林區(qū)測(cè)量中全站儀無棱鏡測(cè)距精度研究

蘇英樟，徐文兵，張果麗，馬燦燦，梁 丹，方涯盼

（浙江農(nóng)林大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，浙江 臨安 311300）

林區(qū)測(cè)量中全站儀無棱鏡測(cè)距精度研究

蘇英樟，徐文兵，張果麗，馬燦燦，梁 丹，方涯盼

（浙江農(nóng)林大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，浙江 臨安 311300）

全站儀無棱鏡測(cè)距便捷高效，多用于建筑測(cè)量領(lǐng)域，林區(qū)測(cè)量應(yīng)用較少。利用索佳SET1X全站儀以不同樹種和不同墻面為觀測(cè)目標(biāo)，通過試驗(yàn)研究不同樹種、不同材質(zhì)的墻面、不同距離以及不同入射角度對(duì)無棱鏡測(cè)距精度的影響，探討無棱鏡測(cè)距在林區(qū)測(cè)量中應(yīng)用的可行性。試驗(yàn)表明：不同因子對(duì)無棱鏡測(cè)距精度的影響如下：①不同材質(zhì)的墻面，影響不明顯；②不同樹種因樹皮粗糙程度的差異對(duì)精度影響較大，測(cè)距20 m時(shí)誤差最大值達(dá)到2.769 mm；③被測(cè)物體表面顏色有影響，顏色越深，影響越大，測(cè)距20 m時(shí)誤差接近1.000 mm；④距離影響其反射信號(hào)的穩(wěn)定性，測(cè)距誤差與距離成正相關(guān)，測(cè)距100 m時(shí)誤差可達(dá)到5.000 mm；⑤入射角度不宜過大，測(cè)距20 m，入射角20°以上時(shí)誤差接近2.000 mm；⑥測(cè)距樹皮粗糙的樹種時(shí)，增加隨機(jī)瞄準(zhǔn)點(diǎn)的觀測(cè)次數(shù)，以提高測(cè)距精度。圖2表6參17

森林測(cè)計(jì)學(xué)；全站儀；無棱鏡測(cè)距；測(cè)距精度

無反射棱鏡全站儀是指不需要棱鏡作為合作目標(biāo)即可進(jìn)行測(cè)距的全站儀，是傳統(tǒng)全站儀結(jié)合無反射棱鏡測(cè)距技術(shù)，具有普通全站儀所不可替代的優(yōu)點(diǎn)［1］。生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)中，如地籍測(cè)量、橋梁隧道測(cè)量等，很多情況下，用戶難以在目標(biāo)點(diǎn)上設(shè)置合作目標(biāo)物（如棱鏡或反射片），此時(shí)選擇免棱鏡測(cè)距模式，即可在儀器標(biāo)定的范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)距［2］。由于無反射棱鏡全站儀不需要合作目標(biāo)就可以測(cè)得該點(diǎn)的坐標(biāo)及距離，減輕了作業(yè)員的工作量，降低了作業(yè)強(qiáng)度和危險(xiǎn)性，且測(cè)距速度快，從而提高了工作效率［3］。現(xiàn)有研究文獻(xiàn)表明：被測(cè)目標(biāo)的材質(zhì)、顏色、距離、透明程度、激光入射角以及被測(cè)物體附近有無遮擋物等因素對(duì)無棱鏡測(cè)距精度有不同程度的影響。無反射棱鏡全站儀測(cè)角精度與觀測(cè)目標(biāo)無關(guān)，而測(cè)距精度與照準(zhǔn)目標(biāo)密切相關(guān)，包括不同顏色的反射目標(biāo)對(duì)測(cè)程和測(cè)距精度的影響［4］。當(dāng)物體表面有較強(qiáng)的反射能力且信號(hào)穩(wěn)定時(shí)，物體的表面粗糙程度對(duì)測(cè)距影響不明顯；除很深顏色（如黑色）外，材料顏色對(duì)測(cè)距精度的影響不明顯，但顏色越淺，物體的反射信號(hào)越強(qiáng)，對(duì)測(cè)距越有利［5］；距離遠(yuǎn)近對(duì)測(cè)距精度影響較明顯，隨著距離增加，精度降低；無棱鏡模式對(duì)透明物體進(jìn)行測(cè)距時(shí)，大多得不到準(zhǔn)確的距離值。鑒于諸多因素對(duì)無棱鏡測(cè)距精度的影響，在使用時(shí)，被測(cè)目標(biāo)附近不應(yīng)有帶色的光或反射物，測(cè)量光亮或潮濕的表面、邊緣、拐角要考慮到激光點(diǎn)的尺寸、瞄準(zhǔn)位置、瞄準(zhǔn)角度等因素［6］。目前，無棱鏡測(cè)距精度的研究主要集中于建筑測(cè)量領(lǐng)域，雖然三維激光掃描儀在林區(qū)測(cè)量中有所應(yīng)用，但無棱鏡全站儀的野外工作環(huán)境要求和造價(jià)都遠(yuǎn)低于三維激光掃描儀［7］。隨著精準(zhǔn)林業(yè)的發(fā)展和相關(guān)學(xué)術(shù)研究等都對(duì)林業(yè)調(diào)查手段提出更高的要求［8］，研究無棱鏡測(cè)距在林區(qū)測(cè)量中應(yīng)用的可行性，有很好的現(xiàn)實(shí)意義。本研究利用索佳SET1X全站儀，以不同樹種和不同墻面為觀測(cè)目標(biāo)，研究不同樹種、不同材質(zhì)的墻面、不同距離對(duì)無棱鏡測(cè)距精度的影響，促進(jìn)林區(qū)測(cè)量工作向高效化、便捷化、精準(zhǔn)化方向發(fā)展。

