數(shù)字?jǐn)z影測量儀及結(jié)合激光跟蹤技術(shù)的數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)的制作方法

專利名稱：數(shù)字?jǐn)z影測量儀及結(jié)合激光跟蹤技術(shù)的數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)，尤其涉及數(shù)字?jǐn)z影測量儀及結(jié)合激光跟蹤技術(shù)的數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)因其測量速度快等特點(diǎn)，在非地形測量和工業(yè)測量中得到了廣泛的應(yīng)用。然而，在大尺度、遠(yuǎn)距離的測量場合，空氣擾動(dòng)帶給攝影測量準(zhǔn)確度的不利影響始終未能很好地克服。具體而言，當(dāng)被測目標(biāo)點(diǎn)陣(即由多個(gè)分別經(jīng)被測目標(biāo)物標(biāo)記的目標(biāo)點(diǎn)組成，且這些被測目標(biāo)物根據(jù)待測定物的形狀進(jìn)行布置)的范圍較寬且距離數(shù)字?jǐn)z影測量儀較遠(yuǎn)時(shí)，測量環(huán)境中的空氣擾動(dòng)就會(huì)造成被測目標(biāo)點(diǎn)陣中的各目標(biāo)點(diǎn)的測量坐標(biāo)值整體偏移這些目標(biāo)點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)值，而目前通常采取長時(shí)間多次測量以求解各目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)的平均值的方式來減小空氣擾動(dòng)帶來的測量誤差，但這種方式降低了數(shù)字?jǐn)z影測量的工作效率，不適用于要求快速測量的場合。授權(quán)公告號(hào)為CN101694370B的發(fā)明專利(下稱參考文獻(xiàn))提供了一種大尺寸工業(yè)攝影測量系統(tǒng)的空間誤差場獲取方法，該方法使用了一種基準(zhǔn)裝置，并先后通過攝影測量系統(tǒng)和激光跟蹤儀對(duì)該基準(zhǔn)裝置中多個(gè)相同的目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行測量，從而得到的空間測量場和空間基準(zhǔn)場，并由此獲得攝影測量系統(tǒng)的空間誤差場，最后再根據(jù)由空間誤差場建立的空間誤差場模型對(duì)攝影測量系統(tǒng)進(jìn)行誤差補(bǔ)償。根據(jù)其說明書的記載，該參考文獻(xiàn)實(shí)際上是利用激光跟蹤儀較高的測量精度來幫助確定攝影測量系統(tǒng)的像面、基線等誤差，這些誤差主要與測量環(huán)境的照明條件、攝影測量系統(tǒng)的現(xiàn)場測量方案和測量布局的因素有關(guān)，但并不涉及空氣擾動(dòng)的因素。并且，空氣擾動(dòng)對(duì)攝影測量準(zhǔn)確度的影響是在對(duì)待測定物(如大型設(shè)備、工件等)進(jìn)行實(shí)際測量時(shí)才會(huì)考慮，對(duì)基準(zhǔn)裝置的測量并不能準(zhǔn)確反映實(shí)際測量時(shí)的空氣擾動(dòng)情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可有效改善因空氣擾動(dòng)對(duì)數(shù)字?jǐn)z影測量準(zhǔn)確度帶來不利影響的結(jié)合激光跟蹤技術(shù)的數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)及可以用于該系統(tǒng)的數(shù)字?jǐn)z影測量儀。本發(fā)明的一種結(jié)合激光跟蹤技術(shù)的數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)，包括:被測目標(biāo)點(diǎn)陣，所述被測目標(biāo)點(diǎn)陣由多個(gè)分別經(jīng)被測目標(biāo)物標(biāo)記的目標(biāo)點(diǎn)組成，且這些被測目標(biāo)物根據(jù)待測定物的形狀進(jìn)行布置；數(shù)字?jǐn)z影測量儀，所述數(shù)字?jǐn)z影測量儀的數(shù)量為至少兩臺(tái)，并能同時(shí)觀測所述被測目標(biāo)點(diǎn)陣中所有的目標(biāo)點(diǎn)；該系統(tǒng)使用了至少一臺(tái)分別與所述各數(shù)字?jǐn)z影測量儀標(biāo)定了相對(duì)位置的激光跟蹤儀，由該激光跟蹤儀所跟蹤的反射器固定在被測目標(biāo)點(diǎn)陣中并與其中的至少一個(gè)被測目標(biāo)物建立有確定的相對(duì)位置；并且，由這至少一個(gè)與反射器建立有確定相對(duì)位置的被測目標(biāo)物所標(biāo)記的目標(biāo)點(diǎn)即為數(shù)字?jǐn)z影測量該被測目標(biāo)點(diǎn)陣中各目標(biāo)點(diǎn)的基準(zhǔn)點(diǎn)，該數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)所得各目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)值均以基準(zhǔn)點(diǎn)與激光跟蹤儀之間的相對(duì)位置確定；其中至少一臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測量儀采用了以下結(jié)構(gòu):包括一個(gè)具有一定深度的機(jī)座，在該機(jī)座的上端經(jīng)二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)安裝有反光鏡，機(jī)座內(nèi)由上至下安裝有鏡頭和感光元件，當(dāng)所述反光鏡在二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)至一定方位時(shí)，指向該反光鏡的外界光線可在該反光鏡的反射下通過鏡頭被感光元件所接收。本發(fā)明的測量系統(tǒng)與參考文獻(xiàn)的主要區(qū)別在于:第一，本發(fā)明實(shí)際是對(duì)待測定物進(jìn)行測量，而參考文獻(xiàn)是對(duì)其專用基準(zhǔn)裝置進(jìn)行測量。其中，“待測定物”的含義是指，通過測量能夠了解其幾何情況，并根據(jù)所了解的幾何情況能夠?qū)ζ涫褂眠M(jìn)行評(píng)價(jià)的物體。然而，參考文獻(xiàn)并不對(duì)基準(zhǔn)裝置的使用進(jìn)行評(píng)價(jià)，采用該基準(zhǔn)裝置只是為了獲得攝影測量系統(tǒng)本身的測量誤差。因此，所述待測定物與基準(zhǔn)裝置是不同的概念。第二，本發(fā)明將被測目標(biāo)點(diǎn)陣中的至少一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)作為數(shù)字?jǐn)z影測量該被測目標(biāo)點(diǎn)陣中各目標(biāo)點(diǎn)的基準(zhǔn)點(diǎn)，該數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)所得各目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)值均以基準(zhǔn)點(diǎn)與激光跟蹤儀之間的相對(duì)位置確定。這樣設(shè)定的原因在于，實(shí)際測量環(huán)境中的空氣擾動(dòng)會(huì)造成被測目標(biāo)點(diǎn)陣中的各目標(biāo)點(diǎn)的測量坐標(biāo)值整體偏移這些目標(biāo)點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)值，因此，對(duì)于空氣擾動(dòng)的影響，只要控制最少一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)(基準(zhǔn)點(diǎn))的坐標(biāo)偏移，就能對(duì)其他目標(biāo)點(diǎn)的的坐標(biāo)偏移進(jìn)行約束。從上述區(qū)別可知，本發(fā)明的數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)能夠根據(jù)實(shí)測環(huán)境中的空氣擾動(dòng)情況對(duì)各目標(biāo)點(diǎn)的數(shù)字?jǐn)z影測量進(jìn)行實(shí)時(shí)地調(diào)整，從而有效改善因空氣擾動(dòng)對(duì)數(shù)字?jǐn)z影測量準(zhǔn)確度帶來不利影響。進(jìn)一步的，本發(fā)明上述數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)對(duì)所述被測目標(biāo)點(diǎn)陣中各目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)值最好按以下方式確定:首先，標(biāo)定激光跟蹤儀在測量坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值；其次，通過激光跟蹤儀標(biāo)定反射器，并根據(jù)該反射器與相應(yīng)基準(zhǔn)點(diǎn)之間的相對(duì)位置換算得到所述基準(zhǔn)點(diǎn)相對(duì)激光跟蹤儀的坐標(biāo)值；其次，以基準(zhǔn)點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立基準(zhǔn)坐標(biāo)系，通過數(shù)字?jǐn)z影測量所述被測目標(biāo)點(diǎn)陣中各目標(biāo)點(diǎn)在該基準(zhǔn)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值；其次，將所述各目標(biāo)點(diǎn)在基準(zhǔn)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值換算為各目標(biāo)點(diǎn)在測量坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值。