機器人測量分成直接測量和間接測量，直接測量就是機器人參與測試和數據處理，間接測量就是機器人模擬人的動作將測量工具或傳感器移到測量位置，由測量儀器完成測量任務和數據傳輸任務。在大型懸索橋施工過程中，其受到風力、日照、溫度、濕度等外界環境帶來的影響，可能使結構發生一些誤差，些微誤差的積累會給主索安裝初始垂度和隨后施工階段帶來一定影響，必須做好施工監控測量工作。

1、測量機器人概述

測量機器人又稱自動全站儀，是一種集自動目標識別、自動照準、自動測角與測距、自動目標跟蹤、自動記錄于一體的測量平臺。其坐標系統為球面坐標系統，望遠鏡能繞儀器的橫縱軸旋轉，在水平面360°、豎面180°范圍內尋找目標。能監控測量二維、三維坐標信息，得到被測物體的形態以及其隨著時間的變化曲線。另外，也有的測量機器人為用戶提供一個二次開發平臺，將開發出來的軟件直接在測量機器人上使用，利用軟件實現測量過程、數據存儲、數據處理、報表輸出的全自動化，從而真正實現監控測量自動化和一體化。

在測量過程中，若是前方出現影響目標被測點的障礙物，如：高大樹木、高層建筑物等，儀器能鎖定被測目標，確保測量工作的順利進行。若被測目標出現失鎖現象，只需要發出相關的搜索指令便可以重新鎖定目標，不會造成誤差。在大懸索橋的監控測量中，為監控索塔的位移情況，在兩個索塔的頂端分別設置一個全方位觀測棱鏡，而測量機器人則在兩岸確定的兩個控制點進行觀測，獲取索塔的位移、扭轉信息，為施工活動提供準確的數據資料。

2 測量機器人在大懸索橋監控測量中的測量精度

某大型懸索橋具有非常大的主梁預拱度，其鋼箱梁高程控制至關重要，必須對其進行精準的測量監控。下面就以鋼箱梁的監控測量為例，分析TM30測量機器人的測量精度，TM30是專為監測系統開發的測量機器人，具有高精度、高可靠性、堅固耐用等特點，利用長距離目標識別技術，有效延長監測半徑，避開危險點，得到精確的測量結果。首先，確定工作基點，利用三角高程確定懸索橋南北索塔下方橫梁處的固定水準點的高程，以此為工作基點。安裝鋼箱梁段的時候，在兩端的合適位置設定固定觀測點。

2.1 主梁軸線的定位精度

主梁軸線定位采用索塔下方橫梁處具有強制對中底座的軸線點測定，采用測小角法來測量，測量出梁段中心點與軸線之間的偏差度。測小角法的偏距精度估算公式為： ；式中，n表示測回數，D表示機器與測點之間的距離。假設D=314m，mβ=±0.5"，當n=2時，得出的測量精度為±0.54mm，誤差在允許范圍內，說明利用TAC2003測量機器人進行測小角法測定偏移值，能滿足主梁軸線的定位精度。

2.2 索塔的位移以及坐標的測定精度

為測量索塔的位移情況，在索塔的頂部設置三個監測點：A、B、C，前兩個測點設置全站儀棱鏡，并在距兩岸150m處設置兩個基準站，進行監測點的坐標測量。我們根據坐標精度的估算公式可以得出索塔的位移量：

式中，β表示后視夾角，當其為60°，S=300m，mβ=±0.5"，ms=±1.3mm時，計算得出的mx=±0.91mm，my=±1.81mm，mp=±1.5mm，誤差在允許范圍內，說明利用TM30測量機器人進行索塔位移量的測量是可行的，它能將誤差控制在20mm范圍內。

2.3 起始梁段的誤差控制

起始梁段的誤差控制對后面梁段的施工具有重要影響，若這兩塊起始梁段的定位不精確，則后面梁段的定位也不精確，必須重視起始梁段安裝施工的定位誤差控制。一般來說，首先用軸線點定位，然后再借助控制網點的邊角交接，利用嚴密平差法計算出坐標的實際值。現假設δx、δy為未知數，利用誤差方差求解未知數：V=aδx+bδy+L=AX+L，X=-（ATPA）-1（ATPL）；根據觀測圖像可知，其中定位最弱的位置是南塔的S2梁段，定位誤差在0.51mm范圍內，誤差小，符合施工要求。

3 測量機器人在大懸索橋監控測量中的應用

在懸索橋的施工監控測量中，其監控測量步驟如圖1所示，需要先對結構進行分析計算，開展輔助性實驗，識別監控測量參數并進行誤差分析，進行跟蹤測量，提供準確的施工數據資料，為下一工序的施工提供準確資料。每施工一步就進行一次誤差分析，為將來的微調提供數據支持。

3.1 平面控制網的布設

在該索橋平面控制網的布設過程中，既需要考慮到索橋的施工控制情況，也要考慮到兩端的隧道施工，故此設立三等平面控制網，如圖2所示。大橋兩岸的索塔上分別布設六個變形觀測點，使用兩臺測量機器人進行同步觀測，每個觀測點均安裝棱鏡。

3.2 數據處理與分析

采用雙差固定解來確定基線解算的最終結果，雙差固定解采用整周模糊度來檢驗倍率Ratio和單位權中誤差Rms，Ratio值越大，則雙差固定解的結果越可靠。當基線長度在5km范圍以內時，Ratio值>2.5；基線長度在5-10km時，Ratio值>2.1；基線長度>10km時，Ratio>2.0。進行基線解算之后，進行基線的邊檢驗，同步多邊形的閉合差檢驗，最后再是兩端隧道口與路線的控制連接。在三等平面控制網中，選擇的是高程為600m的坐標，解決了施工中的橋梁和隧道工程變形問題。

為避免風力、日照、溫差等對施工產生不良影響，在早上、晚上、上午、下午的各個時段進行精準觀測，然后取其平均值。結果表明，其中測角的最大誤差為1.6"，基準控制網的最大誤差為1.7"，精度符合要求。

測量機器人在大型懸索橋施工監控測量中的應用能充分發揮其自動化、智能化、高精度優點，能有效減少施工監控測量難度，提供準確的數據資料，促使相關人員做好施工控制工作，確保施工質量和安全。本文簡單論述測量機器人在大型懸索橋監控測量中的應用，具體介紹其監測精度，證明測量機器人在大懸索橋監控測量中應用的重要作用，值得推廣應用。