1 儀器設(shè)備與無棱鏡測(cè)距原理

1.1 索佳SET1X全站儀的性能特點(diǎn)

索佳SET1X全站儀是電腦型全站儀，測(cè)角精度為±1″；反射片模式的測(cè)程為1.3～500.0 m，精測(cè)精度為±（3+2×10－6·D）mm（D為距離，km）；而無棱鏡模式，測(cè)程為0.3～500.0 m（白色面，90%反射率）和0.3～250.0 m（灰色面，18%反射率），在0.3～200.0 m，測(cè)距精度分別為±（3+2×10－6·D）mm。

1.2 無棱鏡測(cè)距原理

無反射棱鏡測(cè)距時(shí)，入射光到達(dá)被測(cè)物體，沿各個(gè)方向反射，形成漫反射，回光部分為被測(cè)物體的反射部分，部分反射光被測(cè)距儀的接收元件接收，從而實(shí)現(xiàn)測(cè)距［9］。測(cè)距原理有脈沖法和相位法2種，脈沖法以計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)發(fā)射和接收之間脈沖個(gè)數(shù)來測(cè)量距離，多次測(cè)量求得平均距離［10］。相位法是使用連續(xù)信號(hào)，以不同的頻率來調(diào)制基本信號(hào)，測(cè)出發(fā)射和接收信號(hào)之間的相位差，從而求得被測(cè)距離［11］。索佳SET1X全站儀無棱鏡測(cè)距是利用紅色激光二極管、調(diào)制激光相位比較法測(cè)距。在全站儀的測(cè)距頭中，安裝2個(gè)光路同軸的發(fā)射管，分別是測(cè)量反射鏡或反射片的紅外激光發(fā)射管和無反射棱鏡的紅色激光發(fā)射管，紅色激光發(fā)射管發(fā)射穩(wěn)定不可見的紅色激光，利用發(fā)射的調(diào)制光與被測(cè)目標(biāo)反射的接收光之間光強(qiáng)的相位差來實(shí)現(xiàn)測(cè)距［12］。

2 研究方法

2.1 試驗(yàn)方案

在林區(qū)測(cè)量中，觀測(cè)目標(biāo)主要是各種樹木和建筑物。無棱鏡測(cè)距時(shí)，不同樹種、建筑物墻面、距離及入射角度等多種因子將影響測(cè)距精度。為了探索不同因子對(duì)無棱鏡測(cè)距的影響，本研究在約束其他因子相同的情況下，通過試驗(yàn)分析某個(gè)因子的影響程度。

