CN106595608A

CN106595608A - 分布交互通用测绘仪

Info

Publication number: CN106595608A
Application number: CN201610937824.0A
Authority: CN
Inventors: 许凯华
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-11-01
Filing date: 2016-11-01
Publication date: 2017-04-26
Anticipated expiration: 2036-11-01
Also published as: CN106595608B

Abstract

本发明提出一种分布交互通用测绘仪，其特征在于：包括分布交互通用测绘仪主机（1），以及外置式三维姿态系统（2）或全姿态全地形实时动态测量杆（3），分布交互通用测绘仪主机（1）单独使用或组合使用，所述组合使用包括和外置式三维姿态系统（2）或全姿态全地形实时动态测量杆（3）或三脚架组合使用。本发明是具有遥感遥测、多网通信、功能涌现性、系统自组织特征的分布交互系统处理器，具有重要的市场价值。

Description

分布交互通用测绘仪

技术领域

本发明属于测量技术领域，特别是涉及一种分布交互通用测绘仪。

背景技术

目前市场上有2类相关产品：常规测绘仪器、美国天宝公司的Trimble Geo 7x设备和瑞士徕卡公司的3D GNSS-CS20（两者技术指标相同功能相近）。

1、常规测绘仪器：

如测距仪、水准仪、平板仪、倾斜仪、沉降仪、经纬仪、全站仪(测距仪+经纬仪)、GPS定位仪以及配套使用的数传电台/GPRS/3G通信设备、超站仪(全站仪+GPS定位仪)等。全球、我国均有多家公司生产销售。常规测绘仪器均无摄影测量功能。常规测绘仪器存在的局限是：

1）传统设备：测距仪、水准仪、平板仪、倾斜仪、沉降仪、经纬仪、标杆、棱

镜等传统设备均属单一功能仪器，通过测角、测高、测距、测水准等手段的综合使用来获取测站与被测目标之间在自定义坐标下的相对关系数据。传统设备依靠人工操作，人为误差和分段引入大地坐标的误差均大且无有效的误差改正方法。传统设备效率很低，获取一个低精度的物方三维大地坐标常常需要一队专业技术人员工作很长时间。大量耗费人力和时间，实际工作成本高。

2）GPS定位仪：须将仪器架设在被测目标上观测，这首先需要被测目标具有架设仪器的条件，而需要测量的目标点常常并不具备架设仪器的条件。

3）全站仪：在自定义坐标系内测角和测距。

4）超站仪：除测角、测距之外还能够测定自身的三维大地坐标。虽然“超站仪+RTK设备”可遥测大地坐标，但无影像功能：成本为十余万元/套 — 几十万元（进口）/套不等，需多设备配合使用。

2、美国天宝公司的Trimble Geo 7x设备和瑞士徕卡的3D GNSS-CS20：

美国天宝公司2014年推出的Trimbie Geo 7x设备，是全球第一款可同步遥测获得目标三维大地坐标和遥感获得目标实景影像的便携机，目前售价7万元/台：遥测精度低，被测目标的距离40米则遥测目标三维大地坐标的误差超过1米（距离100米则误差超过2.6米；标称最大测程120米，实用测程70米内）；无光学放大、光通量小光学环境适应能力弱；全球定位精度高、产品性能稳定野外适应性好；产品功能少而集中在单一方向，仍以常规的“RTK+手簿”为主体功能。

瑞士徕卡公司随后推出3D GNSS-CS20设备，售价15万元/台左右：与Trimbie Geo7x设备相比，硬件上增加了内置电台和公网通信模块、软件上增加了将数据转换成用于测绘的3D模型。其它技术指标和产品功能与Trimbie Geo 7x设备相同。

因此，当前现有产品都存在功能单一，通用性差，操作不便，成本高昂的问题。

发明内容

本发明的目的在于通过全新方法提供一种全新产品，实现分布交互式全球一体化测绘、测绘业务通用、测绘工作通用、高精度、高效率、高性价比、低成本的分布交互通用测绘仪。

本发明提供一种分布交互通用测绘仪，包括分布交互通用测绘仪主机1，以及外置式三维姿态系统2或全姿态全地形实时动态测量杆3，分布交互通用测绘仪主机1单独使用或组合使用，所述组合使用包括和外置式三维姿态系统2或全姿态全地形实时动态测量杆3或三脚架组合使用；

所述分布交互通用测绘仪主机1包括数据采集系统1.1、分布交互通信系统1.2、数据处理系统1.3和莫氏锥度公口端同轴接口1.4，

所述数据采集系统1.1包括全球定位单元、内置式三维姿态单元、自动成像单元、测距单元；所述全球定位单元包括全球定位天线1.1.1.1，所述自动成像单元包括物镜1.1.3.1.1、变焦镜组1.1.3.1.2、调焦镜组1.1.3.2.4和CCD模块1.1.3.2.5，所述测距单元包括激光发射装置1.1.4.1和激光接收装置1.1.4.2；

物镜1.1.3.1.1的视准轴、变焦镜组1.1.3.1.2的视准轴、调焦镜组1.1.3.2.4的视准轴、CCD模块1.1.3.2.5光学镜头的视准轴处在同一直线M上，直线M称为自动成像单元的视准轴；

自动成像单元的视准轴M、激光发射装置1.1.4.1的光轴N、激光接收装置1.1.4.2的光轴P三者相互平行或重合；

所述自动成像单元的视准轴M与直线L垂直相交于O’’点，所述直线L是如下两点构成的直线，

全球定位天线1.1.1.1的相位中心点O₁，

莫氏锥度公口端同轴接口1.4与外置式三维姿态系统2或者全姿态全地形实时动态测量杆3上相应接口端的组合到位点 O₂。

而且，所述分布交互通信系统1.2包括蓝牙通信单元1.2.1、电台通信单元1.2.2、公网通信单元1.2.3、cors差分通信单元1.2.4，以及远程的通信平台1.2.5；所述数据处理系统1.3包括中央处理器1.3.1、人机交互单元1.3.3和电源单元1.3.2，以及远程的云计算单元1.3.4；分布交互通信系统1.2是分布交互通用测绘仪主机与其它分布交互系统处理器之间的通信站，所述分布交互系统处理器是构成分布交互系统的处理器，包括但不限于连接在所述各种通信网络上的计算机、手机、传感器、其他分布交互通用测绘仪主机、机器执行系统、全球定位系统基准站、通信平台1.2.5、云计算单元1.3.4。

而且，所述自动成像单元包括变焦系统和调焦系统，

所述变焦系统包括物镜1.1.3.1.1、变焦镜组1.1.3.1.2、变焦电机1.1.3.1.3、变焦传动组1.1.3.1.4、变焦编码器1.1.3.1.5，中央处理器1.3.1、变焦电机1.1.3.1.3、变焦传动组1.1.3.1.4、变焦镜组1.1.3.1.2依次连接，光线经物镜1.1.3.1.1射入变焦镜组1.1.3.1.2，变焦传动组1.1.3.1.4、变焦编码器1.1.3.1.5、中央处理器1.3.1依次连接；

所述调焦系统包括物镜1.1.3.1.1、调焦电机1.1.3.2.1、调焦传动组1.1.3.2.2、调焦编码器1.1.3.2.3、调焦镜组1.1.3.2.4、CCD模块1.1.3.2.5、图像处理单元1.1.3.2.6，

变焦系统、调焦系统共用同一个物镜1.1.3.1.1，

中央处理器1.3.1、调焦电机1.1.3.2.1、调焦传动组1.1.3.2.2、调焦镜组1.1.3.2.4依次连接，调焦传动组1.1.3.2.2、调焦编码器1.1.3.2.3和中央处理器1.3.1依次连接，调焦镜组、CCD模块1.1.3.2.5、图像处理单元1.1.3.2.6和中央处理器1.3.1依次连接。

而且，所述外置式三维姿态系统2为支架式三维姿态系统2.1，

所述支架式三维姿态系统2.1包括同轴接口单元2.1.1、仰俯运动单元、航向运动单元、整平单元、蓝牙通信单元2.1.5、微机板2.1.6和支架2.1.7；

所述同轴接口单元2.1.1包括莫氏锥度母口端2.1.1.1、退出螺杆2.1.1.2、锁定螺杆2.1.1.3；所述同轴接口单元2.1.1安装在横曲轴2.1.2.1上；

所述仰俯运动单元包括横曲轴2.1.2.1、仰俯角度编码器2.1.2.2；横曲轴2.1.2.1安装在支架2.1.7上，仰俯角度编码器2.1.2.3安装在横曲轴2.1.2.1的中轴线上；

所述航向运动单元包括竖轴2.1.3.1、航向角度编码器2.1.3.2；竖轴2.1.3.1安装在支架2.1.7上，航向角度编码器2.1.3.2安装在竖轴2.1.3.1上；

所述整平单元包括调节螺杆组、电子水泡，整平单元安装在支架2.1.7上；

进行分布交互通用测绘仪主机1与支架式三维姿态系统2.1的连接时，将莫氏锥度母口端2.1.1.1插入莫氏锥度公口端同轴接口1.4，转动锁定螺杆2.1.1.3将分布交互通用测绘仪主机1固定在支架式三维姿态系统2.1上；此时全球定位天线1.1.1.1的相位中心与莫氏锥度母口端2.1.1.1的几何中心构成的直线重合于竖轴2.1.3.1的中轴线；反之，松开锁定螺杆2.1.1.3、转动退出螺杆2.1.1.2，从支架式三维姿态系统2.1上取出分布交互通用测绘仪主机1；

所述仰俯角度编码器2.1.2.3、航向角度编码器2.1.3.2、电子水泡、蓝牙通信单元2.1.5连接在微机板2.1.6上，接受并执行微机板2.1.6的工作指令；中央处理器1.3.1通过蓝牙通信单元2.1.5与微机板2.1.6之间进行双向数据通信；微机板2.1.6通过仰俯角度编码器2.1.2.3、航向角度编码器2.1.3.2、电子水泡执行中央处理器1.3.1的工作指令并向中央处理器1.3.1反馈信息，使中央处理器1.3.1获得分布交互通用测绘仪主机1在支架式三维姿态系统2.1上的实时动态三维姿态数据。

而且，所述外置式三维姿态系统2为联用式三维姿态系统2.2，

所述联用式三维姿态系统2.2包括同轴连接器2.2.1、经纬仪2.2.2、蓝牙通信单元2.2.3；

所述同轴连接器2.2.1包括水平调节器2.2.1.1、航向调节器2.2.1.2、配重件2.2.1.3、紧固件2.2.1.4；所述水平调节器2.2.1.1具有3个调节螺杆，用于调节同轴连接器2.2.1与经纬仪2.2.2的望远镜之间的相对位置，使水平调节器2.2.1.1的3个调节螺杆构成的平面平行于经纬仪2.2.2的望远镜的视准轴；所述航向调节器2.2.1.2是一个能够调节分布交互通用测绘仪主机1在同轴连接器2.2.1上的航向角角度并予固定的具有莫氏锥度的固件，用于保证自动成像单元的视准轴与经纬仪2.2.2的望远镜视准轴平行；所述配重件2.2.1.3的质量与分布交互通用测绘仪主机1的质量相同，两者在经纬仪2.2.2的望远镜上的安装方向相反，使分布交互通用测绘仪主机1在联用式三维姿态系统2.2上做仰俯运动时能够自由停留在任意角度的位置上；

