徠卡TS30測量機器人技術(shù)在四川某灌區(qū)高程測量中的應(yīng)用分析

仵 峰

(陜西省水利電力勘測設(shè)計研究院測繪分院，陜西 西安 710002)

?

徠卡TS30測量機器人技術(shù)在四川某灌區(qū)高程測量中的應(yīng)用分析

仵 峰

(陜西省水利電力勘測設(shè)計研究院測繪分院，陜西 西安 710002)

徠卡TS30測量機器人屬于高精度智能型全站儀，融合角度測量、距離測量、自動目標(biāo)識別和快速跟蹤功能，具有自動化程度高、精度可靠和工作效率高等特點，被廣泛的應(yīng)用到精密工程測量和大中型變形監(jiān)測項目中。本文通過對徠卡TS30測量機器人技術(shù)在四川馬壩河龍?zhí)凉鄥^(qū)工程項目建設(shè)階段中應(yīng)用實踐分析。結(jié)果認(rèn)為，該軟件技術(shù)優(yōu)點具有操作簡單、限差設(shè)置靈活，易學(xué)易懂等優(yōu)點，但同時具有不能將水平角、垂直角、邊長分別設(shè)置等不足，綜合測量機器人技術(shù)的各項優(yōu)缺點及工作原理研究后，進(jìn)一步認(rèn)為徠卡TS30測量機器人適用于大中型項目的光電測距導(dǎo)線帶三角高程測量工作，并能大大提高工作效率，為同類工程提供技術(shù)支撐。

測量機器人；徠卡TS30；水庫灌區(qū)；高程測量

1 徠卡TS30測量機器人介紹

徠卡TS30測量機器人屬于高精度智能型全站儀，美融合了角度測量、距離測量、自動目標(biāo)識別和快速跟蹤功能，因其自動化程度高，精度可靠，并能大大提高工作效率，在精密工程測量和大中型變形監(jiān)測項目中廣泛應(yīng)用。其主要構(gòu)造為TS30全站儀配徠卡TCA機載自動記錄軟件，使系統(tǒng)實現(xiàn)自動化測量，同時滿足內(nèi)、外業(yè)數(shù)據(jù)一體化、規(guī)范化。瑞士Leica公司生產(chǎn)的TS30全站儀標(biāo)稱精度，測角中誤差±0.5″，測距中誤差±0.6 mm+1 ppm。其重要部件ATR(自動目標(biāo)識別)安裝在全站儀望遠(yuǎn)鏡上，與望遠(yuǎn)鏡同軸，性能穩(wěn)定可靠。當(dāng)啟動ATR測量時，全站儀發(fā)送的紅外光被反射棱鏡返回并經(jīng)儀器內(nèi)置的CCD相機判別接受后，馬達(dá)就驅(qū)動全站儀自動轉(zhuǎn)向棱鏡，并自動精確確定棱鏡中心位置，使全站儀具有自動目標(biāo)識別、精確瞄準(zhǔn)目標(biāo)、自動正倒鏡測量、自動完成數(shù)據(jù)記錄等工作。該軟件的特點如下：

(1)操作簡單。一般情況下，無論多少方向、多少測回，使用者僅需按數(shù)次鍵即可完成設(shè)置；觀測時只需按一個鍵就可完成一測站所有測回。

(2)限差設(shè)置靈活。使用者可根據(jù)具體需要設(shè)置各項限差，同時儀器自動默認(rèn)上次的限差設(shè)置。

(3)全自動觀測。完成各項設(shè)置后，儀器可依照第一次的粗瞄順序自動照準(zhǔn)各目標(biāo)點，自動測距、測角，并實時檢測各項限差，超限后自動處理，避免了因外業(yè)觀測數(shù)據(jù)不合格造成的復(fù)測和人為造假。

2 灌區(qū)概況

2.1 灌區(qū)范圍

馬壩河龍?zhí)凉鄥^(qū)工程位于四川省涼山彝族自治州鹽源縣。西至棉椏鄉(xiāng)，東至衛(wèi)城鎮(zhèn)，北至白烏鎮(zhèn)，南至鹽井鎮(zhèn)。灌區(qū)范圍南北長20 km，東西寬34 km，土地面積380 km2，灌區(qū)范圍涉及鹽源縣鹽井鎮(zhèn)、衛(wèi)城鎮(zhèn)、梅雨鎮(zhèn)、白烏鎮(zhèn)、雙河鄉(xiāng)、干海鄉(xiāng)、下海鄉(xiāng)、棉椏鄉(xiāng)、大河鄉(xiāng)9個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，2010年總?cè)丝?2.3萬人，規(guī)劃灌溉面積36.2萬畝。灌區(qū)位于東經(jīng)101°15′～101°41′，北緯27°19′～27°40′之間,地處淺山區(qū)丘陵地帶，線路大部分布設(shè)于丘陵半坡處、溝壑交錯，個別處線路穿越松樹林；測區(qū)海拔高度為2500 m左右。