2.1.1 不同樹種 林業(yè)測(cè)量中樹木定位是常規(guī)觀測(cè)任務(wù)，不同樹種的樹皮顏色和粗糙程度各不相同，如表1所示。為檢驗(yàn)不同樹種對(duì)測(cè)距精度的影響，選擇天氣條件優(yōu)良（晴天，無風(fēng)，氣溫25℃左右）、視線通視條件好的外界環(huán)境下，對(duì)樟樹Cinnamomum camphora和銀杏Ginkgo biloba等10個(gè)樹種進(jìn)行測(cè)距。觀測(cè)方法是：先量取樹木胸徑（樹干基部離地面1.3 m），貼上反射片，距離觀測(cè)目標(biāo)大約20 m架設(shè)儀器，全站儀在反射片模式下進(jìn)行測(cè)距6次，求其平均值作為參考值；再保持儀器測(cè)距光軸方向不變，去除反射片，采用無棱鏡測(cè)距模式，瞄準(zhǔn)樹皮測(cè)距30次。試驗(yàn)注意事項(xiàng)：全站儀望遠(yuǎn)鏡與反射片大致等高，削弱光線入射角對(duì)測(cè)距結(jié)果的影響；由于某些樹皮裂紋較多，測(cè)距過程中應(yīng)重復(fù)上下微調(diào)十字絲高度，以模擬無棱鏡瞄準(zhǔn)樹皮位置的隨機(jī)性；測(cè)距成果是平距，可忽略瞄準(zhǔn)點(diǎn)高度微小差異的影響。

表1 不同樹種的樹皮表面特征Table 1 Bark’s surface characteristics of different tree species

2.1.2 不同材質(zhì)墻面 同等觀測(cè)條件下，對(duì)白色涂料外墻、白色光滑涂料墻、棕褐色瓷磚墻、白色塑料墻、銀灰色金屬墻、花崗巖墻、白色鐵皮墻等7種墻面進(jìn)行測(cè)距。觀測(cè)方法同2.1.1所述。

2.1.3 不同距離 同等觀測(cè)條件下，對(duì)樟樹、銀杏、白色鐵皮墻、淡粉色涂料外墻等進(jìn)行不同距離測(cè)距，距離分別為20 m左右，40 m左右，60 m左右，80 m左右，100 m左右。觀測(cè)方法同2.1.1所述。

2.1.4 不同顏色 為了測(cè)試不同顏色對(duì)測(cè)距精度的影響，同等觀測(cè)條件，選取材質(zhì)大致相同的白色、淡粉色、淡藍(lán)色、粉色、土灰色、灰黑色、深粉色粉刷墻等7種不同顏色的涂料外墻進(jìn)行測(cè)距。觀測(cè)方法同2.1.1所述。

2.1.5 不同入射角度 研究入射角度對(duì)測(cè)距精度的影響程度，本試驗(yàn)選擇2種距離的觀測(cè)方案。一是觀測(cè)距離約為8 m，入射角分別設(shè)置為0°，±4°，±8°，±12°，±16°和±20°。試驗(yàn)過程中，先設(shè)置入射角，逐個(gè)入射角進(jìn)行試驗(yàn)。另一觀測(cè)距離約20 m，入射角分別設(shè)置為0°，10°，21°和31°。觀測(cè)方法同2.1.1所述。

2.2 數(shù)據(jù)處理

利用下列數(shù)據(jù)分析方法，探討無棱鏡測(cè)距與相關(guān)因子之間的關(guān)系。①根據(jù)概率統(tǒng)計(jì)和測(cè)量平差的理論，觀測(cè)值均方誤差雖不反映觀測(cè)值的精度，但可以很好地反映觀測(cè)值的離散程度，即測(cè)量數(shù)據(jù)的內(nèi)部精度［13］，亦即內(nèi)符合精度。計(jì)算公式為：

式（1）中：xi為第i次無棱鏡觀測(cè)值；x為無棱鏡測(cè)量值的平均值；n為測(cè)量次數(shù)。②外符合精度是衡量觀測(cè)精度的一種數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)，在相同觀測(cè)條件下的一組真誤差平方中數(shù)的平方根。外符合精度不是真誤差，是一組真誤差的代表值。本試驗(yàn)以反射片觀測(cè)值作為參考值，代替真值。外符合精度的大小反映了該組觀測(cè)值的可靠性，其計(jì)算公式為［14］：

