CN102927965A

CN102927965A - 对偶式观测用尺仪合一复合水准仪

Info

Publication number: CN102927965A
Application number: CN2012104668713A
Authority: CN
Inventors: 刘雁春; 付建国; 王海亭
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-07-17
Filing date: 2012-11-19
Publication date: 2013-02-13
Also published as: WO2014012301A1; CN202994137U; CN102778220A

Abstract

本发明公开一种对偶式观测用尺仪合一复合水准仪，设有柱形尺体（1）及水准器（6），在柱形尺体（1）的同一柱面上固定有与柱形尺体（1）轴线平行的水准标尺（2）及可上下滑动的观测单元（3），所述观测单元（3）有相互固定连接的对方高度信号测定器（4）和本方高度信号测定器（5），对方高度信号测定器（4）的视准轴与柱形尺体（1）轴线垂直。真正实现了点对点的直接水准测量，选点、布点不受地形环境限制，可以方便地在陡坡、沟渠、江河、山区等复杂地形实施水准测量。

Description

对偶式观测用尺仪合一复合水准仪

技术领域

本发明属于测量技术领域，尤其涉及一种可有效提高水准测量工作效率和可靠性，不受地形环境限制的对偶式观测用尺仪合一复合水准仪。

背景技术

目前，公知的水准测量装置是由一个水准仪和两个水准标尺组成。测量时先将两个水准标尺分别置于地面上的A、B两点，再将水准仪设置在A、B两点的中间位置，为了保证测量精度，一般要求水准仪距两个水准标尺的水平距离相等或大致相等。利用整平后水准仪的水平视线分别照准读取两个水准标尺的标高数值，所测标高数值之差即为地面A、B两点的水准高差，若已知其中一点的高程，即可由高差推算出另一点的高程。现有水准测量方法存在如下问题：

（1）测量工作效率及可靠性低

在复杂的地形环境中实现水准仪和水准标尺之间位置的合理配置，往往耗费测量人员大量的精力和时间，影响测量效率；采用一台水准仪进行测量，不能对测量的高差数据进行多观测系统的可靠性检核，为了提高水准测量的可靠性，往往采用往返测量检核模式，不仅同样耗费测量人员大量的精力和时间，影响测量效率，而且其可靠性还会因人为因素而难以保证；

（2）测量受到地形环境限制

当遇到陡坡、坑洼、水塘、沟渠、沟壑、江河、山区等复杂地形环境时，往往不能将水准仪架设在两个水准标尺的中间位置，导致水准测量无法实施。

发明内容

本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种可有效提高水准测量工作效率和可靠性，不受地形环境限制的对偶式观测用尺仪合一复合水准仪。

本发明的技术解决方案是：一种对偶式观测用尺仪合一复合水准仪，设有柱形尺体及水准器，在柱形尺体的同一柱面上固定有水准标尺及可上下滑动的观测单元，所述观测单元有相互固定连接的对方高度信号测定器和本方高度信号测定器，对方高度信号测定器及本方高度信号测定器的视准轴相互平行且与水准标尺垂直。

所述水准器是与对方高度信号测定器或本方高度信号测定器固定连接的整平监测装置，所述对方高度信号测定器、本方高度信号测定器及整平监测装置分别与数字信号处理器相接，在所述柱形尺体上设有电源模块、调节控制按钮及显示屏，所述数字信号处理器与显示屏及数据传输单元相接。

所述对方高度信号测定器或/和本方高度信号测定器含有激光发射装置，所述水准标尺是激光感应标尺，所述激光感应标尺与数字信号处理器相接。

所述电源模块位于柱形尺体的底部。

所述柱形尺体的两侧对应设置有把手，所述按钮置于把手上。

与所述数字信号处理器相接有定位单元。

本发明是将传统分离设置的水准仪和水准标尺合二为一地集成为一体，可配对用于对偶式观测，即同步整平、相互照准、对等观测、双向检核，真正实现了点对点的直接水准测量，无需费时费力地考虑水准仪和水准标尺位置距离的合理配置，同时也由于双观测系统的可靠性检核而不再需要往返测量，提高了水准测量的工作效率及可靠性，水准测量的选点、布点不受地形环境限制，可以方便地在陡坡、坑洼、水塘、沟渠、沟壑、江河、山区等复杂地形环境下实施水准测量。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图。

图2是本发明实施例1的使用状态图。

图3、4是本发明实施例2的结构示意图。

图5是本发明实施例2的电路原理框图。

图6是本发明实施例3的结构示意图。

图7是本发明实施例3的电路原理框图。

图8是本发明实施例4的电路原理框图。

具体实施方式

实施例1：

如图1所示：有用金属、塑料或木材等制成的2~4米高的柱形尺体1，在柱形尺体1的同一柱面上固定有与柱形尺体1轴线平行的水准标尺2（普通标尺2）及可上下滑动的观测单元3，可在柱形尺体1安装有滑轨，观测单元3上的滑块沿滑轨上下滑动且可根据不同地形对水平视线高度的需要而固定在滑轨上。观测单元3有相互固定连接且视准轴相互平行的对方高度信号测定器4、本方高度信号测定器5，对方高度信号测定器4采用具有瞄准功能的望远镜，置于水准标尺2旁，其视准轴与水准标尺2垂直，本方高度信号测定器5采用指针等，与水准标尺2相对设置，即设置在水准标尺2的相对面上。水准器6固定连接安装在观测单元3下方，采用轴线与望远镜视准轴垂直的圆水准器或/和轴线与望远镜视准轴平行的管水准器。

