CN103256944B - 一种顶管自动测量导向系统大气折光误差消除方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于在地下隧道、顶管工程施工自动测量导向系统的技术领域，具体的说是一种顶管自动测量导向系统大气折光误差消除方法，其特征在于该误差消除方法是采用对测消除大气折光误差，当A点的高程已知，需计算B点的高程；具体的说，a.根据高程计算公式B点在大气折光条件下的高程；b.计算出B’点的高程，并将其作为B点的已知高程，通过B点测量A的高程，得到在A点大气折光产生的误差c.由于在A点产生的误差为2次大气折光二累计的误差，则可继而计算B消除大气折光的误差的坐标。本发明修正方法运算严谨，符合计算逻辑，由于得出的是纯数学计算公式，因此具备通用性，计算结果具备准确性、精度也高。

Description

一种顶管自动测量导向系统大气折光误差消除方法

[技术领域]

本发明涉及用于在地下隧道、顶管工程施工自动测量导向系统的技术领域，具体的说是修正全站仪的大气折光误差消除方法，提高顶管自动测量导向系统的精度。

[背景技术]

在长距离地下顶管工程中，及时准确测量前端顶管机的位置和姿态，是确保管道按设计轴线顶进非常关键的技术手段。顶管测量一般在洞内设置导线，从外向内人工逐站传递测量，由于人工测量劳动强度大，作业效率低，容易出差错，且测量作业时顶管必须处于静止状态，严重影响顶进作业。

因此，逐渐使用顶管自动测量导向系统进行自动测量，避免了人工测量系统容易出现的误差，该导向系统是由安装在管道内的多个自动测站组成，自动测站按照计算机控制指令自动逐站进行导线测量。而每个测站主要包括一台自动全站仪，全站仪是一种利用安装在全站仪上的棱镜，并配合激光及顶管机上安装的激光靶，在控制计算机软件的指令下，全站仪自动照准并测量相邻全站仪上的棱镜，同时进行角度测量(水平角、竖直角)和距离测量(斜距、平距、高差)。

当观全站仪激光通过理想的大气层时是一条直线，但是事实上，由于施工中管道的大气密度分布不均匀，使得激光产生不均匀的折射，从而给观测结果带来影响，从而产生的棱镜与全站仪中心的误差，每一站的误差在导线测量过程中逐站积累，严重影响最终测量结果的准确性。

[发明内容]

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种关于顶管自动测量导向系统的大气折光误差修正方法，实现测量结果的准确性。

为实现上述目的，设计一种顶管自动测量导向系统大气折光误差消除方法，包括顶管自动测量导向系统，所述的系统由安装在管道内的多个自动测站组成，每个测站主要包括一台自动全站仪，全站仪上安装有棱镜，在控制计算机及应用工具的指令下，全站仪自动照准并测量相邻全站仪上的棱镜，全站仪安装在顶管机正顶进的管道内，施工中管道会产生误差，

其特征在于该误差消除方法步骤如下：

1).当观全站仪激光通过理想的大气层时是一条直线，由于大气密度分布不均匀，从而给观测结果带来影响，当大气层均匀，未发送大气折光时，全站仪激光束从A点通过大气层到达B点时是一条直线AB，AB间的理想高差是h_AB，已知A点的高程H_A，计算B点的高程为H_B：

H_B＝H_A+h_AB

当产生大气折光，测量出的高差h_AB'，计算B点的高程即为H_B'：

H_B'＝H_A+h_AB'

2).采用对测消除大气折光误差，当A点的高程已知，需计算B点的高程：

a.根据高程计算公式B点在大气折光条件下的高程H_B'：

H_B'＝H_A+h_AB'

b.计算出B’点的高程，将其作为B点的已知高程，通过B点测量A的高程，同理，测量到的高差为h_BA'：

H_A'＝H_B'+h_BA'

在A点大气折光产生的误差为Δh＝H_A'-H_A

c.由于在A点产生的误差为2次大气折光二累计的误差，即一次折光产生的误差为：

${\mathrm{\Δh}}^{\′}=\frac{1}{2}\mathrm{\Δh}$

则可计算B消除大气折光的误差的坐标为：

$H_B=H_A+h_{A{B}^{\′}}+\frac{1}{2}\mathrm{\Δh}.$

本发明关于顶管自动测量导向系统的大气折光误差修正方法，根据对测消除大气折光误差的原理，即进行二次折射运算，得到误差值，再根据数学公式进行修正后的坐标计算，该套修正方法运算严谨，符合计算逻辑，由于得出的是纯数学计算公式，因此具备通用性，计算结果具备准确性、精度也高。