式（2）中：Δi是無棱鏡觀測(cè)值與反射片觀測(cè)值之差；n是觀測(cè)次數(shù)。③在Excel中，繪制出各觀測(cè)目標(biāo)在不同距離下測(cè)距的內(nèi)符合精度、外符合精度與距離之間的關(guān)系圖，探討全站儀無棱鏡測(cè)距誤差與距離之間存在的關(guān)系。假設(shè)測(cè)距誤差與距離之間服從一元線性關(guān)系，分別對(duì)4種不同材質(zhì)的測(cè)距結(jié)果作一元線性回歸分析。設(shè)測(cè)距誤差與距離的線性方程式為：

式（3）中：Δ為測(cè)距誤差值；α為加常數(shù)；β為乘常數(shù)；D為距離值；ε表示隨機(jī)誤差，假定ε服從正態(tài)分布N（0，σ2），其中σ2表示誤差的大小。

將觀測(cè)值誤差和對(duì)應(yīng)距離代入式（3），進(jìn)行擬合，則當(dāng)D=Di時(shí)，Δi的估計(jì)值為式（4）。

式（4）中：i=1,2,…，5。

將4種材質(zhì)的測(cè)距誤差與對(duì)應(yīng)距離代入式（5），求得各自的 ＾α和β＾，分別建立各自的一元測(cè)距誤差回歸模型，并對(duì)各回歸模型進(jìn)行有效性檢驗(yàn)，求出其相關(guān)系數(shù)R如式（6），根據(jù)所求相關(guān)系數(shù)來判斷測(cè)距誤差與距離之間的相關(guān)性。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同樹種對(duì)無棱鏡測(cè)距精度的影響

利用試驗(yàn)所得測(cè)距值，根據(jù)式（1）和式（2），分別計(jì)算出各樹種測(cè)距值的內(nèi)符合精度和外符合精度，其計(jì)算結(jié)果見表2。

由表2可知：外界環(huán)境條件良好時(shí)，不同樹皮的無棱鏡測(cè)距內(nèi)符合精度為0.662~1.810 mm，表明樹皮的差異性對(duì)無棱鏡測(cè)距精度有一定的影響。其中：青桐、竹柏、玉蘭等的內(nèi)符合精度分別為±0.828 mm，±0.662 mm和±0.675 mm，較其他目標(biāo)更小，且上下微調(diào)十字絲進(jìn)行測(cè)距時(shí)，測(cè)距結(jié)果變動(dòng)較小。其他樹種，如銀杏、樟樹、紅花刺槐、苦櫧、柳樹、香花槐、響葉楊的內(nèi)符合精度值都大于±0.900 mm，當(dāng)測(cè)距激光照射到樹皮表面不同部位時(shí)，所測(cè)結(jié)果差異較大。經(jīng)分析，主要原因是前者樹皮表面較光滑，而后者樹皮顏色較深且有不同程度裂紋。

以反射片測(cè)距結(jié)果為參考值，分析無棱鏡測(cè)距的外符合精度，青桐、竹柏、玉蘭的值分別為1.505 mm，0.658 mm和0.775 mm，無棱鏡測(cè)距結(jié)果接近于反射片，外符合精度較高。而其余樹種相對(duì)于反射片所測(cè)結(jié)果波動(dòng)較大，其中響葉楊的外符合精度值最大，達(dá)到2.769 mm。究其原因，應(yīng)與樹皮的顏色和粗糙程度有關(guān)。

3.2 不同材質(zhì)墻面對(duì)無棱鏡測(cè)距的影響

根據(jù)式（1）和式（2），分別計(jì)算出各種不同材質(zhì)墻面測(cè)距值的內(nèi)符合精度和外符合精度，其計(jì)算結(jié)果如表3所示。

