GAT陀螺全站仪误差分析与贯通测量模拟系统设计研究
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摘要
GAT陀螺全站仪是具有我国自主知识产权的高精度磁悬浮陀螺全站仪,大量工程实践表明其已实现优于±5秒的测量精度,在精密地下工程等测量工作中日益发挥出重要的作用。分析与评价GAT陀螺全站仪的测量精度是需要进行的重要工作,对地下贯通测量工作的模拟与优化分析也是一个重要的研究课题。
本文首先简要介绍了GAT陀螺全站仪的基本测量原理,并从仪器结构、测量过程与仪器物理动态过程等方面对磁悬浮陀螺全站仪的测量误差进行分类与分析研究；对磁悬浮陀螺全站仪的技术创新进行了总结与说明,对磁悬浮陀螺仪的特点与优势进行了系统的比较与说明。最后,基于Visual C++ 6.0开发了贯通测量模拟仿真系统,该系统可以对陀螺全站仪采集的野外数据进行导线网平差,并利用模拟方位角进行模拟仿真计算,可以动态、最优地确定陀螺边的最优测量位置,并直观地反映出加测的陀螺边的最优测量效果,实现地下贯通测量工作的最优化设计过程,实现了地下测量优化工作的动态辅助设计功能。
本文的研究意义在于对陀螺全站仪的误差源进行了基本分析与分类研究,为磁悬浮陀螺全站仪的误差分析奠定了基础；实现了贯通测量模拟系统,从而可以动态地分析地下测量的误差分布规律,并为贯通测量的动态最优化设计提供了基于实际观测数据与优化方案可视化选择建立了基本的实验平台。
GAT magnetic suspended Gyro Total Station is a high precision survey instrument which owned china knowledge right. Many real survey projects proved that it have realized the precision above±5 seconds and takes important role in the accurate underground surveying. Analyzing the source of errors and evaluating the precision of GAT total is an important work. Meanwhile, modeling and optimizing the underground through-survey procedure is another important research subject.
Firstly, this paper briefly introduced the basic principles of GAT gyro total station. And then, based on the instrument structure, surveying procedure and instrument physic and dynamic motion, classified and analyzed the error sources of it. Thirdly, summarized the technique innovations and introduced the features and advantages of the GAT gyro total station. Finally, based on the Visual C++ 6.0 system, developed a through-survey modeling and optimizing software system. This system can adjust the survey control net data and adjust with imitated data to recognize the optimized location of gyro measurement to realize the optimized survey effect. This system provided the assistance designs functions to realize the dynamic optimizing of underground through-survey.
The research significance of this thesis is that it basely classified and analyzed the sources of survey errors of GAT gyro total station which is basic to the survey data analyzing. Secondly, realized the modeling system of through-survey to imitate the basic principles of error distribution, and set up a basic visual test platform for dynamic optimizing of underground through-survey network.
本文首先简要介绍了GAT陀螺全站仪的基本测量原理,并从仪器结构、测量过程与仪器物理动态过程等方面对磁悬浮陀螺全站仪的测量误差进行分类与分析研究；对磁悬浮陀螺全站仪的技术创新进行了总结与说明,对磁悬浮陀螺仪的特点与优势进行了系统的比较与说明。最后,基于Visual C++ 6.0开发了贯通测量模拟仿真系统,该系统可以对陀螺全站仪采集的野外数据进行导线网平差,并利用模拟方位角进行模拟仿真计算,可以动态、最优地确定陀螺边的最优测量位置,并直观地反映出加测的陀螺边的最优测量效果,实现地下贯通测量工作的最优化设计过程,实现了地下测量优化工作的动态辅助设计功能。
本文的研究意义在于对陀螺全站仪的误差源进行了基本分析与分类研究,为磁悬浮陀螺全站仪的误差分析奠定了基础；实现了贯通测量模拟系统,从而可以动态地分析地下测量的误差分布规律,并为贯通测量的动态最优化设计提供了基于实际观测数据与优化方案可视化选择建立了基本的实验平台。
GAT magnetic suspended Gyro Total Station is a high precision survey instrument which owned china knowledge right. Many real survey projects proved that it have realized the precision above±5 seconds and takes important role in the accurate underground surveying. Analyzing the source of errors and evaluating the precision of GAT total is an important work. Meanwhile, modeling and optimizing the underground through-survey procedure is another important research subject.
