隨著計算機技術、信息技術、傳感器技術、激光技術、網絡技術等相關技術的快速發展，新的技術不斷地被應用在測量領域中來，由此而產生了新的測量儀器、測量系統和新的測量方法。這些年，測量儀器不斷地進步、超越，各種新型儀器不斷地被推出，更新著我們的測量思維與現場應用。我們可以預見，在今后的幾十年中，工程測量儀器將向自動化、智能化方向發展，從一維二維三維到四維，甚至更多。其中具有代表性的測量機器人將更加具有智能化。在測量現場，當測量數據經測量機器人分析不合格時，它就會把分析結果反饋給測量人員，測量人員可以據此進行重新測量，直到測量結果符合精度要求為止。測量系統出現了gps和tps的結合，即超站儀系統，解決了以往全站儀不能自由設站的約束，可以在任意地點設置測站，不需要后視就可以實現對任意點的測量或者放樣。超站儀系統的推出，對工程測量技術發展具有重要的意義，真正實現了“無標石”、“無控制”的測量新理念。同時，3s技術的發展，使3s技術集成成為測量系統發展的重要方向，在災害監測與預警、變形監測等領域發揮重要作用。

1 測量機器人技術

1.1 測量機器人

測量機器人又稱自動全站儀，是一種集自動目標識別、自動照準、自動測角與測距、自動目標跟蹤、自動記錄于一體的測量平臺。它的技術組成包括坐標系統、操縱器、換能器、計算機和控制器、閉路控制傳感器、決定制作、目標捕獲和集成傳感器等八大部分。測量機器人可實現對目標的快速判別、鎖定、跟蹤、自動照準和高精度測量，可以在大范圍內實施高效的遙控測量。

坐標系統為球面坐標系統，望遠鏡能繞儀器的縱軸和橫軸旋轉，在水平面360°、豎面180°范圍內尋找目標；操縱器的作用是控制機器人的轉動；換能器可將電能轉化為機械能以驅動步進馬達運動；計算機和控制器的功能是從設計開始到終止操縱系統、存儲觀測數據并與其他系統接口，控制方式多采用連續路徑或點到點的伺服控制系統；閉路控制傳感器將反饋信號傳送給操縱器和控制器，以進行跟蹤測量或精密定位；決定制作主要用于發現目標，如采用模擬人識別圖像的方法或對目標局部特征分析的方法進行影像匹配；目標獲取用于精確地照準目標，常采用開窗法、閾值法、區域分割法、回光信號最強法以及方形螺旋式掃描法等；集成傳感器包括采用距離、角度、溫度、氣壓等傳感器獲取各種觀測值。由影像傳感器構成的視頻成像系統通過影像生成、影像獲取和影像處理，在計算機和控制器的操縱下實現自動跟蹤和精確照準目標， 從而獲取物體或物體某部分的長度、厚度、寬度、方位、2 維和3維坐標等信息，進而得到物體的形態及其隨時間的變化。而超級目標捕捉系統由鏡站端可發射扇形光束的rc遙控器和測站端srx系列全站儀上的光束探測器組成；光束探測器能敏銳地感知rc遙控器所發出的瞬間光信號，并驅動全站儀快速地指向目標，對目標進行精確照準和測量。系統內置智能方向傳感器可以判別和鎖定指定目標，實現對目標的智能跟蹤。

有些測量機器人還為用戶提供了一個二次開發平臺，利用該平臺開發的軟件可以直接在全站儀上運行。利用計算機軟件實現測量過程、數據記錄、數據處理和報表輸出的自動化，從而在一定程度上實現了監測自動化和一體化。目前，測量機器人主要應用于精密工程測量及各類變形監測之中，是地鐵隧道、礦區邊坡等變形監測的主要儀器設備。同時，更廣泛應用于隧道橋梁等大型工程精密測量、大壩等大型建筑物與構筑物變形監測、礦山測量、煤礦高邊坡、滑坡體監測、工業與民用建筑施工測量、地質勘測、礦山測量和水利水電測量等領域。

1.2 索佳srx測量機器人介紹

索佳超級測量機器人可實現對目標的快速判別、鎖定、跟蹤、自動照準和高精度測量，可以在大范圍內實施高效的遙控測量。使您在遙控測量操作中的那些煩惱成為歷史。該系統由索佳新一代全站儀srx和索佳超級目標捕捉系統組成。系統特點包括：高新技術的體現全站儀的新旗艦；新一代高精度測距技術——red-tech ex；全球領先的突破性測角技術支持多種通訊接口；完善的藍牙通訊技術。

超級目標捕捉系統由鏡站端可發射扇形光束的rc遙控器和測站端srx系列全站儀上的光束探測器組成；光束探測器能敏銳地感知rc遙控器所發出的瞬間光信號，并驅動全站儀快速地指向目標，對目標進行精確照準和測量。系統內置智能方向傳感器可以判別和鎖定指定目標，實現對目標的智能跟蹤。超級目標捕捉系統驅動全站儀快速照準棱鏡所在方位，并對目標實施高精度的自動照準和測量。超級目標捕捉系統能夠驅動全站儀自動照準和鎖定目標棱鏡，測量過程中移動棱鏡時即使出現影響目標通視的障礙物（如建筑、樹木、汽車等物體），儀器也能鎖定目標棱鏡，確保測量工作的正確進行。在地形復雜的條件下作業時，測量人員只須注意腳下的路面，而不必太在意棱鏡的姿態。即使目標棱鏡暫時失鎖，只須在鏡站方發出搜索指令，儀器便可快速地重新鎖定目標。即使鏡站附近有其他反射棱鏡也不會產生誤測，超級目標捕捉系統會驅動全站儀鎖定和照準正確的棱鏡。

