CN115752400A - 一种用于工程测量的多测站互联测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于工程测量的多测站互联测量系统，涉及工程测量设备技术领域。本发明包括数据处理设备、多组测站设备和若干标靶，相邻的测站设备的测量范围部分重合，重合部分至少包含三个待测目标点；利用已知实际坐标的测量基准点距离矩阵，与各组测站设备对应的待测目标点距离矩阵进行对比匹配，匹配出测量基准点所对应的测站设备，然后将测量基准点与待测目标点匹配在一起，在根据测量范围重合的待测目标点匹配其他测站设备对应的待测目标点的实际坐标。本发明使用多组激光测距仪进行多测站组网测量，实现测量场景的全范围覆盖监测，设备成本低，维护成本低。

Description

一种用于工程测量的多测站互联测量系统

技术领域

本发明涉及工程测量设备技术领域，更具体地说涉及一种用于工程测量的多测站互联测量系统。

背景技术

在工程测量领域中，测量目标的识别和照准主要通过特征物（棱镜头、反光片、测站+铟钢尺等标靶）来识别目标对象，然后专业测量人员依托望远镜内十字丝提供的视准线与特征物的十字中心重合的方式实现照准，从而准确的完成测量作业。

测量机器人又称自动全站仪，是一种集自动目标识别、自动照准、自动测角与测距、自动目标跟踪、自动记录于一体的测量平台。测量机器人通过事先输入待测对象的精准位置，通过马达来控制角度，让测量目标（棱镜头、反光片）出现在镜头视野中；再经过马达微调，确保测量目标（棱镜头、反光片）处于镜头视野中的固定位置，实现目标的自动识别和自动照准功能。

测量机器人主要通过坐标系统、操纵器、换能器、计算机和控制器、闭路控制传感器、决定制作、目标捕获和集成传感器等功能模块实现目标的自动识别和照准。测量机器人是一种非常优秀的测量设备，但测量机器人本身的结构精密，成本昂贵，导致其对目标的自动识别、自动照准的全套技术成本过高，因而对其应用场景构成了限制。例如，对于一些总价低但需要长周期连续监测的边坡监测项目、桥梁监测项目、地铁或隧道健康监测项目等来说，使用测量机器人进行监测的成本显然偏高了。近年来，人工和日常运营成本越来越高，传统人工测量的单数据采集成本日趋高涨，已不能适应万物互联下，广泛的数字化精确定位需求。

尤其是涉及到边坡、隧道等工况的变形监测，需要长期对边坡或隧道进行监测，若采用传统人工测量的方式进行监测，则会大大增加监测成本；若采用测量机器人进行自动测量监测，对于范围较大的边坡或隧道，一台测量机器人无法完成边坡或隧道的监测工作，需要多台测量机器人联合进行监测测量，且需要长时间将测量机器人固定在一个位置进行监测，一方面设备成本较高，另一方面，测量机器人在监测过程中的维护成本也较高，并不利于范围较大的边坡或隧道的长期变形监测，对业主方而言，也增加了其在边坡或隧道的监测成本。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提供了一种用于工程测量的多测站互联测量系统，本发明的发明目的在于解决现有技术中针对监测范围较大的测量场景（如边坡或隧道等）时，采用现有测量设备和方法造成监测设备成本较高，监测维护成本较高的问题，增加业主方的成本支出问题。本发明提供了一种用于工程测量的多测站互联测量系统，使用多组激光测距仪进行多测站组网测量，实现测量场景的全范围覆盖监测，设备成本低，维护成本低。同时，本申请的测量系统还可以解决现有激光测距仪在进行测量时无法实现待测点位自动识别、自动编号、待测点位实际坐标的获取以及测站编号的问题。本发明设备成本低，测量精度高，可满足业主方对低监测成本的需求。

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明是通过下述技术方案实现的。

本发明提供了一种用于工程测量的多测站互联测量系统，该系统包括数据处理设备、多组测站设备和若干标靶，其中多组测站设备与数据处理设备建立通信连接，数据处理设备接收各组测站设备采集到的测量数据；

测站设备包括激光测距仪、转台、激光测距仪控制模块、转台控制模块、驱动转台转动的驱动模块和数据传输模块；所述激光测距仪装配在转台上；所述转台与驱动模块相连，驱动模块与转台控制模块相连，激光测距仪与激光测距仪控制模块相连，所述激光测距仪控制模块和转台控制模块均通过数据传输模块与数据处理设备建立通讯连接；

若干标靶分别布设在各组测站设备测量范围内的待测目标点上，且相邻的测站设备的测量范围部分重合，重合部分至少包含三个待测目标点，重合部分的待测目标点上设置有与重合部分测站设备对应的标靶；各组测站设备测量范围内的待测目标点之间的距离均不同；

标靶被激光测距仪扫描的外形轮廓具有特定的几何轮廓，该特定的几何轮廓是指，在该几何轮廓中具有唯一几何特征点；

数据处理设备对各组测站设备进行编号，数据处理设备以各组测站设备的激光测距仪的中心为原点建立坐标系，分别向各组测站设备的转动控制模块下发转动控制指令，分别向各组测站设备的激光测距仪控制模块下发测量控制指令；

所述转动控制指令包括控制驱动模块驱动转台以设定角度间隔沿一个方向圆周转动；

所述测量控制指令包括控制激光测距仪随着转台的转动对待测目标点上的标靶进行逐点扫描测量，完成一个待测目标点标靶的扫描得到该待测目标点标靶的点云数据集；

数据处理设备根据测站设备中转台转动的角度以及该测站设备中激光测距仪测得其距离待测目标点上标靶信息得到测点在该测站设备建立的坐标系中的测点坐标；测站设备中的激光测距仪每测量一次，数据处理设备计算得到一个测点的测点坐标；所述点云数据集包括激光测距仪逐点扫描测量后的所有测点的坐标信息；

数据处理设备对激光测距仪扫描得到的某一待测目标点的标靶的点云数据集进行拟合，拟合出该点云数据集呈现的几何轮廓和几何轮廓函数，并根据几何轮廓函数计算出该几何轮廓的唯一几何特征点，并将计算得到的唯一几何特征点的坐标信息作为待测目标点的坐标信息；数据处理设备依次对待测目标点的坐标信息进行编号；

数据处理设备在各组测站设备均完成其测量范围内所有待测目标点的逐点扫描后，根据每组测站设备测量范围内每个待测目标点的坐标信息，计算出该组测站设备中任一待测目标点与该组测距测点设备测量范围内其他待测目标点之间的距离，生成各组测站设备对应的待测目标点距离矩阵；

数据处理设备对比各组测站设备对应的待测目标点距离矩阵，不同测站设备对应的待测目标点距离矩阵中距离相同的待测目标点，为相邻测站设备测量范围重合部分的待测目标点，并记录测量范围重合部分待测目标点在各自测站设备中的编号；

数据处理设备将各组测站设备对应的待测目标点距离矩阵与数据处理设备中的已知实际坐标信息的N个基准测量点所形成的基准距离矩阵进行对比，其中N≥3，且N个基准测量点均位于同一组测站设备的测量范围内；