Firstly, this paper briefly introduced the basic principles of GAT gyro total station. And then, based on the instrument structure, surveying procedure and instrument physic and dynamic motion, classified and analyzed the error sources of it. Thirdly, summarized the technique innovations and introduced the features and advantages of the GAT gyro total station. Finally, based on the Visual C++ 6.0 system, developed a through-survey modeling and optimizing software system. This system can adjust the survey control net data and adjust with imitated data to recognize the optimized location of gyro measurement to realize the optimized survey effect. This system provided the assistance designs functions to realize the dynamic optimizing of underground through-survey.
The research significance of this thesis is that it basely classified and analyzed the sources of survey errors of GAT gyro total station which is basic to the survey data analyzing. Secondly, realized the modeling system of through-survey to imitate the basic principles of error distribution, and set up a basic visual test platform for dynamic optimizing of underground through-survey network.
引文
[1]王梦恕.21世纪是隧道及地下工程开发的世纪[R].西安：西安建筑科技大学土木学院,2006
[2]赵吉先,吕开云,聂运菊.地下工程测量发展回顾与展望[J].测绘通报,2006.10：51-52
[3]韩群柱,耿宏锁,李宇.地下工程导线测量中加测陀螺方位角的最佳位置研究[J].西北农林科技大学学报(自然科学版),2005.12：116-120
[4]刘小生,罗任秀.陀螺经纬仪稳定性分析研究[J].有色金属,2005.1
[5]张海东. Y/JTG-1陀螺全站仪性能分析[D].郑州：中国人民解放军信息工程大学
[6]杨志强,李光春,石震.GAT-08高精度陀螺全站仪研制及其在长江隧道贯通测量中的应用[A].第三届全国交通工程测量学术研讨会论文集[C].西安：西安地图出版社,2007：26-30
[7]张正禄,李广云,潘国荣,等.工程测量学[M].武汉：武汉大学出版社,2005：442-448
[8]于德全.基于PDA的土地资源调查系统的研究与实现[D].西安：西安科技大学
[9]刘少情,吴慧中,王国中.基于Windows CE 3.0的嵌入式系统开发[J].计算机与现代化,2002年第2期
[10]史剑珺.基于PDA的空间信息应用技术研究[D].合肥：国防科技大学
[11]李蕊,刘爽. Windows CE下实现GPS接收机与掌上电脑的串行通讯[J].应用科技,2005.1
[12]李军正,李建文,郝金明.基于Windows CE MSCEComm控件的串行通信[J].测绘工程,2005.6
[13]周立.基于嵌入式GIS的地籍管理信息系统设计与开发[J].现代测绘,2005.8
[14]蔡昌盛,高井祥,孙久运.基于掌上电脑的全站仪自动测量的实现[J].测绘通报,2004年第8期
[15]郭劲兵,郭巧,成学文.基于PDA的电子地图的研究[J].计算机与数字工程,2005.3
[16]李建平,赵江洪,张柏.基于掌上电脑的地下管线普查与测量系统[J].计算机工程与应用,2005.3
