CN104075696B

CN104075696B - 坐标测量方法

Info

Publication number: CN104075696B
Application number: CN201410281819.XA
Authority: CN
Inventors: 刘永强
Original assignee: Inner Mongolia Electric Power Survey and Design Institute Co Ltd
Current assignee: Inner Mongolia Mongolia Construction Engineering Supervision Co. Ltd.
Priority date: 2014-06-20
Filing date: 2014-06-20
Publication date: 2016-09-21
Anticipated expiration: 2034-06-20
Also published as: CN104075696A

Abstract

提出了一种坐标测量方法，属于地形图测量技术领域。所述方法利用改进的GPS流动站设备，所述改进的GPS流动站设备包括对中杆，所述对中杆包括上部对中杆和下部对中杆，在所述上部对中杆和下部对中杆之间可拆卸地安装有测距仪容纳盒，所述测距仪容纳盒中可拆卸地收纳激光测距仪，所述方法包括：步骤1，对于要测量的待测点A，选定两个辅助点B和C，使得构成以ABC为顶点的三角形；步骤2，利用所述改进的GPS流动站设备测量辅助点B的坐标，并利用所述激光测距仪测量辅助点B至待测点A的距离c；步骤3，利用所述改进的GPS流动站设备测量辅助点C的坐标，并利用所述激光测距仪3测量辅助点C至待测点A的距离b；步骤4，通过辅助点B，C的坐标，辅助点B，C至待测点A之间的距离，自动计算出待测点A的坐标。本方法解决了GPS在受遮拦时测点的难题，并且能够更加精确地测得目标点的坐标。

Description

坐标测量方法

技术领域

本发明涉及地形图测量技术领域，尤其涉及一种GPS无法工作或是人员无法抵达的地点的坐标测量方法。

背景技术

近年来，随着GPS测量技术的发展，工程测量的作业方法发生了历史性的变革。GPS测量通过接收卫星发射的信号并进行数据处理，从而求定测量点的空间位置，它具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的优点，已成功应用于工程测量、航空摄影测量、工程变形测量、资源调查等诸多领域。目前在电力工程测量中GPS RTK测量已经逐渐取代了全站仪测图成为地形图测量的常规作业手段。

GPS技术以其独特而强大的功能与优点展现了在工程测量领域的优越性，以及更大、更广阔的发展空间。可是GPS技术在该领域实际测图过程中也暴露出了一些不足。GPS测量适用于视野开阔、障碍物较少的地区测图、野外勘探定位等。在送电线路塔下或建成区的楼角或树下，由于卫星信号受遮拦GPS无法接收到足够的卫星信号无法测量工作，或者虽接收到信号，但一直处于浮动状态，出现假固定或者不能固定，所得数据往往误差较大，不能使用，既无效率，又无精度，不能显示出GPS测量的优越性。

在工程使用GPS RTK测量时会碰到一些特殊情况，常需要测定一些上空有遮拦导致GPS无法工作的地物点的坐标。例如需测定送电线路塔下点坐标时，因高压电力塔上角钢密集，一般情况下无法使用GPS测得其坐标。常规方法是在塔附近使用GPS测定一个设站点和一个方向点，另行架站测定塔下坐标，这需要别行配备昂贵的全站仪和专门的技术人员进行测量。在使用RTK方法测量地形图时中如果是测定高大房屋房角、有挑檐的房角或是树下必测的地物点时，GPS无法工作，常规方法也只能使用全站仪用另行设站观测或目估外延点测量。在测量人员无法到达地区的地物点坐标时，则使用GPS RTK方法测图与使用常规全站仪测图都没有办法测得该地物点的坐标。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种坐标测量方法，不仅可以省去昂贵的全站仪和一个专门的技术人员，还能够精确地测量出GPS无法工作的地点的坐标。