找到待测目标点距离矩阵中与基准距离矩阵相同的数据，确定N个基准测量点所属的测站设备，以及该测站设备中与N个基准测量点对应的N个待测目标点；根据N个基准测量点所属的测站设备中与N个基准测量点对应的N个待测目标点在该测站设备建立的坐标系下的坐标信息，以及N个基准测量点的实际坐标，得到该测站设备建立的坐标系中的待测目标点坐标与实际坐标的坐标转换关系，根据该坐标转换关系，计算得到该测站设备中其他待测目标点的实际坐标；

数据处理设备得到某一测站设备中全部待测目标点的实际坐标，根据待测目标点的编号得到该测站设备与其相邻的测站设备测量范围重合部分的待测目标点的实际坐标；以重合部分的待测目标点的实际坐标为基准测量点的实际坐标，依次计算得到其他组测站设备测量范围内的所有待测目标点的实际坐标。

数据处理设备分别向各组测站设备的驱动模块下发转动控制指令，该转动控制指令为驱动控制模块控制转台在同一扫描面内连续转动多个圆周，转动多个圆周后，数据处理设备将多个圆周计算到的同一待测目标点的唯一几何特征点坐标进行均值化处理，均值化处理后的坐标即为该待测目标点的坐标。

进一步的，数据处理设备分别向各组激光测距设备的激光测距仪控制模块下发测量控制指令，该测量控制指令还包括控制激光测距仪在逐点扫描时，每个测点连续测量多次。

数据处理设备接收到测站设备传输的对某一标靶逐点扫描后测量得到的点云数据集后，根据接收到的该标靶的点云数据集进行插值计算，并将插值补充到点云数据集中。

数据处理设备分别向各组测站设备的驱动模块下发转动控制指令，该转动控制指令为驱动控制模块控制转台以相同设定角度间隔在同一扫描面内连续转动两个圆周；数据处理设备将两个圆周扫描到的同一待测目标点的坐标进行数据平差，测站设备经过数据平差处理后，再次测量得到的数据作为数据处理设备计算待测目标点坐标的依据。

数据处理设备对激光测距仪扫描得到的某一待测目标点的标靶的点云数据集进行拟合，具体是指，采用平移拟合算法对点云数据集进行拟合。

数据处理设备对激光测距仪扫描得到的某一待测目标点的标靶的点云数据集进行拟合，具体是指，采用最小二乘法对点云数据集进行拟合。

数据处理设备中，已知实际坐标信息的N个测量基准点的实际坐标为

， 对每个测量基准点

，计算其与其他测量基准点的距离，建立一个基准距离矩阵

，矩阵X中每一行表示测量基准点x_n与其他点的距离集合D_xn；

取各组测站设备对应的待测目标点在其建立的坐标系内的坐标信息分别组成集 合

，其中，k表示测站设备数量，I表示第1组测 站设备对应的待测目标点数，J表示第2组测站设备对应的待测目标点数，L表示第k组测站 设备对应的待测目标点数；

分别计算各组测站设备中任一待测目标点距离其他待测目标点的距离，对应各组 测站设备分别形成与其对应的待测目标点距离矩阵

，其中，Y₁表示第1组测站设备 对应的待测目标点距离矩阵，Y₂表示第2组测站设备对应的待测目标点距离矩阵，Y_k表示第k 组测站设备对应的待测目标点距离矩阵；上述待测目标点距离矩阵中每一行表示待测目标 点

与其他待测目标点的距离集合

；

将基准距离矩阵X与各组测站设备对应的待测目标点矩阵Y_k分别进行对比，若存 在

，则表示测量基准点位于第k组测站设备的测量范围内；

然后遍历基准距离矩阵X和待测目标点矩阵Y_k的每一行的距离集合，若存在

，则x_n与

是同一个点；由此，将N个测量基准点与第k组测站设备的测量范围内的 待测目标点中N个待测点对应匹配在一起。

某一测站设备对应的待测目标点距离矩阵中待测目标点的距离集合与另一测站设备对应的待测目标点距离矩阵中待测目标点的距离集合存在交集，则表示该两组测站设备存在测量范围重合的部分，而交集中的待测目标点即为两组测站设备测量范围重合部分内的待测目标点。

数据处理设备得到第k组测站设备测量范围内所有待测目标点的实际坐标，根据第k组测站设备与其他组测站设备测量范围重合部分的待测目标点，作为与其测量范围重合的测站设备的基准测量点，确定该组测站设备所建立坐标系的坐标与实际坐标的转换关系，从而将该组测站设备内所有待测目标点在其建立的坐标系内的坐标转换为实际坐标，依此类推，计算出全部测站设备对应的待测目标点的实际坐标。

所述设定角度间隔θ，满足360°/θ=M，M为整数。

所述标靶的几何轮廓为抛物线，拟合出的轮廓为抛物线，唯一几何特征点为抛物线的顶点。

所述标靶的几何轮廓为球形，拟合出的轮廓为半圆弧，唯一几何特征点为圆弧的中点。

所述标靶的扫描面为相交的两个面，拟合出的轮廓为两条相交的直线，唯一结合特征点为两条直线的交点。

数据处理设备以各组测站设备的激光测距仪的中心为原点建立的坐标系为极坐标系。

所述测站设备还包括俯仰角调节机构和俯仰角控制模块，激光测距仪装配在俯仰角调节机构上，俯仰角调节机构装配在转台上；俯仰角控制模块控制俯仰角调节机构调节激光测距仪的俯仰角，并通过数据传输模块与数据处理设备建立通讯连接，同时接收数据处理设备的俯仰角控制指令。

所述俯仰角控制指令包括控制俯仰角调节机构调节至设定俯仰角，转台按照转台控制指令和测量控制指令完成测量后，在再切换新的俯仰角进行测量。

与现有技术相比，本发明所带来的有益的技术效果表现在：

1、与现有技术相比，本发明的多测站互联测量系统存在以下优点：

（1）设备成本低，本发明的测量系统利用激光测距仪进行测量，相较于现有的自动测量机器人（全站仪）而言，设备成本大大降低；

（2）人工及维护成本低，本发明的测量系统可实现自动测量、自动识别、自动照准和自动编号，不需要人工测量，将测站设备布设在野外，即可自动进行监测任务，由于采用激光测距仪，设备成本变低，后续的维护成本随之变低。通过多组测站设备测量范围的连通覆盖，可实现大范围测量区域的覆盖，适用于长隧道、大边坡等工况的自动监测，不需要人工转移测点设备，可长期布设，进行长期监测任务；相较于现有自动测量机器人需要人工进行测点的转移，节省人工，人工成本得到有效的控制；

（3）测量精度高，本申请的测量系统的测量精度依赖于数据处理设备的数据处理过程，对于设备本身的精度要求较低，可通过增加数据采集量及后续的数据处理提高系统的整体测量精度。自动测量机器人完全依赖于设备自身测量精度，其测量精度是无法通过数据处理的方式进行提高的。本申请的测量系统采集的数据量越多，其处理精度越高。可以认定为，设定角度间隔越小，其测点数越多，采集到的数据量就越多，最终拟合出的唯一几何特征点的坐标就越精确；