在分布交互通用测绘仪主机1上使用联用式三维姿态系统2.2时，所述紧固件2.2.1.4将全球定位天线1.1.1.1的相位中心O₂固定在经纬仪2.2.2的竖轴中轴线上，并提供莫氏锥度母口端和莫氏锥度公口端同轴接口1.4配合，完成分布交互通用测绘仪主机1和联用式三维姿态系统2.2之间的紧固连接；

所述蓝牙通信单元2.2.3安装并连接在经纬仪的微机板上，实时读取经纬仪微机板数据并实时传输至蓝牙通信单元1.2.1；蓝牙通信单元1.2.1经由数据接口单元1.3.1.1将经纬仪微机板数据上传至中央处理器1.3.1，使中央处理器1.3.1获得分布交互通用测绘仪主机1在联用式三维姿态系统2.2上的实时动态三维姿态数据；

直线L与经纬仪2.2.2的竖轴中轴线重合。

而且，所述全姿态全地形实时动态测量杆3为短标点杆3.1，

所述短标点杆3.1包括短杆3.1.1、球头3.1.2、球头锁定螺杆3.1.3、球头标点杆连接件3.1.4、同轴接口单元3.1.5和重心把手3.1.6；

所述短杆3.1.1包括杆身和杆尖，杆身顶部有与球头标点杆连接件3.1.4配套的螺公，

所述球头标点杆连接件3.1.4包括球头槽和连接螺口，球头3.1.2安装在球头槽内，连接螺口将球头槽连接在短杆3.1.1上；

所述同轴接口单元3.1.5包括莫氏锥度母口端3.1.5.1。

而且，同轴接口单元3.1.5固定在球头3.1.2上，所述重心把手3.1.6设于分布交互通用测绘仪主机1和同轴接口单元3.1.5侧面。

而且，重心把手3.1.6的位置设置在同轴接口单元3.1.5下方，同轴接口单元3.1.5经重心把手3.1.6固定在球头3.1.2上。

而且，所述全姿态全地形实时动态测量杆3为长标点杆3.2，

所述长标点杆3.2包括长杆3.2.1和外置式全球定位天线3.2.2、连接件；所述连接件包括螺杆3.2.3.1、夹具3.2.3.2、莫氏锥度母口端横轴3.2.3.3、接口锁定螺杆3.2.3.4和莫氏锥度母口端横轴锁定螺杆3.2.3.5；

所述外置式全球定位天线3.2.2通过螺口安装在长杆3.2.1的顶端；夹具3.2.3.2置于长杆3.2.1的杆身，通过螺杆3.2.3.1使连接件紧固在长杆3.2.1的杆身上；莫氏锥度公口端同轴接口1.4插入莫氏锥度母口端横轴3.2.3.3上的莫氏锥度母口端，旋紧接口锁定螺杆3.2.3.4，将分布交互通用测绘仪主机1固定在莫氏锥度母口端横轴3.2.3.3上，完成分布交互通用测绘仪主机1与长标点杆3.2的连接；反之则实现分布交互通用测绘仪主机1与长标点杆3.2的分离。

而且，莫氏锥度母口端横轴3.2.3.3采用曲轴。

本发明提供的分布交互通用测绘仪是“工业4.0”+“互联网+”+ “复杂系统涌现性”+“复杂系统自组织”的产物，是具有遥感遥测、多网通信、功能涌现性、系统自组织特征的分布交互系统处理器。

本发明的突出优点在于解决了以下根本性问题：

1、填补空白：产出了以遥测遥感为实用功能的可手持测绘机

存在的根本性问题：全球尚无以遥测遥感为实用功能的野外便携机。现有的TrimbieGeo 7x设备3D GNSS-CS20设备也未形成实用的遥测遥感功能。

1）RTK设备不能遥测大地坐标、有大量的工作盲区、无影像功能：

RTK设备只能精确架设到被测目标上才能完成对目标三维大地坐标的测量这使得大量的目标无法测量：

人力不方便到达的地点（悬崖、陡壁、高楼表面和顶角、天坑、崎岖山地、水网地区、江河对岸）等等无法测量；

不便架设仪器的地点无法测量；

全球定位信号不好的地点（建筑物墙根、山脚建筑物密集处、山沟、树下、树林等各种上空不够开敞的地点）无法测量；

处于危险地带（污染带、尾矿、可能发生地质灾害的区域、雪崩带等）的地点无法测量。

2）“超站仪+RTK设备”可遥测大地坐标、无影像功能：

十余万元/套 — 几十万元（进口）/套不等，需多设备配合使用。

3）精密测量机器人不能独立遥测目标三维大地坐标、价格很高：

精密测量机器人是摄像、高精度测角测距一体化的智能型测量仪，本身无定位功能，不能独立完成遥测目标三维大地坐标的任务，适用于自定义坐标系下的测量。遥测目标的三维大地坐标时需要与全球定位设备联用联测。一套产品的售价为50-100万元人民币不等。全球仅有分属瑞士、美国、日本的4家公司生产销售。

4）全球仅有的Trimbie Geo 7x3D、 GNSS-CS20仍以传统“RTK+手簿”为主功能：

美国天宝公司的Trimbie Geo 7x设备和瑞士徕卡公司的3D GNSS-CS20设备，是全球仅有的2款可同步获得目标三维大地坐标和实景影像的便携机，售价7万元/台、15万元/台：被测目标的距离超过40米则遥测目标三维大地坐标的误差超过1米、无光学放大功能且摄像及显示分辨率低。仍以传统的“RTK+手簿”为主功能。

本产品解决了根本问题：在遥测遥感同步获得目标三维大地坐标和实景影像的实用测绘功能上填补了空白。

1）遥测遥感同步获得目标三维大地坐标和实景影像：技术指标符合cm级、亚米级精度的测绘工作需求，使遥测遥感成为主体实用功能之一；

2）是符合单人操作的野外测绘设备：操作简便、工作效率高。

2、填补空白：产出了“互联网+”型的测绘产品

存在的根本问题：全球尚无真正基于“互联网+”的测绘设备。

现有测绘设备的关注点集中于精度和专用功能，有局限性。这种局限使得设备被禁锢在单一用途的专用产品层面上，造成大量资源得不到应用、设备能力不能充分解放，升级换代缓慢。

本产品解决了根本问题：本产品是多网通信型测绘设备。

本产品的多网通信功能使得产品通过“互联网+”获得大量网络资源，使得产品具备了将现代通信技术融入测绘工作据此大幅扩展应用的条件。

3、填补空白：产出了分布交互式测绘设备

存在的根本性问题：内外业分离、外业组组员间缺乏有效的数据互联手段。

内外业分离：现有测绘工作基本沿用传统的外业数据采集和初步处理、内业

数据后处理的工作模式。存在的问题是缺少必要的工作协同：整体工作效率较低、外业工作有错漏时不能及时发现和弥补造成同一外业工作的复测、测绘成果和资源不能实时共享等局限。

外业组组员间缺乏有效的数据互联：使用手机打电话是目前的外业互联手段。

本产品解决了根本问题：实时数据共享，无内业外业之分、外业组组员间实

时数据互联。

分布交互系统内实时数据共享：无“外业数据采集”和“事后内业数据处理”之分（每一个处理器都处于完全平等的工作地位：系统内数据采集和数据处理资源共享）、无数据带宽限制（4G公网通信已经满足测绘型数据互传的全部需求）、无数据输入之累（工作数据一键传输）。产品一经用户使用，则立即与用户的原有系统自然连接、融为一体。

4、填补空白：产出了具有系统功能涌现性的测绘设备

存在的根本性问题：大量可用资源未被利用。

受限于传统理念和技术实现方法，现有设备的功能扩展和性价比提升受到极大限制。

本产品解决了根本问题：本产品是拥有机内资源和网络资源的分布交互系统，功能空前强大、性价比高、功能扩展和性价比提升不受限制。

本产品以拥有系统功能涌现性为设计目标和技术实现目标。

1）创建组织对象：组织对象的集合 = 基本元器件和组件的集合 + 专用软件模块的集合 + 网络功能的集合；

2）创建组织规则（母函数型数学系统）：输入工作任务—组织规则自主选择组织对象自主生成工作系统—工作系统自动完成工作任务。

上述原理使得产品具有双重特征：一是产品生产成本低于具同类功能和技术指标的传统产品且性价比高于传统产品；二是在不增加成本的前提下具有极大的功能扩展能力。

本发明具有重要的市场价值，产品商业模式或盈利点介绍如下：

1、实用的遥感遥测技术指标（全球第一）

本产品的全球可比对象只有美国天宝公司的Trimble Geo 7x设备和瑞士徕卡的3DGNSS-CS20设备（两者技术指标相同）。

本产品与Trimble Geo 7x相比：

1）本产品遥测测量半径是Trimble Geo 7x的2倍（250型）~8倍（1000型）；

2）本产品光学放大倍数是Trimble Geo 7x的7倍（250型）~30倍（1000型）；

3）焦距相同条件下，本产品光通量是Trimble Geo 7x的20倍；

4）本产品本机图像显示分辨率是Trimble Geo 7x的7倍；

5）三维姿态测量精度

（1）手持使用（包含在对中杆上使用）：

本产品的三维姿态测量精度是Trimble Geo 7x的5倍；

（2）架设使用（架设在本产品专用的姿态测控支架上使用）：

本产品的三维姿态测量精度是Trimble Geo 7x（Trimble Geo 7x只有

手持、对中杆两种使用模式）的270倍；

6）遥测目标三维大地坐标的误差

（1）手持使用包含在对中杆（本专利申请中的“标点杆”）上使用：

本产品遥测目标三维大地坐标的误差是Trimble Geo 7x的1/5；

本产品遥测目标三维大地坐标的误差是Trimble Geo 7x的1/270；

7）本产品的RTK精度指标与Trimble Geo 7x相同。

2、多网通信型产品和分布交互工作方式（全球第一）

本产品是全球第一台具有互联网+多网通信能力的遥感遥测型便携测绘设备、是全球第一台具有分布交互工作方式的测绘设备。

3、强大功能、广阔的应用扩展空间（全球第一）

本产品是全球第一台具有系统功能涌现性的测绘设备。现有功能超过美国天宝公司的Trimble Geo 7x设备和瑞士徕卡的3D GNSS-CS20设备，扩展功能暂无可比对象。