由此，通過各臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測量儀只測量所述被測目標(biāo)點(diǎn)陣中各目標(biāo)點(diǎn)對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)的相對(duì)坐標(biāo)，從而可減小數(shù)字?jǐn)z影測量誤差。進(jìn)一步的，本發(fā)明上述數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)中所述被測目標(biāo)點(diǎn)陣中最好設(shè)有I至3個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)。進(jìn)一步的，本發(fā)明上述數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)還使用了若干組參考點(diǎn)，每組參考點(diǎn)均由至少三個(gè)分別經(jīng)參考目標(biāo)物所標(biāo)記的參考點(diǎn)組成；并且，每臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測量儀在其特定觀測方位上均能夠觀測到至少一組參考點(diǎn)，且每臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測量儀在其特定觀測方位上所能觀測到的至少一組參考點(diǎn)中的任意兩個(gè)參考點(diǎn)之間的基準(zhǔn)距離是已知的；并且，每臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測量儀在其特定觀測方位上通過對(duì)其變焦鏡頭進(jìn)行焦距矯正以使該數(shù)字?jǐn)z影測量儀測量到的所述至少一組參考點(diǎn)中任意兩個(gè)參考點(diǎn)之間的實(shí)測距離趨近于這兩個(gè)參考點(diǎn)之間的已知基準(zhǔn)距離。本發(fā)明的另一種結(jié)合激光跟蹤技術(shù)的數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)，包括:被測目標(biāo)群，所述被測目標(biāo)群劃分為至少兩處被測目標(biāo)點(diǎn)陣，每處被測目標(biāo)點(diǎn)陣均由多個(gè)分別經(jīng)被測目標(biāo)物標(biāo)記的目標(biāo)點(diǎn)組成，且這些被測目標(biāo)物根據(jù)待測定物的形狀進(jìn)行布置；數(shù)字?jǐn)z影測量儀，所述數(shù)字?jǐn)z影測量儀具有使該數(shù)字?jǐn)z影測量儀得以觀測到所述被測目標(biāo)群內(nèi)至少兩處被測目標(biāo)點(diǎn)陣中所有目標(biāo)點(diǎn)的二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)，該二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)具有測量水平轉(zhuǎn)角和俯仰轉(zhuǎn)角的角度傳感器，并且，任意一處被測目標(biāo)點(diǎn)陣中所有的目標(biāo)點(diǎn)均能被至少兩臺(tái)所述的數(shù)字?jǐn)z影測量儀所同時(shí)觀測；該數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)使用了一定數(shù)量且分別與所述各數(shù)字?jǐn)z影測量儀標(biāo)定了相對(duì)位置的激光跟蹤儀，每一處被測目標(biāo)點(diǎn)陣中均固定有與該被測目標(biāo)點(diǎn)陣中的至少一個(gè)被測目標(biāo)物建立有確定相對(duì)位置的反射器，且每一個(gè)反射器均能被至少一臺(tái)激光跟蹤儀所跟蹤；并且，在每一處被測目標(biāo)點(diǎn)陣中，由與固定在該被測目標(biāo)點(diǎn)陣中的反射器建立有確定相對(duì)位置的被測目標(biāo)物所標(biāo)記的目標(biāo)點(diǎn)即為數(shù)字?jǐn)z影測量該被測目標(biāo)點(diǎn)陣中各目標(biāo)點(diǎn)的基準(zhǔn)點(diǎn)，該數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)所得的所述各目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)值均以該基準(zhǔn)點(diǎn)與對(duì)應(yīng)激光跟蹤儀之間的相對(duì)位置確定；其中至少一臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測量儀采用了以下結(jié)構(gòu):包括一個(gè)具有一定深度的機(jī)座，在該機(jī)座的上端經(jīng)二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)安裝有反光鏡，機(jī)座內(nèi)由上至下安裝有鏡頭和感光元件，當(dāng)所述反光鏡在二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)至一定方位時(shí)，指向該反光鏡的外界光線可在該反光鏡的反射下通過鏡頭被感光元件所接收。本發(fā)明上述第二種數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)相比于第一種數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)主要區(qū)別在于增加了使數(shù)字?jǐn)z影測量儀進(jìn)行水平旋轉(zhuǎn)和俯仰旋轉(zhuǎn)的二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)，并且二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)中具有測量水平轉(zhuǎn)角和俯仰轉(zhuǎn)角的角度傳感器，這樣，就能夠提高數(shù)字?jǐn)z影測量儀的觀測范圍，使數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)能夠?qū)Υ蟪叨鹊谋粶y目標(biāo)群進(jìn)行測量。進(jìn)一步的，本發(fā)明上述第二種數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)對(duì)所述各被測目標(biāo)點(diǎn)陣中各目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)值最好按以下方式確定:首先，標(biāo)定激光跟蹤儀在測量坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值；其次，通過激光跟蹤儀標(biāo)定相應(yīng)反射器，并根據(jù)該反射器與相應(yīng)基準(zhǔn)點(diǎn)之間的相對(duì)位置換算得到所述基準(zhǔn)點(diǎn)相對(duì)激光跟蹤儀的坐標(biāo)值；其次，以基準(zhǔn)點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立基準(zhǔn)坐標(biāo)系，通過數(shù)字?jǐn)z影測量相應(yīng)被測目標(biāo)點(diǎn)陣中 各目標(biāo)點(diǎn)在該基準(zhǔn)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值；其次，將所述各目標(biāo)點(diǎn)在基準(zhǔn)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值換算為各目標(biāo)點(diǎn)在測量坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值。進(jìn)一步的，本發(fā)明上述第二種數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)中各被測目標(biāo)點(diǎn)陣中設(shè)有I至3個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)。進(jìn)一步的，本發(fā)明上述第二種數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)中，若任意一臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測量儀中的感光元件對(duì)該數(shù)字?jǐn)z影測量儀轉(zhuǎn)動(dòng)角度的分辨精度高于二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)中的角度傳感器對(duì)該轉(zhuǎn)動(dòng)角度的分辨精度，則，該數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)還使用有經(jīng)固定目標(biāo)物標(biāo)記的固定點(diǎn)；并使所述數(shù)字?jǐn)z影測量儀在觀測該固定目標(biāo)物的同時(shí)由二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)分別沿水平方向和豎直方向轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，若設(shè)二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)的角度傳感器檢測到的該水平轉(zhuǎn)角為\度、豎直轉(zhuǎn)角為^度，而通過感光元件檢測到的該水平轉(zhuǎn)角為％度、豎直轉(zhuǎn)角為@2度，則將對(duì)所述角度傳感器測量信號(hào)的補(bǔ)償量確定為:水平轉(zhuǎn)角的角度補(bǔ)償量為(O2-Q1)度，豎直轉(zhuǎn)角的角度補(bǔ)償量為(P2-P1)度。進(jìn)一步的，本發(fā)明上述第二種數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)還使用了若干組參考點(diǎn)，每組參考點(diǎn)均由至少三個(gè)分別經(jīng)參考目標(biāo)物所標(biāo)記的參考點(diǎn)組成；并且，每臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測量儀在其特定觀測方位上均能夠觀測到至少一組參考點(diǎn)，且每臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測量儀在其特定觀測方位上所能觀測到的至少一組參考點(diǎn)中的任意兩個(gè)參考點(diǎn)之間的基準(zhǔn)距離是已知的；并且，每臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測量儀在其特定觀測方位上通過對(duì)其變焦鏡頭進(jìn)行焦距矯正以使該數(shù)字?jǐn)z影測量儀測量到的所述至少一組參考點(diǎn)中任意兩個(gè)參考點(diǎn)之間的實(shí)測距離趨近于這兩個(gè)參考點(diǎn)之間的已知基準(zhǔn)距離。