（4）可实现自动识别和自动照准的功能，本申请的测量系统采用具有特定几何轮廓的标靶，通过几何轮廓的拟合匹配实现待测目标点上标靶的自动识别。同时本申请的测量系统是通过拟合标靶的几何轮廓得到拟合函数，通过拟合函数计算得到唯一几何特征点，实现了测站设备的自动照准，不需要人工进行标靶的识别和照准，且通过数据处理的方式实现利用激光测距仪实现标靶的自动识别和照准；

（5）本测量系统的测站设备结构简单，本测量系统是转台沿一个方向进行圆周转动，其驱动模块可以选用步进电机，而自动测量机器人需要往复调整镜头的角度，因此必须采用伺服电机实现，从驱动部件出发，本测量系统的测站设备成本低，测站设备包括激光测距仪、转台、激光测距仪控制模块、转台控制模块、驱动转台转动的驱动模块和数据传输模块，其组成部件较少，结构较为简单，后续维护也较为简单，且维护成本低。

2、本申请的测量系统中多组测站设备存在测量范围重合的部分，通过测量范围重合部分的待测目标点进行测量传递，当所有测站设备完成一周的待测目标点的测量之后，即可获得全部测站设备覆盖范围内待测目标点的实际坐标，测量速度快。在本申请中，对于测站设备的架设位置并没有坐标要求，可以架设在任意位置，只需要满足与其他测站设备存在测量范围重合的部分即可，且重合部分至少包含三个待测目标点；而现有的自动测量机器人（全站仪）需要预先知晓设备假设点位的坐标，同时也需要至少一个已知位置和坐标的基准测量点进行核准，其架设位置受到了较大的限制。

3、本申请是通过对比测量基准点之间距离矩阵与待测目标点之间距离矩阵，进行测量基准点与待测目标点的匹配，不需要预先知晓测量基准点的位置，只需要确保测量基准点的数量以及测量基准点位于同一测站设备的测量范围内即可；其匹配方式为类似于查表的方式，计算量较小，处理效率较高，可以快速地将待测目标点与测量基准点匹配在一起。

4、本发明是利用测量基准点之间的距离形成基准距离矩阵，与待测目标点之间形成的待测目标点距离矩阵进行遍历匹配，数据处理过程较为简单，数据处理效率高，且匹配更加精准，通过测量基准点与待测目标点的匹配，从而得到测量基准点在建立的坐标系中的坐标，从而得到坐标转换关系，通过确定的坐标转换关系确定其他待测目标点的实际坐标。该实际坐标可以是经纬坐标或大地坐标。本发明，不需要进行单点测量，也不需要在自动测量系统中预设哪个点位为基准测量点，自动测量系统可以自动匹配基准测量点，从而得到其测量范围内的所有待测目标点的实际坐标。

5、本发明通过测量系统获得的点云数据进行拟合分析，从待测目标点的点云数据集中拟合出其几何轮廓，从拟合的几何轮廓中得到唯一几何特征点，从而实现测量系统与标靶的自动照准，无需进行十字丝照准，只需要进行轮廓拟合就可以自动计算出唯一几何特征点，从而自动对准待测目标点

6、本发明的测量系统的测站设备可通过在同一扫描面内连续转动多个圆周，连续记录多个圆周中对同一待测目标点的标靶拟合到的唯一几何特征点的坐标信息，通过均值化处理后的坐标数据，做为该待测目标点坐标。这种方式可以提高测量精度，减少测量误差，通过均值的方式，减少连续测站设备转动多个圆周过程中的测量误差。由于本发明的测量系统可用于长期变形监测，待测目标点的坐标变化是一个长期且缓慢的过程，而本申请的测量系统测量效率高，测量速度快，因此，在同一扫描面内连续转动多个圆周会提高单一待测目标点的测量精度，在待测目标点的实际坐标测量过程中，待测目标点的变化并不会对测量结果造成影响。

7、本发明中对于测站设备，还可以控制器在单一测点时，采集更多次，即可以控制每次转动设定角度间隔时的停顿时间以及激光测距仪的测量次数（激光测距仪的测量频率），频率越高，测得的测点数量越多，最终拟合时的数据量就越多，拟合出的几何函数越精确。一方面可以提高拟合精度，另一方面可以克服测量误差。

8、本发明中，数据处理设备可以根据接收到的某一标靶的点云数据集进行插值计算，提高拟合的数据量，进而提高拟合精度，也可减小测量误差。

9、本发明中，数据处理设备根据相同设定角度间隔在同一扫描面内连续转动两周的数据进行平差处理，即依照两个圆周内同一测点的数据，以转动周期360°进行平差处理，以克服平台转动时产生的误差，进一步提高测量精度。

10、本发明是利用测量基准点之间的距离形成基准距离矩阵，先将该基准距离矩阵与各组测站设备的待测目标点矩阵进行遍历匹配，可以确定出测量基准点实际所在的区域是哪组测站设备的测量范围，然后再将基准距离矩阵中的距离集合与该组测站设备对应的待测目标点距离矩阵中的距离集合进行遍历匹配，将该组测站设备测量范围内的待测目标点和测量基准点对应起来，进而确定到实际坐标与该组测站设备建立坐标系的坐标之间的转换关系，然后通过该转换关系和其他待测目标点的坐标，转换得到该组测站设备测量范围内所有待测目标点的实际坐标；整个数据处理过程类似于查表方式，数据处理过程较为简单，数据处理效率高，且匹配更加精准，通过测量基准点与待测目标点的匹配，从而得到测量基准点在建立的坐标系中的坐标，从而得到坐标转换关系，通过确定的坐标转换关系确定其他待测目标点的实际坐标。该实际坐标可以是经纬坐标或大地坐标。本发明，不需要进行单点测量，也不需要在自动测量系统中预设哪个点位为基准测量点，本测量系统可以自动匹配基准测量点，从而得到其测量范围内的所有待测目标点的实际坐标。

当确定了其中一组测站设备的所有待测目标点的实际坐标之后，根据该组测站设备与其他组测站设备的测量范围重合部分的待测目标点，即可换算得到与该组测站设备测量范围重合的测站设备测量范围内待测目标点的实际坐标，以此类推，可以得到所有测站设备的测量范围内的所有待测目标点的实际坐标，完成对监测环境的全范围覆盖测点。由基准测量点的实际坐标逐步换算得到全区域的待测目标点的实际坐标，数据处理过程简单，数据处理效率高，处理精度高。

11、本发明的标靶具有特定几何轮廓，便于对点云数据集的拟合识别，便于识别出标靶位置，标靶的唯一几何特征点，即可通过拟合的几何轮廓函数计算得到，便于快速照准待测目标点，减少数据处理量，提高数据处理效率。

