一种用于工程测量的多测站互联测量系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于工程测量的多测站互联测量系统，涉及工程测量设备技术领域。本发明专利技术包括数据处理设备、多组测站设备和若干标靶，相邻的测站设备的测量范围部分重合，重合部分至少包含三个待测目标点；利用已知实际坐标的测量基准点距离矩阵，与各组测站设备对应的待测目标点距离矩阵进行对比匹配，匹配出测量基准点所对应的测站设备，然后将测量基准点与待测目标点匹配在一起，在根据测量范围重合的待测目标点匹配其他测站设备对应的待测目标点的实际坐标。本发明专利技术使用多组激光测距仪进行多测站组网测量，实现测量场景的全范围覆盖监测，设备成本低，维护成本低。维护成本低。维护成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种用于工程测量的多测站互联测量系统


[0001]本专利技术涉及工程测量设备
，更具体地说涉及一种用于工程测量的多测站互联测量系统。

技术介绍

[0002]在工程测量领域中，测量目标的识别和照准主要通过特征物（棱镜头、反光片、测站+铟钢尺等标靶）来识别目标对象，然后专业测量人员依托望远镜内十字丝提供的视准线与特征物的十字中心重合的方式实现照准，从而准确的完成测量作业。
[0003]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。测量机器人通过事先输入待测对象的精准位置，通过马达来控制角度，让测量目标（棱镜头、反光片）出现在镜头视野中；再经过马达微调，确保测量目标（棱镜头、反光片）处于镜头视野中的固定位置，实现目标的自动识别和自动照准功能。
[0004]测量机器人主要通过坐标系统、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功能模块实现目标的自动识别和照准。测量机器人是一种非常优秀的测量设备，但测量机器人本身的结构精密，成本昂贵，导致其对目标的自动识别、自动照准的全套技术成本过高，因而对其应用场景构成了限制。例如，对于一些总价低但需要长周期连续监测的边坡监测项目、桥梁监测项目、地铁或隧道健康监测项目等来说，使用测量机器人进行监测的成本显然偏高了。近年来，人工和日常运营成本越来越高，传统人工测量的单数据采集成本日趋高涨，已不能适应万物互联下，广泛的数字化精确定位需求。
[0005]尤其是涉及到边坡、隧道等工况的变形监测，需要长期对边坡或隧道进行监测，若采用传统人工测量的方式进行监测，则会大大增加监测成本；若采用测量机器人进行自动测量监测，对于范围较大的边坡或隧道，一台测量机器人无法完成边坡或隧道的监测工作，需要多台测量机器人联合进行监测测量，且需要长时间将测量机器人固定在一个位置进行监测，一方面设备成本较高，另一方面，测量机器人在监测过程中的维护成本也较高，并不利于范围较大的边坡或隧道的长期变形监测，对业主方而言，也增加了其在边坡或隧道的监测成本。

