免棱镜全站仪在复杂地形测量中的应用

免棱镜全站仪在复杂地形测量中的应用

陈兴武

博罗县规划勘测中心516100

摘要：随着测绘技术的发展，免棱镜全站仪已在地形测量、滑坡监测、建筑物倾斜测量等领域获得应用。本文阐述了免棱镜全站仪的测量原理、工作特点与测图误差，结合工程应用证明测量精度可以满足测图要求。

关键词：免棱镜；全站仪；地形测量；复杂地形

地形测量多采用有棱镜全站仪法、GPSRTK法，但遇到人员难以接近的地方往往无能为力，例如悬崖、溪谷、礁石、剧毒化工生产车间、高温高压区域、繁忙的公路与铁路等。免棱镜全站仪在不照准反射棱镜、反射片的情况下，基于相位法原理，通过接收被测地物漫反射信号精确测量目标点坐标，上述难题迎刃而解。这种测量方法不仅节省了跑镜时间和劳动，而且其“所瞄即所测”的特点提高了测量速度和作业效率，所以广泛应用于地形测量、滑坡监测、隧洞岩面测量、建筑物倾斜监测等场合，在复杂地形测量中更显优势[1]，因此本文对免棱镜全站仪在复杂地形测量中的应用进行了分析。

1免棱镜全站仪测量原理、工作特点与测图误差

1.1测量原理

免棱镜全站仪的测量是基于相位法原理，即由全站仪发出一束激光精确地照射到目标上，只要测点的反射介质满足免棱镜的测量条件，就能精确测出该测点的三维坐标，而不需要在测点放置棱镜，这是与棱镜法最明显的差别。相位比较则是利用不同频率的连续信号调制载波信号，测出发射信号与接收信号的相位差，再解算出距离。

1.2工作特点

免棱镜全站仪适于测量反射面裸露、视线没有任何阻挡的地物点坐标、高程，若中间有障碍物，则测出的是障碍物的坐标和高程。但免棱镜测量距离和精度一般比有棱镜模式差一些。例如莱卡TS06PLUS全站仪有棱镜模式测距为3.5km，免棱镜模式不会超过1.2km；有棱镜模式与免棱镜模式的测距精度分别为±（1.5mm+2ppm×D）、±（2mm+2ppm×D）（D为所测距离）。因而免棱镜模式更适合人员难以抵达、反射介质好的地形地物的测量，并宜将测站点设在视野开阔处，测站点与待测点之间的杂草、树枝树叶也应清理干净，避免对测量造成干扰。免棱镜模式需要较大功率的激光，消耗电能也比有棱镜时多，所以应备足电源，必要时准备外挂电源。

反射面介质对测距精度有影响，一般深色介质测距小，所以测量时应选择浅色目标进行观测。反射面光滑或粗糙程度对测距精度影响不大，但光滑的反射面测距更稳定，相应地精度也更高。激光入射角度对测距精度影响较大，一般应选择入射角在30°以内，以保证测距精度和稳定性[2]。

1.3测图误差

免棱镜全站仪地形测量的误差来源包括测角误差、测距误差、点位误差和三角高程测量误差[3]。测角误差是由仪器三轴误差、对中误差、照准误差等引起，一般仪器经过校验并在作业过程严格按规范要求操作，测角误差对测量结果影响不大。测距误差由比例误差、固定误差和周期误差组成，一般仪器都有标称精度，如上述莱卡TS06PLUS全站仪免棱镜模式下的标称精度，其最大测程的测距中误差为4.4mm，完全可满足大比例测图要求。测点误差受测距相对中误差、测角中误差影响而产生，一般大比例地形测绘点位误差能满足规范要求。三角高程测量误差与测距、高度角、大气折光参数、仪器量取高度等因素有关，通常距离不超过400m且高度角在规范规定范围内，5秒级全站仪高程中误差不超过3cm，其对地形点高程影响不大。

2免棱镜全站仪在复杂地形测量中的应用

2.1工程概况

某工程测区地形较复杂，有些区域人难上去。测量时人能抵达的地方采用RTK及全站仪有棱镜模式进行测量，人不方便抵达的地方采用全站仪免棱镜模式进行测量。为了检验免棱镜模式的测量精度，对部分人能抵达的地方同时采用了有棱镜模式与免棱镜模式，录得测量点数数百个，表1是随机选择的18组数据。

2.2精度分析

平面精度可用以下公式计算：

3结语

在地形复杂区域开展测量工作，往往面临较多的困难甚至危险，常规有棱镜全站仪法和GPSRTK法因必须要有人到待测点上跑点，所以难以解决这个矛盾，免棱镜全站仪不需要有人放置棱镜或反射片，因而可轻松获得待测点的空间位置，这对于拓展测量范围将发挥重要作用。

参考文献：

[1]马维康，李建杰，刘久伟.免棱镜电子全站仪在地形测量中的精度分析[J].勘察科学技术，2013（6）：24-26.

[2]祝宏宇，李沛鸿，王智福.不同反射条件下免棱镜测距精度分析[J].测绘技术准备，2016，18（1）：19-22.

[3]徐柏松.免棱镜全站仪用于困难地区地形测量[J].地理空间信息，2009，7（6）.