CN103852063A

CN103852063A - 一种便携式地形测量仪

Info

Publication number: CN103852063A
Application number: CN201210495670.6A
Authority: CN
Inventors: 李富程; 张建辉
Original assignee: Institute of Mountain Hazards and Environment IMHE of CAS
Current assignee: Institute of Mountain Hazards and Environment IMHE of CAS
Priority date: 2012-11-29
Filing date: 2012-11-29
Publication date: 2014-06-11

Abstract

本发明涉及一种测量工具，尤其适用于野外山地复杂坡面地形的快速测量。一种便携式地形测量仪由坡度测量仪、支架、顺坡标杆、水平仪、加长标杆、铅坠组成，坡度测量仪连接在支架上，支架固定在顺坡标杆上，支架与顺坡标杆成90°，顺坡标杆中央设置有水平仪，加长标杆利用螺母连接在顺坡标杆上，可以选择坡度测量仪读数法或顺坡标杆测量法获取精度不同的坡度值。本发明装置成本低，操作简便，容易检校，读数方便，装置体积小重量轻，携带方便，测量过程只需一个人即可完成，线状接触式测量既能去除小坑小包起伏对地形测量精度的影响，又能反应出微地貌中坡度和曲率在短距离内的变化，适于山地复杂地形的准确测量。

Description

一种便携式地形测量仪

技术领域

本发明涉及一种测量工具，尤其适用于野外山地复杂坡面地形的快速测量。

背景技术

地形测量是工程勘探、土地整理、土壤侵蚀防治等领域测定的基本指标之一。目前，在地形测量领域常用的地形观测技术主要分为两类：一类是非接触式测量技术；另一类是接触式测量技术。

非接触式测量技术主要包括激光测距技术、近景摄影测量技术、超声波测距技术等，这类技术的测量装置结构复杂，一般包括信号发射装置、信号接收装置、数字信号处理系统、供电系统等部分，每个部分又由一系列组件构成。这些测量技术具有非接触测量、效率高、测量精度高等特点，但也存在设备成本高(硬件设备往往需几十万或上百万)、易受植被等地被物的干扰、难以检校、维护困难、设备体积大携带不便等问题。

接触式测量技术主要有全站仪加标杆、水平仪加米尺等单点接触式测量方法。全站仪由标杆、电源部分、测角系统、测距系统、数据处理部分、通讯接口、显示屏、键盘等组成。全站仪测量地形具有精度高、不受植被等地被物的干扰、体积小重量轻、稳定性高等特点。但是全站仪的操作具有一定的难度，需要具有一定专业技术的人员操作，测量过程一般需要两个人，人工成本较高，对于曲率变化频繁的山地适宜性较差。水平仪加米尺是野外常用的便携式地形测量工具，操作简便，但是需要两个人配合测量，一个人控制水平仪，另一个人用米尺测量垂直高度，两人配合的密切程度决定了测量的精度。

目前，追求高精度、超高精度是地形测量研究领域发展的一个重要方向，然而，适应于地形起伏大的复杂山地地形测量装置一直被忽视。在山地研究中，由于耕作、降雨等人为和自然因素的影响，坡面连绵起伏，坑包交错，快速准确地测量坡度、曲率等地形因子一直缺乏合适的测量工具。因此，发明一种可对连续起伏山地地形进行高效准确、线状接触定量观测和简易经济的地形测量仪已成为山地定量化研究的关键技术。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种线状接触、高效准确、容易检校和简单经济的适用于各种复杂山地地形的便携式地形测量仪。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种便携式地形测量仪由坡度测量仪、支架、顺坡标杆、水平仪、加长标杆、铅坠组成，坡度测量仪连接在支架上，支架固定在顺坡标杆上，支架与顺坡标杆成90°，顺坡标杆中央设置有水平仪，加长标杆通过螺母连接在顺坡标杆上。

上述坡度测量仪由铅坠固定架、坡度仪壳体、坡度显示盘、调平螺丝、指针、转轴、水平指示计、凸透镜表罩、表罩掐丝、凹槽、底座、卡槽构成，铅坠固定架固定在坡度仪壳体上部，坡度仪壳体的中心设置有一个转轴，坡度显示盘固定在转轴上，指针安装在转轴上，可在转轴上作顺时针或逆时针转动，水平指示计固定在指针下部中间位置，水平指示计与指针相互垂直，水平指示计两侧布有调平螺丝，用于坡度的调零，利用表罩掐丝将凸透镜表罩罩在坡度仪壳体正面，凸透镜表罩的作用一是防止灰尘等杂物进入坡度仪壳体内，二是放大指针在坡度显示盘上的位置，方便于读数，坡度仪壳体上有一凹槽，用于表罩掐丝的拆装，坡度仪壳体固定在底座上，底座上有一卡槽。

