韓莫非

摘 要：應用全站儀無棱鏡測量新技術進行地形圖測繪，可以解決建筑物復雜、無法運用GPS測量及施測人員難以到達地物特征點上測量的難題。無需立棱鏡，大大節(jié)省了人力、物力、時間，加快了外業(yè)進程，提高了工作效率。文章簡述了無棱鏡測量新技術的原理、適用條件以及精度情況。

關鍵詞：全站儀；無棱鏡測量；地形圖測繪

引言

無棱鏡測量不需要在被測點上放置棱鏡和反射片，這一獨特的優(yōu)點使得不易架設棱鏡的地方，進行測繪成為可能。采用無棱鏡測量，既快速、準確，又可以節(jié)省人力和物力，甚至可實現(xiàn)單人單機測量作業(yè)。在進行地形圖工作中，無棱鏡測量技術的應用前景更為可觀。

1 無棱鏡全站儀測量技術的基本原理

無棱鏡測量技術基于相位原理，發(fā)出的激光束極為狹小，可以非常精確地打在目標上，只要測點的反射符合介質(zhì)、符合無棱鏡測量的條件，就不需要在點上放置棱鏡，既可測量出該點的三維坐標。

2 無棱鏡全站儀測量的使用條件

無棱鏡測量適用于反射介質(zhì)反射能力強的地方，在反射介質(zhì)較暗，吸光性太強，反射條件不好的地方不宜使用無棱鏡測量。無棱鏡測量技術適宜測量反射面裸露的地物。無棱鏡測量技術適用于視線沒有任何障礙的地形地物測量，若中間有障礙物則測量到是障礙物的坐標、高程。無棱鏡測量耗電量大，外業(yè)時要準備充足的電源，必要時配置外掛電源。施測過程中不要長時間通過目鏡目的物，以免將眼睛長時間置于激光束中導致傷害。

3 無棱鏡測量與棱鏡測量的對比

在控制測量的基礎上，通過無棱鏡和有棱鏡兩種形式進行野外數(shù)據(jù)采集。

3.1 人員分配

有棱鏡測量運用的是“一機一鏡，一機多鏡”的方法，首先要消耗時間用在“跑棱鏡”工作上，其次如果團隊協(xié)作能力不強，又要浪費人力及物力資源。無棱鏡測量在允許測程范圍之內(nèi)，再被測地形地物點介質(zhì)情況良好下，周圍無干擾儀器信號等優(yōu)良條件下，可以實施單人單機測量模式。可避免工作人員進入懸崖、溪谷、客流量大的公路、有劇毒或危險等不易架設棱鏡的地方，無棱鏡測量可以有效地節(jié)省時間、人力及物力，能夠使外業(yè)測量加快工作進度，成為按時完成測繪任務的有力保障。

3.2 儀器性能

有棱鏡測量在測量速度方面比較緩慢，在棱鏡周圍存在特殊介質(zhì)（高速公路上的明示牌）情況下，很容易在測量時造成“出假數(shù)”現(xiàn)象。無棱鏡測量全站儀中的測量、存儲功能操作簡單，無需轉換棱鏡常數(shù)（有棱鏡測量在使用多鏡方法時，不配套棱鏡的棱鏡常數(shù)是不一樣的），并且測量速度快于有棱鏡測量，同時照準目標地物實施測量時不會造成（出假數(shù)）現(xiàn)象，得到的數(shù)據(jù)成果真實、可靠。無棱鏡測量可以提高工作效率，保證工程質(zhì)量。

3.3 數(shù)據(jù)分析

在不同的時間段、不同作業(yè)環(huán)境中對不同的材質(zhì)、顏色的目標進行無棱鏡測量，然后把采集的數(shù)據(jù)在南方CASS6.1中進行數(shù)據(jù)圖的繪制，以有棱鏡測繪的數(shù)字圖為基礎，把無棱鏡測繪的數(shù)字圖做成圖塊，以圖廊點為基點進行插入，對繪制的線或面狀地物進行對比。結果發(fā)現(xiàn)，在用無棱鏡測量時，現(xiàn)狀目標位移中誤差小于比例尺地形圖測繪規(guī)定的限差，既在被測地物滿足測程的條件下，無棱鏡測量采集的數(shù)據(jù)可以代替有棱鏡測量數(shù)據(jù)。

