第３７卷第１期２０１２年２月
（）文章编号：１００７３８１７２０１２０１００３６０３－－－
测绘信息与工程
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｅｏｍａｔｉｃｓ Ｖｏｌ．３７Ｎｏ．１
Ｆｅｂ．２０１２文献标志码：Ａ
测角三维坐标采集系统的设计与实现
刘尚国 于胜文 郑文华 王喜芹
（）山东科技大学测绘科学与工程学院，青岛市前湾港路５７９号，２６６５１０
摘 要：介绍了测角三维坐标采集系统设计的总体思路和基本功能，探讨了联机实时通信、数据存取操作及管理、顾及尺度基准的间接平差等关键技术，并通过试验测试，验证了系统测量的可靠性。关键词：经纬仪测量系统；角度空间前方交会；间接平差中图法分类号：Ｐ２５８
经纬仪测量系统 在大尺寸空间坐标测量领域，
因其设站灵活、测量精度高、非接触性等优点而被广泛应用。自２我国具有自主知０世纪９０年代以来，识产权的软件平台及国产化经纬仪测量系统不断涌
］１５－
。在Ｖ以Ｍ现［ｉｓｕａｌＢａｓｉｃ６．０编程环境下，ｉ －
研制了双经纬仪测量ｃｒｏｓｏｆｔＡｃｃｅｓｓ数据库为载体，
，系统测角三维坐标采集系统（本文主要３ＤＣｏｏｒｓＡ）介绍其设计流程、关键技术与试验测试。
１ 系统总体设计及功能
测角三维坐标采集系统是一种双测站多测回角由两台高精度电子经纬仪、全站仪度交会测量系统，
与计算机联机构成，通过仪器间互瞄观测获取起始方向值，通过对基准尺的测量确定尺度基准，根据角度空间前方交会测量原理来获取三维坐标，其总体设计思路如图１所示。
３ＤＣｏｏｒｓＡ１．０主要设计实现了如下功能： ①设
备联机。自动检测计算机的串行端口设置，建立计算机与电子经纬仪、全站仪的连接。②方向观测值的实时采集与处理。方向观测值通过数据线实时传输到计算机，存储于Ａ现场计算归零ｃｃｅｓｓ数据库，方向值、天顶距、竖盘指标差。③系统定向解２Ｃ值、算。利用测站仪器间精确互瞄和基准尺观测数据，完成仪器间的相对定向和绝对定向解算，建立测量系统。④三维坐标解算。依据空间前方交会原理，计算目标点的三维坐标近似值，顾及尺度基准的间接平差计算三维坐标和定向参数。⑤成果报表输，出。可将观测、计算数据方便地导入Ｅ生成以ｘｃｅｌｄａｔ文件保存的各类成果报表
。
图１ 系统总体设计思路
２ 关键技术与实现
）电子经纬仪、全站仪与计算机的联机实时通１
信。３ＤＣｏｏｒｓＡ软件的数据通信主要借助于采用事件驱动通信模式。本软件添ＭＳＣｏｍｍ控件，加了两个ＭＳ使之对应惟一固定的串Ｃｏｍｍ控件，口通道，实质上是通过物理连接对应于一台联机仪器。两路数据各行其道，避免相互干扰而出错，其具］。体实现方法可参见文献［６
）数据存取操作及管理。以Ｍ２ｉｃｒｏｓｏｆｔＡｃｃｅｓｓ 数据库为载体，借助数据访问对象ＤＡＯ（ＤａｔａＡｃ －）实现数据的存取操作。ＤｃｅｓｓＯｂｅｃｔＡＯ使用Ｍｉ －ｊ
）。基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金资助项目（２００９３７１８１１０００２
第１期刘尚国等：测角三维坐标采集系统的设计与实现
３７
提供了创建数ｃｒｏｓｏｆｔＪｅｔ数据库引擎访问数据库，
据库、定义表和字段、建立表间关系、定位和查询数据库等工具。
数据采集中，将仪器互瞄、测量基准尺、测量目，标点等三类观测设计在同一界面（如图２所示）添加多个Ｄ通过控件绑ａｔａ控件和ＭＳＦｌｅｘＧｒｉｄ控件，
实时显示数据更新、误差超定和设置数据源等操作，限等观测信息。
数据管理主要是通过数据管理器窗体（如图３，所示）作为软件主窗体的重要子窗体，它采用
基准尺、测站、ＴｒｅｅＶｉｅｗ控件显示和管理三维坐标、
