CN104567841B - 一种用于全站仪高空对中的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于测量定位的技术领域。为了解决目前全站仪与堆心基准点的对中作业效率低的问题，本发明提出一种用于全站仪高空对中的方法，该方法包括(1)在堆心架上架设安置全站仪；(2)在堆心架顶部固定定位板；(3)使全站仪的激光束光斑落到定位板上，将激光束光斑在定位板上的落点记为N点；(4)测量全站仪的位置在X轴方向偏离堆心基准点的距离△X、在Y轴方向偏离堆心基准点的距离△Y，将所述N点在X轴上移动△X，在Y轴上移动△Y，从而定出M点，使全站仪的激光束光斑的落点与M点重合。本发明的方法提高了全站仪与堆心基准点对中的效率。

Description

一种用于全站仪高空对中的方法

技术领域

本发明属于测量定位的技术领域，具体涉及一种用于全站仪高空对中的方法。

背景技术

核电站的反应堆厂房设计精细，反应堆厂房内的各设施的测量定位要求很高。反应堆厂房为圆柱体的结构，图1为反应堆厂房的俯视示意图，在反应堆厂房10内设有堆心基准点，该堆心基准点设在反应堆厂房10内的地面上，并位于反应堆厂房10的轴线上；在反应堆厂房10的内壁上，标有与反应堆厂房10的轴线平行的四条线，该四条线在反应堆厂房10的截面的0°、90°、180°和270°的位置。在反应堆厂房10的建设过程中，从最底层堆坑负几米到顶部正几十米的一切平面定位测量，都是以堆心基准点为准，因此需要全站仪在高空与堆心基准点对中，要在高空安置全站仪，就需要在堆心基准点上搭设堆心架，该堆心架搭设的高度根据需求而定。使用全站仪在反应堆厂房10内进行测量定位作业前，将全站仪放置到堆心架上，并与堆心基准点对中(即全站仪的中心与堆心基准点的中心在同一铅垂线上)后，全站仪以反应堆厂房10的内壁上0°、90°、180°和270°的位置的四条线作为定向基准，从而建立起测量坐标系，以完成反应堆厂房10内的测量定位工作。

虽然，全站仪本身自带对中器，但精度有限，当全站仪安置高度离堆心基准点的垂直距离超过2m时，对中精度便不能满足要求；然而，在反应堆厂房内部施工时，全站仪架设的最高处将超过地面30m，所以要借助外部设备来实现全站仪与堆心基准点的对中。目前通常使用瑞士徕卡的NL天底仪来实现全站仪与堆心基准点的对中，对中的过程为：第一步，分配观测员带上全站仪、天底仪、三脚架等在堆心架上架设测量仪器，并分配照明人员带上强力射灯、对讲机与指针到堆心基准点处为堆心基准点提供照明；第二步，在堆心架上安置全站仪，并调整全站仪使全站仪的激光对中器产生的激光束光斑与堆心基准点的距离在天底仪可调整范围内，然后将全站仪从基座上拿下；第三步，将天底仪放到基座上，通过调整天底仪的位置以调整基座的位置，最终使基座的位置与堆心基准点对应，此步骤非常困难，因为天底仪操作复杂，难度大，对操作人员的技术要求很高，又需要操作人员反复来回的移动、调平天底仪，耗时很长；第四步，从基座上取下天底仪，将全站仪放到基座上，因为在第三步中，已将基座调整到与堆心基准点对应的位置，所以将全站仪放到基座上后，全站仪与堆心基准点实现对中，对中作业完成。因为天底仪操作复杂，难度大，使得全站仪与堆心基准点的对中作业过程复杂，耗时很长，特别是对中高度达到20米后，通常至少要1-3个小时左右才能完成对中作业，半天时间都完不成对中作业的情况也时有出现，对中作业效率很低，耽误后续等待测量放线的施工班组的施工时间。

发明内容

为了解决目前全站仪与堆心基准点的对中作业效率低的问题，本发明提出一种用于全站仪高空对中的方法，以提高全站仪与堆心基准点的对中作业的效率。

本发明的用于全站仪高空对中的方法包括以下步骤：

(1)在堆心架上架设安置全站仪；

(2)在堆心架顶部固定定位板；

(3)调平全站仪，然后打开全站仪的激光对中器，使激光对中器产生的激光束光斑落到定位板上，将激光束光斑在定位板上的落点记为N点，N点的位置即全站仪的初始位置；

(4)测量计算全站仪的位置在X轴方向偏离堆心基准点的距离△X、在Y轴方向偏离堆心基准点的距离△Y，以N点为起点沿X轴方向量取△X，沿Y轴方向量取△Y，从而定出M点，调整三脚架和全站仪螺旋，使全站仪的激光对中器产生的激光束光斑的落点与M点重合；