12、本发明的测站设备还包括俯仰角调节结构和俯仰角控制模块，使得测站设备可以实现空间三维测量，对于边坡、隧道、桥梁等空间结构的监测任务，具有更高的适应性。

附图说明

图1为本发明多测站互联测量系统的布局结构示意图；

图2为本发明测站设备与标靶、待测目标点的测量结构示意图；

图3为本发明测站设备结构示意图；

图4为本发明数据处理设备进行数据拟合的示意图；

图5为本发明中标靶的结构示意图；

图6为本发明中标靶的又一结构示意图；

附图标记：100、测站设备，200、标靶，300、数据处理设备，101、激光测距仪，102、转台，103、转台控制模块，104、驱动模块，105、数据传输模块，106、三角架； 201、待测目标点a，202、待测目标点b，203、待测目标点c，204、待测目标点d，205、待测目标点e，206、待测目标点f。

具体实施方式

下面将结合本发明说明书附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

作为本发明一较佳实施例，参照说明书附图1、附图2和附图3所示，本实施例公开了一种用于工程测量的多测站互联测量系统，如图1所示，该测量系统包括数据处理设备、多组测站设备和若干标靶，其中多组测站设备与数据处理设备建立通信连接，数据处理设备接收各组测站设备采集到的测量数据。

作为一个示例，所述数据处理设备为智能设备，如笔记本电脑、台式电脑、智能移动终端、上位机等具备数据处理能力的设备。还可以是集成在激光测距仪上的一种数据处理模块。

如图2和图3所示，测站设备包括激光测距仪、转台、激光测距仪控制模块、转台控制模块、驱动转台转动的驱动模块和数据传输模块；所述激光测距仪装配在转台上；所述转台与驱动模块相连，驱动模块与转台控制模块相连，激光测距仪与激光测距仪控制模块相连，所述激光测距仪控制模块和转台控制模块均通过数据传输模块与数据处理设备建立通讯连接。通过三角架进行测站设备的架设。

作为一个示例，驱动模块可以是步进电机，也可以是伺服电机，基于成本的考虑，步进电机成本更低，其实现效果与伺服电机一致。转台控制模块可以是为步进电机驱动控制器，也可以是伺服电机驱动器。激光测距仪控制模块为集成在激光测距仪上的CPU、单片机等，可用于控制激光测距仪测点频率；数据传输模块可以是5G模块、4G模块等。

若干标靶分别布设在各组测站设备测量范围内的待测目标点上，且相邻的测站设备的测量范围部分重合，重合部分至少包含三个待测目标点，重合部分的待测目标点上设置有与重合部分测站设备对应的标靶，即两组测站设备测量范围重合部分的待测目标点上设置有多个标靶，同一待测目标点上布设的多个标靶朝向不同，分别朝向标靶各自对应的测站设备，便于不同测站设备可以测量到同一待测目标点。

在本实施例中，是通过不同测站设备测量范围重合部分的待测目标点进行实际坐标在不同测站设备的转换和传递，其转换和传递原理是利用测量范围重合部分的待测目标点位之间形成的距离矩阵进行转换和传递的，只有重合部分的待测目标点的数量在3个以上才可以实现。

在本实施例中，在布设各组测站设备测量范围内的待测目标点时，需要满足各组测站设备测量范围内的待测目标点之间的距离均不同。由于需要通过距离矩阵在各组测站设备中进行传递，避免出现测量基准点距离矩阵与不同组测站设备的对应错误，需要控制各组测站设备测量范围内的待测目标点之间的距离不同，否则会出现测量基准点矩阵对应到两个测量范围不相邻且无重合的测站设备，造成测量错误。而为了满足各组测站设备测量范围内的待测目标点之间的距离均不相同，可以在待测目标点选取的时候，通过激光测距仪或全站仪进行距离的控制和待测目标点的选取。

在本实施例中，标靶被激光测距仪扫描的外形轮廓具有特定的几何轮廓，该特定的几何轮廓是指，在该几何轮廓中具有唯一几何特征点；通过几何轮廓的拟合匹配实现待测目标点上标靶的自动识别。同时本申请的测量系统是通过拟合标靶的几何轮廓得到拟合函数，通过拟合函数计算得到唯一几何特征点，实现了测站设备的自动照准，不需要人工进行标靶的识别和照准，且通过数据处理的方式实现利用激光测距仪实现标靶的自动识别和照准。

在本实施例中，数据处理设备对各组测站设备进行编号，其编号方式可以根据数据传输模块的传输先后顺序进行编号，也可在系统运行之前就提前做好编号，本实施方式中对各组测站设备进行编号仅仅是用于区别测站设备的组别，便于对后续分别接受到的各组测站设备传输至数据处理设备中的测点数据进行组别对应，分类存储和处理。

在本实施例中，数据处理设备分别以各组测站设备的激光测距仪的中心为原点建立坐标系，这种方式不需要确定测站设备的实际位置，仅仅根据其编号和建立的坐标系，即可接收测站设备传输的数据，使得各测站设备之间可相互独立地进行测点工作，相互之间并不存在干扰。

数据处理设备可根据测站设备的编号分别向该编号对应的测站设备下发转动控制指令和测量控制指令。使得各测站设备相互独立地运行，进行测点工作。

进一步的，所述转动控制指令包括控制驱动模块驱动转台以设定角度间隔沿一个方向圆周转动；所述测量控制指令包括控制激光测距仪随着转台的转动对待测目标点上的标靶进行逐点扫描测量，完成一个待测目标点标靶的扫描得到该待测目标点标靶的点云数据集。

作为一个示例，以其中一个测站设备为例，其余的测站设备的运行方式大致相同。

数据处理设备根据测站设备中转台转动的角度以及该测站设备中激光测距仪测得其距离待测目标点上标靶信息得到测点在该测站设备建立的坐标系中的测点坐标；测站设备中的激光测距仪每测量一次，数据处理设备计算得到一个测点的测点坐标；所述点云数据集包括激光测距仪逐点扫描测量后的所有测点的坐标信息（以下的坐标信息均是指待测目标点在其对应的测站设备建立的坐标系中的坐标）。

如图4所示，数据处理设备对激光测距仪扫描得到的某一待测目标点的标靶的点云数据集进行拟合，拟合出该点云数据集呈现的几何轮廓和几何轮廓函数，并根据几何轮廓函数计算出该几何轮廓的唯一几何特征点，并将计算得到的唯一几何特征点的坐标信息作为待测目标点的坐标信息；数据处理设备依次对待测目标点的坐标信息进行编号；该编号是根据数据处理设备接收到的待测目标点的先后顺序进行编号，对应存储与该编号对应的待测目标点的坐标信息。

