无协作目标电子全站仪在钢梁变形监测中的应用.doc

达捷测绘文档 达捷测绘文档 合肥达捷测绘导航科技有限公司 1 - 无协作目标电子全站仪在钢梁变形监测中的应用 程效军1,2，张京男1，罗鼎1 (1.同济大学测量与国土信息工程，上海，200092；2.现代工程测量国家测绘局重点实验室，上海，200092) （同济大学测量与国土信息工程系，上海200092） 【摘要】无协作目标电子全站仪无需安置棱镜和反射片作为反射目标而能测定待定点的空间位置。本文以索佳SET 1130R3型无协作目标电子全站仪为例，测试其对不同颜色反射面的测距性能和测距精度，并利用无协作目标这一特点，对难以安置反射棱镜和反射片的钢梁的水平度与挠度进行测量，以实现对钢梁变形情况的监测。 【关键词】无协作目标电子全站仪、性能检测、水平度与挠度、变形监测1．无协作电子全站仪对不同反射面的测距性能 无协作目标电子全站仪把无反射棱镜测距功能融入了全站仪，真正实现了“所瞄即所测”。同常规的全站仪相比，无协作目标全站仪具有以下一些特点：（1）扩大了使用范围；（2）测距速度快，效率高；（3）测程远；（4）安全性好。 在使用无协作目标电子全站仪时人们会关心两个问题：一是不同颜色的反射目标对测程的影响，二是不同颜色的反射目标对测量精度的影响。这两个问题可以通过实验来进行测试。 SOKKIA130R3是日本索佳公司推出的新型无协作目标电子全站仪。它采用先进的数字信号处理技术以三种不同频率的测距信号进行同步处理，可实现高精度、远距离无协作目标测距。其技术指标为测角精度±，单棱镜测距可达5km，测距精度可达±（2mm+2ppm×D）；反射片测程为1.3-500m，测距精度可达±（3mm+2ppm×D）；无协作目标测程为0.3-350m，精度可达±（3mm+2ppm×D）。 为了对SOKKIA130R3无协作目标测程性能进行测试，把9种颜色印在普通纸张上分别作为反射目标，测定其对不同颜色的最大测程。表1为不同颜色反射目标的最大测程。从表1可知，不同颜色的目标对最大测程影响不大，最大测程在557米至599米 表1 不同颜色目标的反射率、最大测程与测距精度 颜色 反射片 白 红 黄 绿 青 蓝 品红 灰 黑 反射率 ? 90% 67% 65% 47% 40% 36% 34% 18% 15% 测程(m) 599.8 587.8 584.7 582.2 580.6 573.4 570.6 567.8 564.5 557.3 测距精度（mm） ±0.630 ±0.830 ±1.154 ±0.630 ±0.534 ±0.656 ±0.736 ±1.129 ±1.996 ±2.038  图1 九种颜色制成作为反射目标的卡片 ? 为了对SOKKIA130R3无协作目标测距精度进行测试，把图1所示的9种颜色打印在普通纸张上制成卡片与发射片分别作为反射目标，测定其在9种距离下的精度情况。测试时外部环境良好，天气为晴天，地面温度为北 。为了保证数据的可靠性，对每一距离均测四次取平均作为测得的距离， 北 ? 表2 不同颜色反射目标下测得的距离及其精度 平均值（m） 63.9358 137.6787 194.4086 239.7820 307.9428 380.6292 444.1126 510.8004 537.2016 相差最大值（mm） 3.1 2.4 2.1 3.7 1.7 2.2 4.1 2.6 1.9 中误差（mm） ±1.008 ±0.720 ±0.760 ±1.225 ±0.608 ±0.754 ±1.223 ±0.816 ±0.616 表2中首先计算各测段本身距离之间相差最大值，九个测段距离之间相差最大值分别为3.1mm，2.4 mm，2.1 mm，3.7 mm，1.7 mm，2.2 mm，4.1 mm，2.6 mm，1.9 mm。计算出各测段距离的平均值，列于表2中。按下列公式计算距离中误差： （1） 式中，x为各测段距离平均值，为测段中的各距离值，n=10。按（1）式可算出各测段的距离中误差，具体数值列于表2中，其中最大值为±1.225 mm，最小值为±0.608 mm。 将每种颜色目标测得的距离与测段的平均距离进行比较，得到改正值，计算各种颜色在上述九段距离下的测距精度，详见表1第4行。从测距精度的数值可以看出，灰色和黑色目标的测距精度较差，分别为±1.996mm和±2.038mm，其他颜色的目标（包括反射片）的测距精度都较好，在±0.534 mm到±1.154mm之间。 2．无协作电子全站仪在钢梁变形监测中的应用 工业建筑中的各种钢梁在使用过程中可能产生变形，因此需要对梁的水平度（水平方向与设计值的偏离）和挠度（铅垂方向与设计值的偏离）进行检测。检测采用无协作目标电子全站仪观测钢梁下弦杆件