本發(fā)明提供的用于上述數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)的復(fù)合式被測目標(biāo)，包括支撐本體和同時(shí)安裝在所述支撐本體上的被測目標(biāo)物和反射器，所述反射器與被測目標(biāo)物間隔開一定距離以使反射器不會(huì)妨礙數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)對(duì)所述被測目標(biāo)物的觀測，且所述被測目標(biāo)物和反射器之間建立有確定的相對(duì)位置。本發(fā)明提供的可用于上述數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)的數(shù)字?jǐn)z影測量儀，包括一個(gè)具有一定深度的機(jī)座，在該機(jī)座的上端經(jīng)二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)安裝有反光鏡，機(jī)座內(nèi)由上至下安裝有鏡頭和感光元件，當(dāng)所述反光鏡在二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)至一定方位時(shí)，指向該反光鏡的外界光線可在該反光鏡的反射下通過鏡頭被感光元件所接收。進(jìn)一步的，所述二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)包括水平碼盤和俯仰碼盤，所述反光鏡安裝在俯仰碼盤的俯仰轉(zhuǎn)軸上并能夠由電機(jī)驅(qū)動(dòng)繞該俯仰轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，所述俯仰轉(zhuǎn)軸又通過支架安裝在水平碼盤上并能夠由電機(jī)驅(qū)動(dòng)繞水平轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。顯然，除用于本發(fā)明的數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)外，該數(shù)字?jǐn)z影測量儀也可用于其他測量場合。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)的組成示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例的數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)的平面布置示意圖。圖3為本發(fā)明通過感光元件對(duì)數(shù)字?jǐn)z影測量儀的轉(zhuǎn)動(dòng)角度進(jìn)行分辨的原理圖。圖4為數(shù)字?jǐn)z影測量儀中角度傳感器測量誤差對(duì)數(shù)字?jǐn)z影測量誤差的影響示意圖。圖5為數(shù)字?jǐn)z影測量儀中變焦鏡頭的焦距誤差對(duì)數(shù)字?jǐn)z影測量誤差的影響示意圖。圖6為本發(fā)明具體實(shí)施方式
所使用的一種數(shù)字?jǐn)z影測量儀的具體結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為本發(fā)明具體實(shí)施方式
所使用的一種數(shù)字?jǐn)z影測量儀的工作原理圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的第一種數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)如圖1所示，包括:被測目標(biāo)點(diǎn)陣300，所述被測目標(biāo)點(diǎn)陣300由多個(gè)分別經(jīng)被測目標(biāo)物310標(biāo)記的目標(biāo)點(diǎn)組成，且這些被測目標(biāo)物310根據(jù)待測定物的形狀進(jìn)行布置；數(shù)字?jǐn)z影測量儀100，所述數(shù)字?jǐn)z影測量儀100的數(shù)量為四臺(tái)，并能同時(shí)觀測所述被測目標(biāo)點(diǎn)陣300中所有的目標(biāo)點(diǎn)；此外，該系統(tǒng)使用了一臺(tái)分別與所述各數(shù)字?jǐn)z影測量儀100標(biāo)定了相對(duì)位置的激光跟蹤儀200，由該激光跟蹤儀200所跟蹤的反射器400固定在所述被測目標(biāo)點(diǎn)陣300中并與其中的一個(gè)被測目標(biāo)物310建立有確定的相對(duì)位置；由這個(gè)與反射器400建立有確定相對(duì)位置的被測目標(biāo)物310所標(biāo)記的目標(biāo)點(diǎn)為數(shù)字?jǐn)z影測量該被測目標(biāo)點(diǎn)陣300中各目標(biāo)點(diǎn)的基準(zhǔn)點(diǎn)301，該數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)所得各目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)值均以基準(zhǔn)點(diǎn)301與激光跟蹤儀200之間的相對(duì)位置確定。圖1所示的數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)包括了三個(gè)坐標(biāo)系，第一個(gè)是測量坐標(biāo)系W (Xff, Yff,Zff),該數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)最終所要得到的即是被測目標(biāo)點(diǎn)陣300中各目標(biāo)點(diǎn)在該測量坐標(biāo)系W (Xff, Yff, Zff)下的坐標(biāo)值，當(dāng)激光跟蹤儀200分別與圖中的四臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測量儀100標(biāo)定了相對(duì)位置后，該激光跟蹤儀200以及四臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測量儀100在測量坐標(biāo)系W (XW，YW，Zff)的機(jī)械坐標(biāo)原點(diǎn)即被確定。第二個(gè)是激光跟蹤儀200的機(jī)械坐標(biāo)系U (Xu, Yu, Zu),當(dāng)激光跟蹤儀200標(biāo)定反射器400后，由于反射器400與基準(zhǔn)點(diǎn)301建立有確定的相對(duì)位置，因此該基準(zhǔn)點(diǎn)301在所述機(jī)械坐標(biāo)系U (Xu, Yu,Zu)下的坐標(biāo)值即被確定。第三個(gè)是基準(zhǔn)坐標(biāo)系D (XD，YD，ZD)，該基準(zhǔn)坐標(biāo)系D (XD，YD，Zd)是以基準(zhǔn)點(diǎn)301為坐標(biāo)原點(diǎn)建立。以往，由于空氣擾動(dòng)的影響，僅由上述四臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測量儀100所測量到的被測目標(biāo)點(diǎn)陣300中各目標(biāo)點(diǎn)在測量坐標(biāo)系W (Xff, Yff, Zff)下的坐標(biāo)值整體發(fā)生了偏移。為了消除空氣擾動(dòng)的影響，圖1所示的數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)可以通過將所述基準(zhǔn)點(diǎn)301在機(jī)械坐標(biāo)系U (Xu, Yu, Zu)下的坐標(biāo)值以及激光跟蹤儀200在測量坐標(biāo)系W (Xff, Yff,Zw)下的坐標(biāo)值進(jìn)行換算從而得到該基準(zhǔn)點(diǎn)301在測量坐標(biāo)系W (XW，YW，ZW)下的坐標(biāo)值；之后，再通過將激光跟蹤儀200測量下的該基準(zhǔn)點(diǎn)301在測量坐標(biāo)系W (Xff, Yff, Zff)下的坐標(biāo)值與四臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測量儀100測量下的該基準(zhǔn)點(diǎn)301在測量坐標(biāo)系W (XW，YW，ZW)下的坐標(biāo)值進(jìn)行對(duì)比，然后，將對(duì)四臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測量儀100測量下的各目標(biāo)點(diǎn)在測量坐標(biāo)系W(Xw，Yw，Zff)下的坐標(biāo)值整體進(jìn)行偏移從而使激光跟蹤儀200測量下的該基準(zhǔn)點(diǎn)301在測量坐標(biāo)系W (Xw，Yw，Zff)下的坐標(biāo)值與四臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測量儀100測量下的該基準(zhǔn)點(diǎn)301在測量坐標(biāo)系W (Xw，Yw，Zw)下的坐標(biāo)值相互吻合。