[17]吴长悦.掌上电脑与全站仪通信软件的研制与开发[J].测绘通报,2005年第4期
[18]杨成忠.全站仪与Porket PC的通讯技术[J].测绘通报,2005年第4期
[19]黄壁.基于PDA型移动信息系统的设计与实现[D].成都：西南交通大学,2005.06
[20]王若璞,李建伟,丛明日. Windows CE下手持电脑与全站仪通讯的软、硬件实现[J].测绘技术装备,2006年第1期
[21]王德军.基于PDA的移动勘测办公系统建立[D].成都：西南交通大学.2006.3
[22]刘俊清,李克,郭锋等.利用掌上电脑开发水准测量记薄软件[J].东北地震研究,2006.3
[23]韦忠.基于PDA的公路测量放样系统研究[J].地理空间信息,2006.4
[24]史先琳.基于PDA的移动GIS技术的研究与设计[D].成都：四川大学,2006.05
[25]刘建军,吕开云.基于Windows CE的电子平板测量系统开发[J].东华理工学院学报,2006.6
[26]郭玉珍,唐诗华,张向伟等.基于EVC的PDA与全站仪数据通信[J].西部探矿工程,2006年第10期
[27]刘庚.基于PDA的个人导航系统的研究与应用[D].大连：大连理工大学,2006.12
[28]观沧海.嵌入式系统的发展历史及前景[EB/OL],2007-09-05
[29]刘光明,唐颖哲,宋小勇.基于PDA的TOPCON GPS控制软件[J].测绘通报,2006年第7期
[30]黄敏.基于PDA/GPS的移动数据采集系统研究与应用[D].成都：西南石油大学.2006.4
[31]龚建伟,熊光明. Visual C++/Turbo C串口通信编程实践(第2版)[M].北京：电子工业出版社,2007.6：10-11
[32]Microsoft Co.:《Microsoft Developer Network (MSDN) 2005》
[33]范百兴,黄远宏.基于PDA和全站仪的既有铁路线一体化勘测系统开发与应用[A].第三届全国交通工程测量学术研讨会论文集[C].西安：西安地图出版社,2007：129-133
[34]张冬泉,谭南林,王雪梅等. Windows CE实用开发技术[M].北京：电子工业出版社,2006.9：369
[35]肖文鹏.嵌入式Linux开发系列之一：走进嵌入式Linux的世界[EB/OL],2003.09-01
[36]何宗键著. Windows CE嵌入式系统[M].北京航空航天大学出版社,2006.9：1
[37]仲树明,姚连璧.基于PDA和全站仪的圆桩定位方法与实现[A].第三届全国交通工程测量学术研讨会论文集[C].西安：西安地图出版社,2007：118-122
[38]苏琦.串口通讯基础及S3C2410 UART控制器[EB/OL],2008-04-21
[39]付杰.用MFC实现串口编程[EB/OL],2000-08-04
[40]廖中平,唐诗华.基于PC-E500与全站仪数据流的软、硬件实现[J].地矿测绘,2000.6
[41]Allen Denver. Serial Communications in Win32,December 11,1995
[42]Nikon Geotecs Co.,Ltd.:Nikon DTM-350/330/352/332 Communication Interface Manual
[43]王红梅.磁悬浮寻北仪系统的自适应控制[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学.2006.6
[44]潘正风,杨正尧,程效军等.数字测图原理与方法[M].武汉：武汉大学出版社,2005.8：180-181
[45]孔祥元,梅是义.控制测量学下册[M].武汉：武汉大学出版社,1996.5：77-79
[46]邬熙娟,江国焰,高俊强.子午线收敛角计算公式及计算精度分析[J].现代测绘,2005.12
[47]葛永慧,余哲,刘志德.测绘编程基础[M].北京：测绘出版社,2002：31-38
[48]杨志强,王树元等.误差理论与数据优化处理[M].西安：西安地图出版社,2002.9：182-190
[49]武汉大学测绘学院测量平差学科组.误差理论与测量平差基础[M].武汉：武汉大学出版社,2003.1：102-103
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[48]杨志强,王树元等.误差理论与数据优化处理[M].西安：西安地图出版社,2002.9：182-190
[49]武汉大学测绘学院测量平差学科组.误差理论与测量平差基础[M].武汉：武汉大学出版社,2003.1：102-103