(5)检查通过全站仪对中器是否能够看到堆心基准点，如果能看到堆心基准点，则进行下面的步骤，如果看不到堆心基准点则重复步骤(3)和(4)，直至通过全站仪对中器能够看到堆心基准点；

(6)使全站仪的激光对中器目镜十字丝与堆心基准点重合，然后执行下面的第一步和第二步，第一步：使全站仪重新照准0°线，然后纵转望远镜看180°线，根据望远镜十字丝与180°线的距离，通过全站仪的基座和螺旋，对全站仪的位置进行微调，直至全站仪照准0°线后，纵转望远镜看180°线时望远镜十字丝与180°线重合；第二步：使全站仪重新照准90°线，然后纵转望远镜看270°线，根据望远镜十字丝与270°线的距离，通过所述基座和螺旋对全站仪的位置进行微调，直至全站仪照准90°线后，纵转望远镜看270°线时望远镜十字丝与270°线重合。

其中，所述步骤(4)包括：(1)用全站仪照准0°线，再将全站仪水平度盘设置为0°，然后转动全站仪，用全站仪照准90°线，将全站仪转过的角度记为A；再转动全站仪，使全站仪照准180°线，将全站仪转过的角度记为B，得出：

△X＝R*sinα，α＝A-90°，

△Y＝R*sinβ，β＝B-180°，R为反应堆厂房的半径，

△X和△Y就是全站仪的初始位置在X轴方向和Y轴方向偏离堆心基准点的距离；(2)观察全站仪望远镜十字丝是处于90°线和180°线这两条基准线的左侧或右侧，如果全站仪望远镜十字丝处于90°线左侧，则以N点为起始点沿X轴负方向量取△X，如果全站仪望远镜十字丝处于90°线右侧，则以N点为起始点沿X轴正方向量取△X；如果全站仪望远镜十字丝处于180°线左侧，则以N点为起始点沿Y轴负方向量取△Y，如果全站仪望远镜十字丝处于180°线右侧，则以N点为起始点沿Y轴正方向量取△Y，从而定出新点，记为M点，通过调节全站仪的螺旋和三脚架，使全站仪的激光对中器产生的激光束光斑的落点与M点重合。

其中，所述步骤(1)还包括：将0°线、90°线、180°线和270°线在平面坐标系中对应的点分别记为O、P、S和T，将堆心基准点、O点、P点、S点和T点的坐标分别设为(0.000,0.000)、(R，0)(0，R)、(-R，0)和(0，-R)，然后将所述堆心基准点、O点、P点、S点和T点的坐标存入全站仪；所述步骤(4)包括：(1)使用全站仪分别照准O点、P点、S点和T点中的任意两个点，然后测量该两点的坐标，根据该两点的坐标，得出全站仪的初始位置N点的坐标(X_N、Y_N)，X_N为△X，Y_N为△Y，△X和△Y就是全站仪的初始位置在X轴方向和Y轴方向偏离堆心基准点的距离；(2)以N点为起始点，当X_N为正时，则沿X轴负方向量取△X；当X_N为负时，则沿X轴正方向量取△X；当Y_N为正时，则沿Y轴负方向量取△Y；当Y_N为负时，则沿Y轴正方向量取△Y，从而定出M点，通过调节全站仪的螺旋和三脚架，使全站仪的激光对中器产生的激光束光斑的落点与M点重合。

其中，所述方法还包括步骤(7)，使全站仪照准0°线，然后转动全站仪依次照准90°线、180°线和270°线，检查望远镜十字丝是否依次与90°线、180°线和270°线重合，如果重合，则全站仪与堆心基准点的对中结束；如果不重合，则通过全站仪的基座和螺旋对全站仪的位置进行微调，直至望远镜十字丝分别与90°线、180°线和270°线重合。

其中，所述步骤(6)中，全站仪望远镜十字丝与180°线和270°线重合的允许偏差为±15〞。

其中，全站仪望远镜十字丝与90°线、180°线和270°线重合的允许偏差为±15〞。

本发明的用于全站仪高空对中的方法具有如下的有益效果：

1.现有技术中，使用天底仪对中的方法需要观测员、照明人员，需要的工具主要有全站仪1台、天底仪1台、对讲机1对、强力射灯1把和指针。而使用本发明的方法，只需要一个操作人员操作全站仪，就能够实现全站仪与堆心基准点的对中；本发明的方法节省了人力和物力，节约了施工成本。

