无棱镜全站仪在工程测量中的应用

毕业设计(论文)设计(论文)题目：无棱镜全站仪在工程测量中的应用I摘要随着科学技术的发展，无棱镜模式的技术还在进一步的更新与完善当中，但无棱镜这项技术已在测量中得到广泛地应用。

本论文主要探讨与研究了无棱镜技术在测距方面的特殊应用，例如全站仪的无棱镜测距功能在盘山道修建测量、山间桥梁的修建测量、深井测量、河堤测量、近河孤岛测量、近海桩（木）测量、跨河大桥桥墩测量、矿山隧道测量、丘陵、坷斯特地貌测量、体积测量、工程测量、建筑工程测量、变形观测等，以及一些特殊测量中的实际应用功能的开发，对无棱镜测距功能的操作性能和可靠性进行了探讨。

通过具体实例，对成果进行了精度分析和研究，得出了一些有益的结果。

同时对于特殊情况下的工程测量提出了注意的事项和改进的方法。

对今后承担一些复杂的工程项目并保证工程项目按时、保质、保量完成具有现实的指导意义。

此外无棱镜全站仪与传统的全站仪相比具有操作更为方便、功能更强、精度更高、速度更快等特点，其应用范围更为广泛。

本论文的研究有助于对无棱镜全站仪在测量中发挥其更大的作用，为今后的测量总结经验。

关键词：全站仪；无棱镜测量技术；地形测量；工程测量；建筑工程测量；特殊测量II目录摘要 (Ⅰ)目录 (Ⅱ)第一章绪论 (1)1.1 选题背景 (1)1.1.1 概述 (1)1.1.2 中国测绘仪器的历史 (1)1.1.3 中国测绘仪器的现状 (3)1.1.4 国际测绘仪器的发展史 (4)1.1.5 无棱镜全站仪的发展现状 (5)1.2 论文研究现状 (6)1.3 全站仪的未来发展趋势 (6)1.4 论文的目的与意义 (7)1.4.1 选题目的 (7)1.4.2 选题意义 (7)1.5 本章小结 (7)第二章无棱镜全站仪 (8)2.1 全站仪的概念 (8)2.2 无棱镜测量技术简介 (8)2.3 无棱镜全站仪测距原理 (9)2.4 无棱镜测量技术的适用条件 (10)2.5 徕卡TCR系列全站仪的特点 (10)2.6 无棱镜全站仪的优点 (10)2.6.1 效率高,使用范围广 (11)2.6.2 测距速度快 (11)2.6.3 测程远 (11)2.6.4 激光对眼安全性较好 (11)2.7 本章小结 (11)第三章激光全站仪 (12)3.1 从红外走向激光 (12)3.2 无棱镜全站仪中相位激光测距与脉冲激光测距原理及比较 (13)3.2.1 脉冲激光 (13)3.2.2 相位激光 (14)3.2.3 脉冲激光与相位激光优缺点对比 (15)3.3 本章小结 (16)第四章无棱镜功能精度分析 (17)4.1 实验方案 (17)III4.2 试验结果与分析 (18)4.2.1 有棱镜测距与无棱镜测距的比较 (18)4.2.2 不同色彩对测距精度的影响 (19)4.2.3 不同材质对测距精度的影响 (19)4.2.4 激光速对狭缝的穿透实验 (20)4.2.5 边角点测距精度实验 (21)4.2.6 距离对无棱镜测量的影响 (22)4.2.7 TCR系列全站仪测距精度实验 (23)4.3 测试结论 (25)4.4 本章小结 (25)第五章全站仪无棱镜测距功能在测量中的应用 (26)5.1 无棱镜测距功能在边坡测量中的应用 (26)5.1.1 监测网布设方案 (26)5.1.2 观测方案 (27)5.1.3 数据处理 (27)5.2 本章小结 (29)第六章结论 (30)致谢 (31)参考文献 (32)IV第一章绪论1.1 选题背景1.1.1 概述随着我国经济建设的发展,城市化建设进程的加快,各种高、大、重、深工程，如城市地铁、大型桥梁、磁悬浮列车等工程，不断增多,对测量仪器及工程测量学科提出了新的任务和更高的要求。

