徕卡TCRP1201+R1000型全站仪 在高速铁路建设施工中的应用

随着国内高速铁路建设项目的全面实施,测量精度和工程效率已倍受关注。每一次速度的提升必然要以更高的 测量精度控制为基础;每一个项目的质量及成果必然与工程效率密切相关。而徕卡测量系统在保证测量精度的同时 提供了高效的测量解决方案。
轨道控制网 (CPIII )是高速铁路、客运专线建设中,开展线上多项工作的基础。如在铺设II型板的线路中,基准 网 (GRP )点放样,欲铺板角点、垫块点放样,轨道精调,运营后轨道静态几何状态的检测等作业都离不开轨道控 制网CPIII。

问题分析：

上图为CPIII测量的模拟图,该图为方便查看,未按比例绘制,实际情况如下图:

为方便查看,这里以半侧实际比例图进行表示:

注:图中三角形为测站位置,圆圈处为棱镜
上图中,距离测站90米和150米的棱镜,相对于测站的夹角只有2度,在目标学习过程中,人工照准非常容易发生错 误,ATR功能也难以区分视场中的多个棱镜。如果在黑暗环境中作业,这个问题会显得更加难以解决,但因工程需 求,常会选择在夜间或隧道等黑暗环境中作业。从而要求多人联合作业,需要工作人员走到各个目标棱镜处使用光 源照明,同时使用对讲机等设备进行通讯,这种常规模式将耗费大量时间。 
徕卡TCRP1201+R1000型全站仪的"超级搜索"及"自动目标识别与照准"功能可以近乎完美地解决这一问题,为高 铁CPIII测量提供了高效、精准的解决方案。

功能介绍：
ATR(Automatic Target Recognition)即上文所提到的"自动目标识别与照准功能"。是指全站仪识别出棱镜并测 定其在CMOS阵列中的位置,通过该像素信息驱动望远镜的十字丝与棱镜中心精确对准,从而实现自动识别与照功能。
基本原理如下图所示:

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激活仪器的ATR功能,启动测量程序后,全站仪的照准部立即按环形搜索方式(图1)在指定范围内查找棱镜位置。 如果未发现目标,可启动重试功能,该功能将以竖向矩阵形式扩大搜索范围(图2),直至找到棱镜为止。 发现目标后,全站仪根据像素信息计算十字丝与棱镜中心的水平、竖直偏移量(图3),据此驱动望远镜的十字丝对 准棱镜中心。
超级搜索(Power Search)功能由位于全站仪照准部的"发射器"与"接收器"联合作用实现。搜索范围默认设置为水平360 度,且与ATR功能类似,可定义搜索范围。PS激活后,仪器绕竖轴按顺时针方向迅速旋转,同时发射器发出扇形激 光,接收器将接收由棱镜返回的信息。仪器发现棱镜后立即停止水平转动并启用ATR功能完成最终的照准任务。扇 形面域的搜索大大提高了搜索目标的效率!
注:带有超级搜索功能的全站仪同时具有ATR功能

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图4、5中即为TPS1200+型全站仪超级搜索功能的主要组成部件及与仪器总体的相对位置关系。

CPIII测量中的应用：
灵活使用超级搜索及ATR功能,可以减少作业人员的数量,而且即便在黑暗环境中进行CPIII测量也易如反掌!

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如图6所示设置快捷键进行设置,在测量过程中可随时点击仪器键盘的"F11"键进行如图7中的超级搜索窗口设置 ,完成设置后点击"F12"键即可启动超级搜索功能迅速锁定待查找目标。图7中设置了"最大、最小距离",这样在搜索 CPIII点过程中只会在窗口范围内查找指定距离的棱镜,即使视线内出现多个棱镜也不会有任何影响。

结语：
上述方案较常规测量方法的优势(经过多次实践对比得出): 
可视条件良好环境下:无需人工粗略照准目标棱镜,点按两个快捷键即可完面目标点的测量;比常规方法平均 每站节省时间8分钟,且不会出现瞄错目标的错误! 
可视条件不好环境下:目标棱镜处无需人员使用光源及通讯设备配合,即测量人员不必等待棱镜被照明,这样 不仅减少人员配置还可以大大提高测量的效率;比常规方法平均每站节省时间32分钟。