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GTS激光跟踪仪被誉为移动式三坐标测量机，它是基于球坐标系的便携式坐标测量系统，具有测量精度高、实时快速、动态测量、便于移动等优点。

激光跟踪仪可以测量目标点距离和水平、垂直方向偏转角。其基本原理是在目标位置上安置一个反射器，激光跟踪头发出的激光射到反射器上并返射回到跟踪头，当目标移动时，跟踪头调整光束方向来对准目标。同时，返回光束为检测系统所接收，用来测算目标的空间位置。总之，激光跟踪仪是通过测量一个在目标点上放置的反射器的位置，进而确定目标点的空间坐标。

激光跟踪仪能直接测量出空间点的三维坐标，这些三维坐标是在激光跟踪仪的仪器坐标系下得到的。该坐标系定义为：以跟踪头中心为原点，以度盘上的0读数方向为X轴，以度盘平面的法线向上方向为Z轴，以右手坐标系规则确定Y轴，如此建立起仪器坐标系，如图1所示。

图1 激光跟踪仪测量原理图

当反射器离开基准位置（基准位置距仪器中心的距离已知），并在空间移动时，激光跟踪仪会自动跟踪反射器，同时记录干涉测距值D 及垂直度盘和水平度盘上的角度值α、β ，用这3个观测值，依据公式（1）

就可得到点的空间三维直角坐标(x, y, z)。