近些年來，隨著科技的快速發(fā)展，測(cè)量機(jī)器人的應(yīng)用也越來越多。其技術(shù)發(fā)展也越來越先進(jìn)。測(cè)量機(jī)器人具有全時(shí)工作、偶然誤差影響小的特點(diǎn)。在危險(xiǎn)的環(huán)境里面應(yīng)用廣泛。隨著市政建設(shè)發(fā)展加速、大型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、精密安裝工程的快速發(fā)展。測(cè)量機(jī)器人將會(huì)產(chǎn)生更廣的應(yīng)用。這其中就主要體現(xiàn)在變形監(jiān)測(cè)方面。

一、固定式全自動(dòng)持續(xù)監(jiān)測(cè)方式的系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)

1、系統(tǒng)組成

該方式是基于一臺(tái)測(cè)量機(jī)器人的有合作目標(biāo)（照準(zhǔn)棱鏡）的變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)全天候的無人值守監(jiān)測(cè)，其實(shí)質(zhì)為自動(dòng)極坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)與組成方式。如圖：

?

圖1：測(cè)量機(jī)器人變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成

（1）基站

基站為極坐標(biāo)系統(tǒng)的原點(diǎn)，用來架設(shè)測(cè)量機(jī)器人，要求有良好的通視條件和牢固穩(wěn)定。

（2）參考點(diǎn)

參考點(diǎn)（ 三維坐標(biāo)已知）應(yīng)位于變形區(qū)域之外的穩(wěn)固不動(dòng)處，點(diǎn)上采用強(qiáng)制對(duì)中裝置放置棱鏡，一般應(yīng)有3～4個(gè)，要求覆蓋整個(gè)變形區(qū)域。參考系除提供方位外，還為數(shù)據(jù)處理提供距離及高差差分基準(zhǔn)。

（3） 目標(biāo)點(diǎn)

均勻地布設(shè)于變形體上能體現(xiàn)區(qū)域變形的部位。

（4） 控制中心

由計(jì)算機(jī)和監(jiān)測(cè)軟件構(gòu)成，通過通信電纜控制測(cè)量機(jī)器人做全自動(dòng)變形監(jiān)測(cè)，可直接放置在基站上，若要進(jìn)行長(zhǎng)期的無人值守監(jiān)測(cè)，應(yīng)建專用機(jī)房。

2、軟件功能模塊及軟件實(shí)現(xiàn)

主要包括工程管理、系統(tǒng)初始化、學(xué)習(xí)測(cè)量、自動(dòng)測(cè)量、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)查詢、成果輸出、工具、幫助等功能模塊。

工程管理：將變形監(jiān)測(cè)項(xiàng)目作為一項(xiàng)工程來管理，對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)據(jù)庫文件，保存所有該變形監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的所有數(shù)據(jù)，如初始設(shè)置信息、原始觀測(cè)值和計(jì)算分析成果等。

系統(tǒng)初始化：計(jì)算機(jī)與測(cè)量機(jī)器人的串口通訊參數(shù)設(shè)置；測(cè)量機(jī)器人初始化，如自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別、目標(biāo)鎖定、補(bǔ)償器開關(guān)狀態(tài)，搜尋范圍、測(cè)距模式設(shè)置，距離、角度、溫度、氣壓的單位設(shè)置；測(cè)前測(cè)量機(jī)器人的檢校，如2C互差、指標(biāo)差和自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別照準(zhǔn)差等。

學(xué)習(xí)測(cè)量：通過初始訓(xùn)練獲取目標(biāo)點(diǎn)概略空間位置信息。

自動(dòng)測(cè)量：按設(shè)計(jì)的觀測(cè)方案及觀測(cè)限差控制測(cè)量機(jī)器人自動(dòng)做周期觀測(cè)。觀測(cè)方案包括總觀測(cè)期數(shù)、兩期觀測(cè)間隔時(shí)間、每期測(cè)回?cái)?shù)、是否盤右觀測(cè)等。自動(dòng)觀測(cè)中，軟件能自動(dòng)處理一些異常情況，如超限時(shí)，自動(dòng)判斷并指揮測(cè)量機(jī)器人按要求重測(cè)；若目標(biāo)被擋，軟件會(huì)控制測(cè)量機(jī)器人做三次重測(cè)嘗試，不成功則暫時(shí)放棄，待其余目標(biāo)觀測(cè)完畢再試，若仍不成功則等待一段時(shí)間（一般 1/10期間隔）后補(bǔ)測(cè)，還不成功則會(huì)最終放棄并記錄相應(yīng)說明信息。自動(dòng)報(bào)警用聲音或屏幕提示等方式在測(cè)量過程中實(shí)現(xiàn)。