技术实现思路

[0006]为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本专利技术提供了一种用于工程测量的多测站互联测量系统，本专利技术的专利技术目的在于解决现有技术中针对监测范围较大的测量场景（如边坡或隧道等）时，采用现有测量设备和方法造成监测设备成本较高，监测维护成本较高的问题，增加业主方的成本支出问题。本专利技术提供了一种用于工程测量的多测站互联测量系统，使用多组激光测距仪进行多测站组网测量，实现测量场景的全范围覆盖监测，设备成本低，维护成本低。同时，本申请的测量系统还可以解决现有激光测距仪在进行测量时
无法实现待测点位自动识别、自动编号、待测点位实际坐标的获取以及测站编号的问题。本专利技术设备成本低，测量精度高，可满足业主方对低监测成本的需求。
[0007]为了解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术是通过下述技术方案实现的。
[0008]本专利技术提供了一种用于工程测量的多测站互联测量系统，该系统包括数据处理设备、多组测站设备和若干标靶，其中多组测站设备与数据处理设备建立通信连接，数据处理设备接收各组测站设备采集到的测量数据；测站设备包括激光测距仪、转台、激光测距仪控制模块、转台控制模块、驱动转台转动的驱动模块和数据传输模块；所述激光测距仪装配在转台上；所述转台与驱动模块相连，驱动模块与转台控制模块相连，激光测距仪与激光测距仪控制模块相连，所述激光测距仪控制模块和转台控制模块均通过数据传输模块与数据处理设备建立通讯连接；若干标靶分别布设在各组测站设备测量范围内的待测目标点上，且相邻的测站设备的测量范围部分重合，重合部分至少包含三个待测目标点，重合部分的待测目标点上设置有与重合部分测站设备对应的标靶；各组测站设备测量范围内的待测目标点之间的距离均不同；标靶被激光测距仪扫描的外形轮廓具有特定的几何轮廓，该特定的几何轮廓是指，在该几何轮廓中具有唯一几何特征点；数据处理设备对各组测站设备进行编号，数据处理设备以各组测站设备的激光测距仪的中心为原点建立坐标系，分别向各组测站设备的转动控制模块下发转动控制指令，分别向各组测站设备的激光测距仪控制模块下发测量控制指令；所述转动控制指令包括控制驱动模块驱动转台以设定角度间隔沿一个方向圆周转动；所述测量控制指令包括控制激光测距仪随着转台的转动对待测目标点上的标靶进行逐点扫描测量，完成一个待测目标点标靶的扫描得到该待测目标点标靶的点云数据集；数据处理设备根据测站设备中转台转动的角度以及该测站设备中激光测距仪测得其距离待测目标点上标靶信息得到测点在该测站设备建立的坐标系中的测点坐标；测站设备中的激光测距仪每测量一次，数据处理设备计算得到一个测点的测点坐标；所述点云数据集包括激光测距仪逐点扫描测量后的所有测点的坐标信息；数据处理设备对激光测距仪扫描得到的某一待测目标点的标靶的点云数据集进行拟合，拟合出该点云数据集呈现的几何轮廓和几何轮廓函数，并根据几何轮廓函数计算出该几何轮廓的唯一几何特征点，并将计算得到的唯一几何特征点的坐标信息作为待测目标点的坐标信息；数据处理设备依次对待测目标点的坐标信息进行编号；数据处理设备在各组测站设备均完成其测量范围内所有待测目标点的逐点扫描后，根据每组测站设备测量范围内每个待测目标点的坐标信息，计算出该组测站设备中任一待测目标点与该组测距测点设备测量范围内其他待测目标点之间的距离，生成各组测站设备对应的待测目标点距离矩阵；数据处理设备对比各组测站设备对应的待测目标点距离矩阵，不同测站设备对应的待测目标点距离矩阵中距离相同的待测目标点，为相邻测站设备测量范围重合部分的待测目标点，并记录测量范围重合部分待测目标点在各自测站设备中的编号；
数据处理设备将各组测站设备对应的待测目标点距离矩阵与数据处理设备中的已知实际坐标信息的N个基准测量点所形成的基准距离矩阵进行对比，其中N≥3，且N个基准测量点均位于同一组测站设备的测量范围内；找到待测目标点距离矩阵中与基准距离矩阵相同的数据，确定N个基准测量点所属的测站设备，以及该测站设备中与N个基准测量点对应的N个待测目标点；根据N个基准测量点所属的测站设备中与N个基准测量点对应的N个待测目标点在该测站设备建立的坐标系下的坐标信息，以及N个基准测量点的实际坐标，得到该测站设备建立的坐标系中的待测目标点坐标与实际坐标的坐标转换关系，根据该坐标转换关系，计算得到该测站设备中其他待测目标点的实际坐标；数据处理设备得到某一测站设备中全部待测目标点的实际坐标，根据待测目标点的编号得到该测站设备与其相邻的测站设备测量范围重合部分的待测目标点的实际坐标；以重合部分的待测目标点的实际坐标为基准测量点的实际坐标，依次计算得到其他组测站设备测量范围内的所有待测目标点的实际坐标。