4、是目前唯一的全姿态全地形动态测量仪器

5、高性价比（暂无可比对象）

一台本产品的功能涵盖并大大超出了如下产品的功能之和：

1）一台Trimble Geo 7x设备：市场售价7万元左右；

2）一台瑞士徕卡的3D GNSS-CS20设备：市场售价15万元左右；

3）一套GNSS接收机：2.63万元—9.5万元

中国华测2.98万元/套；中国苏一光2.65万元/套；

中国中海达2.63万元/套；中国南方2.68万元/套；

美国天宝9.5万元/套。

4）一台超站仪：5.55万元—16万元

中国南方5.8万元/台；中国博飞5.55万元/台；

中国苏一光8万元/台；瑞士徕卡16万元/台。

5）一部定位精度为厘米级的GNSS手持机： 1.58万元—3.188万元

集思宝1.58万元/部；智胜1.88万元/部；中海达1.89万元/套；

思拓力1.88万元/部；天宝3.188万元/部。

6、适于大范围推广的价格（暂无可比对象）

市场调研结果：本产品市场售价定为Trimble Geo 7x设备市场售价的2/3时，可在大范围内实现快速推广。此种情形下，本产品拥有百分之三百以上利税空间，需求量高，具有重要的市场价值。

附图说明

图1为本发明实施例的分布交互通用测绘仪主机结构图；

图2为本发明实施例的分布交互系统通信原理图；

图3为本发明实施例的分布交互通用测绘仪主机与支架式三维姿态系统的组合装配图；

图4为本发明实施例的分布交互通用测绘仪主机与联用式三维姿态系统组合装配后的轴系图；

图5为本发明实施例的分布交互通用测绘仪主机与联用式三维姿态系统组合装配图；

图6为本发明实施例的分布交互通用测绘仪主机与联用式三维姿态系统组合后的轴系图；

图7为本发明实施例的单手手持型分布交互通用测绘仪主机与短杆的组合装配图；

图8为本发明实施例的双手手持型分布交互通用测绘仪主机与短杆的组合装配图；

图9为本发明实施例的单手手持型分布交互通用测绘仪主机与长杆的组合装配图；

图10为本发明实施例的双手手持型分布交互通用测绘仪主机与长杆的组合装配图。

具体实施方式

下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

本发明提出一种全新的分布交互通用测绘仪产品，定义同时满足以下8条件的分布交互系统处理器称为分布交互通用测绘仪。

1）具有多网通信功能和分布交互式工作模式

通过“多网通信+自组织型分布交互系统软件”获得网络资源、分布交互式工作模式和分布交互系统资源。

2）功能和工作方式的覆盖面具有测绘业务通用、测绘工作通用的特征

3）具有定位定姿遥测遥感功能

通过实现定位/定姿/测距/光学遥感/机械/计算机/通信的物理结构一体化和功能组织实现同步遥测遥感功能，通过同步遥测遥感功能同步获得目标的地球时空坐标和实景影像。

4）遥测遥感功能符合实用指标

遥测：无棱镜条件下，250米/1000米/2000米内架设式遥测目标三维大地坐标的精度为厘米级；手持式遥测的精度为亚分米级、分米级、亚米级、1米（不含人手抖动造成的误差）；

遥感：光学放大倍数7倍/30倍、1300万像素以上的图像分辨率；

5）具有涌现性

通过母函数型数学系统（组织规则）对“自身组织对象”和“网络组织对象”进行自组织，获得系统功能的涌现性，实现功能的大幅扩张。

6）具有自组织特征和功能

7）符合结构与性能要求

紧密物理结构和不低于美国军标的野外性能指标，符合野外便携的工作要求。

8）具有高性价比，适于市场推广。

【注1】组织对象：自身组织对象集合和网络组织对象集合的并集合。

【注2】“自身组织对象”系指节点本身的所有机内元素的集合，包括：数据处理芯片、元器件、模块；光学单元的各组件；传感器单元的各组件；机械部分的各组件；定位单元的各部件；通信单元的各组件；姿态单元的各组件、相关的软件模块等等。

【注3】 “网络组织对象”系指来自网络的可用资源：包含但不限于以下网络内的各种特定资源：互联网（含4G/3G/2.5G数据通信、Wifi、微信、短信、各种数据服务、地图、卫星影像、交通等各类信息服务、承载于互联网上的各类网络资源）、cors差分服务网、全球定位天网（北斗、GPS、Glonass、伽利略、SBAS）、遥感信息网、自组网等。

【注4】母函数型数学系统：可根据用户的特定需求自主生成各种“工作系统”的数学模型、算法、源码和执行程序的集合。换言之，母函数型数学系统是使用组织对象构成“工作系统”的组织规则。

所述“工作系统”是在组织规则下由组织对象之间的相互作用构成的具有特定功能的、能够自主完成特定需求的执行系统。

【注5】系统功能的涌现性：正如连接在互联网上的个人电脑，其硬件有限但运行于其上的软件数量及其功能却几乎无限那样，所述工作系统的数量及其功能几乎也是无限的：这些功能不是物质本身或部件本身的固有性质，而是组织对象之间相互作用的结果。通过组织对象之间的相互作用产生大量的新功能，这就是系统功能的涌现性。

【注6】“自组织”：没有操作人员的特定干预，分布交互通用测绘仪自主生成工作系统，自主完成特定的工作任务。

参见图1，本发明实施例提供的分布交互通用测绘仪包括分布交互通用测绘仪主机1，以及外置式三维姿态系统2或全姿态全地形实时动态测量杆3。分布交互通用测绘仪主机1单独使用或组合使用，所述组合使用包括和外置式三维姿态系统2或全姿态全地形实时动态测量杆3或三脚架组合使用。

分布交互通用测绘仪主机1包括数据采集系统1.1、分布交互通信系统1.2、数据处理系统1.3、莫氏锥度公口端同轴接口1.4。具体实施时，可将数据采集系统1.1、分布交互通信系统1.2、数据处理系统1.3设置在分布交互通用测绘仪主机1的外壳内，莫氏锥度公口端同轴接口1.4连接分布交互通用测绘仪主机1的外壳，通常设置于外壳下方。

所述数据采集系统1.1包括全球定位单元、内置式三维姿态单元、自动成像单元、测距单元；

所述分布交互通信系统1.2包括蓝牙通信单元1.2.1、电台通信单元1.2.2、公网通信单元1.2.3、cors差分通信单元1.2.4，具体实施时，还可以利用公用通信网连接利用远程的通信平台1.2.5，因此可视为分布交互通信系统1.2还包括通信平台1.2.5；

所述数据处理系统1.3包括中央处理器1.3.1、人机交互单元1.3.3、电源单元1.3.2，具体实施时，还可以利用公用通信网连接利用远程的云计算单元1.3.4分担运算任务，因此可视为数据处理系统1.3还包括云计算单元1.3.4。

所述外置式三维姿态系统2包括支架式三维姿态系统2.1、联用式三维姿态系统2.2。

所述全姿态全地形实时动态测量杆3包括短标点杆3.1、长标点杆3.2。

分布交互通用测绘仪同时覆盖地面遥感遥测、cm级精度的动态测量、mm级精度的静态测量、无时空位置限制的分布交互式协同测量等各种测绘业务需求，并实现各种测绘方式的通用：分布交互通用测绘仪主机1手持使用、在外置式三维姿态系统2上架设使用、在全姿态全地形实时动态测量杆3上使用、在普通三脚架上使用等。

一、实施例中分布交互通用测绘仪主机1的具体实现：

1）所述数据采集系统1.1的构成、工作原理和功能实现方法：

A. 全球定位单元的构成、工作原理和功能实现方法

所述全球定位单元包括全球定位天线1.1.1.1和全球定位系统接收机板卡1.1.1.2。全球定位单元是多芯合一的工作单元，包括GPS、北斗、伽利略、GLONASS、SBAS中的部分或全部，具体实施时可采用现有技术实现。全球定位天线1.1.1.1和全球定位系统接收机板卡1.1.1.2连接，全球定位系统接收机板卡1.1.1.2连接中央处理器1.3.1，全球定位单元接收全球定位天网的信号并将初步处理后的数据上传至中央处理器1.3.1。

B. 内置式三维姿态单元的构成和工作原理

所述内置式三维姿态单元包括电子三维姿态仪1.1.2.1、微机械陀螺1.1.2.2。电子三维姿态仪1.1.2.1、微机械陀螺1.1.2.2分别连接中央处理器1.3.1，内置式三维姿态单元实时获取分布交互通用测绘仪主机1的三维姿态数据并上传至中央处理器1.3.1。

C. 自动成像单元的构成、工作原理和功能实现方法

自动成像单元的构成：

自动成像单元包括变焦系统、调焦系统两部分。

所述变焦系统包括物镜1.1.3.1.1、变焦镜组1.1.3.1.2、变焦电机1.1.3.1.3、变焦传动组1.1.3.1.4、变焦编码器1.1.3.1.5。中央处理器1.3.1、变焦电机1.1.3.1.3、变焦传动组1.1.3.1.4、变焦镜组1.1.3.1.2依次连接，光线经物镜1.1.3.1.1射入变焦镜组1.1.3.1.2，变焦传动组1.1.3.1.4、变焦编码器1.1.3.1.5、中央处理器1.3.1依次连接。

所述调焦系统包括物镜1.1.3.1.1、调焦电机1.1.3.2.1、调焦传动组1.1.3.2.2、调焦编码器1.1.3.2.3、调焦镜组1.1.3.2.4、CCD模块1.1.3.2.5、图像处理单元1.1.3.2.6。

变焦系统、调焦系统共用同一个物镜1.1.3.1.1。物镜1.1.3.1.1、变焦镜组1.1.3.1.2、调焦镜组1.1.3.2.4、CCD模块1.1.3.2.5的光学镜头处在同一直线上，实现光路传递。

所述图像处理单元1.1.3.2.6是图像处理专用的DSP，包括基于图像清晰度评价函数的图像处理软件（例如采用现有的基于小波变换算法的图像处理软件，本发明不予赘述）。

中央处理器1.3.1、调焦电机1.1.3.2.1、调焦传动组1.1.3.2.2、调焦镜组1.1.3.2.4依次连接，调焦传动组1.1.3.2.2、调焦编码器1.1.3.2.3和中央处理器1.3.1依次连接，调焦镜组、CCD模块1.1.3.2.5、图像处理单元1.1.3.2.6和中央处理器1.3.1依次连接。图像处理单元1.1.3.2.6通过聚焦检测判断聚焦是否准确、成像是否清晰：若图像已经符合设定标准则自动调焦任务完成；若图像不符合设定标准向中央处理器1.3.1上传调焦镜组1.1.3.2.4新的运动方向和运动幅度数据，调焦工作闭环开始新一轮工作循环，直至图像符合设定标准。