传统的测绘仪器已经不能满足工程建设和发展的需要。

全站仪的出现满足了现代工程测量的高效、高质的需求，但开发全站仪新的功能、研究新的测量技术方法与应用保证了一些特大型、高精度工程的建设需要,成为了测量工程学的一个主要任务。

1.1.2 中国测绘仪器的历史测量仪器是用于测量地面两点间相对位置的仪器，中国测量仪器的发展有着悠久的历史，在古代，早在公元前3世纪,中国人就知道天然磁石具有磁性,并出现某种形式的磁罗盘,公元前2世纪,《史记²夏本记》中就有叙述大禹为治水而进行的测量工作。

所谓“左准绳,右规矩”说明在古代就有了简单的测量工具。

使用这类仪器测量,劳动强度大、速度慢、精度低，在当代，中国以成为世界上能够生产测绘仪器的为数不多的国家之一，从50年代始，北京光学仪器厂成立并率先生产出了国内第一台光学经纬仪，到60年代，在北京光学仪器厂的帮助扶持下，国家又在苏州投资建设了第一光学仪器厂，与北京光学仪器厂生产同样的测绘仪器。

与此同时，根据国家的总体工业布局安排，又先后有西北光学仪器厂，1002厂，南京日华等军工企业也开始生产测绘仪器。

另外，成都光学仪器厂，天津光学仪器厂，北京测绘仪器厂等单位也开始生产水泡式水准仪这种简单的测绘仪器。

这样，全国测绘仪器生产厂家多达十余家。

在这些生产厂家中，只有苏州第一光学仪器厂和北京光学仪器厂能够生产2秒级的高精度光学经纬仪（北京光学仪器厂还生产出了0.7秒级的超高精度光学经纬仪），南京日华，西北光学仪器厂，1002厂只能生产6秒级普通光学经纬仪之外，其余企业只能生产最简单的水泡式水准仪。

苏州第一光学仪器厂和北京光学仪器厂成为测绘仪器行业的南北霸主。

在2000年之前，测绘仪器行业始终有一个说法叫：南有苏光，北有北光。

1在1982年以后，我国的改革开放的步伐得到不断加快，特别是在1992年邓小平同志南巡讲话以后，我国改革开放和现代化建设步入快速发展的快车道，尤其是公共基础设施建设和房地产业的飞速发展，使得市场对测绘仪器的需求成直线上升趋势，1993年到1995年测绘仪器市场供不应求，产品价格一路攀升，光学经纬仪更是“洛阳纸贵”，曾在一年内三次调价。

即便是这样，想在仪器生产厂家拿到一台光学经纬仪仍然很不容易，需要厂长亲自批条。

一台经纬仪一出厂，转手就可以以翻一倍的价格出售，净利润高达上万元。

尽管市场是如此之好，但是由于光学经纬仪生产工艺极其复杂，加工和装调的难度系数非常之大，二十名学习装调的工人，经过三年的培训，最后只有将近六名工人能够出徒，其余的均被淘汰。

加之光学经纬仪对光学件和机械件的加工精度要求非常高，设备投入大，对工人的要求也很高，因此尽管市场非常好，但是，掌握光学经纬仪的生产技术、具备生产条件的企业很难在短时间内迅速提高产量。

而不具备这些条件的企业想具备这个条件也面临很多的障碍。

同时，这些厂家还都有同样的顾虑，就是在国外，光学经纬仪从90年代开始就已经停产，完全被电子经纬仪和半站仪、全站仪所取代。

电子经纬仪操作简单便捷，而且生产加工工艺也相对光学经纬仪要简单的多，对工人的技术要求不高，一名工人经过很短的培训就可以进行装调，所以在国外一台电子经纬仪的成本比光学经纬仪的成本还要低。

从90年代开始，国外的电子经纬仪和全站仪开始进入中国市场。

进入初期，由于其价格高昂，购买者很少。

但是，随着人们对电子测绘仪器的优势的逐渐认识，加上进口电子产品的价格的逐年降低（从初期的全站仪几十万到后来的几万元，电子经纬仪二、三万元到后来的一万多元），进口电子产品的销量也在逐年上升，国内测绘仪器行业的生产厂家也清醒地认识到国内测绘仪器市场最终也会象国外测绘仪器市场一样，传统的光学经纬仪必将会被现代的电子测绘仪器所取代。