测回、方向值等各类数据，并可进行数据的导入及导操作较为简便。出，
）顾及尺度基准的间接平差，系统测量的尺度３
基准由基准尺提供。通过角度空间前方交会测量及相似原理，确定当两测站间的水平基线长度ｂ及高，如图４所示）此过程为绝对定向。仪器互瞄差ｈ（
观测获取起始方向线的过程为相对定向。具体作业］。方法及计算可参见文献［７
定向测量精度直接影响整个系统测量的质量
，
图２ 数据采集界面 图３ 软件主窗体 图４ 角度空间前方交会
因此通过直接观测或解算求出的定向参数仅可作为初始值，所得三维坐标也是近似值。３ＤＣｏｏｒｓＡ软件设计中，将定向参数ＨＡＢ、ＨＢＡ、ｂ和ｈ视为待估参数，与目标点三维坐标一起进行平差计算。每观测一个目标点Ｉ，可列出两个天顶距观测方程和两个水平方向观测方程：
／２２１２
（ＶＡｒｃｔａｎ（ＸＩＺ＋ＹＩ）／Ｉ＝ａＩ）
／２１２
（（（）ＶＢｒｃｔａｎ（ＸＩ－ｂ）Ｚ＋ＹＩ）／Ｉ＝ａＩ－ｈ）
观测了ｎ个基准尺或将基准尺摆放了ｎ个位置，则））依式（和（可写出间接平差模型，即１２
８ｎ１×
Ｖ＝Ｃ
８ｎ６ｎ４）（６ｎ４）１×（＋＋×
Ｂｘ＾－ｌ
８ｎ１×
ｎ×（６ｎ４）（６ｎ４）１＋＋×
＾ｘ＋Ｗｘ＝０
ｎ×１
依附有限制条件的间接平差，得平差值：
１１Ｔ１１－－－ －
＾ｘ＝（ＮｂＮｂＷ－ｂ－ＮｂｂＣＮｃｃＣｂ）
１Ｔ１－ －
ＮｂｂＣＮｃｃＷｘ
Ｔ－１Ｔ
，式中，权阵ＮｂＢ，Ｗ＝ＢＴＰｌＮｃＮｂｂ＝ＢＰｃ＝ＣｂＣ，
／ＨＡｒｃｔａｎＹＩＸＩ） Ｉ＝ＨＡＢ－ａ（
／（ＨＢｒｃｔａｎＹＩｂ－ＸＩ） Ｉ＝ＨＢＡ＋ａ（）相应的误差方程为：
Ｖ
ＶＶｄＸＩ＋ｂｄＹＩ＋ｃｄＺＩ－ＬＡＩ＝ａ１１１ＡＩ
Ｐ可取单位阵Ｉ。
３ 试验测试
Ｖ
ＢＩ
ＶＶ
ＢＩＨＡＩ
ｄＸＩ＋ｂｄＹｃｄＺａｄｂ－ｃｄｈ－Ｌ＝ａ２２Ｉ＋２Ｉ－２２ｄＸＩ＋ｆｄＹＩ＋ｄＨＡＢ－Ｌ＝ｅ１１
Ｈ
ＡＩ
采用由两台ＬｅｉｃａＭ５１００Ａ电子经纬仪构成的 对３Ａｘｚ经纬仪工业测量系统，ＤＣｏｏｒｓＡ软件系统ｙ
进行了对比测试。每次测试将基准尺放置３个位置，交会测量各位置的基准尺端点，并同时测量９个定向点。ＬｅｉｃａＡｘｚ测量系统在１０ｍ内的测量精 ｙ度为±０．故可将其测量结果作为评判本系０５ｍｍ，统测量质量的标准。
试验测试共进行３次，两经纬仪间的水平基线长分别为２．５、５．０、１０．０ｍ左右。表１和表２列出了３ＤＣｏｏｒｓＡ与ＬｅｉｃａＡｘｚ经纬仪测量系统在绝 ｙ
表１ 绝对定向解算成果比较／ｍｍ
序号１ ２ ３
Ａｘｚ解算结果ｙ
３ＤＣｏｏｒｓＡ解算偏差
Ｖ
（）１
ＨＨ
ＶＢｄＸＩ＋ｆｄＹＩ＋ｄＨＢＡ－ｅｄｂ－ＬＢＩ＝ｅ２２２Ｉ
式中，各系数及常数项的计算公式从略。特别地，当、对基准尺两端点ｉ还构成一个距离ｊ进行观测时，条件方程：
［（Ｘｊ－ＸＹｊ－Ｙｉ）＋ｉ）＋（
２
２
（Ｚ＝Ｄｉ）］ｊ－Ｚ
对应的误差方程为：
／２１２
ｄＸｉ＋ｇｄＹｉ＋ｇｄＺｄＸｊ－ｇ１２３ｉ－ｇ１
Ｄ
（）ｄＹｊ－ｇｄＺｊ＋ｗ２ｇ２３ｉｊ＝０
每观测一次基准尺，可列出８个观测方程和１个条
ｂ
２４９７．２１６
４９６２．３８４ １０３０１．７０４
ｈ
４．７７０ ２７．６７６ －３４．７３３
ｂΔ
０．００１ ０．００４０．００２
ｈΔ
０．００１－０．０１７０．０３７
件方程，而未知参数的个数增加６个。若系统测量
３８
表２ 目标点三维坐标解算成果比较／ｍｍ
比较项目
统计数量２７
２７ ２７ ２６最大偏差０．００７
０．００８ ０．０２９ ０．００６最小偏差
０
０ ０．００６ ０测绘信息与工程第３７卷
设计，使系统功能更完善、更实用、更可靠。参考文献
平均偏差０．００２
０．００２０．０１６０．００２
Ｘ Δ
ＹΔ Ｚ Δ
相邻点间距