這樣，就使得該數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)所測得的各目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)值均通過了基準(zhǔn)點(diǎn)301與激光跟蹤儀200之間的相對(duì)位置來確定，由于激光跟蹤儀200的測量不受空氣擾動(dòng)的影響，因此，本發(fā)明的數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)實(shí)際上就克服了空氣擾動(dòng)問題。然而，由于本發(fā)明的上述數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)仍然要通過四臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測量儀100測量被測目標(biāo)點(diǎn)陣300中各目標(biāo)點(diǎn)在測量坐標(biāo)系W (Xff, Yff, Zff)下的坐標(biāo)值，因此還存在各臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測量儀100在測量坐標(biāo)系W (xw，Yw，zw)中標(biāo)定精度等問題。因此，本發(fā)明建議將被測目標(biāo)點(diǎn)陣300中各目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)值按以下方式確定:首先，標(biāo)定激光跟蹤儀200在測量坐標(biāo)系W (Xff, Yff, Zw)下的坐標(biāo)值；其次，通過激光跟蹤儀200標(biāo)定反射器400，并根據(jù)該反射器400與相應(yīng)基準(zhǔn)點(diǎn)301之間的相對(duì)位置換算得到該基準(zhǔn)點(diǎn)301在所述機(jī)械坐標(biāo)系U(XujYujZu)下的坐標(biāo)值；其次，通過數(shù)字?jǐn)z影測量所述被測目標(biāo)點(diǎn)陣300中各目標(biāo)點(diǎn)在基準(zhǔn)坐標(biāo)系D (XD, Yd, Zd)下的坐標(biāo)值；其次，將所述各目標(biāo)點(diǎn)在基準(zhǔn)坐標(biāo)系D (XD, Yd, Zd)下的坐標(biāo)值換算為各目標(biāo)點(diǎn)在測量坐標(biāo)系W (XW，YW，ZW)下的坐標(biāo)值。顯然，這種方式將進(jìn)一步提高數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)的測量精度。當(dāng)然，由于該方式仍基于坐標(biāo)融合，因此，所述激光跟蹤儀200實(shí)際上仍視為與各臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測量儀100標(biāo)定了相對(duì)位置。可見，本發(fā)明的術(shù)語“標(biāo)定”實(shí)際是指存在相對(duì)位置關(guān)系的意思。為了便于在反射器400與對(duì)應(yīng)被測目標(biāo)物310之間建立確定的相對(duì)位置，本發(fā)明的上述數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)還使用了一復(fù)合式被測目標(biāo)700。具體如圖1所示，該復(fù)合式被測目標(biāo)700包括支撐本體710和同時(shí)安裝在所述支撐本體710上的被測目標(biāo)物310和反射器400，所述反射器400與被測目標(biāo)物310間隔開一定距離以使反射器400不會(huì)妨礙數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)對(duì)所述被測目標(biāo)物310的觀測，且所述被測目標(biāo)物310和反射器400之間建立有確定的相對(duì)位置。具體的，為了較好的避免反射器400妨礙數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)對(duì)所述被測目標(biāo)物310的觀測，該反射器400最好固定在對(duì)應(yīng)被測目標(biāo)物310的下方。在本發(fā)明的第一種數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提供了第二種數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)。所述的第二種數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)的測量范圍可以比第一種數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)的測量范圍更寬。如圖1、2所示，所述第二種數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)包括:被測目標(biāo)群600，所述被測目標(biāo)群600劃分為至少兩處被測目標(biāo)點(diǎn)陣300，每處被測目標(biāo)點(diǎn)陣300均由多個(gè)分別經(jīng)被測目標(biāo)物310標(biāo)記的目標(biāo)點(diǎn)組成，且這些被測目標(biāo)物310根據(jù)待測定物的形狀進(jìn)行布置；數(shù)字?jǐn)z影測量儀100，所述數(shù)字?jǐn)z影測量儀100具有使該數(shù)字?jǐn)z影測量儀100得以觀測到所述被測目標(biāo)群600內(nèi)至少兩處被測目標(biāo)點(diǎn)陣300中所有目標(biāo)點(diǎn)的二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)120，該二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)120具有測量水平轉(zhuǎn)角和俯仰轉(zhuǎn)角的角度傳感器，并且，任意一處被測目標(biāo)點(diǎn)陣300中所有的目標(biāo)點(diǎn)均能被至少兩臺(tái)所述的數(shù)字?jǐn)z影測量儀100所同時(shí)觀測；該數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)還使用了一定數(shù)量且分別與所述各數(shù)字?jǐn)z影測量儀100標(biāo)定了相對(duì)位置的激光跟蹤儀200，每一處被測目標(biāo)點(diǎn)陣300中均固定有與該被測目標(biāo)點(diǎn)陣300中的至少一個(gè)被測目標(biāo)物310建立有確定相對(duì)位置的反射器400，且每一個(gè)反射器400均能被至少一臺(tái)激光跟蹤儀200所跟蹤；并且，在每一處被測目標(biāo)點(diǎn)陣300中，由與固定在該被測目標(biāo)點(diǎn)陣300中的反射器400建立有確定相對(duì)位置的被測目標(biāo)物310所標(biāo)記的目標(biāo)點(diǎn)即為數(shù)字?jǐn)z影測量該被測目標(biāo)點(diǎn)陣300中各目標(biāo)點(diǎn)的基準(zhǔn)點(diǎn)301，該數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)所得的所述各目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)值均以該基準(zhǔn)點(diǎn)301與對(duì)應(yīng)激光跟蹤儀200之間的相對(duì)位置確定。本發(fā)明的第二種數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)的具體示例如圖2所示:被測目標(biāo)群600劃分為四處被測目標(biāo)點(diǎn)陣300(圖2中每一處被測目標(biāo)點(diǎn)陣300的范圍均使用了一個(gè)的矩形虛線框表示)，按照?qǐng)D2的順時(shí)針方向?qū)⑦@四處被測目標(biāo)點(diǎn)陣300依次命名為第一被測目標(biāo)點(diǎn)陣300A、第二被測目標(biāo)點(diǎn)陣300B、第三被測目標(biāo)點(diǎn)陣300C、第四被測目標(biāo)點(diǎn)陣300D，在所述這四處被測目標(biāo)點(diǎn)陣300中的被測目標(biāo)物310均呈矩形陣列，且相鄰被測目標(biāo)物310之間的間隔距離相等；此外，所述這四處被測目標(biāo)點(diǎn)陣300中均設(shè)有一部前述的復(fù)合式被測目標(biāo)700。在被測目標(biāo)群600的四周共布置有八臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測量儀100，同樣以順時(shí)針方向依次命名為第一數(shù)字?jǐn)z影測量儀100A、第二數(shù)字?jǐn)z影測量儀100B、第三數(shù)字?jǐn)z影測量儀100C、第四數(shù)字?jǐn)z影測量儀100D、第五數(shù)字?jǐn)z影測量儀100E、第六數(shù)字?jǐn)z影測量儀100F、第七數(shù)字?jǐn)z影測量儀100G和第八數(shù)字?jǐn)z影測量儀100H ;每臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測量儀100的測量范圍101覆蓋除距離該數(shù)字?jǐn)z影測量儀100最近的兩行或兩列的被測目標(biāo)物310外被測目標(biāo)群600中其他所有的被測目標(biāo)物310，例如，圖2中，第一數(shù)字?jǐn)z影測量儀100A的測量范圍101覆蓋除B1-B2兩列被測目標(biāo)物310外被測目標(biāo)群600中其他所有的被測目標(biāo)物310，第二數(shù)字?jǐn)z影測量儀100B的測量范圍101覆蓋除B1-B2兩列列端處的幾個(gè)被測目標(biāo)物310外被測目標(biāo)群600中其他所有的被測目標(biāo)物310，第三數(shù)字?jǐn)z影測量儀100C的測量范圍101覆蓋除A1-A2兩行被測目標(biāo)物310外被測目標(biāo)群600中其他所有的被測目標(biāo)物310，其他數(shù)字?jǐn)z影測量儀100的測量范圍101以此類推。