上述支架、顺坡标杆和加长标杆的截面均为正方形，采用壁厚为0.5～1mm的铝合金等轻质材料制作，使地形测量仪重量较轻，便于携带和野外操作。

上述支架长度为30～40cm，设置支架的目的是便于读数，坡度测量仪如果直接放置在顺坡标杆上，由于坡度显示盘上的数字较小，在距离较大时，操作人员很难准确读数。

上述顺坡标杆上的刻度为0～100cm，加长标杆上的刻度为0～100cm，顺坡标杆和加长标杆上侧刻度为坡度(°)，下侧刻度为长度(cm)。

上述顺坡标杆一侧利用销固定有螺孔，加长标杆一侧利用销固定有螺母，顺坡标杆与加长标杆利用螺母连接在一起。

上述坡度测量仪上的底座两侧有凸起，可以方便的插入支架上，并利用底座上的卡槽确定底座在支架上的位置。

上述坡度测量仪上的指针从转轴处分开其前后两段长度不同，从转轴到指针尖部的长度小于转轴到指针尾部的长度，指针尾部为正方形结构，再加上指针尾部固定的水平指示计和调平螺丝，指针尾部一侧的重量显著大于指针尖部一侧，这样的结构有利于指针的快速稳定，可提高测量速度。

上述坡度测量仪上的坡度显示盘显示的度数范围为0～180°，顺时针方向和逆时针方向均为0～180°。

上述坡度测量仪上的调平螺丝可在水平指示计上作水平运动，通过水平指示计两侧的调平螺丝来调零，水平指示剂具有检校功能，在每次测量时，都可以对测量进行校准，从而提高地形测量精度。

上述坡度测量仪每次在测量地形时在现场安装在支架上，测量完收起，以保护坡度测量仪。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：装置成本低，不需要专业的测绘知识，操作简便；容易检校，读数方便；装置体积小重量轻，携带方便；测量过程只需一个人即可完成，可大大节约人力成本；相比传统的单点接触式测量，线状接触式测量提高了地形测量精度，适于山地复杂地形的准确测量，既能去除小坑小包起伏对地形测量精度的影响，又能反应出微地貌中坡度和曲率在短距离(1～2m)内的变化。

附图说明

图1是本发明的立体示意图。

图2是图1所示坡度测量仪的正视图。

图3是图2所示坡度测量仪的侧视图。

图4是图1所示顺坡标杆上的刻度示意图。

图5是图1所示顺坡标杆上的水平仪示意图。

图6是图1所示顺坡标杆与加长标杆连接处剖面图。

图7是本发明的工作原理图。

图8是本发明的实施例过程图。

图中1-坡度测量仪，2-支架，3-顺坡标杆，4-水平仪；5-加长标杆，6-铅坠，7-铅坠固定架，8-坡度仪壳体，9-坡度显示盘，10-调平螺丝，11-指针，12-转轴，13-水平指示计，14-凸透镜表罩，15-表罩掐丝，16-凹槽，17-底座，18-卡槽，19-销，20-螺孔，21-螺母。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。

图1示出，一种便携式地形测量仪由坡度测量仪1、支架2、顺坡标杆3、水平仪4、加长标杆5、铅坠6组成，坡度测量仪1连接在支架2上，支架2固定在顺坡标杆3上，支架2与顺坡标杆3成90°，顺坡标杆3中央设置有水平仪4，加长标杆5利用螺母21连接在顺坡标杆3上。支架2、顺坡标杆3和加长标杆5的截面均为正方形，采用壁厚为0.5～1mm的铝合金等轻质材料制成。支架2长度为30～40cm，顺坡标杆3上的刻度为0～100cm(见图4)，加长标杆5上的刻度为0～100cm，顺坡标杆和加长标杆上侧刻度为坡度(°)，下侧刻度为长度(cm)。顺坡标杆3一侧利用销19固定有螺孔20，加长标杆5一侧利用销19固定有螺母21，顺坡标杆3与加长标杆5利用螺母21连接在一起(见图6)。

图2、图3示出，上述坡度测量仪1由铅坠固定架7、坡度仪壳体8、坡度显示盘9、调平螺丝10、指针11、转轴12、水平指示计13、凸透镜表罩14、表罩掐丝15、凹槽16、底座17、卡槽18构成，铅坠固定架7固定在坡度仪壳体8上部，坡度仪壳体8的中部为一个转轴12，坡度显示盘9固定在转轴12上，指针11安装在转轴12上，可在转轴12上作顺时针或逆时针转动，水平指示计13固定在指针11下部中间位置，水平指示计13与指针11相互垂直，水平指示计13两侧布有调平螺丝10，用于坡度的调零，利用表罩掐丝15将凸透镜表罩14罩在坡度仪壳体8正面，坡度仪壳体8上有一凹槽16，用于表罩掐丝15的拆装，坡度仪壳体8固定在底座17上，底座17上有一卡槽18，底座17两侧有凸起，可以方便的插入支架2上，并利用底座17上的卡槽18确定底座17在支架2上的位置。坡度显示盘9显示的度数范围为0～180°，顺时针方向和逆时针方向均为0～180°。