作为一个示例，数据处理设备对激光测距仪扫描得到的某一待测目标点的标靶的点云数据集进行拟合，具体是指，采用平移拟合算法对点云数据集进行拟合。

作为又一个示例，数据处理设备对激光测距仪扫描得到的某一待测目标点的标靶的点云数据集进行拟合，具体是指，采用最小二乘法对点云数据集进行拟合。

数据处理设备在各组测站设备均完成其测量范围内所有待测目标点的逐点扫描后，根据每组测站设备测量范围内每个待测目标点的坐标信息，计算出该组测站设备中任一待测目标点与该组测距测点设备测量范围内其他待测目标点之间的距离，生成各组测站设备对应的待测目标点距离矩阵。在这个实施方式中，数据处理设备可根据测站设备完成其测量范围内的全部待测目标点的测量之后，即可根据该测站设备采集到的全部待测目标点的坐标信息进行待测目标点距离矩阵的计算和生成，不需要等到全部测站设备均完成测量范围内待测目标点的测量之后进行。

在实际监测场景中，一部分测站设备覆盖的待测目标点位少，一部分测站设备覆盖的待测目标点多，因此，无法确保测站设备完成其测量范围内全部待测目标点测量工作的一致性，因此针对先完成的先计算，后完成的后计算。

进一步的，数据处理设备将各组测站设备对应的待测目标点距离矩阵与数据处理设备中的已知实际坐标信息的N个基准测量点所形成的基准距离矩阵进行对比，其中N≥3，且N个基准测量点均位于同一组测站设备的测量范围内，这一过程可以先后进行，先完成待测目标点距离矩阵的测站设备先进行与基准距离矩阵的对比和匹配，若不匹配，则等待下一完成待测目标点距离矩阵计算的测站设备，之后再进行对比和匹配；若成功匹配，则证明已知的N个测量基准点就位于该测站设备的测量范围内，匹配成功之后即可立即进行测量基准点与待测目标点之间的对应和匹配。

同样的，在测量基准点距离矩阵与待测目标点距离矩阵匹配之后，即可开始测量基准点和待测目标点的匹配，匹配过程中，其他测站设备有可能还处在测量过程，有的可能还处在待测目标点距离矩阵计算过程等的，这样的方式，数据相互独立，相互之间并不影响数据的处理，大大提升了数据的处理效率。

测量基准点和待测目标点的匹配过程如下：

找到待测目标点距离矩阵中与基准距离矩阵相同的数据，确定N个基准测量点所属的测站设备，以及该测站设备中与N个基准测量点对应的N个待测目标点；根据N个基准测量点所属的测站设备中与N个基准测量点对应的N个待测目标点在该测站设备建立的坐标系下的坐标信息，以及N个基准测量点的实际坐标，得到该测站设备建立的坐标系中的待测目标点坐标与实际坐标的坐标转换关系，根据该坐标转换关系，计算得到该测站设备中其他待测目标点的实际坐标和测站设备所架设点位的坐标。

在上述数据处理进程的同时，若所有测站设备均完成了其测量范围内的全部待测目标点的测量和待测目标点的距离矩阵的计算，则可以通过对比各组测站设备对应的待测目标点距离矩阵，确定不同测站设备是否存在测量范围重合的情况。

具体的，由于在待测目标点的选取时，控制了各组测站设备测量范围内的待测目标点之间的距离均不同，因此，若不同测站设备对应的待测目标点距离矩阵中存在相同的数据，则表示具有相同数据的测站设备之间存在测量范围重合的情况，而相同的距离数据对应的待测目标点，为相邻测站设备测量范围重合部分的待测目标点，并记录测量范围重合部分待测目标点在各自测站设备中的编号，以及测量范围部分重合的测站设备的编号。在本实施例中，可以预先并不知晓哪个测站设备与哪个测站设备的测量范围存在部分重合的情况，通过这一部分，即可确定到测量范围部分重合的测站设备的编号以及重合部分对应的待测目标点的编号。

数据处理设备得到某一测站设备中全部待测目标点的实际坐标，根据待测目标点的编号得到该测站设备与其相邻的测站设备测量范围重合部分的待测目标点的实际坐标；以重合部分的待测目标点的实际坐标为基准测量点的实际坐标，依次计算得到其他组测站设备测量范围内的所有待测目标点的实际坐标。

具体的，待确定了测量基准点所对应的测站设备a之后，即可确定出与该测站设备a存在测量范围部分重合的测站设备b，以及测量范围重合部分覆盖的待测目标点的编号，然后通过测量基准点与待测目标点的匹配关系，得到对应的测站设备a测量范围内全部待测目标点的实际坐标，进而根据待测目标点的编号得到测量范围部分重合所覆盖的待测目标点的实际坐标，跟该实际坐标与测站设备b所建立坐标系中坐标的转换关系，从而转换得到测站设备b测量范围内所有待测目标点的实际坐标。

若与测站设备a存在测量范围部分重合的有2个以上的测站设备，如测站设备b、测站设备c等，则可分别对应进行测站设备b和测站设备c的待测目标点的实际坐标的转换，然后在根据测站设备b和c，通过与其测量范围部分重合范围内的待测目标点的实际坐标，确定与其测量范围部分重合的测站设备的待测目标点的坐标转换。以此类推，直至全部测站设备完成待测目标点的实际坐标的确定。

之后，可定期进行数据采集和处理，将本次采集处理得到的实际坐标信息与上次采集处理后得到的实际坐标信息进行对比，确定是否存在待测目标点发生位移或变形。实现长期监测的目的。

实施例2

作为本发明又一较佳实施例，本实施例是对上述实施例1中所阐述技术内容，进一步提升测量精度的具体实施方式。

为了进一步提高测量精度，以某一测站设备为例，其余测站设备均采用类似的手段。本实施例所阐述的进一步提高测量精度的实施方式，可在测量获取待测目标点的点云数据集之前进行。

作为本实施例的一种实施方式，本申请的测站设备进行测量时，只需要控制转台以设定角度间隔沿一个方向转动即可，转动一周之后就可以将该扫描平面内的所有待测点位扫描到。而设定角度间隔θ，满足360°/θ=M，M为整数。即以初始转动位置为0点，转动M次之后，回到0点位置，然后再以该设定角度间隔继续转动，则开始第二圆周内的测量，将两个圆周内扫描到的同一待测目标点的点云数据集拟合到的唯一几何特征点的坐标进行平差处理。理论上而言，以相同角度间隔连续转动两周，得到的数据应该相同的，若以相同角度间隔转动两个圆周之后得到的数据有差异，则进行平差处理，以提高数据测量精度。

其中，设定角度间隔θ，满足360°/θ=M，M为整数。确保转台带动激光测距仪按照设定角度间隔旋转360°之后回到初始位置。若转台带动激光测距仪按照设定角度间隔θ，且满足360°/θ=M，M为整数，旋转360°之后，并未回到开始转动的位置，则表示转台转动存在误差，则需要进行平差处理，平差的具体过程即为：

数据处理设备分别向各组测站设备的驱动模块下发转动控制指令，该转动控制指令为驱动控制模块控制转台以相同设定角度间隔在同一扫描面内连续转动两个圆周；数据处理设备将两个圆周扫描到的同一待测目标点的坐标进行数据平差，测站设备经过数据平差处理后，再次测量得到的数据作为数据处理设备计算待测目标点坐标的依据。具体是依照两个圆周内同一测点的数据，以转动周期360°进行平差处理，以克服平台转动时产生的误差，进一步提高测量精度。