采用無棱鏡測量技術大比例尺地形圖測繪是可行的。但是無棱鏡測量在處理視線穿過植被茂盛地區(qū)或透明體時，或被測地物的柯達灰度值較低時，測量精度較低、測程較短。在此條件下，對重點和精度要求較高的地物應采用有棱鏡檢測或補測，要做到在不同時間、地點、環(huán)境、介質(zhì)、測程精度要求較高的條件下，無棱鏡要與有棱鏡兩種測量方法相結合，將有利于完成測繪任務。

4 在地形圖測繪中應用

無棱鏡全站儀最大的優(yōu)勢就在于不需要接觸被測點就可獲得被測點的三維坐標。可顯著提高作業(yè)效率，保證測繪成果質(zhì)量，這在地形圖測繪方面得到了充分體現(xiàn)。

4.1 地貌測繪

以遼寧省高速公路帶狀地形圖-東梁西吐呼嚕山地形圖修補測量項目為例，西吐呼嚕山山高坡陡，發(fā)布數(shù)條不規(guī)則走向沖溝高壓桿下有高達樹林遮擋，山下農(nóng)作物以梯田方式種植，給作業(yè)人員操作造成很大的困難。在測繪過程中，無棱鏡全站儀可以直接測出地形處，沖溝邊緣及溝底，山上高程點均勻分布后，便可直接測出高壓桿頂部的平面坐標，無需作業(yè)人員在坎上立棱鏡，就能測出田坎的坐標和高程。保障作業(yè)人員安全。

4.2 地物測量

以巴新鐵路引線兩側地形圖修補測量項目為例。該項目鐵路兩側地物復雜，擁有縱橫交錯的居民房屋和車流量很大的高速公路等，給測繪工作帶來很大的麻煩。運用無棱鏡全站儀測量，無需作業(yè)人員進入各家各戶，既可測出房屋、圍墻的真實位置，排除居民區(qū)內(nèi)家里無人、院內(nèi)有狗等不利因素。不必行走即可測出高速公路鐵絲網(wǎng)、排水溝、路邊坡等平面高程和坐標。

上述事例，在特出環(huán)境下，無棱鏡全站儀測量遠遠優(yōu)越與有棱鏡全站儀測量以及GPSRTK測量技術，節(jié)省時間，減輕勞動強度和作業(yè)危險性，提高了測圖效率。

5 應用中注意的問題

（1） 目標與其背景之間的反差很小，反射信號很弱時，測量誤差會很大，（2）目標附近的其他物體表面會影響測量結果。（3）在視準線附近不應有其他帶色的光或反射物。（4）測量光亮或潮濕的表面要注意考慮到激光點的尺寸、瞄準位置、瞄準角度等因素。（5）在測量中轉換有棱鏡和無棱鏡操作時不要將望遠鏡對著人的眼睛。（6）儀器和目標點間有汽車或行人通過時，必須等物體通過后才能進行測量。（7）在地形視野不開闊地段和植被茂密地區(qū)，全站儀無反射棱鏡測量功能將無法發(fā)揮優(yōu)勢。

6 結束語

在進行數(shù)字地形圖測繪時，在滿足無棱鏡測量條件下，無棱鏡測量可以取代有棱鏡測量。無棱鏡測量可以節(jié)省大量的人力和物力，節(jié)省時間，減輕勞動強度和作業(yè)危險性，保障人身安全和工程質(zhì)量，提高了測圖效率，為無棱鏡測量模式的發(fā)展方向提供了廣闊的空間。