［］李广云，张良琚，卫建东，等．光束法平差在工业测量１
］（）：系统ＴＳＳＴ中的应用［Ｊ．测绘学院学报，１９９６，１３２９５１０１－
［］黄桂平，李广云．基于多台电子经纬仪、全站仪的工业２
］（）：测量系统［Ｊ．测绘学院学报，２０００，１７２１０１１０４－［］周富强，张广军，江洁．现场双经纬仪三维坐标测量系３
］（）：统［Ｊ．机械工程学报，２００４，４０１１６５１６９－
［］仝志民，唐文彦，马强，等．基于Ｏ４ｅｎＧＬ的电子经纬ｐ
］：仪可视化工业测量系统［Ｊ．测控技术，２００７，２６（４）２６２８－
［］张滋黎，邾继贵，耿娜，等．双经纬仪三维坐标测量系５
］（）：统设计［Ｊ．传感技术学报，２０１０，２３５６６０６６４－［］刘尚国，郑文华，于胜文．Ｖ６Ｂ环境下积木式工业测量
］（）：系统的数据通讯［Ｊ．测绘科学，２００７，３２３１７１１７２－［］李广云，李宗春．工业测量系统原理与应用［７Ｍ］．北京：
测绘出版社，２０１１
［］冯文灏．工业测量方法及其选用的基本原则［］８Ｊ．武汉
（）：大学学报·信息科学版，２００１，２６４３３１３３６－
。２０１１０７１３ 收稿日期：－－第一作者简介：刘尚国，讲师，博士生，主要从事工程测量学、三维工业测量技术方面的教学与研究。：Ｅ－ｍａｉｌｓｄｋｄｌｓ２６．ｃｏｍ＠１ｇ
对定向参数解算和目标点三维坐标解算的偏差。
测试数据表明，两测量系统的平面定位结果趋于一致，高程定位精度随测量范围的增大而稍有差人们只关心它各个部分的别。但是对于工业目标，
８］
。而相对位置与尺寸，却不注意其绝对地理位置［
两套系统对于点间距的测量结果趋于一致，可认为３ＤＣｏｏｒｓＡ的测量质量是可靠的。
４ 结束语
测角三维坐标采集系统３ＤＣｏｏｒｓＡ已获计算机软件著作权，并在玻璃生产线辊子姿态检测、矿用自卸车外形检测等工程中得以成功应用。系统采用联机在线观测模式，实现了数据采集、存储、处理与报表输出一体化，并可在现场实时计算和显示测量误确保多测回交会测量及三维坐标解算的成果质差，
量。但是欲成为一套成熟的经纬仪测量系统，还需标准几何体拟合、空间几在三维坐标系生成及转换、
何要素计算与分析等方面开展更深入的研究及编程
ＤｅｓｉｎａｎｄＩｍｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆ３ＤＣｏｏｒｄｉｎａｔｅｓＡｃｕｉｓｉｔｉｏｎ ｇｐｑ
ＳｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＡｎｌｅＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｙｇ
ＬＩＵ Ｓｈａｎｕｏ ＹＵ Ｓｈｅｎｗｅｎ ＺＨＥＮＧ Ｗｅｎｈｕａ ＷＡＮＧ Ｘｉｉｎｇｇｇｑ
（，，，Ｑ）ＧｅｏｍａｔｉｃｓＣｏｌｌｅｅＳｈａｎｄｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏ５７９ＱｉａｎｗａｎａｎＲｏａｄｉｎｄａｏ２６６５１０，Ｃｈｉｎａ ｇｇｙｇｙｇｇｇ
：ＧＡｂｓｔｒａｃｔｅｎｅｒａｌｄｅｓｉｎｉｄｅａｓａｎｄｂａｓｉｃｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆ３Ｄｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓａｃｕｉｓｉｔｉｏｎｓｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎａｎｌｅ ｇｑｙｇ
，ｗｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ（ａｂｂｒ．３ＤＣｏｏｒｓＡ）ａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｉｔｓｋｅｔｅｃｈｎｏｌｏｉｅｓａｒｅｓｔｕｄｉｅｄｈｉｃｈｉｎｃｌｕｄｅｏｎｌｉｎｅ ｙｇ
，，ｒｅａｌｔｉｍｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｄａｔａａｃｃｅｓｓｏｅｒａｔｉｏｎａｎｄｍａｎａｅｍｅｎｔｉｎｄｉｒｅｃｔａｄｕｓｔｍｅｎｔｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｓｃａｌｅ－ ｐｇｊｇ
ｄａｔｕｍ，ｅｔｃ．Ａｎｄ３ＤＣｏｏｒｓＡ’ｓｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｉｓａｒｏｖｅｄｂｍｅａｎｓｏｆｅｘｅｒｉｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ． ｙｐｐｙｐ
：；Ｋｅｗｏｒｄｓｔｈｅｏｄｏｌｉｔｅｍｅａｓｕｒｉｎｓｓｔｅｍ；ａｎｌｅｓａｃｅｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎｉｎｄｉｒｅｃｔａｄｕｓｔｍｅｎｔ ｇｙｇｐｊｙ 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪
（上接第３２页）
ＦａｓｔＯｖｅｒａｌｌＤｅｓｉｎＭｏｄｅｏｆＴｈｅｍａｔｉｃＭａＩｎｔｅｌｌｉｅｎｔ ｇｐｇ
１２１１１３２ＭＡ ＪｕｎＧｕａｎｘｉａＵＮ ＷｅｉｘｉｎＵＩ ＸｉｕｅｉＡＩ Ｘｉａｏｈｏｎ ＷＡＮＧ Ｓ Ｃ Ｌｇｆｇ
，
，
（，，，；１ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｕｒｖｅｉｎａｎｄＭａｉｎＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｉｎｅｅｒｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔ６６ＭｉｄｄｌｅＬｏｎｈａｉＲｏａｄＺｈｅｎｚｈｏｕ４５００５２，Ｃｈｉｎａ ｙｇｐｐｇｇｇｙｇｇ
’；）２Ｕｎｉｔ６１３６３，Ｘｉａｎ７１００５４，Ｃｈｉｎａ３Ｕｎｉｔ６５０１４，Ｓｈｅｎａｎ１１００２７，Ｃｈｉｎａ ｙｇ
：ＷＡｂｓｔｒａｃｔｅｂｒｉｎｆｏｒｗａｒｄｔｈｅｔｈｅｍａｔｉｃｍａｉｎｔｅｌｌｅｃｔｕａｌｉｚｅｄｆａｓｔｏｖｅｒａｌｌｄｅｓｉｎｍｏｄｅｂａｓｅｄｏｎｏ －ｇｐｇ ｖｅｒａｌｌｄｅｓｉｎｆｌｏｗ．Ｗｅｄｅｓｃｒｉｂｅｔｈｅｋｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｍｏｄｕｌｅｉｎｍａｒｏｅｃｔｉｏｎｋｎｏｗｌｅｄｅ ｇｙｐｐｊｇ ｂａｓｅａｎｄｉｎｔｅｌｌｅｃｔｕａｌｉｚｅｄｓｅｌｅｃｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍ．Ｔｈｅｉｍｏｒｔａｎｔｔａｃｈｅｓｏｆｂｏｔｈｍｏｄｅｓａｒｅｃｏｍａｒｅｄ ｐｐｄｅｔａｉｌｅｄｌａｎｄｔｈｅｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｉｓｔｈａｔｔｈｅｉｎｔｅｌｌｅｃｔｕａｌｉｚｅｄｆａｓｔｏｖｅｒａｌｌｄｅｓｉｎｍｏｄｅｉｓｈｉｈｅｒｉｎｔｅｌｌｉ －ｙｇｇ
，，ｅｎｔｈｉｈｅｒｒｅｃｉｓｉｏｎａｎｄｆａｓｔｅｒｏｖｅｒａｌｌｄｅｓｉｎｔｈａｎｃｕｓｔｏｍｄｅｓｉｎｍｏｄｅ． ｇｇｐｇｇ