在被測目標(biāo)群600的外圍還布置有兩臺(tái)激光跟蹤儀200，分別命名為第一激光跟蹤儀200A和第二激光跟蹤儀200B，第一激光跟蹤儀200A的測量范圍201覆蓋第一被測目標(biāo)點(diǎn)陣300A和第四被測目標(biāo)點(diǎn)陣300D中的復(fù)合式被測目標(biāo)700，第二激光跟蹤儀200B的測量范圍201覆蓋第二被測目標(biāo)點(diǎn)陣300B和第三被測目標(biāo)點(diǎn)陣300C中的復(fù)合式被測目標(biāo)700。下面以第一被測目標(biāo)點(diǎn)陣300A和第二被測目標(biāo)點(diǎn)陣300B的測量對(duì)本發(fā)明的第二種數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)的工作方式進(jìn)行說明。首先，八臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測量儀100分別對(duì)準(zhǔn)第一被測目標(biāo)點(diǎn)陣300A，此時(shí)，第一數(shù)字?jǐn)z影測量儀100A、第二數(shù)字?jǐn)z影測量儀100B、第六數(shù)字?jǐn)z影測量儀100F、第七數(shù)字?jǐn)z影測量儀100G和第八數(shù)字?jǐn)z影測量儀100H的觀測范圍的交集將覆蓋第一數(shù)字?jǐn)z影測量儀100A中所有的目標(biāo)點(diǎn)；由與上述這些數(shù)字?jǐn)z影測量儀分別標(biāo)定了相對(duì)位置的第一激光跟蹤儀200A對(duì)第一被測目標(biāo)點(diǎn)陣300A中的復(fù)合式被測目標(biāo)700上的基準(zhǔn)點(diǎn)301進(jìn)行標(biāo)定；通過第一數(shù)字?jǐn)z影測量儀100A、第二數(shù)字?jǐn)z影測量儀100B、第六數(shù)字?jǐn)z影測量儀100F、第七數(shù)字?jǐn)z影測量儀100G和第八數(shù)字?jǐn)z影測量儀100H測量出第一被測目標(biāo)點(diǎn)陣300A中所有目標(biāo)點(diǎn)相對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)301的坐標(biāo)，最后再通過換算得到第一被測目標(biāo)點(diǎn)陣300A中所有目標(biāo)點(diǎn)在測量坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值。此后，八臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測量儀100分別在各自的二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)120的驅(qū)動(dòng)下繼續(xù)向第二被測目標(biāo)點(diǎn)陣300B轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)，第一數(shù)字?jǐn)z影測量儀100A、第二數(shù)字?jǐn)z影測量儀100B、第三數(shù)字?jǐn)z影測量儀100C、第四數(shù)字?jǐn)z影測量儀100D和第八數(shù)字?jǐn)z影測量儀100H的觀測范圍的交集將覆蓋第二被測目標(biāo)點(diǎn)陣300B中所有的目標(biāo)點(diǎn)；由與上述這些數(shù)字?jǐn)z影測量儀分別標(biāo)定了相對(duì)位置的第二激光跟蹤儀200B對(duì)第二被測目標(biāo)點(diǎn)陣300B中的復(fù)合式被測目標(biāo)700上的基準(zhǔn)點(diǎn)301進(jìn)行標(biāo)定；通過第一數(shù)字?jǐn)z影測量儀100A、第二數(shù)字?jǐn)z影測量儀100B、第三數(shù)字?jǐn)z影測量儀100C、第四數(shù)字?jǐn)z影測量儀100D和第八數(shù)字?jǐn)z影測量儀100H測量出第二被測目標(biāo)點(diǎn)陣300B中所有目標(biāo)點(diǎn)相對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)301的坐標(biāo)，最后再通過換算得到第二被測目標(biāo)點(diǎn)陣300B中所有目標(biāo)點(diǎn)在測量坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值。由于每臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測量儀100中的二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)120均具有測量水平轉(zhuǎn)角和俯仰轉(zhuǎn)角的角度傳感器，因此，只要通過角度傳感器測出各臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測量儀100的水平轉(zhuǎn)角α和豎直轉(zhuǎn)角為β，就能夠計(jì)算出該數(shù)字?jǐn)z影測量儀100旋轉(zhuǎn)后在測量坐標(biāo)系下的更新位置，從而將數(shù)字?jǐn)z影測量儀100轉(zhuǎn)動(dòng)前測量到的各目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)值與數(shù)字?jǐn)z影測量儀100轉(zhuǎn)動(dòng)后測量到的各目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)值統(tǒng)一起來。根據(jù)水平轉(zhuǎn)角α和豎直轉(zhuǎn)角為β進(jìn)行坐標(biāo)值的換算屬于本領(lǐng)域常規(guī)技術(shù)手段，在激光跟蹤技術(shù)、全站儀技術(shù)中均有使用，本發(fā)明對(duì)此不再進(jìn)行贅述。本發(fā)明還的第二種數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)使用了二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)120，由此帶來了角度傳感器測量誤差的問題。如圖4所示，當(dāng)旋轉(zhuǎn)后的數(shù)字?jǐn)z影測量儀100對(duì)某一被測目標(biāo)點(diǎn)陣中的三個(gè)目標(biāo)點(diǎn)Ρ1、Ρ2、Ρ3進(jìn)行觀測時(shí)，如果該數(shù)字?jǐn)z影測量儀100中的角度傳感器對(duì)之前的水平轉(zhuǎn)角α和豎直轉(zhuǎn)角為β的測量角度有誤，就會(huì)使數(shù)字?jǐn)z影測量儀100得到的圖像矢量V1、V2、V3 (V1、V2、V3分別對(duì)應(yīng)H、Ρ2、Ρ3)整體偏移，且偏移矢量一致。解決角度傳感器測量誤差的通常方法是利用精度更高的測角裝置進(jìn)行誤差補(bǔ)償。本發(fā)明建議對(duì)角度傳感器的測量誤差采取的補(bǔ)償方法為:若所述任意一臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測量儀100中的感光元件140對(duì)該數(shù)字?jǐn)z影測量儀100轉(zhuǎn)動(dòng)角度的分辨精度高于二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)120中的角度傳感器對(duì)該轉(zhuǎn)動(dòng)角度的分辨精度，則，該數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)還使用有經(jīng)固定目標(biāo)物800標(biāo)記的固定點(diǎn)；并使所述數(shù)字?jǐn)z影測量儀100在觀測該固定目標(biāo)物800的同時(shí)由二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)120驅(qū)動(dòng)分別沿水平方向和豎直方向轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，若設(shè)二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)120的角度傳感器檢測到的該水平轉(zhuǎn)角為\度、豎直轉(zhuǎn)角為^度，而通過感光元件140檢測到的該水平轉(zhuǎn)角為α 2度、豎直轉(zhuǎn)角為β 2度，則將對(duì)所述角度傳感器測量信號(hào)的補(bǔ)償量確定 為:水平轉(zhuǎn)角的角度補(bǔ)償量為(α2-αι)度，豎直轉(zhuǎn)角的角度補(bǔ)償量為W2-^1)度。上述建議的補(bǔ)償方法基于圖3所示的原理。圖3中，當(dāng)數(shù)字?jǐn)z影測量儀在二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)下分別沿水平和豎直方向旋轉(zhuǎn)一定角度時(shí)，固定目標(biāo)物在感光元件140(例如CXD傳感器、CMOS器件等)上的成像800’將沿圖3中箭頭所示的方向橫向移動(dòng)像素X且縱向移動(dòng)像素Y，顯然，像素X對(duì)應(yīng)數(shù)字?jǐn)z影測量儀的水平轉(zhuǎn)角α，像素Y則對(duì)應(yīng)數(shù)字?jǐn)z影測量儀的豎直轉(zhuǎn)角β。