免棱镜全站仪在航道工程测量中运用

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摘要:介绍了全站仪免棱镜测量的基本原理以及特点，并对其测量精度作了分析。通过实际工作中的应用证明利用免棱镜全站仪测量是高效且可靠的作业方法。

关键词: 免棱镜全站仪、精度分析、应用

中图分类号：K826.16 文献标识码：A 文章编号：

随着现代电子工业的飞速发展，测绘仪器设备也取得了长足的进步，从最初的经纬仪到半站仪（经纬仪+测距仪），再从半站仪到今天广泛运用的全站仪。目前普遍采用的全站仪基本都具备数据自动存储、大屏幕显示、智能操作系统、丰富的数据传输接口、长距离有棱镜和无棱镜测量模式等功能。其中具备免棱镜功能的全站仪已经运用在道路勘测、变形监测等领域中来，尤其在一些困难区域或者特殊地形条件下，该功能已经成为了一种不可或缺的省时省力的测量方式。本文主要以嘉陵江跨江构造物净空测量和嘉陵江沿岸困难区域岸线地形测量为实例，介绍拓普康GPT-3002LN全站仪免棱镜功能在航道工程测量中的具体应用及方法。

1 免棱镜全站仪的基本原理与精度分析

原理：免棱镜测量通俗来讲就是不需要照准常规的反射棱镜而是通过被测目标直接反射光线来测距。免棱镜全站仪的测距模式分为：相位比较式、脉冲式、脉冲相位比较式几种。其中相位比较式测距模式测距精度高、脉冲式测程远；脉冲相位比较式是这几年的新科技成果，测程远而且测距精度高。

精度分析：以我段目前采用的拓普康GPT-3002LN全站仪为例，它同时具备长距离（LNP）和短距离(LP)两种免棱镜测量模式。根据拓普康公司提供的拓普康GPT-3002LN全站仪标称精度数据：无棱镜(LP)模式下测程范围1.5m～250m，测距精度为±(10mm)m.s.e，无棱镜(LNP)模式下测程范围1.5m～1200m，测距精度为±(10mm+10ppm*D)m.s.e。GPT—3002LN有双光学系统在无棱镜模式下是窄光束测量且具备可见激光系统，仪器里面装有一个红色的极小点激光指示器，能确保瞄准点正好是被测点。通过实际使用测试，当测量距离较近（30m以内）的目标时，可以精确对准目标物体，测量精度较高；当使用长距离免棱镜测量时精度较低，只适用于精度较低的测量工作中。

2免棱镜全站仪特点

（1）免棱镜全站仪具有不需要在目标物作棱镜反射即可测距，适用于如悬崖峭壁之类的困难地形的定位，既保证了人员安全也保证了作业精度。

（2）测距速度快和测程距离远，目前的大部分带有免棱镜功能的全站仪测程基本都能达到1公里左右，测量速度一般能达到1S左右。

3免棱镜全站仪在航道工程测量中的具体应用

跨江构造物净空测量的应用：

近年来随着嘉陵江流域跨江桥梁和跨江线缆逐渐增多，根据嘉陵江航道维护标准须对每个桥梁和线缆进行逐一进行净空测量，由于常规悬高测量方法已经不能适用于水域上空的悬空物测量，因此可以考虑利用全站仪的免棱镜测量功能。测量方法：一般采用独立坐标系，利用任意设站的方法在桥区或电缆附近找一个通视条件较好的地方作为测站，用望眼镜瞄准桥梁下缘最高点位置或者电缆线下垂最低点的位置，根据测站点距离桥梁或者电缆的远近来设置全站仪该采用长距离（LNP）模式还是短距离（LP）模式，直接测量该点的三维坐标。

(2)嘉陵江沿岸困难区域岸线地形测量：

以我段今年上半年的泥沙淤积原型观测为例，需要完成嘉陵江55公里的水下地形测量以及高程处于171m～175m之间的未被水淹没区域的岸线测量。其中的岸线测量部分由于工作量大时间又紧，因此我们采取GPS-RTK和免棱镜全站仪相配合的方案，免棱镜观测主要针对岸线测量相对困难区域，该区域普遍是悬崖峭壁以及乱石嶙峋的地方，无法采用常规测量方式进行作业，在保证相对稳定的测量精度条件下，我们选取地理位置好、通视条件较佳的位置作为测站点，利用GPS-RTK测定测站点的坐标，通过测定坐标即可利用免棱镜功能测量通视范围内的碎部点。

4 免棱镜全站仪在实际应用中应注意的几个问题

（1）通常在碎部测量过程中会频繁切换有棱镜模式和无棱镜模式，往往在切换工程中会忘记重新设置棱镜模式以及输入棱镜高和棱镜常数。

（2）不同的大气环境、区域、被测目标物都会影响免棱镜测量的精度。如在空气湿度较重的天气或者被测目标时灌木丛林或者杂草丛，免棱镜测量数据都会有较大的偏差，因为被测目标物容易引起乱反射，故而测量这些区域的时候应配合RTK测量或者降低相对精度。

（3）在测量过程中应根据要求精度选择无棱镜模式应该选择长程测量模式还是短程测量模式，以拓普康GPT-3002LN全站仪来讲在250米内一般采用LP模式，250米到1200米内采用LNP模式。

5 结语

通过实际应用证明，免棱镜全站仪测量在困难区域测量中显示出极大优越性，解决了传统测量方法解决不了的问题。它不仅大大降低了作业人员的工作强度和安全危险系数, 而且在保证精度的同时也极大提高了生产效率。

参考文献

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[2] 饶明华. 全站仪免棱镜测量在测绘中的应用[J].科技信息市场,2012(2)：7-8

[3] 吴吕稳,刘新富,许茵. 免棱镜全站仪测量的精度分析[J].浙江测绘，2012(2):22-23