表2 不同樹種的測(cè)距精度Table 2 Distance measurement accuracy of different tree species

表3 不同墻面測(cè)距結(jié)果Table 3 Results of distance measurement by different metopes

由表3可知：幾種不同材質(zhì)墻面無棱鏡測(cè)距結(jié)果的平均值與參考值基本一致，內(nèi)符合精度和外符合精度基本一致，約為0.5 mm，說明不同墻面的材質(zhì)對(duì)無棱鏡測(cè)距精度影響不明顯。

綜合不同樹皮和不同墻面的測(cè)距結(jié)果分析，可發(fā)現(xiàn)樹皮的測(cè)距誤差普遍比不同墻面的要大；上下微調(diào)激光束所測(cè)得的平距，不同材質(zhì)的墻面幾乎沒有波動(dòng)，與反射片所得結(jié)果也相差甚微，而不同樹皮的結(jié)果差異較大，應(yīng)是墻面都較平整光滑，而樹皮顏色較深且有不同深度的裂紋。因此，被測(cè)目標(biāo)表面的反射能力較強(qiáng)，反射信號(hào)穩(wěn)定，材質(zhì)的不同對(duì)無棱鏡測(cè)距精度影響并不明顯。

3.3 不同距離對(duì)無棱鏡測(cè)距的影響

根據(jù)式（1）和式（2），計(jì)算樟樹、銀杏、白色鐵皮墻、淡粉色粉刷外墻等4種目標(biāo)在不同距離下的測(cè)距值的內(nèi)符合精度和外符合精度，繪制成散點(diǎn)圖（圖1和圖2）。

圖1 內(nèi)符合精度與距離的關(guān)系圖Figure 1 Diagram of inner accuracy and distance

圖2 外符合精度與距離的關(guān)系圖Figure 2 Diagram of outer accuracy and distance

圖1和圖2顯示：隨著免棱鏡測(cè)量距離的增加，觀測(cè)數(shù)據(jù)的誤差隨之增大，與袁征等［15］研究結(jié)果一致；同時(shí)，4種不同材質(zhì)的觀測(cè)值均方根誤差都隨著距離的增加而大致呈線性增長(zhǎng)趨勢(shì)，可說明無棱鏡測(cè)距精度隨測(cè)量距離增大而衰減。

取Δ為觀測(cè)值內(nèi)符合精度，將樟樹、銀杏、淡粉色粉刷外墻、白色鐵皮墻的內(nèi)符合精度與對(duì)應(yīng)距離代入式 （6），求出各自的＾α和β＾，分別建立各自的一元測(cè)距誤差回歸模型，并進(jìn)行有效性檢驗(yàn)，由式（7）求得樟樹、銀杏、淡粉色粉刷外墻、白色鐵皮墻等4種材質(zhì)的觀測(cè)值內(nèi)符合精度與距離的相關(guān)系數(shù)R分別為0.883，0.923，0.747和0.926。

同理，取Δ為外符合精度，將上述4種材質(zhì)的外符合精度與對(duì)應(yīng)距離代入式（6），求出各自的＾α和β＾分別建立各自的一元測(cè)距誤差回歸模型，并進(jìn)行有效性檢驗(yàn)，由式（7）求得樟樹、銀杏、淡粉色粉刷外墻、白色鐵皮墻等4種材質(zhì)的外符合精度與距離的相關(guān)系數(shù)R分別為0.930，0.918，0.793和0.936。

由此表明：觀測(cè)值內(nèi)符合精度和外符合精度，與距離之間的相關(guān)系數(shù)R都較大，且同一材質(zhì)的測(cè)距外符合精度與距離之間的相關(guān)系數(shù)比內(nèi)符合精度的大，最小相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.747，說明測(cè)距精度與距離之間的相關(guān)性顯著，因此距離是影響無棱鏡測(cè)距精度的重要因素。

在多次試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)距離較遠(yuǎn)、天氣條件較差、被測(cè)物體表面顏色過深或不穩(wěn)定時(shí)，常會(huì)導(dǎo)致無棱鏡測(cè)距失敗。如距離樟樹100 m左右進(jìn)行測(cè)距時(shí)，因其樹皮顏色過深，且樹皮表面過于粗糙，導(dǎo)致反射能力不穩(wěn)定，返回信號(hào)弱，常常出現(xiàn)測(cè)量失敗，此時(shí)全站儀屏幕上會(huì)出現(xiàn) “觀測(cè)條件差”或 “無信號(hào)”等提醒。