[0009]数据处理设备分别向各组测站设备的驱动模块下发转动控制指令，该转动控制指令为驱动控制模块控制转台在同一扫描面内连续转动多个圆周，转动多个圆周后，数据处理设备将多个圆周计算到的同一待测目标点的唯一几何本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于工程测量的多测站互联测量系统，该系统包括数据处理设备、多组测站设备和若干标靶，其中多组测站设备与数据处理设备建立通信连接，数据处理设备接收各组测站设备采集到的测量数据；其特征在于：测站设备包括激光测距仪、转台、激光测距仪控制模块、转台控制模块、驱动转台转动的驱动模块和数据传输模块；所述激光测距仪装配在转台上；所述转台与驱动模块相连，驱动模块与转台控制模块相连，激光测距仪与激光测距仪控制模块相连，所述激光测距仪控制模块和转台控制模块均通过数据传输模块与数据处理设备建立通讯连接；若干标靶分别布设在各组测站设备测量范围内的待测目标点上，且相邻的测站设备的测量范围部分重合，重合部分至少包含三个待测目标点，重合部分的待测目标点上设置有与重合部分测站设备对应的标靶；各组测站设备测量范围内的待测目标点之间的距离均不同；标靶被激光测距仪扫描的外形轮廓具有特定的几何轮廓，该特定的几何轮廓是指，在该几何轮廓中具有唯一几何特征点；数据处理设备对各组测站设备进行编号，数据处理设备以各组测站设备的激光测距仪的中心为原点建立坐标系，分别向各组测站设备的转动控制模块下发转动控制指令，分别向各组测站设备的激光测距仪控制模块下发测量控制指令；所述转动控制指令包括控制驱动模块驱动转台以设定角度间隔沿一个方向圆周转动；所述测量控制指令包括控制激光测距仪随着转台的转动对待测目标点上的标靶进行逐点扫描测量，完成一个待测目标点标靶的扫描得到该待测目标点标靶的点云数据集；数据处理设备根据测站设备中转台转动的角度以及该测站设备中激光测距仪测得其距离待测目标点上标靶信息得到测点在该测站设备建立的坐标系中的测点坐标；测站设备中的激光测距仪每测量一次，数据处理设备计算得到一个测点的测点坐标；所述点云数据集包括激光测距仪逐点扫描测量后的所有测点的坐标信息；数据处理设备对激光测距仪扫描得到的某一待测目标点的标靶的点云数据集进行拟合，拟合出该点云数据集呈现的几何轮廓和几何轮廓函数，并根据几何轮廓函数计算出该几何轮廓的唯一几何特征点，并将计算得到的唯一几何特征点的坐标信息作为待测目标点的坐标信息；数据处理设备依次对待测目标点的坐标信息进行编号；数据处理设备在各组测站设备均完成其测量范围内所有待测目标点的逐点扫描后，根据每组测站设备测量范围内每个待测目标点的坐标信息，计算出该组测站设备中任一待测目标点与该组测距测点设备测量范围内其他待测目标点之间的距离，生成各组测站设备对应的待测目标点距离矩阵；数据处理设备对比各组测站设备对应的待测目标点距离矩阵，不同测站设备对应的待测目标点距离矩阵中距离相同的待测目标点，为相邻测站设备测量范围重合部分的待测目标点，并记录测量范围重合部分待测目标点在各自测站设备中的编号；数据处理设备将各组测站设备对应的待测目标点距离矩阵与数据处理设备中的已知实际坐标信息的N个基准测量点所形成的基准距离矩阵进行对比，其中N≥3，且N个基准测量点均位于同一组测站设备的测量范围内；找到待测目标点距离矩阵中与基准距离矩阵相同的数据，确定N个基准测量点所属的测站设备，以及该测站设备中与N个基准测量点对应的N个待测目标点；根据N个基准测量点
所属的测站设备中与N个基准测量点对应的N个待测目标点在该测站设备建立的坐标系下的坐标信息，以及N个基准测量点的实际坐标，得到该测站设备建立的坐标系中的待测目标点坐标与实际坐标的坐标转换关系，根据该坐标转换关系，计算得到该测站设备中其他待测目标点的实际坐标；数据处理设备得到某一测站设备中全部待测目标点的实际坐标，根据待测目标点的编号得到该测站设备与其相邻的测站设备测量范围重合部分的待测目标点的实际坐标；以重合部分的待测目标点的实际坐标为基准测量点的实际坐标，依次计算得到其他组测站设备测量范围内的所有待测目标点的实际坐标。2.如权利要求1所述的一种用于工程测量的多测站互联测量系统，其特征在于：数据处理设备分别向各组测站设备的驱动模块下发转动控制指令，该转动控制指令为驱动控制模块控制转台在同一扫描面内连续转动多个圆周，转动多个圆周后，数据处理设备将多个圆周计算到的同一待测目标点的唯一几何特征点坐标进行均值化处理，均值化处理后的坐标即为该待测目标点的坐标。3.如权利要求1所述的一种用于工程测量的多测站互联测量系统，其特征在于：数据处理设备分别向各组激光测距设备的激光测距仪控制模块下发测量控制指令，该测量控制指令还包括控制激光测距仪在逐点扫描时，每个测点连续测量多次。4.如权利要求1所述的一种用于工程测量的多测站互联测量系统，其特征在于：数据处理设备接收到测站设备传输的对某一标靶逐点扫描后测量得到的点云数据集后，根据接收到的该标靶的点云数据集进行插值计算，并将插值补充到点云数据集中。5.如权利要求1所述的一种用于工程测量的多测站互联测量系统，其特征在于：数据处理设备分别向各组测站设备的驱动模块下发转动控制指令，该转动控制指令为驱动控制模块控制转台以相同设定...

【专利技术属性】
技术研发人员：李跃伟，刘美君，钟婷婷，杨志立，谢晓勇，李云，
申请(专利权)人：成都大亦科技有限公司中测工程勘察设计院有限公司，
类型：发明
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