自动成像单元的工作原理与实现方法：

中央处理器1.3.1与自动成像单元构成变焦工作闭环、调焦工作闭环，通过这两个工作闭环完成自动成像任务。

变焦工作闭环完成自动变焦：

中央处理器1.3.1读取变焦镜组1.1.3.1.2的变焦标定值驱动变焦电机1.1.3.1.3、变焦传动组1.1.3.1.4使变焦镜组1.1.3.1.2向相应标定位置运动，变焦编码器1.1.3.1.5实时记录变焦传动组1.1.3.1.4的运动状态同步反馈给中央处理器1.3.1，中央处理器1.3.1算出脉冲修正值并据此发出下一指令，直到变焦传动组1.1.3.1.4到达设定的位置完成对变焦镜组1.1.3.1.2的焦距调整。

调焦工作闭环完成自动调焦：

第一步，白光经由物镜1.1.3.1.1、变焦镜组1.1.3.1.2、调焦镜组1.1.3.2.4到达CCD模块1.1.3.2.5。CCD模块1.1.3.2.5将光信号转换为电信号后传输给图像处理单元1.1.3.2.6。图像处理单元1.1.3.2.6通过聚焦检测判断聚焦是否准确、成像是否清晰并向中央处理器1.3.1上传调焦镜组1.1.3.2.4的运动方向和运动幅度数据；

第二步，中央处理器1.3.1据此向调焦电机1.1.3.2.1发出运动方向和运动幅度指令数据、调焦电机1.1.3.2.1和调焦传动组1.1.3.2.2驱动调焦镜组1.1.3.2.4到达指令位置、调焦编码器1.1.3.2.3记录调焦传动组1.1.3.2.2的实际到达数据并上传至中央处理器1.3.1。CCD模块1.1.3.2.5获得调焦镜组1.1.3.2.4在运动后的新位置上传来的光信号并将其转换成电信号传输至图像处理单元1.1.3.2.6。图像处理单元1.1.3.2.6再次通过聚焦检测判断聚焦是否准确、成像是否清晰：若图像已经符合设定标准则自动调焦任务完成；若图像不符合设定标准向中央处理器1.3.1上传调焦镜组1.1.3.2.4新的运动方向和运动幅度数据，调焦工作闭环开始新一轮工作循环，直至图像符合设定标准。

中央处理器1.3.1至此获得符合设定标准的清晰的物方实景影像。

D. 测距单元的构成、工作原理和功能实现方法

所述测距单元1.1.4包括激光发射装置1.1.4.1、激光接收装置1.1.4.2、距离解算装置1.1.4.3。激光发射装置1.1.4.1连接中央处理器1.3.1，激光接收装置1.1.4.2连接距离解算装置1.1.4.3，距离解算装置1.1.4.3连接中央处理器1.3.1，中央处理器1.3.1向激光发射装置1.1.4.1发出测距指令，激光发射装置1.1.4.1向目标发射激光、激光接收装置1.1.4.2接收自目标返回的激光并过滤掉杂波后传输至距离解算装置1.1.4.3。距离解算装置1.1.4.3将光信号转换成电信号，根据发射-接收之间的时差和激光相位解算出距离数据并上传至中央处理器1.3.1，具体解算实现为现有技术，本发明不予赘述。

2）所述分布交互通信系统1.2的构成、工作原理和功能实现方法：

分布交互通信系统1.2是分布交互通用测绘仪主机1与其它分布交互系统处理器之间的通信站。

所述处理器是具有数据通信、数据采集或数据处理能力的装置。

所述分布交互系统是由一组处理器的相互作用构成的工作系统。

所述分布交互系统处理器是构成分布交互系统的处理器，系指：连接在蓝

牙通信网、电台通信网、4G/3G/2.5G公用通信网、有线/无线因特网、cors差分通信网、传感器自组网等各种通信网络上的具有数据通信/数据处理或数据采集能力的装置。例如，包括但不限于连接在所述各种通信网络上的计算机、手机、传感器、分布交互通用测绘仪主机1、外置式三维姿态系统2、全球定位系统基准站、通信平台1.2.5、云计算单元1.3.4等等。所述分布交互系统处理器可以是连接在所述通信网中的一个通信网上的装置，也可以是同时连接在所述通信网中的多个通信网或全部通信网上的装置。

中央处理器1.3.1可同时启用蓝牙通信单元1.2.1、电台通信单元1.2.2、公网通信单元1.2.3、cors差分通信单元1.2.4、通信平台1.2.5、传感器自组网中的部分或全部。

根据中央处理器1.3.1的指令，所述蓝牙通信单元1.2.1在分布交互通用测绘仪主机1与其它分布交互系统处理器之间建立双向数据通信链接。两者之间的距离不超过30米。

根据中央处理器1.3.1的指令，所述电台通信单元1.2.2在分布交互通用测绘仪主机1与其它分布交互系统处理器之间建立双向数据通信链接。两者之间的距离不超过30公里。

根据中央处理器1.3.1的指令，所述公网通信单元1.2.3经由连接在公用通信网上的通信平台1.2.5，在分布交互通用测绘仪主机1与分布在全球范围内的连接在公用通信网上的其它分布交互系统处理器之间建立双向数据通信链接。所述通信平台1.2.5用于分布交互系统处理器之间的点对点数据互传和点对多点的数据广播。在公用通信网覆盖范围之内，通信连接点之间没有空间位置限制也没有距离限制。

所述通信平台1.2.5是连接在公用通信网上的计算机通信服务器，通过公网通信单元1.2.3与中央处理器1.3.1连接，用于在分布交互系统处理器之间建立实时互通的数据链。

根据中央处理器1.3.1的指令，所述cors差分通信单元1.2.4通过2.5G公用通信网中的专用cors差分通信信道与当地的cors差分服务平台建立双向数据通信链接。所述cors差分通信单元1.2.4适用于公用cors差分网、自组cors差分网，统一采用公用通信网中的某一信道进行差分通信。在当地cors差分通信网的覆盖范围之内，两者之间没有空间位置限制也没有距离限制。

分布交互通用测绘仪主机1可通过所述分布交互通信系统1.2同时连接承载于蓝牙通信网、电台通信网、4G/3G/2.5G公用通信网、有线/无线因特网、cors差分通信网等各种通信网络上的多个其它分布交互系统处理器，也可一次只连接承载于一个或多个通信网络上的一个或多个其它分布交互系统处理器。

3）所述数据处理系统1.3的构成、工作原理和功能实现方法：

所述数据处理系统1.3包括中央处理器1.3.1、人机交互单元1.3.3。

所述中央处理器1.3.1是包括CPU、内存储器、外存储器、数据接口单元1.3.1.1、电源管理单元1.3.1.2在内的数据处理单元。

所述数据接口单元1.3.1.1的上行端口连接中央处理器1.3.1的CPU，下行端口连接包括全球定位单元、内置式三维姿态单元、自动成像单元、测距单元、蓝牙通信单元1.2.1、电台通信单元1.2.2、公网通信单元1.2.3、cors差分通信单元1.2.4、人机交互单元1.3.3、电源单元1.3.2在内的分布交互通用测绘仪主机1的所有工作单元。

所述电源管理单元1.3.1.2是具有数据处理能力的DSP，承担分布交互通用测绘仪主机1的电源管理任务。电源管理单元1.3.1.2的上行端口连接中央处理器1.3.1的CPU，下行端口通过连接数据接口单元1.3.1.1连接分布交互通用测绘仪主机1的所有工作单元。

所述人机交互单元1.3.3包括触摸屏和按键，经由数据接口单元1.3.1.1连接中央处理器1.3.1的CPU。

操作人员通过所述人机交互单元1.3.3向中央处理器1.3.1输入人工指令时有且只有如下两种情形。

一是所述人工指令只涉及分布交互通用测绘仪主机1的机壳内各工作单元时：中央处理器1.3.1根据所述人工指令向全球定位单元、内置式三维姿态单元、自动成像单元、测距单元；蓝牙通信单元1.2.1、电台通信单元1.2.2、公网通信单元1.2.3、cors差分通信单元1.2.4、其它所有与所述人工指令相关的机内工作单元发出机器指令。与所述机器指令相关的工作单元接受、自动完成所述机器指令并向中央处理器1.3.1反馈执行结果数据。中央处理器1.3.1根据执行结果数据自动进入下一步操作，直至完成所述人工指令并在触摸屏上显示结果数据；

二是所述人工指令涉及分布交互通用测绘仪主机1的机壳外各分布交互系统处理器时：中央处理器1.3.1通过数据链连接所述各分布交互系统处理器，使其成为分布交互通用测绘仪主机1的机外工作单元。所述分布交互通用测绘仪主机1的机外工作单元与机内工作单元在中央处理器1.3.1的控制下协同完成工作任务。

所述数据链的建立方式：中央处理器1.3.1通过蓝牙通信单元1.2.1与外置式三维姿态系统2.1、联用式三维姿态系统2.2、大功率数传电台、距离分布交互通用测绘仪主机130米内的需要蓝牙通信的其它分布交互系统处理器建立数据链；中央处理器1.3.1通过电台通信单元1.2.2或公网通信单元1.2.3或cors差分通信单元1.2.4，与距离分布交互通用测绘仪主机130公里内的其它分布交互系统处理器建立数据链；中央处理器1.3.1通过公网通信单元1.2.3或cors差分通信单元1.2.4在分布交互通用测绘仪主机1与其它分布交互系统处理器之间建立数据链。在所述公用通信网或cors差分通信网的通信覆盖范围内，分布交互通用测绘仪主机1与其它分布交互系统处理器之间的数据互连无距离限制、无空间位置限制。

所述云计算平台1.3.4是连接在公用通信网上的计算机运算服务器，通过公网通信单元1.2.3与中央处理器1.3.1连接，用于为所有分布交互系统处理器提供大数据量的高速云计算服务。

4）同轴同心

首先构建视准轴：设计制作光学支架，使得物镜1.1.3.1.1的视准轴、变焦镜组1.1.3.1.2的视准轴、调焦镜组1.1.3.2.4的视准轴、CCD模块1.1.3.2.5光学镜头的视准轴处在同一直线上。

自动成像单元的视准轴M：物镜1.1.3.1.1的视准轴、变焦镜组1.1.3.1.2的视准轴、调焦镜组1.1.3.2.4的视准轴、CCD模块1.1.3.2.5光学镜头的视准轴处在同一直线M上时，直线M称为自动成像单元的视准轴。