數(shù)據(jù)處理：包括對(duì)原始觀測(cè)值做特殊的距離差分和高差差分處理、目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算和變形分析。數(shù)據(jù)查詢與成果輸出：查詢和用報(bào)表的形式輸出選定時(shí)期和目標(biāo)點(diǎn)的觀測(cè)、計(jì)算和分析成果。

工具：提供自由設(shè)站觀測(cè)與計(jì)算工具，用來檢查基站的穩(wěn)定性或基站不穩(wěn)的情況下得到基站的精確坐標(biāo)。

二、移動(dòng)式半自動(dòng)變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成與實(shí)現(xiàn)

固定式全自動(dòng)變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)全天候的無人值守監(jiān)測(cè)，并有高效、全自動(dòng)、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)性強(qiáng)等特點(diǎn)。但也有其缺點(diǎn)：

（1）沒有多余觀測(cè)量，測(cè)量的精度隨著距離的增長(zhǎng)而顯著地降低，且不易檢查發(fā)現(xiàn)粗差；

（2）系統(tǒng)所需的測(cè)量機(jī)器人、棱鏡、計(jì)算機(jī)等設(shè)備因長(zhǎng)期固定而需采取特殊的措施保護(hù)起來；

（3）這種方式需要有雄厚的資金做保證，測(cè)量機(jī)器人等昂貴的儀器設(shè)備只能在一個(gè)變形監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中專用。

移動(dòng)式半自動(dòng)變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的作業(yè)與傳統(tǒng)的觀測(cè)方法一樣，在各觀測(cè)墩上安置整平儀器，輸入測(cè)站點(diǎn)號(hào)，進(jìn)行必要的測(cè)站設(shè)置，后視之后測(cè)量機(jī)器人會(huì)按照預(yù)置在機(jī)內(nèi)的觀測(cè)點(diǎn)順序、測(cè)回?cái)?shù)、全自動(dòng)地尋找目標(biāo)，精確照準(zhǔn)目標(biāo)、記錄觀測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算各種限差，做超限重測(cè)或等待人工干預(yù)等。完成一個(gè)測(cè)點(diǎn)的工作之后，人工將儀器搬到下一個(gè)施測(cè)的點(diǎn)上，重復(fù)上述的工作，直至所有外業(yè)工作完成。這種移動(dòng)式網(wǎng)觀測(cè)模式可大大減輕觀測(cè)者的勞動(dòng)強(qiáng)度，所獲得的成果精度更好。

對(duì)于該模式我們采用測(cè)量機(jī)器人機(jī)載半自動(dòng)外業(yè)觀測(cè)軟件加微機(jī)自動(dòng)化數(shù)據(jù)處理軟件共同構(gòu)成測(cè)量機(jī)器人移動(dòng)式變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

1、機(jī)載半自動(dòng)外業(yè)觀測(cè)軟件設(shè)計(jì)

軟件在Leica公司提供的機(jī)載應(yīng)用程序?qū)Ｓ瞄_發(fā)語言―GeoBASIC上進(jìn)行，GeoBASIC能通過簡(jiǎn)單地調(diào)用儀器的內(nèi)部庫函數(shù)來使用儀器已有的內(nèi)置功能及菜單。用戶可以很快地開發(fā)出所需要的應(yīng)用程序，并可上載到儀器內(nèi)部存儲(chǔ)器中，與儀器的系統(tǒng)軟件融為一體。

GeoBASIC主要由四個(gè)部分組成： GeoBASIC編譯器；GeoBASIC解釋程序；TPS1000仿真器（可在PC機(jī)Windows平臺(tái)上模擬出儀器面板和一個(gè)調(diào)試窗口，用戶可在仿真環(huán)境上直接開發(fā)）；用戶文檔（包括例子程序和詳細(xì)的函數(shù)調(diào)用說明）。

