[发明专利]跟踪测量机器人

说明书

技术领域

本发明属于地理信息技术领域的延伸应用范畴，特别是涉及一种跟踪测量机器人。 

背景技术

地理信息产业有成千上万的应用，源于4个核心需求：获取目标物的三维大地坐标；获取三维大地坐标下的地形图；获取三维大地坐标下的物方三维影像；获取大地坐标系下基于三维影像的三维导航图。 

地理信息技术领域的延伸应用中，跟踪测量是重要一枝。 

一、地理信息产业技术现状 

多组人员使用种类繁多的多组仪器设备以不同方式分段获取上述某一核心需求，形成各种应用。 

目前市场上有4类用于野外测绘的相关产品：常规测绘仪器、“精密测量机器人”、用于近景道路摄影测量数据采集的设备集成系统、三维激光扫描仪。 

1、常规测绘仪器： 

如测距仪、水准仪、平板仪、倾斜仪、沉降仪、经纬仪、全站仪(测距仪+经纬仪)、GPS定位仪以及配套使用的数传电台/GPRS/3G通信设备、超站仪(全站仪+GPS定位仪)等。全球、我国均有多家公司生产销售。常规测绘仪器均无摄影测量功能。常规测绘仪器存在的局限是： 

1)传统设备：测距仪、水准仪、平板仪、倾斜仪、沉降仪、经纬仪、标杆、棱镜等传统设备均属单一功能仪器，通过测角、测高、测距、测水准等手段的综合使用来获取测站与被测目标之间在自定义坐标下的的相对关系数据。传统设备依靠人工操作，人为误差和分段引入大地坐标的误差均大且无有效的误差改正方法。传统设备效率很低，获取一个低精度的物方三维大地坐标常常需要一队专业技术人员工作很长时间。大量耗费人力和时间，实际工作成本高。 

2)GPS定位仪：须将仪器架设在被测目标上观测，这首先需要被测目标具有架设仪器的条件，在此前提下还需投入较大的人力、物力和较长的时间，而需要测量的目标点常常并不具备架设仪器的条件。 

3)全站仪：只能在自定义坐标系内测角和测距；完全依靠人工操作，人为误差较大且无有效的误差改正方法；测量物方三维坐标时需要同时具备两个以上的已知控制点；确定正北方 向须借助GPS定位仪并购买当地GPS控制网(如果当地存在这样的网)数据，或借助陀螺仪；引入大地坐标须借助GPS定位仪。 

4)超站仪：除测角、测距之外还能够测定自身的三维大地坐标(日本拓扑康超站仪单价60万元人民币)。超站仪存在与全站仪类似的问题。 

2、“精密测量机器人”(全站仪+伺服系统，无摄影功能)： 

“精密测量机器人”是新型全站仪，与常规全站仪的唯一区别是具有“ATR功能(棱镜瞄准功能)”：人工瞄准棱镜目标后，按照常规全站仪方法获取并存储这些棱镜在自定义坐标下的三维坐标数据和自身的姿态数据。启动伺服系统后，机器参照上次测量获取的坐标数据和姿态数据重新自动瞄准棱镜并再次获取自定义坐标下的三维坐标数据，据此扩展出一个以棱镜为观测目标的可用于形变监测的功能。 

精密测量机器人是瑞士徕卡公司的独家产品，其航向角和仰俯角的测量精度达到0.5角秒，代表了全站仪的当今全球最高水平；价格适中：当需要扫描的棱镜个数小于10时，单台售价45万元人民币；棱镜个数大于10时另作系统方案，按系统方案另外加价。 

精密测量机器人无摄影功能且存在与全站仪类似的局限。 

3、用于道路摄影测量数据采集的设备集成系统：