如果感光元件140具有足夠高的分辨率，則感光元件140上每一個(gè)像素的尺寸將很小，例如可達(dá)到5um，同時(shí)，目前的算法水平又可以將成像800’的中心位置精確到十分之一像素，即0.5um,則相對(duì)于IOOmm的鏡頭焦距，該感光元件140對(duì)數(shù)字?jǐn)z影測量儀轉(zhuǎn)動(dòng)角度的分辨精度達(dá)到一個(gè)角秒(1/3600度)，遠(yuǎn)高于現(xiàn)有的角度傳感器對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度的分辨精度。這時(shí)，通過感光元件140對(duì)數(shù)字?jǐn)z影測量儀轉(zhuǎn)動(dòng)角度的測量值對(duì)角度傳感器的測量誤差進(jìn)行補(bǔ)償，從而降低角度傳感器的測量誤差。將圖3中的像素X和像素Y換算為水平轉(zhuǎn)角α和豎直轉(zhuǎn)角β的具體計(jì)算方法同樣屬于本領(lǐng)域常規(guī)技術(shù)手段，例如，在激光跟蹤儀中就采用了將CCD (或PSD)上檢測到的位移信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槎S碼盤的轉(zhuǎn)角控制信號(hào)的技術(shù)。在本發(fā)明的第二種數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)中所使用的數(shù)字?jǐn)z影測量儀100的具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。它包括一個(gè)具有一定深度的機(jī)座，在該機(jī)座的上端經(jīng)二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)120安裝有反光鏡110，機(jī)座內(nèi)由上至下安裝有鏡頭130和感光元件140，當(dāng)所述反光鏡110在二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)120的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)至一定方位時(shí)，指向該反光鏡110的外界光線可在該反光鏡110的反射下通過鏡頭130被感光元件140所接收。然而，除上述結(jié)構(gòu)的數(shù)字?jǐn)z影測量儀100以外，本發(fā)明的第二種數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)中所使用的數(shù)字?jǐn)z影測量儀100也可以采用與“攝影全站儀”類似的結(jié)構(gòu)(關(guān)于“攝影全站儀”，可參考“論攝影測量和工程測量的結(jié)合，張祖勛，地理空間信息，第02卷第6期，2004年12月”)。下面對(duì)圖1所示的數(shù)字?jǐn)z影測量儀100的結(jié)構(gòu)、其工作原理以及優(yōu)點(diǎn)作具體說明。如圖6所示，數(shù)字?jǐn)z影測量儀100中的二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)120包括水平碼盤121和俯仰碼盤122，所述反光鏡110安裝在俯仰碼盤122的俯仰轉(zhuǎn)軸EL上并能夠由電機(jī)驅(qū)動(dòng)繞該俯仰轉(zhuǎn)軸EL旋轉(zhuǎn)，所述俯仰轉(zhuǎn)軸EL又通過支架安裝在水平碼盤121上并能夠由電機(jī)驅(qū)動(dòng)繞水平轉(zhuǎn)軸AZ旋轉(zhuǎn)。由此，就使得該反光鏡110既能夠繞俯仰轉(zhuǎn)軸EL旋轉(zhuǎn)，又能夠繞水平轉(zhuǎn)軸AZ旋轉(zhuǎn)，即實(shí)現(xiàn)反光鏡110水平旋轉(zhuǎn)和俯仰旋轉(zhuǎn)的二維旋轉(zhuǎn)功能。由于指向該反光鏡110的外界光線可在該反光鏡110的反射下通過鏡頭130被感光元件140所接收，從而實(shí)現(xiàn)攝影測量功能。對(duì)于圖1、6所示的數(shù)字?jǐn)z影測量儀100，由于其將鏡頭130和感光元件140 —并固定在機(jī)座內(nèi)，起到對(duì)鏡頭130和感光元件140的保護(hù)作用；二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)120僅用于驅(qū)動(dòng)反光鏡110，極大的簡化了數(shù)字?jǐn)z影測量儀100的結(jié)構(gòu)和體積。關(guān)于對(duì)數(shù)字?jǐn)z影測量儀100的工作原理，如圖7所示，先以數(shù)字?jǐn)z影測量儀100的機(jī)座上某一基準(zhǔn)點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立數(shù)字?jǐn)z影測量儀100的基準(zhǔn)坐標(biāo)系H) (X，Y，Z)，設(shè)由鏡頭130和感光元件140所組成的相機(jī)的坐標(biāo)系為F5 (X，Y，Ζ)，則在數(shù)字?jǐn)z影測量儀100的設(shè)計(jì)和安裝過程中，相機(jī)坐標(biāo)系F5 (X，Y，Ζ)與基準(zhǔn)坐標(biāo)系H) (X，Y，Ζ)之間的相對(duì)位置就可以標(biāo)定出來。測量時(shí)，反 光鏡110的鏡面分別繞水平轉(zhuǎn)軸AZ和俯仰轉(zhuǎn)軸EL旋轉(zhuǎn)到一定的方位上，這時(shí)，反光鏡110的鏡面在基準(zhǔn)坐標(biāo)系H) (X，Y，Ζ)中的方位根據(jù)所檢測到的水平轉(zhuǎn)角和俯仰轉(zhuǎn)角計(jì)算得到。從相機(jī)坐標(biāo)系F5 (X，Y，Ζ)發(fā)出指向位于反光鏡110上的被測目標(biāo)點(diǎn)的矢量V，該矢量V在基準(zhǔn)坐標(biāo)系H) (X，Y，Z)中的起點(diǎn)和方向根據(jù)相機(jī)坐標(biāo)系F5(X，Y，Z)與基準(zhǔn)坐標(biāo)系H) (X，Y，Z)之間的相對(duì)位置以及相機(jī)本身的測量數(shù)據(jù)求得)，然后將該矢量V通過反光鏡110的鏡面進(jìn)行鏡像后可得到鏡像矢量V’，該鏡像矢量V’在基準(zhǔn)坐標(biāo)系H) (X，Y，Z)中的起點(diǎn)和方向，即為數(shù)字?jǐn)z影測量儀100對(duì)外界被測目標(biāo)點(diǎn)(通過被測目標(biāo)物310所標(biāo)記)的測量值。為使本發(fā)明的數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)在測量遠(yuǎn)距離目標(biāo)點(diǎn)和測量近距離目標(biāo)點(diǎn)時(shí)有接近的測量精度，本發(fā)明具體實(shí)施方式
中的第一種數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)中的數(shù)字?jǐn)z影測量儀100和第二種數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)中的數(shù)字?jǐn)z影測量儀100最好使用變焦鏡頭130。如圖5所示，當(dāng)數(shù)字?jǐn)z影測量儀100對(duì)某一被測目標(biāo)點(diǎn)陣中的三個(gè)目標(biāo)點(diǎn)P1、P2、P3進(jìn)行觀測時(shí)，這三個(gè)目標(biāo)點(diǎn)P1、P2、P3兩兩連線形成一個(gè)空間三角形，如果該數(shù)字?jǐn)z影測量儀100的變焦鏡頭130的焦距存在誤差，那么該數(shù)字?jǐn)z影測量儀100得到的圖像矢量V1、V2、V3的終點(diǎn)的兩兩連線所形成的空間三角形(如圖5中虛線所示)的大小將相對(duì)于由目標(biāo)點(diǎn)P1、P2、P3兩兩連線形成一個(gè)空間三角形的大小進(jìn)行等比例縮放。以本發(fā)明的第二種數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)為例，說明本發(fā)明解決變焦鏡頭焦距誤差的方式。如圖2所示，本發(fā)明的第二種數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)還使用了若干組參考點(diǎn)，每組參考點(diǎn)均由至少三個(gè)分別經(jīng)參考目標(biāo)物500所標(biāo)記的參考點(diǎn)組成；并且，每臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測量儀100在其特定觀測方位上均能夠觀測到至少一組參考點(diǎn)，且每臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測量儀100在其特定觀測方位上所能觀測到的至少一組參考點(diǎn)中的任意兩個(gè)參考點(diǎn)之間的基準(zhǔn)距離是已知的；并且，每臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測量儀100在其特定觀測方位上通過對(duì)其變焦鏡頭130進(jìn)行焦距矯正以使該數(shù)字?jǐn)z影測量儀100測量到的所述至少一組參考點(diǎn)中任意兩個(gè)參考點(diǎn)之間的實(shí)測距離趨近于這兩個(gè)參考點(diǎn)之間的已知基準(zhǔn)距離。圖2中，僅為了便于說明本發(fā)明的技術(shù)方案而只在第一被測目標(biāo)點(diǎn)陣300A中布置了三個(gè)參考目標(biāo)物500 ;顯然，為了對(duì)各臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測量儀100的變焦鏡頭進(jìn)行焦距矯正，還應(yīng)該在其他的被測目標(biāo)點(diǎn)陣300布置至少三個(gè)參考目標(biāo)物500，以使每一臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測量儀100均能夠觀測到至少一組參考點(diǎn)。下面以第一數(shù)字?jǐn)z影測量儀100A進(jìn)行說明。