2.本发明的方法充分利用了施工现场的条件，包括堆心架和反应堆厂房内壁上的0°线、90°线、180°线和270°线，全站仪与堆心基准点对中后，全站仪再以0°线、90°线、180°线或270°线为参照，调整全站仪在X轴和Y轴方向上的位置，以提高全站仪与堆心基准点对中的精度，最终完成全站仪与堆心基准点的对中，且对中精度小于1mm，符合设计要求。本发明的方法使用全站仪来完成全站仪与堆心基准点的对中，不需要再使用天底仪；天底仪的操作与全站仪相比更复杂，难度大，消耗的时间长，本发明的方法操作较简单，降低了对操作人员的要求，缩短了消耗的时间，之前需要1-3个小时才能完成的对中作业，使用本发明的方法只需要0.5个小时左右就能完成，提高了工作效率，避免了因对中时间太长而影响班组施工的情况。

附图说明

图1为反应堆厂房的俯视示意图；

图2为在堆心架上架设全站仪的示意图；

图3为本发明用于全站仪高空对中的方法的实施例一的示意图；

图4为本发明用于全站仪高空对中的方法的实施例二的示意图。

具体实施方式

下面结合图1-图4介绍本发明的方法。

如图1所示，在全站仪与堆心基准点的对中作业中，建立X-Y坐标系，以连接反应堆厂房10的内壁上0°线和180°线的直径为X轴，以连接反应堆厂房10的内壁上90°线和270°线的直径为Y轴，X轴和Y轴的方向如图中所示；在全站仪与堆心基准点的对中作业时，不断调整全站仪在X轴方向和Y轴方向的位置，以使全站仪与堆心基准点对中。

本发明的方法的实施例一

(1)观测员带上全站仪和三脚架在堆心架上架设安置全站仪；如图2所示，将三脚架13放置于堆心架11上，将全站仪14放置于三脚架13上；堆心架11由钢管搭建而成，纵向钢管上焊有钢板，钢板上钻有放置三脚架13的孔，将三脚架13放置于堆心架11的钢管上，将全站仪14放置到三脚架13上，根据三脚架13及堆心架11的设计要求，全站仪14放置到三脚架13上后，全站仪14的位置与堆心架11顶部的中心基本在一条铅垂线上；堆心架11在搭设过程中，通过全站仪14的测量调整，堆心架11搭设完成后，堆心架11顶部的中心与堆心基准点15已基本在一条铅垂线上，这样将三脚架13放置于堆心架11的钢管上，将全站仪14放置到三脚架13上后，全站仪14的位置与堆心基准点15的误差在50mm以内。

(2)如图2所示，观测员在堆心架11顶部固定一块定位板12，且定位板12位于全站仪14的下方；

(3)调平全站仪14，然后打开全站仪14的激光对中器，使激光对中器垂直向下照射，如图2所示，使激光束光斑落到定位板12上，将激光束光斑在定位板12上的落点记为N点，N点即是全站仪14的初始位置；

(4)如图3所示，用全站仪照准0°线，再将全站仪水平度盘设置为0°，然后转动全站仪，用全站仪照准90°线，将全站仪转过的角度记为A；继续转动全站仪，使全站仪照准180°线，将全站仪转过的角度记为B，利用三角函数关系得出：

△X＝R1*sinα，α＝A-90°-d，R1为N点到90°线的距离；

△Y＝R2*sinβ，β＝B-180°-e，R2为N点到180°线的距离；

由于将全站仪14放置于三脚架13上后，全站仪14的位置与堆心架11顶部的中心基本在一条铅垂线上，而堆心架11顶部的中心与堆心基准点15已基本在一条铅垂线上，这样全站仪14的位置与堆心基准点15的误差在50mm以内，而反应堆厂房10的半径R通常为二十米左右，所以图3中所示的角度d和角度e很小，可以忽略不计，且R1≈R2≈R，R为反应堆厂房的半径，所以得到：

△X＝R*sinα，α＝A-90°，

△Y＝R*sinβ，β＝B-180°，

△X和△Y就是全站仪14的初始位置在X轴方向和Y轴方向偏离堆心基准点15的距离。

(5)如图3所示，观察全站仪望远镜十字丝是处于90°线和180°线这两条基准线的左侧或右侧，如果全站仪望远镜十字丝处于90°线左侧，则以N点为起始点沿X轴负方向量取△X，如果全站仪望远镜十字丝处于90°线右侧，则以N点为起始点沿X轴正方向量取△X；如果全站仪望远镜十字丝处于180°线左侧，则以N点为起始点沿Y轴负方向量取△Y，如果全站仪望远镜十字丝处于180°线右侧，则以N点为起始点沿Y轴正方向量取△Y，从而定出新点，记为M点，通过调节三脚架和全站仪的螺旋，使全站仪14的激光对中器产生的的激光束光斑的落点与M点重合；