[附图说明]

图1为激光大气折射误差示意图；

图2为对测消除大气折射误差示意图。

[具体实施方式]

现结合附图及具体实施例对本发明的技术方案作进一步阐述，有关顶管自动测量的工具对本领域技术人员来说是清楚的。

首先，本发明提供的方案解决的是由于由于大气密度分布不均匀，使得激光产生不均匀的折射，从而给观测结果的误差，如图1所示。

而针对上述误差，我们提供的修正思路是先假定其中A点的高程已知的原则，进行B点高程的测量；再假定B点的高程已知的原则，进行A点的高程的反推算，从而得到关于A点处的两次高程差，即为误差，以此误差为基础进行修正计算，

其具体的施行步骤如下：

1).如图1所示，当观全站仪激光通过理想的大气层时是一条直线，由于大气密度分布不均匀，从而给观测结果带来影响，当大气层均匀，未发送大气折光时，全站仪激光束从A点通过大气层到达B点时是一条直线AB，AB间的理想高差是h_AB，已知A点的高程H_A，计算B点的高程为H_B：

H_B＝H_A+h_AB

当产生大气折光，测量出的高差h_AB'，计算B点的高程即为H_B'：

H_B'＝H_A+h_AB'

2).如图2所示，采用对测消除大气折光误差，当A点的高程已知，需计算B点的高程：

a.根据高程计算公式B点在大气折光条件下的高程H_B'：

H_B'＝H_A+h_AB'

b.计算出B’点的高程，将其作为B点的已知高程，通过B点测量A的高程，同理，测量到的高差为h_BA'：

H_A'＝H_B'+h_BA'

在A点大气折光产生的误差为Δh＝H_A'-H_A，

c.由于在A点产生的误差为2次大气折光二累计的误差，即一次折光产生的误差为：

${\mathrm{\Δh}}^{\′}=\frac{1}{2}\mathrm{\Δh}$

则可计算B消除大气折光的误差的坐标为：

$H_B=H_A+h_{A{B}^{\′}}+\frac{1}{2}\mathrm{\Δh}.$

Claims (1)

1.一种顶管自动测量导向系统大气折光误差消除方法，包括顶管自动测量导向系统，所述的系统由安装在管道内的多个自动测站组成，每个测站包括一台自动全站仪，全站仪上安装有棱镜，在控制计算机及应用工具的指令下，全站仪自动照准并测量相邻全站仪上的棱镜，全站仪安装在顶管机正顶进的管道内，施工中管道会产生误差，

其特征在于该误差消除方法步骤如下:

1).当全站仪激光通过理想的大气层时是一条直线，由于大气密度分布不均匀，从而给观测结果带来影响，当大气层均匀，未发生大气折光时，全站仪激光束从A点通过大气层到达B点时是一条直线AB，AB间的理想高差是h_AB，已知A点的高程H_A，计算B点的高程为H_B：

H_B＝H_A+h_AB

当产生大气折光，测量出的高差h_AB'，计算B点的高程即为H_B'：

H_B'＝H_A+h_AB'

2).采用对测消除大气折光误差，当A点的高程已知，需计算B点的高程：

a.根据高程计算公式B点在大气折光条件下的高程H_B'：

H_B'＝H_A+h_AB'

b.计算出B’点的高程，将其作为B点的已知高程，通过B点测量A的高程，同理，测量到的高差为h_BA'：

H_A'＝H_B'+h_BA'

在A点大气折光产生的误差为Δh＝H_A'-H_A，

c.由于在A点产生的误差为2次大气折光二累计的误差，即一次折光产生的误差为：

${\mathrm{\Δh}}^{\′}=\frac{1}{2}\mathrm{\Δh}$

则可计算B消除大气折光的误差的坐标为：

$H_B=H_A+h_{{\mathrm{AB}}^{\′}}+\frac{1}{2}\mathrm{\Δh}.$