三光同轴：自动成像单元视准轴M、激光发射装置1.1.4.1的光轴N、激光接收装置1.1.4.2的光轴P三者相互平行或重合，称为三光同轴。

多轴同心：所述自动成像单元的视准轴M与直线L垂直相交于O’’点。其中L是如下两点构成的直线：全球定位天线1.1.1.1的相位中心点O₁、莫氏锥度公口端同轴接口1.4与外置式三维姿态系统2和全姿态全地形实时动态测量杆3上相应接口端，例如莫氏锥度母口端2.1.1.1，的组合到位点 O₂。O’’点称为分布交互通用测绘仪主机1的校准坐标系原点，坐标为（0,0,0）。

二、实施例中外置式三维姿态系统2的具体实现：

外置式三维姿态系统2：包括支架式三维姿态系统2.1或联用式三维姿态系统2.2两种实施方式。

所述支架式三维姿态系统2.1、联用式三维姿态系统2.2具有相同的作用和使用方法、适用于不同型号和外形的分布交互通用测绘仪主机1：分布交互通用测绘仪主机1安装在支架式三维姿态系统2.1上使用时，后者为前者提供角秒级精度的三维姿态数据，两者共同构成一个具有角秒级姿态测量精度的完整的分布交互系统处理器；分布交互通用测绘仪主机1安装在联用式三维姿态系统2.2上使用时，后者为前者提供角秒级精度的三维姿态数据，两者共同构成一个具有角秒级姿态测量精度的完整的分布交互系统处理器。

1）支架式三维姿态系统2.1

参见图3，所述支架式三维姿态系统2.1包括同轴接口单元2.1.1、仰俯运动单元、航向运动单元、整平单元、蓝牙通信单元2.1.5、微机板2.1.6、支架2.1.7。

所述同轴接口单元2.1.1包括莫氏锥度母口端2.1.1.1、退出螺杆2.1.1.2、锁定螺杆2.1.1.3。所述同轴接口单元2.1.1安装在横曲轴2.1.2.1上。

所述仰俯运动单元包括横曲轴2.1.2.1、仰俯角度编码器2.1.2.2。横曲轴2.1.2.1安装在支架2.1.7上，仰俯角度编码器2.1.2.3安装在横曲轴2.1.2.1的中轴线上。

所述航向运动单元包括竖轴2.1.3.1、航向角度编码器2.1.3.2。竖轴2.1.3.1安装在支架2.1.7上，航向角度编码器2.1.3.2安装在竖轴2.1.3.1上。

所述整平单元包括调节螺杆组、电子水泡。整平单元安装在支架2.1.7上。

分布交互通用测绘仪主机1与支架式三维姿态系统2.1的连接和分离：将莫氏锥度母口端2.1.1.1插入莫氏锥度公口端同轴接口1.4，转动锁定螺杆2.1.1.3使两者紧固为一个整体，将分布交互通用测绘仪主机1固定在支架式三维姿态系统2.1上。此时全球定位天线1.1.1.1的相位中心与莫氏锥度母口端2.1.1.1的几何中心构成的直线重合于竖轴2.1.3.1的中轴线。反之，松开锁定螺杆2.1.1.3、转动退出螺杆2.1.1.2，可从支架式三维姿态系统2.1上取出分布交互通用测绘仪主机1。

所述微机板2.1.6是支架式三维姿态系统2.1的数据处理和数据收发装置：所述仰俯角度编码器2.1.2.3、航向角度编码器2.1.3.2、电子水泡、蓝牙通信单元2.1.5连接在微机板2.1.6上，接受并执行微机板2.1.6的工作指令；中央处理器1.3.1通过蓝牙通信单元1.2.1、蓝牙通信单元2.1.5实现与微机板2.1.6之间的双向数据通信；微机板2.1.6通过仰俯角度编码器2.1.2.3、航向角度编码器2.1.3.2、电子水泡执行中央处理器1.3.1的工作指令并向中央处理器1.3.1反馈信息，使中央处理器1.3.1获得分布交互通用测绘仪主机1在支架式三维姿态系统2.1上的实时动态三维姿态数据。

O点是质心：装配完毕后，分布交互通用测绘仪主机 1、横曲轴2.1.2.1、同轴接口单元2.1.1构成了一个物理整体W，O点是W的质心。

分布交互通用测绘仪主机1与支架式三维姿态系统2.1组合装配后的轴系图例可参见图4：

自动成像单元的视准轴M、激光发射装置1.1.4.1的光轴N、激光接收装置1.1.4.2的光轴P三者相互平行或重合，

所述自动成像单元的视准轴M与直线L垂直相交于O’’点。其中L是如下两点构成的直线：全球定位天线1.1.1.1的相位中心点O₁、莫氏锥度公口端同轴接口1.4与莫氏锥度母口端2.1.1.1的组合到位点 O₂。

支架式三维姿态系统2.1中，直线L即为竖轴2.1.3.1的中轴线。

O’’点称为分布交互通用测绘仪主机1的校准坐标系原点，坐标为（0,0,0）。

π2平面是竖轴2.1.3.1的底面，π1平面与π2平面相互正交，橫曲轴2.1.2.1的中轴线与竖轴2.1.3.1的中轴线同在π1平面上，相互正交，竖轴2.1.3.1的中轴线穿过π2平面。

2）联用式三维姿态系统2.2

参见图5，所述联用式三维姿态系统2.2，包括同轴连接器2.2.1、经纬仪2.2.2、蓝牙通信单元2.2.3。经纬仪2.2.2是现有技术，包括经纬仪望远镜、经纬仪横轴、经纬仪竖轴、经纬仪仰俯运动编码器、经纬仪支架、经纬仪航向运动编码器、经纬仪微机板、经纬仪电子水泡，本发明不予赘述。

所述同轴连接器2.2.1包括水平调节器2.2.1.1、航向调节器2.2.1.2、配重件2.2.1.3、紧固件2.2.1.4。所述水平调节器2.2.1.1具有3个调节螺杆，用于调节同轴连接器2.2.1与经纬仪2.2.2的望远镜之间的相对位置，使水平调节器2.2.1.1的3个调节螺杆构成的平面平行于经纬仪2.2.2的望远镜的视准轴。所述航向调节器2.2.1.2是一个可调节分布交互通用测绘仪主机1在同轴连接器2.2.1上的航向角角度并予固定的具有莫氏锥度的固件，用于保证自动成像单元的视准轴与经纬仪2.2.2的望远镜视准轴平行。所述配重件2.2.1.3的质量与分布交互通用测绘仪主机1的质量相同，两者在经纬仪2.2.2的望远镜上的安装方向相反，使分布交互通用测绘仪主机1在联用式三维姿态系统2.2上做仰俯运动时能够自由停留在任意角度的位置上。在分布交互通用测绘仪主机1中使用联用式三维姿态系统2.2时，所述紧固件2.2.1.4将全球定位单元的全球定位接收机天线即全球定位天线1.1.1.1的相位中心O₂固定在经纬仪2.2.2的竖轴中轴线上，并提供莫氏锥度母口端和莫氏锥度公口端同轴接口1.4配合，完成分布交互通用测绘仪主机1和联用式三维姿态系统2.2之间的紧固连接。

所述蓝牙通信单元2.2.3安装并连接在经纬仪的微机板上，实时读取经纬仪微机板数据并实时传输至蓝牙通信单元1.2.1。蓝牙通信单元1.2.1经由数据接口单元1.3.1.1将经纬仪微机板数据上传至中央处理器1.3.1，使中央处理器1.3.1获得分布交互通用测绘仪主机1在联用式三维姿态系统2.2上的实时动态三维姿态数据。

O点是W的质心：W是由分布交互通用测绘仪主机1、同轴连接器(2.2.1)、经纬仪望远镜、经纬仪横轴，组合后的物理整体。

分布交互通用测绘仪主机1与联用式三维姿态系统2.2组合装配后的轴系图例可参见图6。联用式三维姿态系统2.2中，直线L与经纬仪2.2.2的竖轴中轴线重合。O''点是自动成像单元的视准轴M与直线L垂直相交的交点，

O₂是全球定位天线1.1.1.1的相位中心，O₁是莫氏锥度公口端同轴接口1.4与紧固件2.2.1.4所提供莫氏锥度母口端的组合到位点。

经纬仪视准轴记为M₀，O点是W的质心，同时是经纬仪横轴与经纬仪望远镜视准轴的交点。

三、实施例中全姿态全地形实时动态测量杆3的具体实现：

全姿态全地形实时动态测量杆，包括短标点杆3.1、长标点杆3.2两种实施方式。具体实施时，短标点杆3.1、长标点杆3.2可根据分布交互通用测绘仪主机1的具体实现进行设计。一般分布交互通用测绘仪主机1可设计为单手手持型或双手手持型，单手手持型重量较轻，使用时可以一手持机器，一手操作；双手手持型重量较重，使用时可以双手持机器，用手指操作，但可以采用性能更优的部件，具有更远的测量距离，更大的光学放大倍数，更高的精度。因此，由于重心情况不同，相应具体设计有所区别，本发明提供相应实施方式说明如下：

1）在短标点杆3.1上的全姿态全地形实时动态定位测量

参见图7和图8，所述短标点杆3.1包括短杆3.1.1、球头3.1.2、球头锁定螺杆3.1.3、球头标点杆连接件3.1.4、同轴接口单元3.1.5、重心把手3.1.6。

所述短杆3.1.1包括杆身和杆尖。杆身顶部有与球头标点杆连接件3.1.4配套的螺公，杆身长度可根据使用者身高自由调节。杆尖安装在杆身底部，用于标定测点位置。

所述球头标点杆连接件3.1.4包括球头槽和连接螺口，球头3.1.2安装在球头槽内，连接螺口将球头槽连接在短杆3.1.1上，球头槽内设有一个弹性对中钢球。

所述同轴接口单元3.1.5包括莫氏锥度母口端3.1.5.1、退出螺杆3.1.5.2、锁定螺杆3.1.5.3。

参见图7，分布交互通用测绘仪主机1采用单手手持型：同轴接口单元3.1.5固定在球头3.1.2上。同轴接口单元3.1.5的运动带动球头3.1.2运动。球头标点杆连接件3.1.4中的球头槽只沿着一个方向开槽，故球头只能沿着一个方向转动，转动途中必经弹性对中钢球3.1.2.1。球头3.1.2运动至所述弹性对中钢球3.1.2.1所在位置，则弹性对中钢球3.1.2.1自动弹起，将同轴接口单元3.1.5校准在弹性对中钢球3.1.2.1所在位置，转动球头锁定螺杆3.1.3可将同轴接口单元3.1.5固定在弹性对中钢球3.1.2.1所在位置上。反之，松开球头锁定螺杆3.1.3可使同轴接口单元3.1.5自由运动。

分布交互通用测绘仪主机1与短标点杆3.1的连接与分离：将莫氏锥度母口端3.1.5.1插入莫氏锥度公口端同轴接口1.4后转动锁定螺杆3.1.5.3即完成连接。反之则分离。