本发明提出的坐标测量方法利用改进的GPS流动站设备，所述改进的GPS流动站设备包括对中杆，所述对中杆包括上部对中杆和下部对中杆，在所述上部对中杆和下部对中杆之间可拆卸地安装有测距仪容纳盒，所述测距仪容纳盒中可拆卸地收纳激光测距仪，所述方法包括：步骤1，对于要测量的待测点A，选定两个辅助点B和C，使得构成以ABC为顶点的三角形；步骤2，利用所述改进的GPS流动站设备测量辅助点B的坐标，并利用所述激光测距仪测量辅助点B至待测点A的距离c；步骤3，利用所述改进的GPS流动站设备测量辅助点C的坐标，并利用所述激光测距仪3测量辅助点C至待测点A的距离b；步骤4，通过辅助点B，C的坐标，辅助点B，C至待测点A之间的距离，自动计算出待测点A的坐标。

根据本发明的一个方面，所述方法利用的改进的GPS流动站设备中，所述测距仪容纳盒的中心与对中杆的中心线相重合，所述测距仪容纳盒的上端连接至上部对中杆的下端，所述测距仪容纳盒的下端连接至下部对中杆的上端，测距仪容纳盒和对中杆之间使用紧固件可拆卸地连接在一起，当激光测距仪放入测距仪容纳盒中时，测距仪容纳盒内部的卡和机构将激光测距仪固定在预定位置以使得激光测距仪的测距中心与对中杆的中心线重合。

根据本发明的一个方面，所述测距仪容纳盒的上表面凸出一个的具有螺纹的柱状物，可旋转地拧入上部对中杆的下端内，所述测距仪容纳盒的下表面也凸出一个的具有螺纹的柱状物，可旋转地拧入下部对中杆的上端内。

根据本发明的一个方面，所述步骤4具体包括：步骤4.1，根据辅助点B和辅助点C的坐标，获得辅助点B和C之间的距离a以及辅助点B和C之间的方位角；步骤4.2，根据辅助点B、C和待测点A两两之间的距离a，b，c，获得三角形ABC中角B的度数，并根据步骤4.1获得的辅助点B和C之间的方位角得到辅助点B与待测点A之间的方位角；步骤4.3，根据辅助点B的坐标和辅助点B与待测点A之间的方位角获得待测点A的第一坐标。

根据本发明的一个方面，所述步骤4进一步包括：步骤4.4，根据辅助点B、C和待测点A两两之间的距离a，b，c，获得三角形ABC中角C的度数，从而得到辅助点C与待测点A之间的方位角，并根据辅助点C的坐标和辅助点C与待测点A之间的方位角获得待测点A的第二坐标；步骤4.5，根据步骤4.3得出的待测点A的第一坐标以及步骤4.4得出的待测点A的第二坐标，求得平均值，作为待测点A的最终坐标。

根据本发明的一个方面，所述待测点A是一个GPS无法工作或是人员无法抵达的地物点，所述辅助点B和C是GPS能够工作的地点。

由此可见，本发明提出的方案对GPS流动站设备做出改进，并利用三边测量的原理，只需测量两个辅助点并测得与待测点的距离就可以轻松的计算出待测点的坐标。本方案可以省去昂贵的全站仪和一个专门的技术人员，解决了卫星信号遮拦地点GPS无法测定坐标的难题，并能够发掘现有设备的潜力。在电力工程测量中，特别是城市、电厂等建成区卫星遮拦严重的地区大比例尺地形图测绘中，可以极大提高工作效率和测图精度。