在第一被測目標(biāo)點(diǎn)陣300A中布置的三個(gè)參考目標(biāo)物500所標(biāo)記的參考點(diǎn)構(gòu)成一空間三角形(如虛線所示),首先通過激光跟蹤儀標(biāo)定這三個(gè)參考點(diǎn)以及第一數(shù)字?jǐn)z影測量儀100A，這樣，就可確定出這三個(gè)參考點(diǎn)在第一數(shù)字?jǐn)z影測量儀100A觀測下的基準(zhǔn)坐標(biāo)值，當(dāng)?shù)谝粩?shù)字?jǐn)z影測量儀100A在某一角度下觀測這三個(gè)參考點(diǎn)時(shí)，這三個(gè)參考點(diǎn)中任意兩個(gè)參考點(diǎn)之間的基準(zhǔn)距離的也可以通過計(jì)算得到；然后，將第一數(shù)字?jǐn)z影測量儀100A轉(zhuǎn)動(dòng)到上面設(shè)定好的觀測角度下，并通過對(duì)其變焦鏡頭的焦距進(jìn)行調(diào)整以使從該第一數(shù)字?jǐn)z影測量儀100A測量到的這三個(gè)參考點(diǎn)的中任意兩個(gè)參考點(diǎn)之間的實(shí)測距離趨于上述基準(zhǔn)距離，從而就完成了變焦鏡頭的焦距矯正。當(dāng)然，上述使用的參考目標(biāo)物500也可以由被測目標(biāo)點(diǎn)陣300中的被測目標(biāo)物310來兼作。因?yàn)?，通常?huì)依據(jù)設(shè)定好的間隔距離來安放被測目標(biāo)物310，換言之，被測目標(biāo)物310之間的間隔距離在其安裝時(shí)就已經(jīng)確定好了 ；同時(shí)，被測目標(biāo)點(diǎn)陣300中又有與激光跟蹤儀建立了相對(duì)位置的至少一個(gè)被測目標(biāo)物310，且該激光跟蹤儀也與數(shù)字?jǐn)z影測量儀建立了相對(duì)位置，因此，該數(shù)字?jǐn)z影測量儀在其特定觀測方位上所能觀測到的三個(gè)被測目標(biāo)物310中的任意兩個(gè)之間的基準(zhǔn)距離也可通過計(jì)算得到。
權(quán)利要求
1.字?jǐn)z影測量儀，其特征在于:包括一個(gè)具有一定深度的機(jī)座，在該機(jī)座的上端經(jīng)二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)(120)安裝有反光鏡(110)，機(jī)座內(nèi)由上至下安裝有鏡頭(130)和感光元件(140)，當(dāng)所述反光鏡(110)在二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)(120)的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)至一定方位時(shí)，指向該反光鏡(110)的外界光線可在該反光鏡(110)的反射下通過鏡頭(130)被感光元件(140)所接收。
2.按權(quán)利要求1所述的數(shù)字?jǐn)z影測量儀，其特征在于:所述二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)(120)包括水平碼盤(121)和俯仰碼盤(122)，所述反光鏡(110)安裝在俯仰碼盤(122)的俯仰轉(zhuǎn)軸(EL)上并能夠由電機(jī)驅(qū)動(dòng)繞該俯仰轉(zhuǎn)軸(EL)旋轉(zhuǎn)，所述俯仰轉(zhuǎn)軸(EL)又通過支架安裝在水平碼盤(121)上并能夠由電機(jī)驅(qū)動(dòng)繞水平轉(zhuǎn)軸(AZ)旋轉(zhuǎn)。
3.合激光跟蹤技術(shù)的數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)，包括: 被測目標(biāo)點(diǎn)陣(300 )，所述被測目標(biāo)點(diǎn)陣(300 )由多個(gè)分別經(jīng)被測目標(biāo)物(310 )標(biāo)記的目標(biāo)點(diǎn)組成，且這些被測目標(biāo)物(310)根據(jù)待測定物的形狀進(jìn)行布置； 數(shù)字?jǐn)z影測量儀(100)，所述數(shù)字?jǐn)z影測量儀(100)的數(shù)量為至少兩臺(tái)，并能同時(shí)觀測所述被測目標(biāo)點(diǎn)陣(300)中所有的目標(biāo)點(diǎn)； 其特征在于， 該系統(tǒng)使用了至少一臺(tái)分別與所述各數(shù)字?jǐn)z影測量儀(100)標(biāo)定了相對(duì)位置的激光跟蹤儀(200)，由該激光跟蹤儀(200)所跟蹤的反射器(400)固定在所述被測目標(biāo)點(diǎn)陣(300)中并與其中的至少一個(gè)被測目標(biāo)物(310)建立有確定的相對(duì)位置；并且 由所述這至少一個(gè)與反射器(400)建立有確定相對(duì)位置的被測目標(biāo)物(310)所標(biāo)記的目標(biāo)點(diǎn)即為數(shù)字?jǐn)z 影測量該被測目標(biāo)點(diǎn)陣(300)中各目標(biāo)點(diǎn)的基準(zhǔn)點(diǎn)(301)，該數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)所得各目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)值均以基準(zhǔn)點(diǎn)(301)與激光跟蹤儀(200)之間的相對(duì)位置確定; 其中至少一臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測量儀(100)采用了以下結(jié)構(gòu):包括一個(gè)具有一定深度的機(jī)座，在該機(jī)座的上端經(jīng)二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)(120)安裝有反光鏡(110)，機(jī)座內(nèi)由上至下安裝有鏡頭(130)和感光元件(140)，當(dāng)所述反光鏡(110)在二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)(120)的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)至一定方位時(shí)，指向該反光鏡(110)的外界光線可在該反光鏡(110)的反射下通過鏡頭(130)被感光元件(140)所接收。
4.按權(quán)利要求3所述的結(jié)合激光跟蹤技術(shù)的數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)，其特征在于:所述被測目標(biāo)點(diǎn)陣(300)中各目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)值按以下方式確定: 首先，標(biāo)定激光跟蹤儀(200)在測量坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值；其次 通過激光跟蹤儀(200)標(biāo)定反射器(400)，并根據(jù)該反射器(400)與相應(yīng)基準(zhǔn)點(diǎn)(301)之間的相對(duì)位置換算得到所述基準(zhǔn)點(diǎn)(301)相對(duì)激光跟蹤儀(200)的坐標(biāo)值；其次 以基準(zhǔn)點(diǎn)(301)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立基準(zhǔn)坐標(biāo)系，通過數(shù)字?jǐn)z影測量所述被測目標(biāo)點(diǎn)陣(300)中各目標(biāo)點(diǎn)在該基準(zhǔn)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值；其次 將所述各目標(biāo)點(diǎn)在基準(zhǔn)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值換算為各目標(biāo)點(diǎn)在測量坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值。
5.按權(quán)利要求3或4所述的結(jié)合激光跟蹤技術(shù)的數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)，其特征在于:該數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)還使用了若干組參考點(diǎn)，每組參考點(diǎn)均由至少三個(gè)分別經(jīng)參考目標(biāo)物(500)所標(biāo)記的參考點(diǎn)組成；并且 每臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測量儀(100)在其特定觀測方位上均能夠觀測到至少一組參考點(diǎn)，且每臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測量儀(100)在其特定觀測方位上所能觀測到的至少一組參考點(diǎn)中的任意兩個(gè)參考點(diǎn)之間的基準(zhǔn)距離是已知的；并且 每臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測量儀(100)在其特定觀測方位上通過對(duì)其變焦鏡頭(130)進(jìn)行焦距矯正以使該數(shù)字?jǐn)z影測量儀(100)測量到的所述至少一組參考點(diǎn)中任意兩個(gè)參考點(diǎn)之間的實(shí)測距離趨近于這兩個(gè)參考點(diǎn)之間的已知基準(zhǔn)距離。