3.4 不同顏色對(duì)無棱鏡測(cè)距的影響

根據(jù)試驗(yàn)中對(duì)不同顏色墻面的測(cè)距結(jié)果，根據(jù)式（1）和式（2），分別計(jì)算出各種不同顏色墻面測(cè)距值的內(nèi)符合精度和外符合精度，其結(jié)果如表4所示。

表4 不同顏色墻面測(cè)距精度Table 4 The precision of distance measurement to different color metopes

表4表明：相似材質(zhì)的不同顏色墻面無棱鏡模式測(cè)距值相差甚微，其內(nèi)符合精度和外符合精度大致相當(dāng)，測(cè)距精度相差不大，說明顏色對(duì)較短距離的測(cè)距精度影響不大。但是，顏色越淺，對(duì)測(cè)距結(jié)果越有利，測(cè)距效果最好的是白色，隨著顏色的加深，外符合精度有降低趨勢(shì)，說明物體表面的反射能力也隨之降低。因此，精密測(cè)距工程中，對(duì)表面顏色深的物體進(jìn)行無棱鏡測(cè)距要加強(qiáng)檢校，尤其是黑色，其反射率很低，會(huì)影響測(cè)距精度。另外，在試驗(yàn)過程中，免棱鏡全站儀對(duì)透明物體進(jìn)行測(cè)距時(shí)，由于激光束能穿透玻璃等透明材質(zhì)，其測(cè)距結(jié)果無規(guī)律性。當(dāng)儀器瞄準(zhǔn)透明物質(zhì)時(shí)，一般不能得到正確的距離值，其誤差隨被測(cè)物體的透明度及背景物體的距離而變化，因此，應(yīng)避免照準(zhǔn)如玻璃之類的透明物體［16］。

3.5 不同入射角度對(duì)無棱鏡測(cè)距的影響

試驗(yàn)中以不同入射角度無棱鏡測(cè)距同一目標(biāo)，根據(jù)式（1）和式（2）分別計(jì)算出各種不同入射角度的測(cè)距值的內(nèi)、外符合精度，如表5（觀測(cè)距離約8 m）和表6（觀測(cè)距離約20 m）所示。

表5 不同入射角度對(duì)無棱鏡測(cè)距影響（觀測(cè)距離8 m）Table 5 Influence of different incident angles on reflectorless distance measurement（8 m of distance measurement）

表5和表6表明：無論是近距離觀測(cè)還是較遠(yuǎn)距離觀測(cè)，無棱鏡模式下不同入射角度的測(cè)距結(jié)果有差異，隨著入射角度的增大，內(nèi)、外符合精度逐漸增大趨勢(shì)。因此，在精密測(cè)距工程中，無棱鏡測(cè)距需要避免入射角度過大。

表6 不同入射角度對(duì)無棱鏡測(cè)距影響（觀測(cè)距離20 m）Table 6 Influence of different incident angles on reflectorless distance measurement（20 m of distance measurement）

4 結(jié)論和討論

4.1 結(jié)論

分析索佳SET1X全站儀無棱鏡測(cè)距的試驗(yàn)結(jié)果可知，不同材質(zhì)表面、不同顏色、不同距離對(duì)無棱鏡測(cè)距精度影響并不相同。①總體上，對(duì)于不同材質(zhì)的物體，只要其表面有足夠的反射能力且反射信號(hào)穩(wěn)定，則對(duì)無棱鏡測(cè)距精度的影響不大；被測(cè)物體表面的顏色，對(duì)無棱鏡測(cè)距有一定影響，顏色越淺，測(cè)距精度越高，反之亦反；距離對(duì)無棱鏡測(cè)距精度影響較大，測(cè)距誤差隨著距離增加而隨之增加，深色物體，尤其是黑色，本身反射能力較弱，當(dāng)距離較遠(yuǎn)時(shí)，其反射信號(hào)將不穩(wěn)定，直接影響測(cè)距質(zhì)量；無棱鏡測(cè)距時(shí)入射角度不宜過大，否則會(huì)影響測(cè)距精度。②無棱鏡模式對(duì)不同樹種進(jìn)行測(cè)距，應(yīng)注意樹皮的表面特征，若樹皮裂紋較多、較深，則測(cè)距時(shí)不同的激光所瞄點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致測(cè)距結(jié)果差異很大，在實(shí)際應(yīng)用中，要增加選點(diǎn)的隨機(jī)性。③無棱鏡測(cè)距時(shí)，要保證全站儀和被測(cè)目標(biāo)物之間通視且無流動(dòng)物體；試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，氣象條件（風(fēng)力、溫度、光線強(qiáng)度變化等）對(duì)索佳SET1X無棱鏡測(cè)量效果有影響；當(dāng)全站儀與被測(cè)目標(biāo)之間的距離過大或是天氣條件不好時(shí)，會(huì)導(dǎo)致測(cè)距失敗。