附图说明

图1示出了根据一个实施例的改进的GPS流动站设备的示意图；

图2示出了本发明坐标测量方法的原理图；

图3示出了本发明坐标测量方法的主要流程图。

具体实施方式

首先，参考图1，本发明对于现有的GPS流动站设备做出了改进。如图1所示，GPS流动站包括对中杆1，所述对中杆1包括上部对中杆11和下部对中杆12，在所述上部对中杆11和下部对中杆12之间安装有测距仪容纳盒2。如图1所示，测距仪容纳盒2的中心与对中杆1的中心线相重合。所述测距仪容纳盒2的上端连接至上部对中杆11的下端；所述测距仪容纳盒2的下端连接至下部对中杆12的上端。测距仪容纳盒2和对中杆1之间使用紧固件可拆卸地连接在一起。如图1所示，测距仪容纳盒2的上表面凸出一个的具有螺纹的柱状物，可旋转地拧入上部对中杆11的下端内，当然，其下表面也可具有相同的柱状物以拧入下部对中杆12的上端内。图1只是一个示例，可以用任何类型的紧固件实现两者之间的可拆卸式连接。所述测距仪容纳盒2内可容纳激光测距仪3，当激光测距仪3放入测距仪容纳盒2中时，测距仪容纳盒2内部的卡和机构(未示出)可将激光测距仪3固定在预定位置，一方面使得激光测距仪3不会从中轻易滑出而受到损害，一方面使得激光测距仪3的测距中心与对中杆1的中心线重合，以便更准确地测量待测点的坐标。

然后，参考图2和图3，对本发明提出的坐标测量方法进行描述。

步骤1，对于要测量的待测点A(它可以是一个GPS无法工作或是人员无法抵达的地物点)，选定两个辅助点B和C(B和C是GPS能够工作的地点)，使得构成以ABC为顶点的三角形；

步骤2，利用图1所示改进的GPS流动站设备测量辅助点B的坐标(X_B，Y_B)，并利用激光测距仪3测量辅助点B至待测点A的距离c，即图2中线段AB的长度；由于采用上述改进的GPS流动站设备使得所述激光测距仪的测距中心与对中杆的中心线重合，其测距起始点即为B点的GPS坐标点，因此这里测得的B点与A点的距离非常准确，下面对C点的测量也是如此。

步骤3，利用所述改进的GPS流动站设备测量辅助点C的坐标(X_C，Y_C)，并利用所述激光测距仪3测量辅助点C至待测点A的距离b，即图2中线段AC的长度；

步骤4，通过辅助点B，C的坐标，辅助点B，C至待测点A之间的距离，自动计算出待测点A的坐标。

其中，步骤4具体包括：

步骤4.1，根据辅助点B和辅助点C的坐标，获得辅助点B和C之间的距离a以及辅助点B和C之间的方位角：

a = \sqrt{({(X_{C} - X_{B})}^{2} + {(Y_{C} - Y_{B})}^{2})};

步骤4.2，根据辅助点B、C和待测点A之间的距离a，b，c，获得三角形ABC中角B的度数，并根据步骤4.1获得的辅助点B和C之间的方位角得到辅助点B与待测点A之间的方位角：

&angle; B = \arccos (\frac{a^{2} + c^{2} - b^{2}}{2 ac})

α_BA方位角＝α_BC方位角-∠B；

步骤4.3，根据辅助点B的坐标和辅助点B与待测点A之间的方位角获得待测点A的坐标(X_A′,Y_A′)：

X_A′＝X_B+c*cos(α_BA方位角)

Y_A′＝Y_B+c*sin(α_BA方位角)

此外，由于可能存在测量误差，为了更为准确地测得待测点A的坐标，还可采用与步骤4.2和步骤4.3相同的方法，通过辅助点C来获得待测点A的坐标，即：

步骤4.4，根据辅助点B、C和待测点A之间的距离a，b，c，获得三角形ABC中角C的度数，得到辅助点C与待测点A之间的方位角，并根据辅助点C的坐标和辅助点C与待测点A之间的方位角获得待测点A的坐标(X_A〞,Y_A〞)。由于计算方式与步骤4.2和4.3相同，这里就不再赘述其计算公式。

步骤4.5，根据步骤4.3得出的待测点A的坐标(X_A′,Y_A′)以及步骤4.4得出的待测点A的坐标(X_A〞,Y_A〞)，求得平均值，获得待测点A的最终坐标(X_A，Y_A)。