6.合激光跟蹤技術(shù)的數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)，包括: 被測目標(biāo)群(600)，所述被測目標(biāo)群(600)劃分為至少兩處被測目標(biāo)點(diǎn)陣(300)，每處被測目標(biāo)點(diǎn)陣(300)均由多個(gè)分別經(jīng)被測目標(biāo)物(310)標(biāo)記的目標(biāo)點(diǎn)組成，且這些被測目標(biāo)物(310)根據(jù)待測定物的形狀進(jìn)行布置； 數(shù)字?jǐn)z影測量儀(100)，所述數(shù)字?jǐn)z影測量儀(100)具有使該數(shù)字?jǐn)z影測量儀(100)得以觀測到所述被測目標(biāo)群(600)內(nèi)至少兩處被測目標(biāo)點(diǎn)陣(300)中所有目標(biāo)點(diǎn)的二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)(120)，該二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)(120)具有測量水平轉(zhuǎn)角和俯仰轉(zhuǎn)角的角度傳感器，并且 任意一處被測目標(biāo)點(diǎn)陣(300)中所有的目標(biāo)點(diǎn)均能被至少兩臺(tái)所述的數(shù)字?jǐn)z影測量儀(100)所同時(shí)觀測； 其特征在于， 該數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)使用了一定數(shù)量且分別與所述各數(shù)字?jǐn)z影測量儀(100)標(biāo)定了相對(duì)位置的激光跟蹤儀(200)，每一處被測目標(biāo)點(diǎn)陣(300)中均固定有與該被測目標(biāo)點(diǎn)陣(300)中的至少一個(gè)被測目標(biāo)物(310)建立有確定相對(duì)位置的反射器(400)，且每一個(gè)反射器(400)均能被至少一臺(tái)激光跟蹤儀(200)所跟蹤；并且 在每一處被測目標(biāo)點(diǎn)陣(300)中，由與固定在該被測目標(biāo)點(diǎn)陣(300)中的反射器(400)建立有確定相對(duì)位置的被測目標(biāo)物(310)所標(biāo)記的目標(biāo)點(diǎn)即為數(shù)字?jǐn)z影測量該被測目標(biāo)點(diǎn)陣(300)中各目標(biāo)點(diǎn)的基準(zhǔn)點(diǎn)(301)，該數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)所得的所述各目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)值均以該基準(zhǔn)點(diǎn)(301)與對(duì)應(yīng)激光跟蹤儀(200)之間的相對(duì)位置確定； 其中至少一臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測量儀(100)采用了以下結(jié)構(gòu):包括一個(gè)具有一定深度的機(jī)座，在該機(jī)座的上端經(jīng)二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)(120)安裝有反光鏡(110)，機(jī)座內(nèi)由上至下安裝有鏡頭(130)和感光元件(140)，當(dāng)所述反光鏡(110)在二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)(120)的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)至一定方位時(shí)，指向該反光鏡(110)的外界光線可在該反光鏡(110)的反射下通過鏡頭(130)被感光元件(140)所接收。
7.按權(quán)利要求6所述的結(jié)合激光跟蹤技術(shù)的數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)，其特征在于:所述各被測目標(biāo)點(diǎn)陣(300)中各目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)值按以下方式確定: 首先，標(biāo)定激光跟蹤儀(200)在測量坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值；其次 通過激光跟蹤儀(200)標(biāo)定相應(yīng)反射器(400)，并根據(jù)該反射器(400)與相應(yīng)基準(zhǔn)點(diǎn)(301)之間的相對(duì)位置換算得到所述基準(zhǔn)點(diǎn)(301)相對(duì)激光跟蹤儀(200)的坐標(biāo)值；其次以基準(zhǔn)點(diǎn)(301)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立基準(zhǔn)坐標(biāo)系，通過數(shù)字?jǐn)z影測量相應(yīng)被測目標(biāo)點(diǎn)陣(300)中各目標(biāo)點(diǎn)在該基準(zhǔn)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值；其次 將所述各目標(biāo)點(diǎn)在基準(zhǔn)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值換算為各目標(biāo)點(diǎn)在測量坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值。
8.按權(quán)利要求6 所述的結(jié)合激光跟蹤技術(shù)的數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)，其特征在于:若所述任意一臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測量儀(100)中的感光元件(140)對(duì)該數(shù)字?jǐn)z影測量儀(100)轉(zhuǎn)動(dòng)角度的分辨精度高于二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)(120)中的角度傳感器對(duì)該轉(zhuǎn)動(dòng)角度的分辨精度，則該數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)還使用有經(jīng)固定目標(biāo)物(800)標(biāo)記的固定點(diǎn)；并使所述數(shù)字?jǐn)z影測量儀(100)在觀測該固定目標(biāo)物(800)的同時(shí)由二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)(120)驅(qū)動(dòng)分別沿水平方向和豎直方向轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，若設(shè) 二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)(120)的角度傳感器檢測到的該水平轉(zhuǎn)角為\度、豎直轉(zhuǎn)角為度，而通過感光元件(140)檢測到的該水平轉(zhuǎn)角為％度、豎直轉(zhuǎn)角為@2度，則將 對(duì)所述角度傳感器測量信號(hào)的補(bǔ)償量確定為:水平轉(zhuǎn)角的角度補(bǔ)償量為(α2-αι)度，豎直轉(zhuǎn)角的角度補(bǔ)償量為(P2-P1)度。
9.按權(quán)利要求6、7或8所述的結(jié)合激光跟蹤技術(shù)的數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)，其特征在于:該數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)還使用了若干組參考點(diǎn)，每組參考點(diǎn)均由至少三個(gè)分別經(jīng)參考目標(biāo)物(500)所標(biāo)記的參考點(diǎn)組成；并且 每臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測量儀(100)在其特定觀測方位上均能夠觀測到至少一組參考點(diǎn)，且每臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測量儀(100)在其特定觀測方位上所能觀測到的至少一組參考點(diǎn)中的任意兩個(gè)參考點(diǎn)之間的基準(zhǔn)距離是已知的；并且 每臺(tái)數(shù)字?jǐn)z影測量儀(100)在其特定觀測方位上通過對(duì)其變焦鏡頭(130)進(jìn)行焦距矯正以使該數(shù)字?jǐn)z影測量儀(100)測量到的所述至少一組參考點(diǎn)中任意兩個(gè)參考點(diǎn)之間的實(shí)測距離趨近于這兩個(gè)參考點(diǎn)之間的已 知基準(zhǔn)距離。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可有效改善因空氣擾動(dòng)對(duì)數(shù)字?jǐn)z影測量準(zhǔn)確度帶來不利影響的結(jié)合激光跟蹤技術(shù)的數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)及可以用于該系統(tǒng)的數(shù)字?jǐn)z影測量儀。該數(shù)字?jǐn)z影測量儀包括一個(gè)具有一定深度的機(jī)座，在該機(jī)座的上端經(jīng)二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)安裝有反光鏡，機(jī)座內(nèi)由上至下安裝有鏡頭和感光元件，當(dāng)所述反光鏡在二維旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)至一定方位時(shí)，指向該反光鏡的外界光線可在該反光鏡的反射下通過鏡頭被感光元件所接收。當(dāng)然，除用于本發(fā)明的數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)外，該數(shù)字?jǐn)z影測量儀也可用于其他測量場合。
文檔編號(hào)G01C11/00GK103090854SQ201310028260
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月25日
發(fā)明者卡姆·劉 申請(qǐng)人:愛佩儀中測(成都)精密儀器有限公司