因此，从90年代后期开始，国内的所有的测绘仪器厂家一方面继续生产在国内市场依然作为主流产品且需求还在不断增长的传统光学测绘仪器的同时，纷纷开始了电子经纬仪、全站仪和全球定位系统接收仪（GPS）的研发工作。

由于电子测绘仪器主要是以电子技术为核心，相对传统的光学经纬仪而言，对光学加工、机械加工和装调人员的要求较低，因此从技术、资金、人员等方面来看，进入这个领域的门槛比传统光学经纬仪要低，加上中国经济的快速发展和社会化分工协作程度的提高，都给新的竞争者的进入创造了条件，于是在90年代后期开始，国内许多新的测绘仪器生产厂家也如雨后春笋般诞生。

到2004年底，国内共有测绘仪器生产厂家30多家，其中，能够生产光学水准仪的有二十多家，能够生产电子经纬仪的有10多家，生产全站仪的有近10家，生产GPS的有四家[1]。

21.1.3 中国测绘仪器的现状中国是目前世界上测绘仪器生产制造企业最多的国家，不包括单纯生产激光类产品的制造企业，单是有能力生产经纬仪、全站仪、GPS等主打产品的测绘仪器制造企业就有三、四十多家。

主要的生产企业有：1998年由北京光学仪器厂改制成立的北京博飞公司(BOIF)、创建于六十年代的苏州一光公司(FOIF)、1989年开始从事生产各种仪器的广州南方公司(SOUTH)、1992年成立的天津赛特公司(SETL)、1995年成立的天津欧波公司(TJOP)，以及常州大地公司、天津森弘公司、南京日华厂、常州衡光公司、南京1002厂、西北光学仪器厂等。

近年来，随着日本提出“全球地图”项目、美国提出“数字地球”概念的建议，世界各国纷纷都把测绘新技术与仪器设备的研究开发提到工作日程上来。

与此同时，世界经济体开始复苏，一些主要的发展中国家，经济开始呈现快速增长的态势，大大的带动了对测绘仪器的需求量。

我国在“十一五”测绘发展规划中，将“1：5万国家基本比例尺地形数据库更新”和“数字中国地理空间框架”建设和“国家西部无图区测图工程”列为工作重点，与此同时全国绝大部分省（区市）也提出“数字省（区）/城市”建设项目。

在今后一段时间内，国内对测绘仪器的需求增长将更加迅速。

我国目前已经是世界上测绘仪器需求增长最快的国家，不久的将来，将成为世界最大的测绘仪器需求国。

中国经济的快速发展带动了中国测绘仪器需求的快速增长，中国测绘仪器市场的快速发展和中国原有的测绘仪器生产制造基础推动了中国测绘仪器制造行业的迅速崛起和发展。

中国测绘仪器市场的迅速发展吸引了世界上所有测绘仪器生产制造商高度关注中国市场。

中国测绘仪器生产制造企业的崛起和发展更让国外同行们不可小觑，因为随着中国经济的迅速发展，中国加入世界贸易组织（WTO），世界经济一体化格局的形成，中国不仅正在成为世界上最大的市场而且正在成为世界工厂，中国测绘仪器制造行业的崛起和发展，已经对世界测绘仪器市场的竞争格局和竞争形势产生了现实和深远的影响。

这种竞争格局和竞争形势的变化无论对中国测绘仪器生产制造企业而言，还是对国外企业而言，都必然是机遇与挑战并存。

因此，无论是中国的测绘仪器生产制造企业也好，还是国外的测绘仪器生产制造企业也罢，都要认真的思考研究企业在中国市场的发展战略[1]。

31.1.4 国际测绘仪器的发展史在国际的舞台上，测绘仪器的发展有着悠久的历史，早在公元前1400年,埃及就有了地产边界的测定, 公元1730年,英国西森(Sisson)研制成第一台游标经纬仪,随后陆续出现了小平板仪、大平板仪以及水准仪等。