由于各测站数设备之间可能存在装配误差，因此需要针对每组测站设备分别进行平差处理，从而提高测量精度。

实施例3

作为本实施例的又一较佳实施例，本实施例是对上述实施例1和实施例2的实施方案进一步提高测量精度的实施方式的阐述。

实施例2中是从克服设备本身存在的误差，通过数据处理的方式克服该误差，以提高测量精度。

而在本实施例中，是通过增加测点数量或点云数据集数据量的方式，提高拟合的精度，从而提高测量精度的。

作为本实施例的一种实施方式，数据处理设备分别向各组测站设备的驱动模块下发转动控制指令，该转动控制指令为驱动控制模块控制转台在同一扫描面内连续转动多个圆周，转动多个圆周后，数据处理设备将多个圆周计算到的同一待测目标点的唯一几何特征点坐标进行均值化处理，均值化处理后的坐标即为该待测目标点的坐标。这种方式可以提高测量精度，减少测量误差，通过均值的方式，减少连续测站设备转动多个圆周过程中的测量误差。由于本发明的测量系统可用于长期变形监测，待测目标点的坐标变化是一个长期且缓慢的过程，而本申请的测量系统测量效率高，测量速度快，因此，在同一扫描面内连续转动多个圆周会提高单一待测目标点的测量精度，在待测目标点的实际坐标测量过程中，待测目标点的变化并不会对测量结果造成影响。

作为本实施例的又一种实施方式，数据处理设备分别向各组激光测距设备的激光测距仪控制模块下发测量控制指令，该测量控制指令还包括控制激光测距仪在逐点扫描时，每个测点连续测量多次。即可以控制每次转动设定角度间隔时的停顿时间以及激光测距仪的测量次数（激光测距仪的测量频率），频率越高，测得的测点数量越多，最终拟合时的数据量就越多，拟合出的几何函数越精确。一方面可以提高拟合精度，另一方面可以克服测量误差。

而作为本实施方式的一种变形，可以通过改变设定角度间隔θ的方式实现，具体的，数据处理设备控制转台以设定角度间隔θ1进行转动，转动一周后采集得到该扫描面内所有待测目标点的点云数据集，然后改变设定角度间隔为θ2，再转动一周，将两次采集到的点云数据集对应叠加在一起，从而增加点云数据集的数据量，提高拟合精度，进而提高测量待测目标点的精度。一般而言，θ2小于θ1，更进一步的，可以多次改变设定角度间隔，转动多个圆周。但是这种方式，需要在多次圆周扫描结束之后，才可以得到待测目标点的点云数据集。

作为本实施例的又一种实施方式，数据处理设备接收到测站设备传输的对某一标靶逐点扫描后测量得到的点云数据集后，根据接收到的该标靶的点云数据集进行插值计算，并将插值补充到点云数据集中，提高拟合的数据量，进而提高拟合精度，也可减小测量误差。

实施例4

作为本发明又一较佳实施例，本实施例是对上述实施例1、实施例2和实施例3的技术方案的补充阐述。具体是对测点过程中，激光测距仪的测点方式进行阐述。

作为本实施例的一种实施方式，当并不知道待测目标点相对测站设备的相对位置时，可以控制测站设备的转台以加大的角度间隔进行转动，激光测距仪按照同一频率进行测点，得到圆周的点云数据，再从点云数据中通过几何轮廓匹配的方式，匹配到待测目标点上的标靶，从而得到待测目标点相对于激光测距仪的大致位置。

然后根据第一次转台圆周转动时获取的待测目标点的大致位置，控制转动在没有待测目标点的区域内快速转动，此时激光测距仪并不启动；带转台转动到大致位置时，再以较小的设定角度间隔进行转动，同时激光测距仪启动，以设定测点频率进行测点，从而得到待测目标点标靶对应的点云数据集，进而拟合几何轮廓，确定唯一几何特征点。

作为本实施例的又一种实施方式，当预先知道待测目标点与测站设备的大致相对位置关系时，则根据待测目标点的大致位置，控制转动在没有待测目标点的区域内快速转动，此时激光测距仪并不启动；带转台转动到大致位置时，再以较小的设定角度间隔进行转动，同时激光测距仪启动，以设定测点频率进行测点，从而得到待测目标点标靶对应的点云数据集，进而拟合几何轮廓，确定唯一几何特征点。

其中，待测目标点与测站设备的大致位置关系，可以通过布设待测目标点时得知，这就需要先假设好测站设备之后，再进行待测目标点的选取，且要求激光测距设备的起始位置预先设定。然后在通过激光测距仪起始位置和角度的设定，当激光测距仪转动到设定角度范围时，启动测点工作，转动以设定角度间隔转动。

实施例5

作为本实施例又一较佳实施例，本实施例是对上述实施例1中基准距离矩阵和待测目标点距离矩阵计算和匹配过程的进一步阐述。

在本实施例中，数据处理设备中，已知实际坐标信息的N个测量基准点的实际坐标 为

，对每个测量基准点

，计算其与其他测量基准点的距离，建立一个基 准距离矩阵

，矩阵X中每一行表示测量基准点x_n与其他点的距离集 合D_xn；

取各组测站设备对应的待测目标点在其建立的坐标系内的坐标信息分别组成集 合

，其中，k表示测站设备数量，I表示第1组测 站设备对应的待测目标点数，J表示第2组测站设备对应的待测目标点数，L表示第k组测站 设备对应的待测目标点数；

分别计算各组测站设备中任一待测目标点距离其他待测目标点的距离，对应各组 测站设备分别形成与其对应的待测目标点距离矩阵

，其中，Y₁表示第1组测站设备 对应的待测目标点距离矩阵，Y₂表示第2组测站设备对应的待测目标点距离矩阵，Y_k表示第k 组测站设备对应的待测目标点距离矩阵；上述待测目标点距离矩阵中每一行表示待测目标 点

与其他待测目标点的距离集合

；

将基准距离矩阵X与各组测站设备对应的待测目标点矩阵Y_k分别进行对比，若存 在

，则表示测量基准点位于第k组测站设备的测量范围内；

然后遍历基准距离矩阵X和待测目标点矩阵Y_k的每一行的距离集合，若存在

，则x_n与

是同一个点；由此，将N个测量基准点与第k组测站设备的测量范围内的 待测目标点中N个待测点对应匹配在一起。

作为一个示例，如图4所示，已知3个测量基准点A、B和C，这3个测量基准点所形成的基准距离矩阵为AB、AC和BC；存在6个待测目标点，分别为待测目标点a201、待测目标点b202、待测目标点c203、待测目标点d204、待测目标点e205和待测目标点f206，6个待测目标点所形成的待测目标点距离矩阵为ab、ac、ad、ae、af、bc、bd、be、bf、cd、ce、cf、de、df和ef；其中ab=AB，ac=AC，bc=BC，则待测目标点a与已知测量基准点A对应，待测目标点b与已知测量基准点B对应，待测目标点c与已知测量基准点C对应。即可知道待测目标点a就是已知测量基准点A，待测目标点b就是已知测量基准点B，待测目标点c就是已知测量基准点C，已知A、B、C的实际坐标，则已知a、b、c的实际坐标，根据a、b、c在自动测量系统所建立的坐标系中建立的坐标，就可以确定出实际坐标与建立坐标系坐标之间的对应转换关系，然后根据该转换关系，以及d、e、f在建立坐标系中的坐标，转换得到d、e、f的实际坐标。

