随着测绘仪器和科技水平不断发展,天文测量正在逐渐摆脱人的束缚,从费时费力的人工模式不断朝着便携化、自动智能化发展。目前,尚未有成熟的天文测量模式可以同时满足小型化和自动化的要求。为此,需要研究探索一种新的天文测量技术和系统用来改善当前天文测量存在的不足。视频测量机器人的出现为解决这个局限提供了硬件可能。因此,有必要研究这种基于新型智能平台的天文测量作业模式。本文针对以上的需要和事实,基于视频测量机器人的性能参数和工作模式,以Leica-TS50i为例,着重研究了基于该平台的自动天文测量技术,具体的研究内容及成果如下:1.针对国内尚未有对天文测量方法综述的现实,总结了天文测量技术发展的脉络,对已有的测量方法和研究现状进行了较全面的梳理和概括,介绍了各阶段具有代表性的天文测量方法,并对各个方法的特点和缺陷进行了分析,为测量人员了解天文测量提供了综述性材料,同时也为未来天文测量的便携式、智能化发展提供了参考和有益借鉴。2.详细介绍了Leica-TS50i的性能参数。重点研究了基于该平台的图像处理流程,分析了其成像图像的图像特征和灰度分布。首先详细介绍了Leica-TS50i系列全站仪的硬件规格。它在高精度的全站仪的基础上配备了CCD相机,有视场角分别为19.4度/1.5度的广角相机和长焦相机,与CCD同轴的望远镜和专业的光学测量镜头等,这些都为解决目前天文测量无法兼顾小型化和自动化提供了可能的解决方案,为实现高精度、快速化和自动化的天文测量提供现实的硬件支持。随后,针对其操作平台,介绍了其用于自动天文测量的关键技术,特别是用于在线控制的GeoCOM指令和基于全站仪视频测量的星图处理流程,并进一步分析拍摄星图的特点,发现其呈现明显的小视场、弱目标、单星点和“单峰性”特点。3.提出并实现了一种基于一维最大熵的星图处理算法用来处理视频测量机器人的拍摄星图。该算法可以充分利用图像灰度的信息,有效减少图像信息的损失。针对TS50i拍摄图像“单峰性”的特点,探讨了TS50i平台的图像处理方法,通过TS50i对星点进行拍摄,在几种广泛使用阈值分割算法的基础上,对比最大熵的灰度提取法,给出了不同分割阈值下的一维熵的分布图,利用图像的区域一致性和区域对比度原则对分割效果进行了定量分析,试验证明一维最大熵法对拍摄星图具有良好的阈值分割效果。并利用基于一维最大熵的质心提取法对基于真实星空背景的仿真模拟星图进行星点识别和提取,通过和坐标真值进行比对,对该算法的可靠性和准确性进行验证分析,结果表明在不考虑其他误差影响下,星点提取精度较野外人眼观测精度要求高10倍以上。其中,提取坐标与星点坐标真值相比,x轴方向均方差为0.015像素,y轴方向均方差为0.017像素,试验证明算法准确可靠,可以满足野外高精度天文测量需要。4.提出并实现一种全站仪内置CCD标定的方法。利用室内黑暗条件下模拟恒星的方法,通过获取模拟星的拍摄星图,建立转换模型,并利用最小二乘原理解算转换参数,借此实现目标星点度盘坐标和像素坐标之间的转换。室内实验数据发现像素坐标差值和度盘差值呈现明显的线性关系,解算结果表明该转换模型可准确地实现度盘差值和像素坐标差值之间的转换。TS50i仪器和相机稳定,优于人眼观测精度,可以代替人眼观测,其测量误差只需要按固定的仪器系统差处理即可。其中水平、垂直方向转换的均方根误差分别优于0.7″和0.6″,根据误差传播定律和协方差分析,对最终经纬度测量结果影响约为0.1″。5.提出并实现了一种新型的基于视频测量的自动天文系统。利用视频测量机器人取代传统全站仪,CCD代替人眼实现天文测量的自动化,摆脱人眼观测对观测结果的影响,进一步提高了测量精度和作业效率。分别在2个不同的野外基本天文测量点,选取3天时间、12个不同时段,均匀分布在全天区的恒星进行多次自动视频测量,共计测星132颗,观测1300余次。野外实测数据表明基于该平台的自动天文测量精度完全满足高精度野外测量精度需求。其中,经纬度方向内符合平均精度分别优于0.013s和0.20″,与已知天文点坐标相比,外符合结果按照一等测量精度要求的2倍中误差衡量,数据合限率达到100%,天文作业流程和野外作业时间大幅缩短。基于视频测量机器人的自动天文测量技术的完成,实现了天文测量装备的小型化、快速化、自动化和智能化。