随着社会经济的发展,我国科技实力也不断增强,大型设备建设不断增加,随之而来的大型设备安装和检校方面的测量相关工作越来越多,所覆盖的范围也越来越广,各种安装和检较的精度越来越高。在这些大型设备安装上,传统测量方法往往需要多次设站,且要达到所需求亚毫米级的精度,对现有的仪器和测量方法都是一种挑战,传统的测量仪器和方法已经难以满足精度需求。激光跟踪仪的出现,解决了这一问题。激光跟踪仪作为目前精度最高的测量仪器,其全量程坐标测量精度可达15μm+6μm/m,测量半径80m,是工业测量中一种高精度的大尺寸测量仪器,可以实现对观测目标的实时跟踪和测量三维坐标,具有高精度、高效率、实时跟踪测量、安装快捷、操作简便等特点,适合于大尺寸工件配装测量。因此,本文针对激光跟踪仪测量精度进行了一系列分析,并在此基础上利用激光跟踪仪高精度距离观测值建立了空间三维测边网,具体研究内容和结论概括如下:(1)阐述了激光跟踪仪的测量原理,并通过实验对激光跟踪仪单站测量精度进行了分析。根据激光跟踪仪测量的基本原理,推导了激光跟踪仪单站测量的被测目标点的三维坐标计算公式及点位中误差计算公式。从度盘误差、轴系加工误差和大气折光差三个方面进行了详细的测角误差分析;从激光频率稳定性误差、基准距离测量误差和气象元素误差三个方面进行了详细的测距误差分析,设计重复观测实验验证了测角精度和测距精度均在标称精度范围内,总结了激光入射靶球的入射角变化以及环境因素的变化对激光跟踪仪测角和测距的影响。(2)根据激光跟踪仪转站原理,结合坐标转换模型及其参数的求解,建立了激光跟踪仪转站精度分布模型,利用该模型可以解算出该转站空间下任意一个位置的待测点的转站精度。采用MATLAB软件编写相应的程序,进行建模和仿真,推导出转站精度相同的点在三维空间中分布在同一椭球面上,不同精度的点分布在不同的椭球面上,且所有椭球呈一簇同心椭球分布。并将模型求解的转站精度与SA空间分析软件求解的RMS转站误差进行对比分析,验证了用转站精度分布模型来确定其转站精度的可行性和可靠性。根据该模型分析出在测量精度一致的前提下,转站精度影响因素主要是由公共点的个数和空间分布所决定,并设计了一系列对比试验,利用转站精度分布模型求解待测点转站精度,验证了这些因素的影响,总结了提高转站精度的方法。(3)基于激光跟踪仪测距精度高这一特点,利用距离值,推导了三维测边网平差模型,消除测角精度的影响,阐述了秩亏自由网平差的解算方法并编写相应的MATLAB程序,利用AT960激光跟踪仪在实验室内建立了多组空间三维测边网;同时利用激光跟踪仪统一空间测量网络(USMN)进行模拟测量,与基于激光干涉测距的三维控制网平差所求控制点坐标进行对比分析,证明了空间三维测边网平差结果的可靠性;针对测站点和控制点之间的数量约束关系,详细分析了控制网精度随测站点和待测控制点个数变化的规律;最后改变初值的选取方式,剔除掉质量较差的观测数据,并调整权阵,采用不等精度观测值权阵,模拟测量并进行数据处理,实现控制网的优化。