分布交互通用测绘仪主机1与短标点杆3.1连接后的构成：将分布交互通用测绘仪主机1连接在短标点杆3.1上，即构成一个完整的动态测量型分布交互系统处理器。所述重心把手3.1.6处于在这个完整的动态测量型分布交互系统处理器的解剖重心上。转动分布交互通用测绘仪主机1，使同轴接口单元3.1.5自动校准在弹性对中钢球3.1.2.1所在位置上并转动球头锁定螺杆3.1.3使之紧固，此时全球定位天线1.1.1.1的相位中心、弹性对中钢球3.1.2.1、短杆3.1.1杆尖这三个几何点处在同一直线上。

参见图7，所述重心把手3.1.6设于分布交互通用测绘仪主机1和同轴接口单元3.1.5侧面：

O₂点：全球定位天线1.1.1.1的相位中心

O''点：自动成像单元的视准轴M与L的交点。

O₁点：莫氏锥度母口端3.1.5.1与莫氏锥度公口端同轴接口1.4的组合到位点。

O点：装配后的分布交互通用测绘仪（1）+ 短标点杆3.1成为一个物理上的整体。O点是这个整体的质心。

O₃点：短标点杆3.1的杆尖

图中弹性对中钢球3.1.2.1、O''_、O_{1 、}O_{2 、}O₃同在直线 L 上。

参见图8，分布交互通用测绘仪主机1采用双手手持型：所述重心把手3.1.6设于分布交互通用测绘仪主机1和同轴接口单元3.1.5下方，虚线框内包括短标点杆3.1各组件，

O点是质心：分布交互通用测绘仪主机(1)与短标点杆3.1组合后的质心。

因为质心O的位置不同，重心把手3.1.6的位置设置在同轴接口单元3.1.5下方，同轴接口单元3.1.5经重心把手3.1.6固定在球头3.1.2上。因此相应连接方式为：

同轴接口单元3.1.5的运动带动重心把手3.1.6、球头3.1.2运动，球头3.1.2运动至所述弹性对中钢球3.1.2.1所在位置，则弹性对中钢球3.1.2.1自动弹起将同轴接口单元3.1.5校准在弹性对中钢球3.1.2.1所在位置，转动球头锁定螺杆3.1.3可将同轴接口单元3.1.5固定在弹性对中钢球3.1.2.1所在位置上。反之，松开球头锁定螺杆3.1.3可使同轴接口单元3.1.5自由运动。

分布交互通用测绘仪主机1在短标点杆3.1上的全姿态全地形实时动态定位测量：全球定位天线1.1.1.1和全球定位系统接收机板卡1.1.1.2接收全球定位天网的信号并将处理后的数据上传至中央处理器1.3.1。所述内置式三维姿态单元将三维姿态数据上传至中央处理器1.3.1。中央处理器1.3.1综合全球定位天线1.1.1.1的相位中心到短杆3.1.1杆尖的距离数据、三维姿态数据、全球定位数据、全球定位系统时间实时解算出短杆3.1.1杆尖的（经度，纬度，高程，时间）数据。

姿态测量误差对动态定位测量误差的贡献为毫米级：分布交互通用测绘仪主机1在短标点杆3.1上进行厘米级精度的实时动态定位测量时，误差分析和实测结果证明，内置式三维姿态单元的姿态测量误差对所述短杆3.1.1杆尖的（经度，纬度，高程，时间）数据的空间误差贡献为毫米级。

地形变化对定位测量误差的贡献为零：根据所述之分布交互通用测绘仪主机1在短标点杆3.1上的全姿态实时动态定位测量原理，其定位测量误差只与卫星信号和地磁相关。所述短杆3.1.1杆尖的（经度，纬度，高程，时间）数据的空间误差与短杆3.1.1杆尖所标定之测点无关、与测点所在地点的地形无关。

2）分布交互通用测绘仪主机1在短标点杆3.1上的遥感遥测

松开球头锁定螺杆3.1.3可使分布交互通用测绘仪主机1在短标点杆3.1上的自由旋转。中央处理器1.3.1将自动成像单元上传的影像数据传输给触摸屏并显示，操作人员在影像中选定目标。分布交互通用测绘仪主机1自动遥测获得目标的三维大地坐标：中央处理器1.3.1综合全球定位单元上传的实时空间位置数据、内置式三维姿态单元上传的实时三维姿态数据、测距单元1.1.4上传的距离数据实时解算出目标的三维大地坐标。

3）在长标点杆3.2上的全姿态全地形实时动态定位测量

参见图9和图10，所述长标点杆3.2包括长杆3.2.1、外置式全球定位天线3.2.2、连接件。所述连接件包括螺杆3.2.3.1、夹具3.2.3.2、莫氏锥度母口端横轴3.2.3.3、接口锁定螺杆3.2.3.4、莫氏锥度母口端横轴锁定螺杆3.2.3.5。

分布交互通用测绘仪主机1与长标点杆3.2的连接与分离：所述外置式全球定位天线3.2.2通过螺口安装在长杆3.2.1的顶端。将夹具3.2.3.2置于长杆3.2.1的杆身，旋紧螺杆3.2.3.1使连接件紧固在长杆3.2.1的杆身上。将莫氏锥度公口端同轴接口1.4插入莫氏锥度母口端横轴3.2.3.3上的莫氏锥度母口端，旋紧接口锁定螺杆3.2.3.4，将分布交互通用测绘仪主机1固定在莫氏锥度母口端横轴3.2.3.3上，完成分布交互通用测绘仪主机1与长标点杆3.2的连接。反之则实现分布交互通用测绘仪主机1与长标点杆3.2的分离。

由于重心的不同，分布交互通用测绘仪主机1采用双手手持型时，莫氏锥度母口端横轴3.2.3.3可采用曲轴，以支持分布交互通用测绘仪主机1基于横向的旋转。

参见图10，O点：分布交互通用测绘机与莫氏锥度母口端横轴3.2.3.3装配到位后构成一个完整的物理整体W，O点是W的解剖重心。 O点在H上。

分布交互通用测绘仪主机1在长标点杆3.2上的全姿态全地形实时动态定位测量：全球定位天线1.1.1.1和全球定位系统接收机板卡1.1.1.2接收全球定位天网的信号并将处理后的数据上传至中央处理器1.3.1。所述内置式三维姿态单元将三维姿态数据上传至中央处理器1.3.1。中央处理器1.3.1综合全球定位天线1.1.1.1的相位中心到长杆3.2.1杆尖的距离数据、三维姿态数据、全球定位数据、全球定位系统时间实时解算出长杆3.2.1杆尖的（经度，纬度，高程，时间）数据。或者，采用外置式全球定位天线3.2.2代替全球定位天线1.1.1.1进行工作，接收全球定位天网的信号并将处理后的数据上传至中央处理器1.3.1，外置式全球定位天线3.2.2的相位中心记为O_x。

姿态测量误差对动态定位测量误差的贡献为毫米级：分布交互通用测绘仪主机1在长标点杆3.2上进行厘米级精度的实时动态定位测量时，误差分析和实测结果证明，内置式三维姿态单元的姿态测量误差对所述短杆3.1.1杆尖的（经度，纬度，高程，时间）数据的空间误差贡献为毫米级。

地形变化对定位测量误差的贡献为零：根据所述之分布交互通用测绘仪主机1在长标点杆3.2上的全姿态实时动态定位测量原理，其定位测量误差只与卫星信号和地磁相关。所述长标点杆3.2杆尖的（经度，纬度，高程，时间）数据的空间误差与长标点杆3.2杆尖所标定之测点无关、与测点所在地点的地形无关。

4）在长标点杆3.2上的遥感遥测

松开莫氏锥度母口端横轴锁定螺杆3.2.3.5，使莫氏锥度公口端横轴3.2.3.3自由转动。中央处理器1.3.1将自动成像单元上传的影像数据传输给触摸屏并显示，操作人员在影像中选定目标。分布交互通用测绘仪主机1自动遥测获得目标的三维大地坐标：中央处理器1.3.1综合全球定位单元上传的实时空间位置数据、内置式三维姿态单元上传的实时三维姿态数据、测距单元上传的距离数据实时解算出目标的三维大地坐标。

四、分布交互工作模式

分布交互通用测绘仪主机1，其分布交互式应用的具体体现在于：去中心化与平面化、数据获取一体化与数据处理一体化。

所述分布交互通用测绘仪主机1是分布交互系统处理器中的一种。分布交互系统处理器分为节点处理器和普通处理器两类。所述节点处理器是用以完成所述人工指令的数据流采集/处理枢纽，所述普通处理器是可围绕节点处理器工作、可为节点处理器提供相关服务的其它分布交互系统处理器。

1）去中心化与平面化

分布交互系统内各处理器在工作地位上相互平等，并根据工作任务的需要确定相互间的任务型工作关系。

根据所述人工指令下达的特定工作任务，中央处理器1.3.1根据分布交互系统的统一授权范围自动规定所述分布交互系统内各处理器之间的工作关系并向分布交互通信系统1.2发布所述机器指令，由分布交互通信系统1.2和相关的分布交互系统处理器执行所述机器指令：与时空位置无关，任何适用的普通处理器均可瞬间转化为任务型节点处理器，反之亦然。

面向所述人工指令下达的特定任务，中央处理器1.3.1自动分配资源并向分布交互通信系统1.2发布所述机器指令，由分布交互通信系统1.2和相关的分布交互系统处理器执行所述机器指令：与时空位置无关，任何适用的分布交互系统普通处理器均可瞬间转化为任务型数据中心，反之亦然。

去中心化使所述分布交互系统处理器之间只有任务关系，没有层层叠叠的固定架构：所述分布交互系统处理器全部处在同一平面上。

2）数据获取一体化与数据处理一体化

数据获取一体化：中央处理器1.3.1根据所述人工指令自动分配数据获取任务并通过数据接口单元1.3.1.1、分布交互通信系统1.2向相关的分布交互系统处理器发布数据获取与数据传输指令，在通信带宽允许的条件下同步互传和实时共享多个或全部分布交互系统处理器采集的数据，没有时空位置、距离的限制。这使得：每一个分布交互系统处理器的数据采集范围都等于全部分布交互系统处理器的分布工作地域之并；每一个分布交互系统处理器的数据采集量和数据采集类型都等于全部分布交互系统处理器的数据采集量和数据采集类型之和。

数据处理一体化：中央处理器1.3.1根据所述人工指令自动分配数据处理任务并通过数据接口单元1.3.1.1 、分布交互通信系统1.2向相关的分布交互系统处理器发布数据传输、数据接收和数据处理指令，相关的分布交互系统处理器接受指令执行指令反馈结果，没有时空位置、距离的限制。例如将大数据量的高速云计算任务分配由云计算单元1.3.4完成。这使得：每一个分布交互系统处理器的数据处理都得到一个或多个分布交互系统处理器的同步数据处理支持。

