随着计算机技术、信息技术、传感器技术、激光技术、网络技术等相关技术的快速发展，新的技术不断地被应用在测量领域中来，由此而产生了新的测量仪器、测量系统和新的测量方法。这些年，测量仪器不断地进步、超越，各种新型仪器不断地被推出，更新着我们的测量思维与现场应用。我们可以预见，在今后的几十年中，工程测量仪器将向自动化、智能化方向发展，从一维二维三维到四维，甚至更多。其中具有代表性的测量机器人将更加具有智能化。在测量现场，当测量数据经测量机器人分析不合格时，它就会把分析结果反馈给测量人员，测量人员可以据此进行重新测量，直到测量结果符合精度要求为止。测量系统出现了gps和tps的结合，即超站仪系统，解决了以往全站仪不能自由设站的约束，可以在任意地点设置测站，不需要后视就可以实现对任意点的测量或者放样。超站仪系统的推出，对工程测量技术发展具有重要的意义，真正实现了“无标石”、“无控制”的测量新理念。同时，3s技术的发展，使3s技术集成成为测量系统发展的重要方向，在灾害监测与预警、变形监测等领域发挥重要作用。

1 测量机器人技术

1.1 测量机器人

测量机器人又称自动全站仪，是一种集自动目标识别、自动照准、自动测角与测距、自动目标跟踪、自动记录于一体的测量平台。它的技术组成包括坐标系统、操纵器、换能器、计算机和控制器、闭路控制传感器、决定制作、目标捕获和集成传感器等八大部分。测量机器人可实现对目标的快速判别、锁定、跟踪、自动照准和高精度测量，可以在大范围内实施高效的遥控测量。

坐标系统为球面坐标系统，望远镜能绕仪器的纵轴和横轴旋转，在水平面360°、竖面180°范围内寻找目标；操纵器的作用是控制机器人的转动；换能器可将电能转化为机械能以驱动步进马达运动；计算机和控制器的功能是从设计开始到终止操纵系统、存储观测数据并与其他系统接口，控制方式多采用连续路径或点到点的伺服控制系统；闭路控制传感器将反馈信号传送给操纵器和控制器，以进行跟踪测量或精密定位；决定制作主要用于发现目标，如采用模拟人识别图像的方法或对目标局部特征分析的方法进行影像匹配；目标获取用于精确地照准目标，常采用开窗法、阈值法、区域分割法、回光信号最强法以及方形螺旋式扫描法等；集成传感器包括采用距离、角度、温度、气压等传感器获取各种观测值。由影像传感器构成的视频成像系统通过影像生成、影像获取和影像处理，在计算机和控制器的操纵下实现自动跟踪和精确照准目标， 从而获取物体或物体某部分的长度、厚度、宽度、方位、2 维和3维坐标等信息，进而得到物体的形态及其随时间的变化。而超级目标捕捉系统由镜站端可发射扇形光束的rc遥控器和测站端srx系列全站仪上的光束探测器组成；光束探测器能敏锐地感知rc遥控器所发出的瞬间光信号，并驱动全站仪快速地指向目标，对目标进行精确照准和测量。系统内置智能方向传感器可以判别和锁定指定目标，实现对目标的智能跟踪。

有些测量机器人还为用户提供了一个二次开发平台，利用该平台开发的软件可以直接在全站仪上运行。利用计算机软件实现测量过程、数据记录、数据处理和报表输出的自动化，从而在一定程度上实现了监测自动化和一体化。目前，测量机器人主要应用于精密工程测量及各类变形监测之中，是地铁隧道、矿区边坡等变形监测的主要仪器设备。同时，更广泛应用于隧道桥梁等大型工程精密测量、大坝等大型建筑物与构筑物变形监测、矿山测量、煤矿高边坡、滑坡体监测、工业与民用建筑施工测量、地质勘测、矿山测量和水利水电测量等领域。

1.2 索佳srx测量机器人介绍

索佳超级测量机器人可实现对目标的快速判别、锁定、跟踪、自动照准和高精度测量，可以在大范围内实施高效的遥控测量。使您在遥控测量操作中的那些烦恼成为历史。该系统由索佳新一代全站仪srx和索佳超级目标捕捉系统组成。系统特点包括：高新技术的体现全站仪的新旗舰；新一代高精度测距技术——red-tech ex；全球领先的突破性测角技术支持多种通讯接口；完善的蓝牙通讯技术。

超级目标捕捉系统由镜站端可发射扇形光束的rc遥控器和测站端srx系列全站仪上的光束探测器组成；光束探测器能敏锐地感知rc遥控器所发出的瞬间光信号，并驱动全站仪快速地指向目标，对目标进行精确照准和测量。系统内置智能方向传感器可以判别和锁定指定目标，实现对目标的智能跟踪。超级目标捕捉系统驱动全站仪快速照准棱镜所在方位，并对目标实施高精度的自动照准和测量。超级目标捕捉系统能够驱动全站仪自动照准和锁定目标棱镜，测量过程中移动棱镜时即使出现影响目标通视的障碍物（如建筑、树木、汽车等物体），仪器也能锁定目标棱镜，确保测量工作的正确进行。在地形复杂的条件下作业时，测量人员只须注意脚下的路面，而不必太在意棱镜的姿态。即使目标棱镜暂时失锁，只须在镜站方发出搜索指令，仪器便可快速地重新锁定目标。即使镜站附近有其他反射棱镜也不会产生误测，超级目标捕捉系统会驱动全站仪锁定和照准正确的棱镜。