：；；ｍＫｅｗｏｒｄｓｏｖｅｒａｌｌｄｅｓｉｎ；ｉｎｔｅｌｌｅｃｔｕａｌｉｚｅｔｅｍｌａｔｅｂａｓｅａｒｏｅｃｔｉｏｎｋｎｏｗｌｅｄｅｂａｓｅ ｇｐｐｐｊｇｙ
第３７卷第１期２０１２年２月
（）文章编号：１００７３８１７２０１２０１００３６０３－－－
测绘信息与工程
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｅｏｍａｔｉｃｓ Ｖｏｌ．３７Ｎｏ．１
Ｆｅｂ．２０１２文献标志码：Ａ
测角三维坐标采集系统的设计与实现
刘尚国 于胜文 郑文华 王喜芹
（）山东科技大学测绘科学与工程学院，青岛市前湾港路５７９号，２６６５１０
摘 要：介绍了测角三维坐标采集系统设计的总体思路和基本功能，探讨了联机实时通信、数据存取操作及管理、顾及尺度基准的间接平差等关键技术，并通过试验测试，验证了系统测量的可靠性。关键词：经纬仪测量系统；角度空间前方交会；间接平差中图法分类号：Ｐ２５８
经纬仪测量系统 在大尺寸空间坐标测量领域，
因其设站灵活、测量精度高、非接触性等优点而被广泛应用。自２我国具有自主知０世纪９０年代以来，识产权的软件平台及国产化经纬仪测量系统不断涌
］１５－
。在Ｖ以Ｍ现［ｉｓｕａｌＢａｓｉｃ６．０编程环境下，ｉ －
研制了双经纬仪测量ｃｒｏｓｏｆｔＡｃｃｅｓｓ数据库为载体，
，系统测角三维坐标采集系统（本文主要３ＤＣｏｏｒｓＡ）介绍其设计流程、关键技术与试验测试。
１ 系统总体设计及功能
测角三维坐标采集系统是一种双测站多测回角由两台高精度电子经纬仪、全站仪度交会测量系统，
与计算机联机构成，通过仪器间互瞄观测获取起始方向值，通过对基准尺的测量确定尺度基准，根据角度空间前方交会测量原理来获取三维坐标，其总体设计思路如图１所示。
３ＤＣｏｏｒｓＡ１．０主要设计实现了如下功能： ①设
备联机。自动检测计算机的串行端口设置，建立计算机与电子经纬仪、全站仪的连接。②方向观测值的实时采集与处理。方向观测值通过数据线实时传输到计算机，存储于Ａ现场计算归零ｃｃｅｓｓ数据库，方向值、天顶距、竖盘指标差。③系统定向解２Ｃ值、算。利用测站仪器间精确互瞄和基准尺观测数据，完成仪器间的相对定向和绝对定向解算，建立测量系统。④三维坐标解算。依据空间前方交会原理，计算目标点的三维坐标近似值，顾及尺度基准的间接平差计算三维坐标和定向参数。⑤成果报表输，出。可将观测、计算数据方便地导入Ｅ生成以ｘｃｅｌｄａｔ文件保存的各类成果报表
。
图１ 系统总体设计思路
２ 关键技术与实现
）电子经纬仪、全站仪与计算机的联机实时通１
信。３ＤＣｏｏｒｓＡ软件的数据通信主要借助于采用事件驱动通信模式。本软件添ＭＳＣｏｍｍ控件，加了两个ＭＳ使之对应惟一固定的串Ｃｏｍｍ控件，口通道，实质上是通过物理连接对应于一台联机仪器。两路数据各行其道，避免相互干扰而出错，其具］。体实现方法可参见文献［６
）数据存取操作及管理。以Ｍ２ｉｃｒｏｓｏｆｔＡｃｃｅｓｓ 数据库为载体，借助数据访问对象ＤＡＯ（ＤａｔａＡｃ －）实现数据的存取操作。ＤｃｅｓｓＯｂｅｃｔＡＯ使用Ｍｉ －ｊ
）。基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金资助项目（２００９３７１８１１０００２
第１期刘尚国等：测角三维坐标采集系统的设计与实现
３７
提供了创建数ｃｒｏｓｏｆｔＪｅｔ数据库引擎访问数据库，
据库、定义表和字段、建立表间关系、定位和查询数据库等工具。
数据采集中，将仪器互瞄、测量基准尺、测量目，标点等三类观测设计在同一界面（如图２所示）添加多个Ｄ通过控件绑ａｔａ控件和ＭＳＦｌｅｘＧｒｉｄ控件，