配对使用本发明实施例1，可如图2所示实现对偶式观测，以测量A、B两

点的高差，A为本方，B为对方，具体工作过程如下：

（1）．安置仪器：将现有的尺垫11放置于A、B两个测量点，使其稳固。根据A、B两个测量点的高差和人工可直接观测的范围，将尺体1上的观测单元3调整至合适位置。将现有的辅助脚架12调节至合适长度，利用搭扣连接辅助脚架12与尺体1，然后将尺体1轻放至尺垫11上，固定好辅助脚架12。

（2）．同步粗整平：双方均通过伸缩粗调和螺旋精调辅助脚架，使水准器6的圆水准器气泡居中。

（3）．相互照准：双方进行对偶式观测，互为靶向，用望远镜筒上的照门与准星相互粗照准，从望远镜中观察，进行调焦对光调整，使目标清晰，并照准对方水准标尺。

（4）．同步精整平：双方均调整观测单元3上的微倾螺旋，使水准器6的管水准器气泡居中。

（5）．对等观测：双方同时进行相对独立的对等观测，望远镜可获得对方（B点）的高度数据，利用指针可读出本方（A点）的高度数据，A、B两点的差值即为水准差值。观测需进行多次（如三次）数据读取，若误差容限达标，则取其均值作为测量值。

（6）．双向检核：交换双方测量数据并检核双方的测量结果，即按照规范要求对双方测量结果的互差作出是否超限的评判，评判合格转站继续作业，评判不合格则在原站重复测量。

实施例2：

如图3、图4、图5所示：基本结构如实施例1，与实施例1所不同的是水准标尺2采用铟钢条码标尺，对方高度信号测定器4采用具有瞄准功能的自动安平电子望远镜，本方高度信号测定器5采用微距摄像头，且镜头朝向水准标尺2，对方高度信号测定器4、本方高度信号测定器5的视准轴均与水准标尺2垂直。水准器6是与观测单元3相对固定连接的整平监测装置，整平监测装置采用高精度双轴倾角传感器（瑞芬 HCA526T），其两个敏感轴均与水准标尺2垂直，且其中之一与对方高度信号测定器4视准轴平行，整平监测装置同样可以固定在滑块上或与对方高度信号测定器4或/和本方高度信号测定器5相接，以动态监测对方高度信号测定器4或本方高度信号测定器5视准轴的整平状态。

对方高度信号测定器4及本方高度信号测定器5与数字信号处理器（DSP、ARM等）相接，整平监测装置6的输出信号也与数字信号处理器相接，在所述柱形尺体1上设有电源模块7（铁锂电池等）及显示屏9，所述数字信号处理器与显示屏9及数据传输单元相接。电池可安装于尺体1底部，在保证可靠供电的基础上，降低尺体1的重心，提高尺体1直立时的稳性；显示屏9可为触摸显示屏，即可将用于调节控制对方高度信号测定器4、本方高度信号测定器5、整平监测装置等的按钮8设定为触摸显示屏中的触摸按键，可利用触摸按键实现交互输入，同时又可提供显示界面（电子望远镜图像、整平监测画面、状态指示、数据显示、控制菜单等），数字信号处理器采用FLASH存储器保存数据，通过软件实现标尺读数测读、测量数据交换与处理、检核等功能。数据传输单元可由音频编解码器（CODEC）与ZigBee、RF等无线数据传输模块构成，完成语音、图形、数字等数据传输。

工作过程同实施例1基本相同，不同之处如下：

安置仪器：观测单元3的位置不受测量人员身高的限制，可调整范围为整个尺体1。

同步粗整平：双方均通过伸缩粗调和螺旋精调辅助脚架，使显示屏9上根据整平监测装置6输出信号显示的圆水准器电子气泡居中，利用数据传输单元实时交换双方整平状态数据，并在显示屏9上实时显示。

相互照准：通过观察显示屏9上显示的的图像实现相互粗照准，观察对方高度信号测定器4传送的图像，并利用显示屏触摸按键对对方高度信号测定器4进行调焦对光调整，使目标清晰，并照准对方水准标尺。