(6)检查通过全站仪14的对中器能否看到堆心基准点，如果能看到堆心基准点，则进行下面的步骤，如果看不到堆心基准点则重复步骤(3)-(5)，直至能够看到堆心基准点；

(7)通过调节全站仪的基座和螺旋，使全站仪14的激光对中器目镜十字丝丝与堆心基准点重合，即全站仪14与堆心基准点对中，但由于对中的精度不能满足要求，还需要执行下面的第一步和第二步，以提高对中的精度，使对中的精度满足要求：

第一步：使全站仪14重新照准0°线，然后纵转望远镜看180°线，根据望远镜十字丝与180°线的距离，通过全站仪14的基座和螺旋微调全站仪14的位置，通过移动基座对中、螺旋调平，直至全站仪14照准0°线，纵转望远镜看180°线，望远镜十字丝与180°线重合，允许误差为±15〞；

第二步：使全站仪14重新照准90°线，然后纵转望远镜看270°线，根据望远镜十字丝与270°线的距离，通过全站仪14的基座和螺旋微调全站仪14的位置，直至全站仪14照准90°线，纵转望远镜看270°线，十字丝与270°线重合，允许误差为±15〞；

第二步完成后可再复验一遍第一步，看全站仪望远镜十字丝与180°线是否重合，若不重合，可再执行一遍第一步。

(8)检查全站仪14与堆心基准点的对中效果；

使全站仪14照准0°线，并将水平角度置零，然后转动全站仪依次照准90°线、180°线和270°线，检查望远镜十字丝是否依次与90°线、180°线和270°线重合，全站仪与90°线、180°线和270°线重合的允许偏差为±15〞；如果望远镜十字丝与90°线、180°线和270°线的重合偏差在允许偏差范围内，则全站仪14与堆心基准点的对中结束；如果望远镜十字丝与90°线、180°线或270°线的偏差大于允许偏差，则通过全站仪14的基座和螺旋微调全站仪14的位置，例如如果望远镜十字丝与90°线的偏差大于15〞，则通过全站仪的基座和螺旋微调全站仪的位置，直至使望远镜十字丝与90°线重合。

本发明的方法的实施例二：

(1)观测员带上全站仪和三脚架在堆心架上架设安置全站仪，与实施例一的步骤(1)相同；然后，如图4所示，将0°线、90°线、180°线和270°线在平面坐标系中对应的点分别记为O点、P点、S点和T点，将堆心基准点、O点、P点、S点和T点的坐标分别设为(0.000,0.000)、(R，0)、(0，R)、(-R，0)和(0，-R)，将堆心基准点、O点、P点、S点和T点的坐标存入全站仪；

(2)观测员在堆心架顶部固定一块定位板，与实施例一的步骤(2)相同；

(3)调平全站仪，然后使全站仪的激光对中器产生的激光束光斑落到定位板上，将激光束光斑在定位板上的落点记为N点，与实施例一的步骤(3)相同；

(4)使用全站仪照准O点，测量O点的坐标，然后使用全站仪照准P点、S点和T点中任意一点，然后测量该点的坐标，全站仪根据上述测量的坐标值，得出全站仪的实际位置坐标N(X_N、Y_N)；因为堆心基准点的坐标是(0.000，0.000)，所以X_N和Y_N就是全站仪的位置在X轴方向和Y轴方向偏离堆心基准点的距离，将X_N、Y_N分别记为△X、△Y，△X和△Y就是全站仪14的初始位置在X轴方向和Y轴方向偏离堆心基准点的距离。

(5)以N点为起始点，当X_N为正时，则沿X轴负方向量取△X；当X_N为负时，则沿X轴正方向量取△X；当Y_N为正时，则沿Y轴负方向量取△Y；当Y_N为负时，则沿Y轴正方向量取△Y，从而定出新点，记为M点，调节三脚架和全站仪的螺旋，通过螺旋对中和三脚架调平，使全站仪14的激光对中器产生的激光束光斑的落点与M点重合；