4.2 討論

①全站儀無棱鏡測(cè)距雖方便快捷，但測(cè)距精度受諸多因素影響，因此，在精密測(cè)距中盡可能地選擇有合作目標(biāo)測(cè)距，或者應(yīng)用于精度要求不高的測(cè)距工作。②本試驗(yàn)針對(duì)較短距離的無棱鏡測(cè)距，試驗(yàn)數(shù)據(jù)間偏差較小，為增加試驗(yàn)數(shù)據(jù)的說服力，有必要增加樣本量；其次，增加測(cè)距距離，進(jìn)一步探索較長(zhǎng)距離時(shí)各因子的影響情況。③本試驗(yàn)場(chǎng)地為地形簡(jiǎn)單、被測(cè)目標(biāo)沒有通視障礙的區(qū)域，天氣晴朗無風(fēng)，模擬了外界環(huán)境良好的試驗(yàn)條件。因此，有待于進(jìn)一步研究全站儀無棱鏡測(cè)距對(duì)外界因素的依賴性，如何削弱外界環(huán)境的影響，如 “多路徑效應(yīng)”影響比較明顯時(shí)，可以采用加罩的方法來削弱其影響［17］等，以提高無棱鏡測(cè)距的應(yīng)用范圍及其精度。

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Range precision in forestry with Reflectorless Total Station

SU Yingzhang,XU Wenbing,ZHANG Guoli,MA Cancan,LIANG Dan,FANG Yapan
（School of Environmental&Resource Sciences,Zhejiang A&F University,Lin’an 311300,Zhejiang,China）

The Reflectorless Total Station,a convenient and efficient instrument for distance measurement used more in construction surveying than in forestry,was employed to determine the influence of different factors, such as trees,walls,distance,and angle of incidence,on precision distance measurements in forestry and to determine its feasibility for use with forest surveys,a Reflectorless Total Station （SOKKIA SET1X Total Station）with trees and walls as survey targets was tested.Experimental results on precision of distance measurements showed that（1）the material quality of a wall had little effect,its error is about 0.5 mm;whereas,（2）different tree species has varying degrees of bark roughness,it had the most influence to precision distance.For example,maximum error reached 2.769 mm with a measuring distance of 20 m.（3）Surface color of the target object revealed that the darker the color the greater the influence with 1 mm of error for a 20 m distance.（4）The stability of reflected signals had an error proportional to the distance with close to 5 mm measurement error for 100 m.（5）When the angle of incidence was over 20°,at 20 m the error was close to 2 mm.（6）for target trees with rough bark,randomly selected target points should be obtained to improve the precision of the distance measurement.［Ch,2 fig.6 tab.17 ref.］

forest mensuration;total station;measuring distance by reflectorless;range precision

S758.7

A

2095-0756（2015）03-0376-08

10.11833/j.issn.2095-0756.2015.03.007

2014-08-28；

2014-11-26

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（31170595，41371411，41401528）；浙江省森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)與固碳減排重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目（KFJJ2012004）；浙江農(nóng)林大學(xué)大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目（100310）

蘇英樟，從事工程測(cè)繪等研究。E-mail:Suyz93@163.com。通信作者：徐文兵，副教授，從事工程測(cè)繪、全球衛(wèi)星定位導(dǎo)航等研究。E-mail:xuwb97@163.com