为了实现受限空间内的精密坐标传递, 建立了二联激光跟踪仪测量系统, 并设计了其施测及数据处理方法。首先, 对Leica AT402激光跟踪仪进行改装, 在其提手上安装能够放置球棱镜的靶座, 并精确标定球棱镜中心与仪器中心的高差, 称它为垂向偏心差。然后, 两台激光跟踪仪自由设站, 双面互瞄对方提手上的球棱镜, 并依据垂向偏心差将互瞄观测值改化至仪器中心, 得到仪器中心之间的互瞄观测值。两台仪器分别测量可视范围内的目标点, 当两台仪器能够观测到足够数量的公共点时, 可利用公共点和互瞄观测值共同传递坐标和方位; 当无公共点时, 可利用激光跟踪仪之间的互瞄观测值传递坐标和方位。在上海光源的工程控制网内开展了测量实验, 结果表明: 当相邻测站有公共点时, 该系统能提高坐标转换的精度; 当无公共点时, 在9 m的距离上, 坐标传递精度优于0.22 mm, 定向旋转角精度接近1″。该系统可应用于三维工程控制网的测量, 尤其适用于通视条件差的精密坐标传递场景。

使用传统公共点定向方法很难在狭小、受限空间下完成对大尺寸测量仪器的定向, 故本文提出了一种受限空间下球坐标测量系统的双面互瞄定向方法, 并以激光跟踪仪为例进行了理论分析和实验验证。该方法结合激光跟踪仪的测量原理和使用特点, 通过激光跟踪仪本体测头的运动特性构建几何约束, 仅要求测量仪器之间相互可视, 便可依靠较小公共视场完成仪器定向。阐述了该方法的数学建模过程, 研究了定向优化算法, 并在上海光源环形测量控制网建立过程中进行了相关实验验证。结果表明: 该方法在仪器相距5 m以内时, 参考点转站误差优于0.12 mm, 定向旋转角误差不超过1.5″。与频繁转站的传统方法相比, 可在保证精度的同时, 极大地提高现场测量效率。该方法亦可推广应用于其它单站坐标测量系统。