(6)然后通过全站仪对中器查看堆心基准点，如果能看到堆心基准点，则进行下面的步骤，如果看不到堆心基准点则重复步骤(3)-(5)；

(7)与实施例一中的步骤(7)相同。

(8)与实施例一中的步骤(8)相同。

使用本发明的方法，需要的工具主要有全站仪1台，且只需要一个操作员操作全站仪，通过全站仪进行测量，然后调整全站仪的位置，最终实现全站仪与堆心基准点的对中，节省了人力和物力，节约了施工成本。本发明的方法不再需要使用天底仪，操作较简单，降低了对操作人员的要求，缩短了消耗的时间，之前需要1-3个小时才能完成的对中作业，使用本发明的方法只需要0.5个小时左右就可以完成，提高了工作效率，避免了因对中时间太长而影响后续班组施工的情况。本发明的应用不限于反应堆厂房，涉及全站仪高空对中的作业均可采用本发明的方法。

Claims (5)

1.一种用于全站仪高空对中的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

（1）在堆心架上架设安置全站仪；

（2）在堆心架顶部固定定位板；

（3）调平全站仪，然后打开全站仪的激光对中器，使激光对中器产生的激光束光斑落到定位板上，将激光束光斑在定位板上的落点记为N点，N点的位置即全站仪的初始位置；

（4）测量计算全站仪的位置在X轴方向偏离堆心基准点的距离△X、在Y轴方向偏离堆心基准点的距离△Y，以N点为起点沿X轴方向量取△X，沿Y轴方向量取△Y，从而定出M点，调整三脚架和全站仪螺旋，使全站仪的激光对中器产生的激光束光斑的落点与M点重合；

（5）检查通过全站仪对中器是否能够看到堆心基准点，如果能看到堆心基准点，则进行下面的步骤，如果看不到堆心基准点则重复步骤（3）和（4），直至通过全站仪对中器能够看到堆心基准点；

（6）使全站仪的激光对中器目镜十字丝与堆心基准点重合，然后执行下面的第一步和第二步，

第一步：使全站仪重新照准0°线，然后纵转望远镜看180°线，根据望远镜十字丝与180°线的距离，通过全站仪的基座和螺旋，对全站仪的位置进行微调，直至全站仪照准0°线后，纵转望远镜看180°线时望远镜十字丝与180°线重合；

第二步：使全站仪重新照准90°线，然后纵转望远镜看270°线，根据望远镜十字丝与270°线的距离，通过所述基座和螺旋对全站仪的位置进行微调，直至全站仪照准90°线后，纵转望远镜看270°线时望远镜十字丝与270°线重合；

其中，所述步骤（4）中确定△X和△Y的方法为：

用全站仪照准0°线，再将全站仪水平度盘设置为0°，然后转动全站仪，用全站仪照准90°线，将全站仪转过的角度记为A；再转动全站仪，使全站仪照准180°线，将全站仪转过的角度记为B，得出：

△X =R*sinα，α=A-90°，

△Y =R*sinβ，β=B-180°，R为反应堆厂房的半径，

△X和△Y就是全站仪的初始位置在X轴方向和Y轴方向偏离堆心基准点的距离；

其中，0°线、90°线、180°线和270°线均位于反应堆厂房的内壁上，与反应堆厂房的轴线平行，并且分别与反应堆厂房截面的0°、90°、180°和270°的位置相对应。

2.根据权利要求1所述的用于全站仪高空对中的方法，其特征在于，所述步骤（4）中确定M点位置的方法为：

观察全站仪望远镜十字丝是处于90°线和180°线这两条基准线的左侧或右侧，如果全站仪望远镜十字丝处于90°线左侧，则以N点为起始点沿X轴负方向量取△X，如果全站仪望远镜十字丝处于90°线右侧，则以N点为起始点沿X轴正方向量取△X；如果全站仪望远镜十字丝处于180°线左侧，则以N点为起始点沿Y轴负方向量取△Y，如果全站仪望远镜十字丝处于180°线右侧，则以N点为起始点沿Y轴正方向量取△Y，从而定出新点，记为M点，通过调节全站仪的螺旋和三脚架，使全站仪的激光对中器产生的激光束光斑的落点与M点重合。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的用于全站仪高空对中的方法，

其特征在于，所述方法还包括步骤（7），使全站仪照准0°线，然后

转动全站仪依次照准90°线、180°线和270°线，检查望远镜十字

丝是否依次与90°线、180°线和270°线重合，如果重合，则全站

仪与堆心基准点的对中结束；如果不重合，则通过全站仪的基座和螺

旋对全站仪的位置进行微调，直至望远镜十字丝分别与90°线、180°

线和270°线重合。

4.根据权利要求1所述的用于全站仪高空对中的方法，其特征在于，所述步骤（6）中，全站仪望远镜十字丝与180°线和270°线重合的允许偏差为±15。

5.根据权利要求3所述的用于全站仪高空对中的方法，其特征在于，全站仪望远镜十字丝与90°线、180°线和270°线重合的允许偏差为±15〞。