本发明实施例的分布交互通用测绘仪主机1的通信原理如图2所示，以下用从上往下分层的方式诠释。第一层：左边标示“全球定位卫星”的云朵表示用于全球定位的卫星群构成的天网，包含美国的GPS、中国的北斗、欧盟的伽利略、俄罗斯的GLONASS、日本的SBAS差分网等可用资源。例如，GPS用于全球定位的卫星群含有26颗卫星(2颗备份，24颗运行)，分6条轨道等。这26颗卫星就构成了GPS天网。同理表述北斗天网、伽利略天网和GLONASS天网。右边标示“遥感卫星”的云朵表示由各国、各种用于观测地球资源的RS卫星的可用资源(如航天遥感影像等)；第二层：包括本发明所提供的分布交互通用测绘仪，标有“蓝牙”、在“电台网”、“cors通信网”字样的网络表示分布交互系统处理器之间通过自组网或公用cors差分网进行的无线通信，标有“地面RS数据”字样的位于两边的闪电形符号表示分布交互系统处理器的地面遥感功能；第三层：地面通信网络。左边标有“有线/无线电话网”字样的云朵表示用于地面通话的电话网，其终端包含手机和座机。中间标有“无线Internet(2.5G/3G/4G)”字样的云朵表示无线数据网。右边标有“地面站”字样的云朵表示遥感卫星的地面站网络；第四层：地面通信网络。标有“2.5G平台”、“3G平台”、“4G平台”、“RS数据平台”的方框分别表示2.5G无线数据通信平台、3G无线数据通信平台、4G无线数据通信平台和与各地面站连接的遥感数据平台；第五层：标有“有线Internet”字样的云朵表示通用的有线因特网，左边标有通信平台1.2.5字样的图标表示连接在因特网上的分布交互系统通信站，用于实现分布交互系统内各处理器之间的点对点互联和点对多点的数据广播。右边标云计算单元1.3.4字样的图标表示连接在因特网上的为所有分布交互系统内处理器提供运算服务的服务器。各层之间的通信符号：闪电形符号表示无线通信方式的数据链接，直线相连表示有线通信方式的数据链接。

分布交互通用测绘仪主机1的具体实施时，可以按用户需求进行以下实现选择：

1、选择零部件

按照地面遥感遥测、cm级精度的动态测量、mm级精度的静态测量、无时空位置限制的分布交互式协同测量等各种测绘业务的技术指标要求选择零部件。

按照手持、架设、碎步测量通用的要求选择零部件。

按照野外工作的性能指标要求选择零部件。

按照野外工作对产品重量、体积、外形的要求选择零部件。

按照整机的人性化要求选择零部件。

2、功能实现方法

按照复杂系统建模的原则建立符合如下条件的物理数学模型。

1）具有系统功能的涌现性：能够在地球空间科技范畴中界定足够宽广的产品使用范围，在界定的使用范围内产品功能具有无限制的扩展性。

2）具有自组织特征：产品功能的实现过程是高度智能化的。

3）具有高性价比特征：能够通过对基础零部件和网络资源的有效组织实现产品的高性价比指标。

具体实施时，分布交互通用测绘仪的基础功能和主要技术指标建议如下：

1、定位

1）实时单点定位：误差1米~1.5米。

2）实时差分定位：

水平误差10mm + 1ppm * L ；

高程误差20mm + 1ppm * L ；

3）事后差分定位（静态测量等）：

水平误差2~3mm + 1ppm * L ；

高程误差5mm + 1ppm * L ；

其中，ppm表示百万分之一；L代表测站（分布交互通用测绘仪）到cors基站的距离；1ppm* L表示L km的距离产生L mm的误差。

2、定姿、找北

1）内置式三维姿态仪误差值：

找北0.3°、航向0.3°、仰俯0.1°、横滚0.1°

2）外置式三维姿态仪误差值：

找北20″、航向2″、仰俯2″、横滚2″

3、激光测距（免棱镜）

250型分布交互通用测绘仪：激光测距最大测程250米，测距误差5厘米。

1000型分布交互通用测绘仪：激光测距最大测程1000米，测距误差1mm。

2000型分布交互通用测绘仪：激光测距最大测程2000米，测距误差2mm。

4、成像

1）摄像：1300万像素摄像头成像；

2）显示：本机显示屏分辨率210万像素；

3）光学放大倍数：

250型分布交互通用测绘仪7倍； 1000型分布交互通用测绘仪30倍。

5、遥测物方三维大地坐标

250型分布交互通用测绘仪

1）架设遥测目标三维大地坐标

遥测250米内目标，目标的三维大地坐标误差6厘米；

2）手持遥测目标三维大地坐标

遥测250米内目标，目标的三维大地坐标误差分米级。

1000型分布交互通用测绘仪

3）架设遥测目标三维大地坐标

遥测1000米内普通目标或5000米内的棱镜，目标三维大地坐标误差厘米级；

4）标点杆上与手持遥测目标三维大地坐标

遥测1000米内普通目标或5000米内的棱镜，目标的三维大地坐标误差亚米级、米级。

6、同步获取物方影像与物方三维大地坐标

1）将分布交互通用测绘仪指向感兴趣的区域，分布交互通用测绘仪自动成像。

2）在影像中自由选取目标，点击选中的目标即同步获得物方影像与物方三维大地坐标。

7、全姿态全地形遥测遥感RTK

全姿态RTK：测量精度与姿态无关。倾斜任意角度，分布交互通用测绘仪自动感知、计算、补偿标点杆任何姿态造成的误差，无论标点杆与大地水准面的关系如何都能确保数据有效，完全毋须人工介入。

全地形RTK：测量精度与地形无关。分布交互通用测绘仪自动感知、计算、补偿标点杆任何姿态造成的误差，无论标点与大地水准面的关系如何都能确保数据有效，毋须人工介入。

遥感遥测：同时具备分布交互通用测绘仪的全部功能。对于无法架设仪器或人员无法到达或GPS信号不好的被测目标实施遥测。

【注】现有RTK仪器须将仪器架设在目标上进行测量。共有两种：

单一姿态RTK仪器：当且仅当对中杆垂直于大地水准面时测量数据有效。每次测量前需人工调整对中杆水平使之保持垂直于大地水准面的姿态。否则无法保证精度或导致数据无效。

倾斜测量RTK仪器：在RTK仪器上加装2台激光测距仪，在测站地形为平地的前提下可于倾斜角小于15°时予以补偿。

8、mm级精度的静态测量

将外置天线置于三脚架上并与标点数据连接，通过分布交互通用测绘仪之间的交互作用实现现场数据采集与高精度解算的同步进行、远程数据验证与事后处理等工作模式。实现mm级精度的静态测量功能。

9、摄影超站仪

分布交互通用测绘仪置于经纬支架上，实现摄影超站仪功能。

10、地图

1）加载与显示：矢量地图及航空航天遥感影像地图加载与显示；

2）相互切换：矢量地图及航空航天遥感影像地图相互切换；

3）放大/缩小/移动：矢量地图及航空航天遥感影像地图的放大、缩小、移动、浏览、查询。

11、地图上的运算

1）坐标定位与显示

矢量地图及航空航天遥感影像地图上的大地坐标定位与显示；

2）路径量算、面积量算、属性分析

矢量地图及航空航天遥感影像地图上的路径量算、面积量算、体积量算、属性分析；

3）其它：矢量地图及航空航天遥感影像地图上的信息查询、导航等。

12、延展应用举例：数据采集与数据处理

1）现场实地量算

对任意路径实施长度量算、对任意地域区块实施面积量算，对任意形状的三维实体实施遥测式现场体积量算等：可用于土地确权、土方量算、工程量算等。

2）现场生成基于影像的三维模型

使用分布交互通用测绘仪的摄影超站仪功能获取二维影像中的多个三维坐标点生成由多个空间三角形平面构成的三维模型（多面体）。

3）图上量算

在图上对任意路径、地域区块实施长度量算和面积量算。

4）外业规划与测站布局、测绘管理

5）其它各类用户需要的应用。

分布交互通用测绘仪的全网功能举例：

13、云存储、云计算

云存储：万测节点和万测处理器均具有公网数传功能，可将数据传至存储/计算处理器（云端服务器）保存。

云计算：存储/计算处理器自动完成数据处理工作，并将处理结果发布至需要的其它万测节点和万测处理器。

14、数据共享实时发布：测站（自身）信息及测绘成果

根据权限在分布交互系统内实时发布信息：自身的时空坐标（经度，纬度，高程，时间）、自身观测到的目标时空坐标（经度，纬度，高程，时间）、目标的影像、目标属性等其它测绘成果。

15、数据共享实时获取：其它测站信息及其测绘成果

在屏幕的地图上显示：其它测站的时空位置（经度，纬度，高程，时间）、其它测站观测到的目标时空坐标（经度，纬度，高程，时间）、目标的影像、目标属性等以及其它各类测绘成果。

16、遥控操作

根据授权，分布交互测绘系统的任一台处理器可实现对其它任何处理器的遥控操作。例如：

分布交互通用测绘仪可遥控存储/计算处理器（云端服务器）存储、运算、回传各类工作数据；

分布交互通用测绘仪可调用处于任何空间位置和状态（静止或移动）的任何分布交互通用测绘仪的相关信息、发布指令、遥控操作；

其它各种与遥控操作相关的应用。

17、分布交互通用测绘仪系统涌现性的功能扩展。

18、分布交互通用测绘仪系统自组织的人工智能。

19、分布交互：

互联网+分布交互通用测绘仪系统涌现性+分布交互通用测绘仪系统自组织。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的。因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims

1.一种分布交互通用测绘仪，其特征在于：包括分布交互通用测绘仪主机（1），以及外置式三维姿态系统（2）或全姿态全地形实时动态测量杆（3），分布交互通用测绘仪主机（1）单独使用或组合使用，所述组合使用包括和外置式三维姿态系统（2）或全姿态全地形实时动态测量杆（3）或三脚架组合使用；

所述分布交互通用测绘仪主机（1）包括数据采集系统（1.1）、分布交互通信系统（1.2）、数据处理系统（1.3）和莫氏锥度公口端同轴接口（1.4），

所述数据采集系统（1.1）包括全球定位单元、内置式三维姿态单元、自动成像单元、测距单元；所述全球定位单元包括全球定位天线（1.1.1.1），所述自动成像单元包括物镜（1.1.3.1.1）、变焦镜组（1.1.3.1.2）、调焦镜组（1.1.3.2.4）和CCD模块（1.1.3.2.5），所述测距单元包括激光发射装置（1.1.4.1）和激光接收装置（1.1.4.2）；

物镜（1.1.3.1.1）的视准轴、变焦镜组（1.1.3.1.2）的视准轴、调焦镜组（1.1.3.2.4）的视准轴、CCD模块（1.1.3.2.5）光学镜头的视准轴处在同一直线M上，直线M称为自动成像单元的视准轴；