实时显示数据更新、误差超定和设置数据源等操作，限等观测信息。
数据管理主要是通过数据管理器窗体（如图３，所示）作为软件主窗体的重要子窗体，它采用
基准尺、测站、ＴｒｅｅＶｉｅｗ控件显示和管理三维坐标、
测回、方向值等各类数据，并可进行数据的导入及导操作较为简便。出，
）顾及尺度基准的间接平差，系统测量的尺度３
基准由基准尺提供。通过角度空间前方交会测量及相似原理，确定当两测站间的水平基线长度ｂ及高，如图４所示）此过程为绝对定向。仪器互瞄差ｈ（
观测获取起始方向线的过程为相对定向。具体作业］。方法及计算可参见文献［７
定向测量精度直接影响整个系统测量的质量
，
图２ 数据采集界面 图３ 软件主窗体 图４ 角度空间前方交会
因此通过直接观测或解算求出的定向参数仅可作为初始值，所得三维坐标也是近似值。３ＤＣｏｏｒｓＡ软件设计中，将定向参数ＨＡＢ、ＨＢＡ、ｂ和ｈ视为待估参数，与目标点三维坐标一起进行平差计算。每观测一个目标点Ｉ，可列出两个天顶距观测方程和两个水平方向观测方程：
／２２１２
（ＶＡｒｃｔａｎ（ＸＩＺ＋ＹＩ）／Ｉ＝ａＩ）
／２１２
（（（）ＶＢｒｃｔａｎ（ＸＩ－ｂ）Ｚ＋ＹＩ）／Ｉ＝ａＩ－ｈ）
观测了ｎ个基准尺或将基准尺摆放了ｎ个位置，则））依式（和（可写出间接平差模型，即１２
８ｎ１×
Ｖ＝Ｃ
８ｎ６ｎ４）（６ｎ４）１×（＋＋×
Ｂｘ＾－ｌ
８ｎ１×
ｎ×（６ｎ４）（６ｎ４）１＋＋×
＾ｘ＋Ｗｘ＝０
ｎ×１
依附有限制条件的间接平差，得平差值：
１１Ｔ１１－－－ －
＾ｘ＝（ＮｂＮｂＷ－ｂ－ＮｂｂＣＮｃｃＣｂ）
１Ｔ１－ －
ＮｂｂＣＮｃｃＷｘ
Ｔ－１Ｔ
，式中，权阵ＮｂＢ，Ｗ＝ＢＴＰｌＮｃＮｂｂ＝ＢＰｃ＝ＣｂＣ，
／ＨＡｒｃｔａｎＹＩＸＩ） Ｉ＝ＨＡＢ－ａ（
／（ＨＢｒｃｔａｎＹＩｂ－ＸＩ） Ｉ＝ＨＢＡ＋ａ（）相应的误差方程为：
Ｖ
ＶＶｄＸＩ＋ｂｄＹＩ＋ｃｄＺＩ－ＬＡＩ＝ａ１１１ＡＩ
Ｐ可取单位阵Ｉ。
３ 试验测试
Ｖ
ＢＩ
ＶＶ
ＢＩＨＡＩ
ｄＸＩ＋ｂｄＹｃｄＺａｄｂ－ｃｄｈ－Ｌ＝ａ２２Ｉ＋２Ｉ－２２ｄＸＩ＋ｆｄＹＩ＋ｄＨＡＢ－Ｌ＝ｅ１１
Ｈ
ＡＩ
采用由两台ＬｅｉｃａＭ５１００Ａ电子经纬仪构成的 对３Ａｘｚ经纬仪工业测量系统，ＤＣｏｏｒｓＡ软件系统ｙ
进行了对比测试。每次测试将基准尺放置３个位置，交会测量各位置的基准尺端点，并同时测量９个定向点。ＬｅｉｃａＡｘｚ测量系统在１０ｍ内的测量精 ｙ度为±０．故可将其测量结果作为评判本系０５ｍｍ，统测量质量的标准。
试验测试共进行３次，两经纬仪间的水平基线长分别为２．５、５．０、１０．０ｍ左右。表１和表２列出了３ＤＣｏｏｒｓＡ与ＬｅｉｃａＡｘｚ经纬仪测量系统在绝 ｙ
表１ 绝对定向解算成果比较／ｍｍ
序号１ ２ ３
Ａｘｚ解算结果ｙ
３ＤＣｏｏｒｓＡ解算偏差
Ｖ
（）１
ＨＨ
ＶＢｄＸＩ＋ｆｄＹＩ＋ｄＨＢＡ－ｅｄｂ－ＬＢＩ＝ｅ２２２Ｉ
式中，各系数及常数项的计算公式从略。特别地，当、对基准尺两端点ｉ还构成一个距离ｊ进行观测时，条件方程：
［（Ｘｊ－ＸＹｊ－Ｙｉ）＋ｉ）＋（
２
２
（Ｚ＝Ｄｉ）］ｊ－Ｚ
对应的误差方程为：
／２１２
ｄＸｉ＋ｇｄＹｉ＋ｇｄＺｄＸｊ－ｇ１２３ｉ－ｇ１
Ｄ
（）ｄＹｊ－ｇｄＺｊ＋ｗ２ｇ２３ｉｊ＝０
每观测一次基准尺，可列出８个观测方程和１个条
ｂ
２４９７．２１６
４９６２．３８４ １０３０１．７０４
ｈ
４．７７０ ２７．６７６ －３４．７３３
ｂΔ
０．００１ ０．００４０．００２
ｈΔ
０．００１－０．０１７０．０３７
件方程，而未知参数的个数增加６个。若系统测量
３８
表２ 目标点三维坐标解算成果比较／ｍｍ
比较项目
统计数量２７
２７ ２７ ２６最大偏差０．００７
０．００８ ０．０２９ ０．００６最小偏差