在本实施例中，数据处理设备根据激光测距仪传输的距离信息以及转台转动的角度信息，计算得到该测点在数据处理设备建立的坐标系下的坐标信息。

作为一个示例，已知测量基准点的实际坐标信息可以采用前一次测量得到的实际坐标。 若待测目标区域为新的目标区域，未展开过测量，则可以实际测量三个以上的点位作为已知测量基准点。具体实施时，只需要将已知的实际坐标输入到数据处理设备中即可，不需要对应测量基准点的顺序，也不需要对测量基准点进行编号。

进一步的，某一测站设备对应的待测目标点距离矩阵中待测目标点的距离集合与另一测站设备对应的待测目标点距离矩阵中待测目标点的距离集合存在交集，则表示该两组测站设备存在测量范围重合的部分，而交集中的待测目标点即为两组测站设备测量范围重合部分内的待测目标点。

数据处理设备得到第k组测站设备测量范围内所有待测目标点的实际坐标，根据第k组测站设备与其他组测站设备测量范围重合部分的待测目标点，作为与其测量范围重合的测站设备的基准测量点，确定该组测站设备所建立坐标系的坐标与实际坐标的转换关系，从而将该组测站设备内所有待测目标点在其建立的坐标系内的坐标转换为实际坐标，依此类推，计算出全部测站设备对应的待测目标点的实际坐标。

实施例6

作为本发明又一较佳实施例，参照说明书附图3所示，数据处理设备建立的坐标系为极坐标系。所述标靶的几何轮廓为抛物线，拟合出的轮廓为抛物线，唯一几何特征点为抛物线的顶点。数据处理设备依据激光测距仪扫描到的待测目标点的顺序，对待测目标点进行编号。

作为本实施例的一种实施方式，所述测站设备还包括俯仰角调节机构和俯仰角控制模块，激光测距仪装配在俯仰角调节机构上，俯仰角调节机构装配在转台上；俯仰角控制模块控制俯仰角调节机构调节激光测距仪的俯仰角，并通过数据传输模块与数据处理设备建立通讯连接，同时接收数据处理设备的俯仰角控制指令。所述俯仰角控制指令包括控制俯仰角调节机构调节至设定俯仰角，转台按照转台控制指令和测量控制指令完成测量后，在再切换新的俯仰角进行测量。使得测站设备可以实现空间三维测量，对于边坡、隧道、桥梁等空间结构的监测任务，具有更高的适应性。

作为本实施例的一个示例，参照说明书附图5所示，所述标靶的扫描面为相交的两个面，拟合出的轮廓为两条相交的直线，唯一结合特征点为两条直线的交点。

作为本实施例的有一个示例，参照说明书附图6所示，所述标靶的几何轮廓为球形，拟合出的轮廓为半圆弧，唯一几何特征点为圆弧的中点。

标靶的几何轮廓并不限于上述限定的两种轮廓，上述两种轮廓仅仅作为示例进行说明，其他能实现本申请方法的几何轮廓均可。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (17)

1.一种用于工程测量的多测站互联测量系统，该系统包括数据处理设备、多组测站设备和若干标靶，其中多组测站设备与数据处理设备建立通信连接，数据处理设备接收各组测站设备采集到的测量数据；其特征在于：

测站设备包括激光测距仪、转台、激光测距仪控制模块、转台控制模块、驱动转台转动的驱动模块和数据传输模块；所述激光测距仪装配在转台上；所述转台与驱动模块相连，驱动模块与转台控制模块相连，激光测距仪与激光测距仪控制模块相连，所述激光测距仪控制模块和转台控制模块均通过数据传输模块与数据处理设备建立通讯连接；

若干标靶分别布设在各组测站设备测量范围内的待测目标点上，且相邻的测站设备的测量范围部分重合，重合部分至少包含三个待测目标点，重合部分的待测目标点上设置有与重合部分测站设备对应的标靶；各组测站设备测量范围内的待测目标点之间的距离均不同；

标靶被激光测距仪扫描的外形轮廓具有特定的几何轮廓，该特定的几何轮廓是指，在该几何轮廓中具有唯一几何特征点；

数据处理设备对各组测站设备进行编号，数据处理设备以各组测站设备的激光测距仪的中心为原点建立坐标系，分别向各组测站设备的转动控制模块下发转动控制指令，分别向各组测站设备的激光测距仪控制模块下发测量控制指令；

所述转动控制指令包括控制驱动模块驱动转台以设定角度间隔沿一个方向圆周转动；

所述测量控制指令包括控制激光测距仪随着转台的转动对待测目标点上的标靶进行逐点扫描测量，完成一个待测目标点标靶的扫描得到该待测目标点标靶的点云数据集；

数据处理设备根据测站设备中转台转动的角度以及该测站设备中激光测距仪测得其距离待测目标点上标靶信息得到测点在该测站设备建立的坐标系中的测点坐标；测站设备中的激光测距仪每测量一次，数据处理设备计算得到一个测点的测点坐标；所述点云数据集包括激光测距仪逐点扫描测量后的所有测点的坐标信息；

数据处理设备对激光测距仪扫描得到的某一待测目标点的标靶的点云数据集进行拟合，拟合出该点云数据集呈现的几何轮廓和几何轮廓函数，并根据几何轮廓函数计算出该几何轮廓的唯一几何特征点，并将计算得到的唯一几何特征点的坐标信息作为待测目标点的坐标信息；数据处理设备依次对待测目标点的坐标信息进行编号；

数据处理设备在各组测站设备均完成其测量范围内所有待测目标点的逐点扫描后，根据每组测站设备测量范围内每个待测目标点的坐标信息，计算出该组测站设备中任一待测目标点与该组测距测点设备测量范围内其他待测目标点之间的距离，生成各组测站设备对应的待测目标点距离矩阵；

数据处理设备对比各组测站设备对应的待测目标点距离矩阵，不同测站设备对应的待测目标点距离矩阵中距离相同的待测目标点，为相邻测站设备测量范围重合部分的待测目标点，并记录测量范围重合部分待测目标点在各自测站设备中的编号；

数据处理设备将各组测站设备对应的待测目标点距离矩阵与数据处理设备中的已知实际坐标信息的N个基准测量点所形成的基准距离矩阵进行对比，其中N≥3，且N个基准测量点均位于同一组测站设备的测量范围内；

