型全站儀所具備的一種自動目標識別系統，在望遠鏡同軸上安裝ATR裝置并發射紅外光，被反射棱鏡返回，CCD相機根據反射回的信號判斷棱鏡是否在視場內。如果視場內無棱鏡，則在馬達的驅動下進行螺旋式搜索。一旦搜索到目標，CCD陣列就會將光信號轉換為影像，通過圖像處理算法計算出圖像中心，也就是棱鏡中心[1]。全站儀在馬達驅動下轉向棱鏡，并自動精確定位棱鏡中心的位置[2]。

1 TS30 ATR精度測試

ATR精度測試可以使用多種方式，如通過測量的點位中誤差來衡量ATR精度[1]，或通過測量控制網，利用角度閉合差來分析ATR精度[3,4]。本文使用棱鏡移動量為參照，根據儀器測角的分辨率來分析ATR精度。

實驗方案：在距離儀器一定距離（大約4 m、30 m、90 m、150 m）安置精密移動平臺，該平臺在測微尺控制下能夠使棱鏡橫向、縱向移動，精度達0．01 mm。平臺的縱軸對著全站儀方向，將棱鏡置于平臺上，在橫向作微小移動，每次移動1個固定值，如0．1 mm。通過這個移動量和儀器到棱鏡的距離，算出棱鏡偏移的角度，設該角度為真值。比較每次測量的角度與真值，分析ATR的精度。每移動一次使用盤左盤右測量3個測回，3個測回的測量過程由軟件控制。實驗分別對大棱鏡（棱鏡常數為0）和小棱鏡（棱鏡常數為17．5 mm）進行測試。

式中，α為角度中誤差（"），為測站至棱鏡距離（m）；mA為ATR的定位精度（mm）；βi為每次測量的角度（"）；θ為角度真值（"）；Md為棱鏡每次的移動量（mm）。

在約4 m的距離下測量角度，測量數據見表1。

表1 4 m距離大棱鏡測量數據

距離為4 m左右時，得出的角度中誤差為0．734″，可得3個測回的ATR定位精度為0．01 mm，則1個測回的ATR定位精度為

同理，在30 m、90 m、150 m距離做同樣的測試，由于數據量大，在此不列出。在30 m距離時每次移動量仍為0．1 mm，但隨著距離增大，為保證ATR能夠識別棱鏡的微小移動，每次移動量應增大，所以在90 m和150 m距離下，每次移動量分別為0．2 mm、0．5 mm。數據統計結果如表2，ATR精度與距離關系見圖1。