０
０ ０．００６ ０测绘信息与工程第３７卷
设计，使系统功能更完善、更实用、更可靠。参考文献
平均偏差０．００２
０．００２０．０１６０．００２
Ｘ Δ
ＹΔ Ｚ Δ
相邻点间距
［］李广云，张良琚，卫建东，等．光束法平差在工业测量１
］（）：系统ＴＳＳＴ中的应用［Ｊ．测绘学院学报，１９９６，１３２９５１０１－
［］黄桂平，李广云．基于多台电子经纬仪、全站仪的工业２
］（）：测量系统［Ｊ．测绘学院学报，２０００，１７２１０１１０４－［］周富强，张广军，江洁．现场双经纬仪三维坐标测量系３
］（）：统［Ｊ．机械工程学报，２００４，４０１１６５１６９－
［］仝志民，唐文彦，马强，等．基于Ｏ４ｅｎＧＬ的电子经纬ｐ
］：仪可视化工业测量系统［Ｊ．测控技术，２００７，２６（４）２６２８－
［］张滋黎，邾继贵，耿娜，等．双经纬仪三维坐标测量系５
］（）：统设计［Ｊ．传感技术学报，２０１０，２３５６６０６６４－［］刘尚国，郑文华，于胜文．Ｖ６Ｂ环境下积木式工业测量
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。２０１１０７１３ 收稿日期：－－第一作者简介：刘尚国，讲师，博士生，主要从事工程测量学、三维工业测量技术方面的教学与研究。：Ｅ－ｍａｉｌｓｄｋｄｌｓ２６．ｃｏｍ＠１ｇ
对定向参数解算和目标点三维坐标解算的偏差。
测试数据表明，两测量系统的平面定位结果趋于一致，高程定位精度随测量范围的增大而稍有差人们只关心它各个部分的别。但是对于工业目标，
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。而相对位置与尺寸，却不注意其绝对地理位置［
两套系统对于点间距的测量结果趋于一致，可认为３ＤＣｏｏｒｓＡ的测量质量是可靠的。
４ 结束语
测角三维坐标采集系统３ＤＣｏｏｒｓＡ已获计算机软件著作权，并在玻璃生产线辊子姿态检测、矿用自卸车外形检测等工程中得以成功应用。系统采用联机在线观测模式，实现了数据采集、存储、处理与报表输出一体化，并可在现场实时计算和显示测量误确保多测回交会测量及三维坐标解算的成果质差，
量。但是欲成为一套成熟的经纬仪测量系统，还需标准几何体拟合、空间几在三维坐标系生成及转换、
何要素计算与分析等方面开展更深入的研究及编程
ＤｅｓｉｎａｎｄＩｍｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆ３ＤＣｏｏｒｄｉｎａｔｅｓＡｃｕｉｓｉｔｉｏｎ ｇｐｑ
ＳｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＡｎｌｅＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｙｇ
ＬＩＵ Ｓｈａｎｕｏ ＹＵ Ｓｈｅｎｗｅｎ ＺＨＥＮＧ Ｗｅｎｈｕａ ＷＡＮＧ Ｘｉｉｎｇｇｇｑ
（，，，Ｑ）ＧｅｏｍａｔｉｃｓＣｏｌｌｅｅＳｈａｎｄｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏ５７９ＱｉａｎｗａｎａｎＲｏａｄｉｎｄａｏ２６６５１０，Ｃｈｉｎａ ｇｇｙｇｙｇｇｇ
：ＧＡｂｓｔｒａｃｔｅｎｅｒａｌｄｅｓｉｎｉｄｅａｓａｎｄｂａｓｉｃｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆ３Ｄｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓａｃｕｉｓｉｔｉｏｎｓｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎａｎｌｅ ｇｑｙｇ
