徠卡全站儀在東京奧運會中的應用,徠卡全站儀TS09系列

比賽如何用全站儀進行空間測量?

在2020舉行的東京奧運會上,細心測繪的同行會發現,在鉛球、撐桿跳等田徑運動中,視頻畫面中出現了熟悉的測繪儀器:徠卡全站儀。

在2020舉行的東京奧運會上,細心測繪的同行會發現,在鉛球、撐桿跳等田徑運動中,視頻畫面中出現了熟悉的測繪儀器:徠卡全站儀。根據目測,型號很可能是徠卡TS09系列,為什么田徑賽場使用全站儀?而不是GNSS接收機、激光測距儀等測量設備?或者更直接的皮尺等工具?

徠卡全站儀在早期的田徑比賽中,測量運動員在比賽中形成的空間距離主要是用皮尺等工具測量的。這種方法方便、直接、易于現場操作,但精度低。即使多次測量,通常也只能達到兩三厘米的精度。隨著競爭的發展,在現代比賽中,優秀選手的比賽結果非常接近。如果像以前一樣用皮尺測量,很難區分選手的實際排名。在此背景下,比賽中就開始使用測繪儀測量空間尺寸。田徑比賽的結果需要實時、準確、易于現場測量,GNSS接收機、激光測距儀均不具備此條件。

比賽如何用全站儀進行空間測量?以鉛球比賽為例。如下圖所示,O為投擲圈的中心,R為半徑,P為鉛球著陸,N為OP如果連接與抵趾板的交點,NP間的水平距離S,也就是運動員的比賽成績。

全站儀進行空間測量比賽前,將全站儀架設在合適穩定的點位置M,建立獨立坐標系,首先測量點O的坐標,以及點M至點O的方向和距離。運動員將鉛球扔到點P后,工作人員在點P處設置棱鏡,用全站儀測量點P的坐標及相關方向和距離。

全站儀測量相關的坐標、角度、距離后,可根據三角函數等空間幾何知識計算OP距離(通過點O和點P的坐標反算,也可通過余弦定理計算),用OP的距離減去R,可以得到比賽距離S。當然,比賽現場采用程序(機載或手簿)直接計算結果,然后通過網絡傳輸到比賽相關控制中心。

事實上,該算模型是測繪中常用的對側測量。對邊測量是指用全站儀測量兩個或兩個以上空間點,計算后一點相對前一點(或第一點)之間的距離和高差等值的測量方法。在實際操作中,現場任意架站都可以測量相應的空間尺寸。一些品牌的全站儀已經內置了這個程序。

在房地產測量或竣工測量中,對邊測量可以很容易地測量兩個房角之間的距離。在工業測量中,全站儀對邊測量可以很容易地測量兩個特征點之間的距離。在田徑比賽中,運動員比賽的結果可以很快測量出來。

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