由此可见，本发明还可从两个角度分别测量待测点的坐标，并通过其平均值来避免误差，得出更为精确的待测点坐标值。

根据上文的描述可知，本发明所使用的设备连接方便，省时省力。由于选用测距仪体积小巧，在开阔地带测图时，可放于包中随身携带，需要时取出装在GPS对中杆即可使用。设备无需专门的保养、维护，其制作费用低廉。同时，将小型测距仪测距中心与GPS流动站对中杆中心重合,可以准确的测定待测点坐标，保证了测量的准确性。所采用的坐标测量方法易于在现有的设备中实现(通过软件或硬件或两者的结合)，且测量精度满足规程大比例测图的要求。在遮拦在地区测图时不必准备昂贵的全站仪与专人测图，单人即可操作，可以大大提高工效，挖掘老设备的潜力，解决了GPS在受遮拦时测点的难题。

本发明提出的上述实现方式仅为示例性实施例，并不能因此而限制本发明的范围。本领域技术人员可根据实际情况对其作出修改或调整，以满足各种实际应用的需要，例如在GPS手簿中加激光测距模块，使手簿具有测距功能等，同样能获得类似的效果。

Claims

1.一种坐标测量方法，其特征在于：

所述坐标测量方法利用改进的GPS流动站设备，所述改进的GPS流动站设备包括对中杆，所述对中杆包括上部对中杆和下部对中杆，在所述上部对中杆和下部对中杆之间可拆卸地安装有测距仪容纳盒，所述测距仪容纳盒中可拆卸地收纳激光测距仪，所述方法包括：

步骤1，对于要测量的待测点A，选定两个辅助点B和C，使得构成以ABC为顶点的三角形；

步骤2，利用所述改进的GPS流动站设备测量辅助点B的坐标，并利用所述激光测距仪测量辅助点B至待测点A的距离c；

步骤3，利用所述改进的GPS流动站设备测量辅助点C的坐标，并利用所述激光测距仪测量辅助点C至待测点A的距离b；

步骤4，通过辅助点B，C的坐标，辅助点B，C至待测点A之间的距离，自动计算出待测点A的坐标；其中，步骤4具体包括：

步骤4.1，根据辅助点B和辅助点C的坐标，获得辅助点B和C之间的距离a以及辅助点B和C之间的方位角；

步骤4.2，根据辅助点B、C和待测点A两两之间的距离a，b，c，获得三角形ABC中角B的度数，并根据步骤4.1获得的辅助点B和C之间的方位角得到辅助点B与待测点A之间的方位角；

步骤4.3，根据辅助点B的坐标和辅助点B与待测点A之间的方位角获得待测点A的第一坐标；

步骤4.4，根据辅助点B、C和待测点A两两之间的距离a，b，c，获得三角形ABC中角C的度数，从而得到辅助点C与待测点A之间的方位角，并根据辅助点C的坐标和辅助点C与待测点A之间的方位角获得待测点A的第二坐标；

步骤4.5，根据步骤4.3得出的待测点A的第一坐标以及步骤4.4得出的待测点A的第二坐标，求得平均值，作为待测点A的最终坐标。

2.根据权利要求1所述的坐标测量方法，其特征在于：

所述方法利用的改进的GPS流动站设备中，所述测距仪容纳盒的中心与对中杆的中心线相重合，所述测距仪容纳盒的上端连接至上部对中杆的下端，所述测距仪容纳盒的下端连接至下部对中杆的上端，测距仪容纳盒和对中杆之间使用紧固件可拆卸地连接在一起，当激光测距仪放入测距仪容纳盒中时，测距仪容纳盒内部的卡合机构将激光测距仪固定在预定位置以使得激光测距仪的测距中心与对中杆的中心线重合。

3.根据权利要求2所述的坐标测量方法，其特征在于：

所述测距仪容纳盒的上表面凸出一个的具有螺纹的柱状物，可旋转地拧入上部对中杆的下端内，所述测距仪容纳盒的下表面也凸出一个的具有螺纹的柱状物，可旋转地拧入下部对中杆的上端内。

4.根据权利要求1-3任一权利要求所述的坐标测量方法，其特征在于：

所述待测点A是一个GPS无法工作或是人员无法抵达的地点，所述辅助点B和C是GPS能够工作的地点。