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，，ｒｅａｌｔｉｍｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｄａｔａａｃｃｅｓｓｏｅｒａｔｉｏｎａｎｄｍａｎａｅｍｅｎｔｉｎｄｉｒｅｃｔａｄｕｓｔｍｅｎｔｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｓｃａｌｅ－ ｐｇｊｇ
ｄａｔｕｍ，ｅｔｃ．Ａｎｄ３ＤＣｏｏｒｓＡ’ｓｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｉｓａｒｏｖｅｄｂｍｅａｎｓｏｆｅｘｅｒｉｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ． ｙｐｐｙｐ
：；Ｋｅｗｏｒｄｓｔｈｅｏｄｏｌｉｔｅｍｅａｓｕｒｉｎｓｓｔｅｍ；ａｎｌｅｓａｃｅｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎｉｎｄｉｒｅｃｔａｄｕｓｔｍｅｎｔ ｇｙｇｐｊｙ 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪
（上接第３２页）
ＦａｓｔＯｖｅｒａｌｌＤｅｓｉｎＭｏｄｅｏｆＴｈｅｍａｔｉｃＭａＩｎｔｅｌｌｉｅｎｔ ｇｐｇ
１２１１１３２ＭＡ ＪｕｎＧｕａｎｘｉａＵＮ ＷｅｉｘｉｎＵＩ ＸｉｕｅｉＡＩ Ｘｉａｏｈｏｎ ＷＡＮＧ Ｓ Ｃ Ｌｇｆｇ
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（，，，；１ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｕｒｖｅｉｎａｎｄＭａｉｎＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｉｎｅｅｒｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔ６６ＭｉｄｄｌｅＬｏｎｈａｉＲｏａｄＺｈｅｎｚｈｏｕ４５００５２，Ｃｈｉｎａ ｙｇｐｐｇｇｇｙｇｇ
’；）２Ｕｎｉｔ６１３６３，Ｘｉａｎ７１００５４，Ｃｈｉｎａ３Ｕｎｉｔ６５０１４，Ｓｈｅｎａｎ１１００２７，Ｃｈｉｎａ ｙｇ
：ＷＡｂｓｔｒａｃｔｅｂｒｉｎｆｏｒｗａｒｄｔｈｅｔｈｅｍａｔｉｃｍａｉｎｔｅｌｌｅｃｔｕａｌｉｚｅｄｆａｓｔｏｖｅｒａｌｌｄｅｓｉｎｍｏｄｅｂａｓｅｄｏｎｏ －ｇｐｇ ｖｅｒａｌｌｄｅｓｉｎｆｌｏｗ．Ｗｅｄｅｓｃｒｉｂｅｔｈｅｋｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｍｏｄｕｌｅｉｎｍａｒｏｅｃｔｉｏｎｋｎｏｗｌｅｄｅ ｇｙｐｐｊｇ ｂａｓｅａｎｄｉｎｔｅｌｌｅｃｔｕａｌｉｚｅｄｓｅｌｅｃｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍ．Ｔｈｅｉｍｏｒｔａｎｔｔａｃｈｅｓｏｆｂｏｔｈｍｏｄｅｓａｒｅｃｏｍａｒｅｄ ｐｐｄｅｔａｉｌｅｄｌａｎｄｔｈｅｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｉｓｔｈａｔｔｈｅｉｎｔｅｌｌｅｃｔｕａｌｉｚｅｄｆａｓｔｏｖｅｒａｌｌｄｅｓｉｎｍｏｄｅｉｓｈｉｈｅｒｉｎｔｅｌｌｉ －ｙｇｇ
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