同步精整平：双方均由对方高度信号测定器4 的自动安平功能实现精确整平，利用数据传输单元实时交换双方整平状态数据，并在显示屏9上实时显示。

对等观测：在触摸按键控制下，可进行观测操作，自动安平电子望远镜可获得水平视线上对方（B点）高度的标尺图像，微距摄像头可获得水平视线上本方（A点）高度的标尺图像，所得到的本方及对方高度信号（图形）均输入至数字信号处理器进行处理及高度差值计算并显示及存储。观测需进行多次（如三次）信号读取，若误差容限达标，则取其均值作为测量值；

双向检核：利用数据传输单元实时交换双方测量数据并检核双方的测量结果，即按照规范要求对双方测量结果的互差作出是否超限的评判，评判合格转站继续作业，评判不合格则在原站重复测量。

实施例3：

如图6、7所示：基本结构同实施例2，与实施例2所不同的是本方高度信号测定器5采用激光或红外测距装置，其测量准轴与柱形尺体1轴线平行，观测方向指向柱形尺体1底端，对方高度信号测定器4采用不具有自动安平功能的电子望远镜。在柱形尺体1的两侧对应设置有把手10，并将按钮8固定在把手10上，按钮8可以是按键开关或调节旋钮等，按钮8的输出与数字信号处理器相接，显示屏9并不局限是触摸显示屏。

工作过程同实施例2基本相同，不同之处如下：

安置仪器：不使用辅助脚架，与传统水准测量相同，由测量人员人工扶尺。

同步粗整平：双方测量人员均通过观察显示屏9上根据整平监测装置6输出信号显示的圆水准器画面，人工扶持尺体使电子气泡保持居中来实现粗整平。

同步精整平：由于人工扶尺无法长时间稳定保持在精整平状态，故连续监测双方的整平状态，即由数字信号处理器不断获取整平监测装置输出的信号，实时动态监测对方高度信号测定器4视准轴的姿态信息，并通过数据传输单元实现双方通信，以使双方均实时掌握对方的整平状态信息，由数字信号处理器捕捉双方同时达到整平要求状态的时刻。其整平状态判定门限可根据测量精度要求设定，测量精度要求高时，需要更加精确的整平，同时对测量人员的熟练操作技能要求更高。

对等观测：在捕捉到双方同时达到整平要求状态的时刻，操作按钮8并由通过数字信号处理器测读本方及对方高度数据。

实施例4：

基本结构同实施例2或3，与实施例2所不同之处是水准标尺2采用条码标尺与激光感应标尺组合，分别置于观测单元3的两侧，对方高度信号测定器4采用内嵌光轴重合激光发射的复合式自动安平电子望远镜，本方高度信号测定器5采用绝对式直线光栅。如图8所示：与所述数字信号处理器相接有设置在尺体1上的定位单元（GPS/GLONASS接收模块）；激光感应标尺与数字信号处理器相接。

工作过程与实施例2、3不同之处是可由A方激光发射器发射激光束照射B方激光感应标尺，激光感应标尺上光斑中心位置的读数即B方（对方）的高度数据信号，此信号输送至B方的数字信号处理器并通过数据传输单元发送至A方，使A方得到对方的高度数据信号；与此同时，利用激光束进行AB距离探测，即可同步测量双方间的水平距离；A方同时从绝对式直线光栅读取本方高度数据；卫星定位单元可进行测量点具体位置定位，提供测量点所处地理位置信息。

Claims

1. 一种对偶式观测用尺仪合一复合水准仪，其特征在于：设有柱形尺体（1）及水准器（6），在柱形尺体（1）的同一柱面上固定有与柱形尺体（1）轴线平行的水准标尺（2）及可上下滑动的观测单元（3），所述观测单元（3）有相互固定连接的对方高度信号测定器（4）和本方高度信号测定器（5），对方高度信号测定器（4）的视准轴与柱形尺体（1）轴线垂直。

2.根据权利要求1所述对偶式观测用尺仪合一复合水准仪，其特征在于：所述水准器（6）是与对方高度信号测定器（4）或本方高度信号测定器（5）固定连接的整平监测装置，所述对方高度信号测定器（4）、本方高度信号测定器（5）及整平监测装置分别与数字信号处理器相接，在所述柱形尺体（1）上设有电源模块（7）、调节控制按钮（8）及显示屏（9），所述数字信号处理器与显示屏（9）及数据传输单元相接。

3.根据权利要求2所述对偶式观测用尺仪合一复合水准仪，其特征在于：所述对方高度信号测定器（4）或/和本方高度信号测定器（5）含有激光发射装置，所述水准标尺（2）是激光感应标尺，所述激光感应标尺与数字信号处理器相接。

4.根据权利要求2或3所述的对偶式观测用尺仪合一复合水准仪，其特征在于：所述电源模块（7）位于柱形尺体（1）的底部。

5.根据权利要求2或3所述的对偶式观测用尺仪合一复合水准仪，其特征在于：所述柱形尺体（1）的两侧对应设置有把手（10），所述按钮（8）置于把手（10）上。

6.根据权利要求2或3所述的的对偶式观测用尺仪合一复合水准仪，其特征在于：与所述数字信号处理器相接有定位单元。