2.2 灌區(qū)渠系組成

灌區(qū)工程由渠道工程、抽水泵站工程、渠系建筑物等工程組成。根據(jù)渠系布置，渠道工程由干渠系統(tǒng)、分干渠系統(tǒng)、支渠系統(tǒng)及干斗組成，灌區(qū)工程共布置2條干渠及4條分干渠，依次為左干渠、右干渠、馬壩河分干渠、衛(wèi)城分干渠、干海河分干渠、棉椏分干渠,總干渠及分干渠長122.78 km；支渠27條，總計渠長166.19 km；退水14條，總計渠長11.15 km；總計渠長300.12 km。共布設(shè)水閘83座，隧洞16座，倒虹65座，各類橋梁560座，泵站5座(總裝機容量13 820 kW)，建筑物合計746座。

3 徠卡TS30測量機器人在灌區(qū)高程測量中應(yīng)用實踐分析

3.1 灌區(qū)測量工作內(nèi)容

本次測量是為四川省涼山州鹽源縣馬壩河龍?zhí)了畮旃鄥^(qū)工程項建階段的設(shè)計和地質(zhì)勘察工作提供基礎(chǔ)測繪資料，需完成工作任務(wù)見表1。

表1 測量工作任務(wù)表

3.2 測區(qū)基本控制觀測方案

結(jié)合測區(qū)地理條件、人力資源及設(shè)備情況，將基本平面控制網(wǎng)布設(shè)為D級GPS網(wǎng)，基本高程控制采用四等三角高程測量。任務(wù)急、工作量大。對四等三角高程測量(帶五等導(dǎo)線)宜采用徠卡TS30進(jìn)行施測。

3.3 四等三角高程測量限差設(shè)置

根據(jù)《水利水電工程測量規(guī)范》(規(guī)劃設(shè)計階段)(SL197-2013)和《國家三、四等水準(zhǔn)規(guī)范》(GB/T 12898—2009)中對四等三角高程測量的觀測方法和精度指標(biāo)規(guī)定確定外業(yè)觀測的方法見表2和表3。觀測前按以上限差在TS30全站儀上進(jìn)行測站設(shè)置，同時輸入溫度、氣壓等氣象值及儀器高和前后視棱鏡高。設(shè)置完成后，在盤左狀態(tài)下按順時針方向依次測量前、后視棱鏡一次，即完成學(xué)習(xí)測量。然后進(jìn)行正式觀測，測站全部觀測可自動完成。

表2 光電測距三角高程測量的作業(yè)方法

表3 光電測距三角高程測量觀測限差

3.4 四等三角高程測量精度情況

本次四等三角高程測量以四個國家Ⅰ等水準(zhǔn)點為起閉點，共布設(shè)了4條符合水準(zhǔn)線路，共測定往返高差892個，其中往返高差超限共6組，見表4。由表4可明顯看出，往返高差超限組的邊長均大于1 km，而《工程測量規(guī)范》(GB50026-2007)中表4.3.2要求：四等電磁波測距三角高程測量邊長應(yīng)≤1 km。故在以上各組轉(zhuǎn)點間增加轉(zhuǎn)點，進(jìn)行了重測，重測后往返高差較差無超限現(xiàn)象。外業(yè)觀測數(shù)據(jù)驗算合格后，采用清華山維《工程測量控制網(wǎng)微機平差系統(tǒng)軟件》進(jìn)行平差計算，平差結(jié)果滿足規(guī)范精度要求。進(jìn)度統(tǒng)計見表5。

表4 四等三角高程測量高差精度

表5 四等三角高程測量平差計算進(jìn)度統(tǒng)計

4 結(jié)語

徠卡TS30測量機器人屬于高精度智能型全站儀，在精密工程測量和大中型變形監(jiān)測項目中應(yīng)用廣泛。通過對徠卡TS30在馬壩河龍?zhí)凉鄥^(qū)工程項目建階段測量項目中光電測距導(dǎo)線帶三角高程測量具體實踐分析總結(jié)，發(fā)現(xiàn)該軟件技術(shù)具有操作簡單、限差設(shè)置靈活，易學(xué)易懂等優(yōu)點，但同時具有不能將水平角、垂直角、邊長分別設(shè)置等缺點。在具體觀測過程中，棱鏡應(yīng)精確對準(zhǔn)儀器，棱鏡表面無水霧、灰塵，儀器、棱鏡量高采用專用量高游標(biāo)卡尺，采用精度較高干濕溫度計、氣壓計進(jìn)行溫度氣壓改正，天氣對觀測的影響較大，在日出、日落及中午前后，空氣抖動比較大，不利于觀測，應(yīng)避開該段時間進(jìn)行觀測。對徠卡TS30測量機器人技術(shù)的各項優(yōu)缺點及工作原理進(jìn)行研究后，進(jìn)一步認(rèn)為徠卡TS30測量機器人適用于大中型項目的光電測距導(dǎo)線帶三角高程測量工作，并能大大提高工作效率。

2017-02-14

仵峰(1980-)，男，陜西扶風(fēng)人，工程師，主要從事水利水電工程測量方面工作。

P216

B

1004-1184(2017)03-0168-02