图8示出，选择一个坡长为21m的坡地，将便携式地形测量仪在现场组装好，根据精度要求，可选择是否装加长标杆5，在本实施例中将加长标杆5装上，地形测量仪组装好后，首先进行调零，将顺坡标杆3放在水平面上，使水平仪4上的气泡保持在两条刻度线的中央位置，此时看坡度测量仪1上的指针11是否指示0°，如果未指示0°，根据偏转方向，旋转调平螺丝10，使指针11指示0°。调零后即可开始测量地形，从坡顶开始测量，将地形测量仪的顺坡标杆3放在坡面上，顺坡标杆3与测量方向平行。

我们设置两种读取坡度的方法：第一种是基于坡度测量仪1上的指针11在坡度显示盘9的位置，第二种是基于铅坠6在顺坡标杆3上的位置，坡度测量仪读数法(第一种方法)获取的坡度精度小于顺坡标杆测量法(第二种方法)，但是坡度测量仪读数法比顺坡标杆测量法获取坡度更方便快捷，而且坡度测量仪读数法的坡度测量范围大于顺坡标杆测量法。

坡度测量仪读数法的操作方法：当坡度测量仪1上的水平指示计13上的气泡处在两条刻度线中央位置时，即可开始读数、记录，此时坡度测量仪1上指针11所指示的度数即为所测坡长的坡度(见图7)。沿着坡面移动地形测量仪，依次将支架2的中心位置放置在上一次测量的加长标杆5的末端处，分别测量坡长为2m(l₁)时的坡度，在测量最后一杆时，坡长不足2m，这时需记录坡长(l₂)。

顺坡标杆测量法的操作方法：将铅坠6穿过铅坠固定架7，使铅坠6贴近顺坡标杆3，读取顺坡标杆3上的坡度值，此时铅坠6指示的度数即为所测坡长的坡度(见图7)。沿着坡面移动地形测量仪，依次测出单位坡长的坡度。

利用数据编辑软件(如Excel)计算出坡面每隔2m的垂直高度和水平长度，由此可计算出坡面的曲率数据。

Claims

1.一种便携式地形测量仪由坡度测量仪1、支架2、顺坡标杆3、水平仪4、加长标杆5铅坠6组成，坡度测量仪1连接在支架2上，支架2固定在顺坡标杆3上，支架2与顺坡标杆3成90°，顺坡标杆3中央设置有水平仪4，加长标杆5利用螺母21连接在顺坡标杆3上。

2.根据权利要求1所述的一种便携式地形测量仪，其特征是坡度测量仪1由铅坠固定架7、坡度仪壳体8、坡度显示盘9、调平螺丝10、指针11、转轴12、水平指示计13、凸透镜表罩14、表罩掐丝15、凹槽16、底座17、卡槽18构成，铅坠固定架7固定在坡度仪壳体8上部，坡度仪壳体8的中部为一个转轴12，坡度显示盘9固定在转轴12上，指针11安装在转轴12上，可在转轴12上作顺时针或逆时针转动，水平指示计13固定在指针11下部中间位置，水平指示计13与指针11相互垂直，水平指示计13两侧布有调平螺丝10，用于坡度的调零，利用表罩掐丝15将凸透镜表罩14罩在坡度仪壳体8正面，坡度仪壳体8上有一凹槽16，用于表罩掐丝15的拆装，坡度仪壳体8固定在底座17上，底座17上有一卡槽18。

3.根据权利要求1所述的一种便携式地形测量仪，其特征是支架2、顺坡标杆3和加长标杆5的截面均为正方形，采用壁厚为0.5～1mm的铝合金等轻质材料制成。

4.根据权利要求1所述的一种便携式地形测量仪，其特征是支架2长度为30～40cm，顺坡标杆3上的刻度为0～100cm，加长标杆5上的刻度为0～100cm，顺坡标杆和加长标杆上侧刻度为坡度(°)，下侧刻度为长度(cm)。

5.根据权利要求1所述的一种便携式地形测量仪，其特征是顺坡标杆3一侧利用销19固定有螺孔20，加长标杆5一侧利用销19固定有螺母21，顺坡标杆3与加长标杆5利用螺母21连接在一起。

6.根据权利要求2所述的一种便携式地形测量仪，其特征是底座17两侧有凸起，可以方便的插入支架2上，并利用底座17上的卡槽18确定底座17在支架2上的位置。

7.根据权利要求2所述的一种便携式地形测量仪，其特征是坡度显示盘9显示的度数范围为0～180°，顺时针方向和逆时针方向均为0～180°。