TCA1800测量机器人道路测量工程应用系统研制

摘要

TCA1800（测量机器人）是目前世界上精度较高的全站仪之一，以其独有的智能化、自动化功能，在各种精密测量中得到了广泛的应用。本文主要研究的是TCA1800在常规工程中的应用，本文基于Leica公司TCA1800（测量机器人）的自动目标识别ATR(Automatic Target Recognition)功能及其提供的GeoCom应用开发接口，通过VisualBasic.Net建立无线工程应用系统。该系统集无线数据传输技术、动态图像显示、道路测设理论等于一体，能够实现道路中边桩坐标计算、单人镜站测量与放样等功能。本文研究的主要内容及结论如下：
　　 (1)研究测量机人基于GeoCom接口的开发方法，并选用GeoCom动态链接库GCOM107为开发接口，利用Visual Basic.Net编写镜站数据采集与控制模块。
　　 (2)通过自动化数据采集和控制模块，对TCA1800测量机器人的ATR自动测距和测角精度进行了实验分析。通过对不同时间段和不同气象条件下观测数据的分析，总结出ATR自动测角与测距的精度均优于人工观测的精度。
　　 (3)研究了线路测设的理论，建立了比较完整的道路平面坐标解算模型：本文在分析了直线段、圆曲线段和缓和曲线段中边桩坐标解算模型的基础上，研究了各种平面曲线组合形式（一般曲线和非一般曲线）的坐标计算模型，建立起完整的道路平面坐标解算的通用模型。并且全面的推导了各种线形段线路中、边桩三维坐标的计算公式。
　　 (4)本文根据Visual Basic.Net的GDI功能开发了镜站图形显示功能。在镜站放样中动态显示棱镜目标距放样目标点的距离与方位；在道路横断面测量时显示测量点是否位于道路中桩点的垂线上，并实时显示测设的断面图。
　　 (5)开发了基于TCA1800-GeoCom的无线工程应用系统。把仪器控制模块、道路计算模块、镜站测量模块、镜站放样模块等集于一体建立测量机器人无线工程应用系统。利用实验室条件对软件进行了调试与实验，系统各功能模块运行正常能够满足实际工程的应用。

目录

文摘

英文文摘

第1章 引言

1.1 研究意义

1.2 技术背景及应用开发现状

1.2.1 技术背景

1.2.2 国内外研究现状

1.3 本文研究内容与关键技术

1.3.1 研究内容

1.3.2 系统开发的关键技术

1.4 论文结构

第2章 测量机器人及其开发环境

2.1 徕卡测量机器人简介

2.1.1 ATR（自动目标识别）功能

2.1.2 LOCK（自动目标锁定跟踪）功能

2.1.3 导向光EGL

2.2 测量机器人软件开发环境

2.2.1 Visual Basic.NET(VB.NET)语言

2.2.2 GeoCOM接口技术

2.3 测量机器人测量精度分析

2.3.1 测距原理

2.3.2 测角原理

2.3.3 测量机器人精度分析

2.3.4 测角改正

2.4 电子罗盘

第3章 道路曲线测量放样基础

3.1 平曲线的组合形式

3.2 纵横断面图绘制概述

3.2.1 纵断面图绘制

3.2.2 横断面图测绘方法

3.2.3 横断面测量垂直性保证措施

3.4 道路曲线测设方法

第4章 道路平曲线中边桩坐标模型解算

4.1 简单平面线形中边桩坐标计算模型

4.1.1 直线段中边桩坐标计算模型

4.1.2 单圆曲线段中边桩坐标计算模型

4.1.3 带缓和曲线的圆曲线的中边桩坐标计算模型

4.2 非一般曲线任意桩点坐标计算模型

4.2.1 非对称设置缓和曲线

4.2.2 非对称非完整设置缓和曲线

4.2.3 非完整设置缓和曲线

4.3 道路中边桩坐标通用模型

4.4 任意点坐标反算线路里程

4.4.1 直线段反算里程

4,4.2 圆曲线段反算里程

4.4.3 缓和曲线段反算里程

4.5 道路中边桩坐标计算流程图

第5章 纵断面高程计算

5.1 高程计算的原理

5.1.1 竖曲线概述

5.1.2 竖曲线上任意点高程的计算

5.1.3 纵断面直线上任意点高程的计算

5.2 高程计算程序流程

第6章 TCA1800测量机器人工程应用软件开发

6.1 系统总体设计

6.1.1 系统设计原则

6.1.2 系统开发目标

6.1.3 系统工作流程框架

6.1.4 数据格式

6.2 系统详细设计

6.2.1 系统结构

6.2.2 初始设置功能模块

6.2.3 道路计算模块

6.2.4 数据模块

6.2.5 工程应用模块

第7章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

致谢

参考文献

简历