2 激光干涉測長技術

激光出現以后，加之電子技術和計算機技術的發展，隔振與減振條件的改善，干涉技術得到了長足進展。激光干涉測量技術是以光的干涉現象為基礎進行距離測量的一門技術，目前廣泛應用在激光跟蹤儀中，與普通電磁波測距儀的反射器相比較，激光跟蹤儀的反射器精度更高，誤差一般小于±0.025mm。不足之處在于通過干涉條紋的變化來測量距離的變化量，而一般只能測到相對距離，如果需要測量絕對距離，就需要給出一個基準距離。干涉測量技術大多數是非接觸測量，具有很高的測量靈敏度和精度，而且應用范圍十分廣泛。70年代以后，具有良好抗環境干擾能力的外差干涉儀，如雙頻激光干涉儀、光纖干涉儀也很快地發展了起來。

激光干涉測長的基本光路如圖1所示，用干涉條紋來反映被測量的信息。干涉條紋是接收面上兩路光程差相同的點連成的軌跡。由he-ne激光器發射的激光束到達分光鏡后分成光束1和光束2，放射光束1經固定反射鏡反射后仍然回到分光鏡，透射光數2經移動棱鏡反射后也回到分光鏡，兩束光在分光鏡處匯合后產生干涉。光束1的光程長度不變，而光束2的光程隨著移動棱鏡的移動產生變化。當兩束光的光程相差激光半波長的偶數倍時，它們相互加強在接收器上形成亮條紋；當兩束光的光程相差半波長的奇數倍時，它們相互抵消在接收器上形成暗條紋。結果，兩束合成光的強度加強或減弱，完全是兩束光的光程差來決定的。因此，由干涉條紋的明暗變化，可以直接測出移動棱鏡的移動距離。兩束光的光程差可以表示為：

式中ni，nj分別為干涉儀兩支光路的介質折射率；li，lj分別為干涉儀兩支光路的幾何路程。將被測物與其中一支光路聯系起來，使反光鏡m2沿光束2方向移動，每移動半波長的長度，光束2的光程就改變了一個波長，于是干涉條紋就產生一個周期的明、暗變化。通過對干涉條紋變化的測量就可以得到被測長度。

被測長度l與干涉條紋變化的次數n和干涉儀所用光源波長λ之間的關系是

式（2）即為激光干涉測長的基本測量方程。

由此可見，激光干涉測距只能測量出棱鏡移動的距離，是相對距離，而我們一般要測量的都是絕對距離。要想獲得測量線的絕對距離，首先要把移動棱鏡放置在一個已知距離的點上，該點稱之為鳥巢，然后再移動，通過激光干涉獲得側線的相對距離后，只要加上基準距離，即可獲得測線的絕對距離。

3 gps測量坐標參數轉換技術

全球定位系統(gps)使用的是wgs-84坐標系統，但我國絕大多數使用的是北京54坐標系統和西安80坐標系統，或者是城市獨立坐標系、礦區獨立坐標系和工程獨立坐標系。這就使得通過gps測量得到的wgs-84坐標系統須向這些坐標系統轉換。

目前，我國各種現行坐標系統與wgs-84的轉換關系均未被國際gps廠家置入gps接收機內，因而不能采用在接收機內自動選擇轉換參數直接求得所需坐標的方法，而只能在外業觀測后，通過軟件后處理的方法，采用轉換參數實現wgs-84坐標與我國現行坐標之間的轉換。

一般的，橢球之間的轉換，理論上應該使用七參數，但是由于任何兩個橢球之間的轉換都是不嚴密的，橢球之間的七參數也很難得到，所以實際測量中常使用單點校正的方法，求出gps主機輸出的坐標和實際坐標之間的平移參數。有些情況下，使用單點校正精度不能滿足要求，就必須使用兩點校正，求出四參數。有些情況下，由于高程上不是加權平均，而是存在平面擬合，此時使用七參數是一個解決方法，但是要注意七參數的獲得方式，并且注意七參數中的三個旋轉參數必須是秒級的。

如果地方坐標和bj54間只有平移沒有旋轉，實際測量中使用單點校正的方法，求出gps主機輸出的坐標和實際坐標之間的平移參數。從理論上而言，平面坐標xy使用四參數是最精確的方法，高程使用高程擬合是最精確的方法。所以，在參數轉換中，用四參數轉換平面坐標，用高程擬合的方法轉換高程是精度最好的方法。高程擬合分為加權平均、平面擬合和曲面擬合三種。加權平均兩個已知點以下即可；三個已知點以上六個已知點以下可以使用平面擬合；六個已知點以上可以使用曲面擬合。

4 結束語

工程測量的發展是相關技術推動和應用需求牽引的共同結果。作為新時代的測量工作人員，我們應該積極跟蹤空間信息技術、計算機技術、通訊技術和現代制造技術的新發展，密切關注各種測量新技術、新設備、新方法和新工藝，加強自我學習，適應測量技術發展對我們帶來的挑戰。同時，我們應當積極推動測量新技術的推廣與應用，充分利用gps、rs、gis和3s集成等技術，以及數字化測繪技術和地面測量先進技術設備，推動工程測量向精密、自動化、智能化、數字化方向發展，實現工程測量、數據處理、成果分析、數據管理和應用的一體化、網絡化與智能化。

參考文獻：

[1]張正祿，工程測量學，武漢：武漢大學出版社，2002.

作者簡介：

王競爭（1984-），男，漢，內蒙古鄂爾多斯人，助理工程師，2008年7月畢業于東華理工大學測繪工程專業，現在神華神東地測公司萬利一礦地測站工作。