GeoBASIC提供了大量的功能及系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)。GeoBASIC函數(shù)分為標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)與系統(tǒng)函數(shù)兩大部分，標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)主要是標(biāo)準(zhǔn)BASIC提供的函數(shù)；系統(tǒng)函數(shù)主要是與儀器系統(tǒng)相關(guān)的一些函數(shù)。機(jī)載半自動(dòng)外業(yè)觀測(cè)軟件主要包括作業(yè)管理、限差設(shè)置、測(cè)站設(shè)置、初始觀測(cè)、后視定向、水平角自動(dòng)測(cè)量、測(cè)回差檢查、距離自動(dòng)測(cè)量、觀測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄、文件操作功能等功能模塊。其作業(yè)過程為：由儀器PCMCIA卡中的數(shù)據(jù)文件，建立起實(shí)際控制網(wǎng)點(diǎn)的概略位置信息，儀器在某個(gè)網(wǎng)點(diǎn)上安置好后，首先進(jìn)行測(cè)站設(shè)置，主要包括測(cè)站限差、角度及距離測(cè)回?cái)?shù)、測(cè)站名設(shè)置、天氣狀況、觀測(cè)時(shí)間等，再后視定向，之后儀器將按機(jī)載軟件預(yù)先在此點(diǎn)上設(shè)定的觀測(cè)點(diǎn)集、順序以及測(cè)回?cái)?shù)依次按規(guī)范要求對(duì)觀測(cè)目標(biāo)進(jìn)行邊、角測(cè)量、將觀測(cè)結(jié)果記錄到全站儀PCMCIA存儲(chǔ)卡的文件中，并及時(shí)與相關(guān)規(guī)范的限差自動(dòng)進(jìn)行比對(duì)，若超差則報(bào)警，彈出對(duì)話框等待人工干預(yù)。當(dāng)最終取得合格外業(yè)觀測(cè)數(shù)據(jù)文件后，該數(shù)據(jù)文件可直接輸入到自動(dòng)化數(shù)據(jù)處理軟件中。

2、自動(dòng)化數(shù)據(jù)處理軟件開發(fā)

自動(dòng)化數(shù)據(jù)處理軟件以Microsoft Visual Basics語言為編程環(huán)境，并采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)來存儲(chǔ)與管理各種數(shù)據(jù)。該軟件可將存儲(chǔ)在PCMCIA卡中的各個(gè)測(cè)站的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到一個(gè)統(tǒng)一的工程中進(jìn)行管理；包括對(duì)各站數(shù)據(jù)的整理、檢查、測(cè)站平差；將合格角度、距離數(shù)據(jù)按規(guī)范規(guī)定的格式以標(biāo)準(zhǔn)外業(yè)手簿的形式自動(dòng)輸出；當(dāng)整個(gè)工程外業(yè)觀測(cè)完成后，可直接在軟件中進(jìn)行網(wǎng)平差計(jì)算，也可以外部文件的形式輸出“科傻”系統(tǒng)或清華“山維”接受的平差數(shù)據(jù)文件在“科傻”或清華“山維”軟件中平差。該軟件除具有上述自動(dòng)化數(shù)據(jù)處理功能外，還移植了機(jī)載軟件的所有功能，軟件通過計(jì)算機(jī)與測(cè)量機(jī)器人在線通訊的方式完成機(jī)載軟件的所有自動(dòng)觀測(cè)、限差檢查、自動(dòng)記錄等功能。

測(cè)量機(jī)器人技術(shù)是近年來發(fā)展起來的自動(dòng)化測(cè)量技術(shù)，在固定式全自動(dòng)變形監(jiān)測(cè)方面具有高效、快速、省時(shí)省力等諸多優(yōu)勢(shì)，是測(cè)繪行業(yè)發(fā)展的一個(gè)熱點(diǎn)方向。而移動(dòng)式半自動(dòng)變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)則因其采用與傳統(tǒng)的變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)完全一致的觀測(cè)量，但比傳統(tǒng)方式具有高得多的效率。

責(zé)任編輯：gt