2 激光干涉测长技术

激光出现以后，加之电子技术和计算机技术的发展，隔振与减振条件的改善，干涉技术得到了长足进展。激光干涉测量技术是以光的干涉现象为基础进行距离测量的一门技术，目前广泛应用在激光跟踪仪中，与普通电磁波测距仪的反射器相比较，激光跟踪仪的反射器精度更高，误差一般小于±0.025mm。不足之处在于通过干涉条纹的变化来测量距离的变化量，而一般只能测到相对距离，如果需要测量绝对距离，就需要给出一个基准距离。干涉测量技术大多数是非接触测量，具有很高的测量灵敏度和精度，而且应用范围十分广泛。70年代以后，具有良好抗环境干扰能力的外差干涉仪，如双频激光干涉仪、光纤干涉仪也很快地发展了起来。

激光干涉测长的基本光路如图1所示，用干涉条纹来反映被测量的信息。干涉条纹是接收面上两路光程差相同的点连成的轨迹。由he-ne激光器发射的激光束到达分光镜后分成光束1和光束2，放射光束1经固定反射镜反射后仍然回到分光镜，透射光数2经移动棱镜反射后也回到分光镜，两束光在分光镜处汇合后产生干涉。光束1的光程长度不变，而光束2的光程随着移动棱镜的移动产生变化。当两束光的光程相差激光半波长的偶数倍时，它们相互加强在接收器上形成亮条纹；当两束光的光程相差半波长的奇数倍时，它们相互抵消在接收器上形成暗条纹。结果，两束合成光的强度加强或减弱，完全是两束光的光程差来决定的。因此，由干涉条纹的明暗变化，可以直接测出移动棱镜的移动距离。两束光的光程差可以表示为：

式中ni，nj分别为干涉仪两支光路的介质折射率；li，lj分别为干涉仪两支光路的几何路程。将被测物与其中一支光路联系起来，使反光镜m2沿光束2方向移动，每移动半波长的长度，光束2的光程就改变了一个波长，于是干涉条纹就产生一个周期的明、暗变化。通过对干涉条纹变化的测量就可以得到被测长度。

被测长度l与干涉条纹变化的次数n和干涉仪所用光源波长λ之间的关系是

式（2）即为激光干涉测长的基本测量方程。

由此可见，激光干涉测距只能测量出棱镜移动的距离，是相对距离，而我们一般要测量的都是绝对距离。要想获得测量线的绝对距离，首先要把移动棱镜放置在一个已知距离的点上，该点称之为鸟巢，然后再移动，通过激光干涉获得侧线的相对距离后，只要加上基准距离，即可获得测线的绝对距离。

3 gps测量坐标参数转换技术

全球定位系统(gps)使用的是wgs-84坐标系统，但我国绝大多数使用的是北京54坐标系统和西安80坐标系统，或者是城市独立坐标系、矿区独立坐标系和工程独立坐标系。这就使得通过gps测量得到的wgs-84坐标系统须向这些坐标系统转换。

目前，我国各种现行坐标系统与wgs-84的转换关系均未被国际gps厂家置入gps接收机内，因而不能采用在接收机内自动选择转换参数直接求得所需坐标的方法，而只能在外业观测后，通过软件后处理的方法，采用转换参数实现wgs-84坐标与我国现行坐标之间的转换。

一般的，椭球之间的转换，理论上应该使用七参数，但是由于任何两个椭球之间的转换都是不严密的，椭球之间的七参数也很难得到，所以实际测量中常使用单点校正的方法，求出gps主机输出的坐标和实际坐标之间的平移参数。有些情况下，使用单点校正精度不能满足要求，就必须使用两点校正，求出四参数。有些情况下，由于高程上不是加权平均，而是存在平面拟合，此时使用七参数是一个解决方法，但是要注意七参数的获得方式，并且注意七参数中的三个旋转参数必须是秒级的。

如果地方坐标和bj54间只有平移没有旋转，实际测量中使用单点校正的方法，求出gps主机输出的坐标和实际坐标之间的平移参数。从理论上而言，平面坐标xy使用四参数是最精确的方法，高程使用高程拟合是最精确的方法。所以，在参数转换中，用四参数转换平面坐标，用高程拟合的方法转换高程是精度最好的方法。高程拟合分为加权平均、平面拟合和曲面拟合三种。加权平均两个已知点以下即可；三个已知点以上六个已知点以下可以使用平面拟合；六个已知点以上可以使用曲面拟合。

4 结束语

工程测量的发展是相关技术推动和应用需求牵引的共同结果。作为新时代的测量工作人员，我们应该积极跟踪空间信息技术、计算机技术、通讯技术和现代制造技术的新发展，密切关注各种测量新技术、新设备、新方法和新工艺，加强自我学习，适应测量技术发展对我们带来的挑战。同时，我们应当积极推动测量新技术的推广与应用，充分利用gps、rs、gis和3s集成等技术，以及数字化测绘技术和地面测量先进技术设备，推动工程测量向精密、自动化、智能化、数字化方向发展，实现工程测量、数据处理、成果分析、数据管理和应用的一体化、网络化与智能化。

参考文献：

[1]张正禄，工程测量学，武汉：武汉大学出版社，2002.

作者简介：

王竞争（1984-），男，汉，内蒙古鄂尔多斯人，助理工程师，2008年7月毕业于东华理工大学测绘工程专业，现在神华神东地测公司万利一矿地测站工作。