找到待测目标点距离矩阵中与基准距离矩阵相同的数据，确定N个基准测量点所属的测站设备，以及该测站设备中与N个基准测量点对应的N个待测目标点；根据N个基准测量点所属的测站设备中与N个基准测量点对应的N个待测目标点在该测站设备建立的坐标系下的坐标信息，以及N个基准测量点的实际坐标，得到该测站设备建立的坐标系中的待测目标点坐标与实际坐标的坐标转换关系，根据该坐标转换关系，计算得到该测站设备中其他待测目标点的实际坐标；

数据处理设备得到某一测站设备中全部待测目标点的实际坐标，根据待测目标点的编号得到该测站设备与其相邻的测站设备测量范围重合部分的待测目标点的实际坐标；以重合部分的待测目标点的实际坐标为基准测量点的实际坐标，依次计算得到其他组测站设备测量范围内的所有待测目标点的实际坐标。

2.如权利要求1所述的一种用于工程测量的多测站互联测量系统，其特征在于：数据处理设备分别向各组测站设备的驱动模块下发转动控制指令，该转动控制指令为驱动控制模块控制转台在同一扫描面内连续转动多个圆周，转动多个圆周后，数据处理设备将多个圆周计算到的同一待测目标点的唯一几何特征点坐标进行均值化处理，均值化处理后的坐标即为该待测目标点的坐标。

3.如权利要求1所述的一种用于工程测量的多测站互联测量系统，其特征在于：数据处理设备分别向各组激光测距设备的激光测距仪控制模块下发测量控制指令，该测量控制指令还包括控制激光测距仪在逐点扫描时，每个测点连续测量多次。

4.如权利要求1所述的一种用于工程测量的多测站互联测量系统，其特征在于：数据处理设备接收到测站设备传输的对某一标靶逐点扫描后测量得到的点云数据集后，根据接收到的该标靶的点云数据集进行插值计算，并将插值补充到点云数据集中。

5.如权利要求1所述的一种用于工程测量的多测站互联测量系统，其特征在于：数据处理设备分别向各组测站设备的驱动模块下发转动控制指令，该转动控制指令为驱动控制模块控制转台以相同设定角度间隔在同一扫描面内连续转动两个圆周；数据处理设备将两个圆周扫描到的同一待测目标点的坐标进行数据平差，测站设备经过数据平差处理后，再次测量得到的数据作为数据处理设备计算待测目标点坐标的依据。

6.如权利要求1-5任意一项所述的一种用于工程测量的多测站互联测量系统，其特征在于：数据处理设备对激光测距仪扫描得到的某一待测目标点的标靶的点云数据集进行拟合，具体是指，采用平移拟合算法对点云数据集进行拟合。

7.如权利要求1-5任意一项所述的一种用于工程测量的多测站互联测量系统，其特征在于：数据处理设备对激光测距仪扫描得到的某一待测目标点的标靶的点云数据集进行拟合，具体是指，采用最小二乘法对点云数据集进行拟合。

8.如权利要求1-5任意一项所述的一种用于工程测量的多测站互联测量系统，其特征在于：数据处理设备中，已知实际坐标信息的N个测量基准点的实际坐标为

，对每个测量基准点

，计算其与其他测量基准点的距离，建立一个基准距离矩阵

，矩阵X中每一行表示测量基准点

与其他点的距离集合

；

取各组测站设备对应的待测目标点在其建立的坐标系内的坐标信息分别组成集合

，其中，k表示测站设备数量，I表示第1组测站设备对应的待测目标点数，J表示第2组测站设备对应的待测目标点数，L表示第k组测站设备对应的待测目标点数；

分别计算各组测站设备中任一待测目标点距离其他待测目标点的距离，对应各组测站设备分别形成与其对应的待测目标点距离矩阵

，其中，

表示第1组测站设备对应的待测目标点距离矩阵，

表示第2组测站设备对应的待测目标点距离矩阵，

表示第k组测站设备对应的待测目标点距离矩阵；上述待测目标点距离矩阵中每一行表示待测目标点

与其他待测目标点的距离集合

；

将基准距离矩阵X与各组测站设备对应的待测目标点矩阵

分别进行对比，若存在

，则表示测量基准点位于第k组测站设备的测量范围内；

然后遍历基准距离矩阵X和待测目标点矩阵

的每一行的距离集合，若存在

，则

与

是同一个点；由此，将N个测量基准点与第k组测站设备的测量范围内的待测目标点中N个待测点对应匹配在一起。

9.如权利要求8所述的一种用于工程测量的多测站互联测量系统，其特征在于：某一测站设备对应的待测目标点距离矩阵中待测目标点的距离集合与另一测站设备对应的待测目标点距离矩阵中待测目标点的距离集合存在交集，则表示该两组测站设备存在测量范围重合的部分，而交集中的待测目标点即为两组测站设备测量范围重合部分内的待测目标点。

10.如权利要求9所述的一种用于工程测量的多测站互联测量系统，其特征在于：数据处理设备得到第k组测站设备测量范围内所有待测目标点的实际坐标，根据第k组测站设备与其他组测站设备测量范围重合部分的待测目标点，作为与其测量范围重合的测站设备的基准测量点，确定该组测站设备所建立坐标系的坐标与实际坐标的转换关系，从而将该组测站设备内所有待测目标点在其建立的坐标系内的坐标转换为实际坐标，依此类推，计算出全部测站设备对应的待测目标点的实际坐标。

11.如权利要求1-5任意一项所述的一种用于工程测量的多测站互联测量系统，其特征在于：所述设定角度间隔θ，满足360°/θ=M，M为整数。

12.如权利要求1-5任意一项所述的一种用于工程测量的多测站互联测量系统，其特征在于：所述标靶的几何轮廓为抛物线，拟合出的轮廓为抛物线，唯一几何特征点为抛物线的顶点。

13.如权利要求1-5任意一项所述的一种用于工程测量的多测站互联测量系统，其特征在于：所述标靶的几何轮廓为球形，拟合出的轮廓为半圆弧，唯一几何特征点为圆弧的中点。

14.如权利要求1-5任意一项所述的一种用于工程测量的多测站互联测量系统，其特征在于：所述标靶的扫描面为相交的两个面，拟合出的轮廓为两条相交的直线，唯一结合特征点为两条直线的交点。

15.如权利要求1-5任意一项所述的一种用于工程测量的多测站互联测量系统，其特征在于：数据处理设备以各组测站设备的激光测距仪的中心为原点建立的坐标系为极坐标系。

16.如权利要求1-5任意一项所述的一种用于工程测量的多测站互联测量系统，其特征在于：所述测站设备还包括俯仰角调节机构和俯仰角控制模块，激光测距仪装配在俯仰角调节机构上，俯仰角调节机构装配在转台上；俯仰角控制模块控制俯仰角调节机构调节激光测距仪的俯仰角，并通过数据传输模块与数据处理设备建立通讯连接，同时接收数据处理设备的俯仰角控制指令。

17.如权利要求16所述的一种用于工程测量的多测站互联测量系统，其特征在于：所述俯仰角控制指令包括控制俯仰角调节机构调节至设定俯仰角，转台按照转台控制指令和测量控制指令完成测量后，在再切换新的俯仰角进行测量。

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