自动成像单元的视准轴M、激光发射装置（1.1.4.1）的光轴N、激光接收装置（1.1.4.2）的光轴P三者相互平行或重合；

全球定位天线（1.1.1.1）的相位中心点O₁，

莫氏锥度公口端同轴接口（1.4）与外置式三维姿态系统（2）或者全姿态全地形实时动态测量杆（3）上相应接口端的组合到位点 O₂。

2.根据权利要求1所述分布交互通用测绘仪，其特征在于：所述分布交互通信系统（1.2）包括蓝牙通信单元（1.2.1）、电台通信单元（1.2.2）、公网通信单元（1.2.3）、cors差分通信单元（1.2.4），以及远程的通信平台（1.2.5）；所述数据处理系统（1.3）包括中央处理器（1.3.1）、人机交互单元（1.3.3）和电源单元（1.3.2），以及远程的云计算单元（1.3.4）；分布交互通信系统（1.2）是分布交互通用测绘仪主机与其它分布交互系统处理器之间的通信站，所述分布交互系统处理器是构成分布交互系统的处理器，包括但不限于连接在所述各种通信网络上的计算机、手机、传感器、其他分布交互通用测绘仪主机、机器执行系统、全球定位系统基准站、通信平台（1.2.5）、云计算单元（1.3.4）。

3.根据权利要求2所述分布交互通用测绘仪，其特征在于：所述自动成像单元包括变焦系统和调焦系统，

所述变焦系统包括物镜（1.1.3.1.1）、变焦镜组（1.1.3.1.2）、变焦电机（1.1.3.1.3）、变焦传动组（1.1.3.1.4）、变焦编码器（1.1.3.1.5），中央处理器（1.3.1）、变焦电机（1.1.3.1.3）、变焦传动组（1.1.3.1.4）、变焦镜组（1.1.3.1.2）依次连接，光线经物镜（1.1.3.1.1）射入变焦镜组（1.1.3.1.2），变焦传动组（1.1.3.1.4）、变焦编码器（1.1.3.1.5）、中央处理器（1.3.1）依次连接；

所述调焦系统包括物镜（1.1.3.1.1）、调焦电机（1.1.3.2.1）、调焦传动组（1.1.3.2.2）、调焦编码器（1.1.3.2.3）、调焦镜组（1.1.3.2.4）、CCD模块（1.1.3.2.5）、图像处理单元（1.1.3.2.6），

变焦系统、调焦系统共用同一个物镜（1.1.3.1.1），

中央处理器（1.3.1）、调焦电机（1.1.3.2.1）、调焦传动组（1.1.3.2.2）、调焦镜组（1.1.3.2.4）依次连接，调焦传动组（1.1.3.2.2）、调焦编码器（1.1.3.2.3）和中央处理器（1.3.1）依次连接，调焦镜组、CCD模块（1.1.3.2.5）、图像处理单元（1.1.3.2.6）和中央处理器（1.3.1）依次连接。

4.根据权利要求1或2或3所述分布交互通用测绘仪，其特征在于：所述外置式三维姿态系统（2）为支架式三维姿态系统（2.1），

所述支架式三维姿态系统（2.1）包括同轴接口单元（2.1.1）、仰俯运动单元、航向运动单元、整平单元、蓝牙通信单元（2.1.5）、微机板（2.1.6）和支架（2.1.7）；

所述同轴接口单元（2.1.1）包括莫氏锥度母口端（2.1.1.1）、退出螺杆（2.1.1.2）、锁定螺杆（2.1.1.3）；所述同轴接口单元（2.1.1）安装在横曲轴（2.1.2.1）上；

所述仰俯运动单元包括横曲轴（2.1.2.1）、仰俯角度编码器（2.1.2.2）；横曲轴（2.1.2.1）安装在支架（2.1.7）上，仰俯角度编码器（2.1.2.3）安装在横曲轴（2.1.2.1）的中轴线上；

所述航向运动单元包括竖轴（2.1.3.1）、航向角度编码器（2.1.3.2）；竖轴（2.1.3.1）安装在支架（2.1.7）上，航向角度编码器（2.1.3.2）安装在竖轴（2.1.3.1）上；

所述整平单元包括调节螺杆组、电子水泡，整平单元安装在支架（2.1.7）上；

进行分布交互通用测绘仪主机（1）与支架式三维姿态系统（2.1）的连接时，将莫氏锥度母口端（2.1.1.1）插入莫氏锥度公口端同轴接口（1.4），转动锁定螺杆（2.1.1.3）将分布交互通用测绘仪主机（1）固定在支架式三维姿态系统(2.1)上；此时全球定位天线（1.1.1.1）的相位中心与莫氏锥度母口端（2.1.1.1）的几何中心构成的直线重合于竖轴（2.1.3.1）的中轴线；反之，松开锁定螺杆（2.1.1.3）、转动退出螺杆（2.1.1.2），从支架式三维姿态系统（2.1）上取出分布交互通用测绘仪主机（1）；

所述仰俯角度编码器（2.1.2.3）、航向角度编码器（2.1.3.2）、电子水泡、蓝牙通信单元（2.1.5）连接在微机板（2.1.6）上，接受并执行微机板（2.1.6）的工作指令；中央处理器（1.3.1）通过蓝牙通信单元（2.1.5）与微机板（2.1.6）之间进行双向数据通信；微机板（2.1.6）通过仰俯角度编码器（2.1.2.3）、航向角度编码器（2.1.3.2）、电子水泡执行中央处理器（1.3.1）的工作指令并向中央处理器（1.3.1）反馈信息，使中央处理器（1.3.1）获得分布交互通用测绘仪主机（1）在支架式三维姿态系统（2.1）上的实时动态三维姿态数据。

5.根据权利要求1或2或3所述分布交互通用测绘仪，其特征在于：所述外置式三维姿态系统（2）为联用式三维姿态系统（2.2），

所述联用式三维姿态系统（2.2）包括同轴连接器（2.2.1）、经纬仪（2.2.2）、蓝牙通信单元（2.2.3）；

所述同轴连接器（2.2.1）包括水平调节器（2.2.1.1）、航向调节器（2.2.1.2）、配重件（2.2.1.3）、紧固件（2.2.1.4）；所述水平调节器（2.2.1.1）具有3个调节螺杆，用于调节同轴连接器（2.2.1）与经纬仪（2.2.2）的望远镜之间的相对位置，使水平调节器（2.2.1.1）的3个调节螺杆构成的平面平行于经纬仪（2.2.2）的望远镜的视准轴；所述航向调节器（2.2.1.2）是一个能够调节分布交互通用测绘仪主机（1）在同轴连接器（2.2.1）上的航向角角度并予固定的具有莫氏锥度的固件，用于保证自动成像单元的视准轴与经纬仪（2.2.2）的望远镜视准轴平行；所述配重件（2.2.1.3）的质量与分布交互通用测绘仪主机（1）的质量相同，两者在经纬仪（2.2.2）的望远镜上的安装方向相反，使分布交互通用测绘仪主机（1）在联用式三维姿态系统（2.2）上做仰俯运动时能够自由停留在任意角度的位置上；

在分布交互通用测绘仪主机（1）上使用联用式三维姿态系统（2.2）时，所述紧固件（2.2.1.4）将全球定位天线（1.1.1.1）的相位中心O₂固定在经纬仪（2.2.2）的竖轴中轴线上，并提供莫氏锥度母口端和莫氏锥度公口端同轴接口(1.4)配合，完成分布交互通用测绘仪主机（1）和联用式三维姿态系统（2.2）之间的紧固连接；

所述蓝牙通信单元（2.2.3）安装并连接在经纬仪的微机板上，实时读取经纬仪微机板数据并实时传输至蓝牙通信单元（1.2.1）；蓝牙通信单元（1.2.1）经由数据接口单元（1.3.1.1）将经纬仪微机板数据上传至中央处理器（1.3.1），使中央处理器（1.3.1）获得分布交互通用测绘仪主机（1）在联用式三维姿态系统（2.2）上的实时动态三维姿态数据；

直线L与经纬仪（2.2.2）的竖轴中轴线重合。

6.根据权利要求1或2或3所述分布交互通用测绘仪，其特征在于：所述全姿态全地形实时动态测量杆（3）为短标点杆(3.1)，

所述短标点杆（3.1）包括短杆（3.1.1）、球头（3.1.2）、球头锁定螺杆（3.1.3）、球头标点杆连接件（3.1.4）、同轴接口单元（3.1.5）和重心把手（3.1.6）；

所述短杆（3.1.1）包括杆身和杆尖，杆身顶部有与球头标点杆连接件（3.1.4）配套的螺公，

所述球头标点杆连接件（3.1.4）包括球头槽和连接螺口，球头（3.1.2）安装在球头槽内，连接螺口将球头槽连接在短杆（3.1.1）上；

所述同轴接口单元（3.1.5）包括莫氏锥度母口端（3.1.5.1）。

7.根据权利要求6所述分布交互通用测绘仪，其特征在于：同轴接口单元（3.1.5）固定在球头（3.1.2）上，所述重心把手（3.1.6）设于分布交互通用测绘仪主机（1）和同轴接口单元（3.1.5）侧面。

8.根据权利要求6所述分布交互通用测绘仪，其特征在于：重心把手（3.1.6）的位置设置在同轴接口单元（3.1.5）下方，同轴接口单元（3.1.5）经重心把手（3.1.6）固定在球头（3.1.2）上。

9.根据权利要求1或2或3所述分布交互通用测绘仪，其特征在于：所述全姿态全地形实时动态测量杆（3）为长标点杆(3.2)，

所述长标点杆（3.2）包括长杆（3.2.1）和外置式全球定位天线（3.2.2）、连接件；所述连接件包括螺杆（3.2.3.1）、夹具（3.2.3.2）、莫氏锥度母口端横轴（3.2.3.3）、接口锁定螺杆（3.2.3.4）和莫氏锥度母口端横轴锁定螺杆（3.2.3.5）；

所述外置式全球定位天线（3.2.2）通过螺口安装在长杆（3.2.1）的顶端；夹具（3.2.3.2）置于长杆（3.2.1）的杆身，通过螺杆（3.2.3.1）使连接件紧固在长杆（3.2.1）的杆身上；莫氏锥度公口端同轴接口（1.4）插入莫氏锥度母口端横轴（3.2.3.3）上的莫氏锥度母口端，旋紧接口锁定螺杆（3.2.3.4），将分布交互通用测绘仪主机（1）固定在莫氏锥度母口端横轴（3.2.3.3）上，完成分布交互通用测绘仪主机（1）与长标点杆（3.2）的连接；反之则实现分布交互通用测绘仪主机（1）与长标点杆（3.2）的分离。

10.根据权利要求9所述分布交互通用测绘仪，其特征在于：莫氏锥度母口端横轴（3.2.3.3）采用曲轴。