CN104949662B - 一种gps测量房角支架装置及其测量方法 - Google Patents

一种gps测量房角支架装置及其测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种GPS测量房角支架装置及其测量方法。在GPS接收机对中杆上加装本支架装置，利用支架快速等距距离交会法测量房角点，达到准确测量房角坐标的目的。本装置主体包括固定在GPS接收机对中杆上的水平杆，水平杆的前端安装有可旋转的定位卡角。本装置还包括竖杆和斜杆，与水平杆构成直角三角架，并通过斜杆固定在GPS接收机对中杆上。测量时，将定位卡角卡在被测房角，置平GPS接收机，记录数据；转换位置再测量一次，即得到该房角的交会坐标位置数据。本测量方法不需增加人员，也不需培训，只要求作业员记下该编码和测量的顺序，即可完成外业。相比原测量过程省力省时，效率提高。由于增加了二次测量，其测量精度有所提高。

Description

一种GPS测量房角支架装置及其测量方法
技术领域
本发明涉及GPS测量的辅助装置和方法，尤其是涉及一种GPS测量房角支架装置及其测量方法。
背景技术
GPS技术在测绘领域广泛应用，其独特优势促进了测绘技术飞跃发展，促使地形测量的效率大大提高。应用动态GPS技术设备进行地形测量，已被广大测绘单位掌握。但在地形测量中房屋测量和地籍测量房产测绘由于测量方法和思路的原因，无法达到要求的测量精度而受到使用限制。
GPS接收机一般为盘状，其底部中心连接对中杆，其几何中心即是测量的中心。只有其与被测点投影重合所测坐标数据才是准确的。在应用GPS接收机进行房屋测绘时，会遇到其测量中心与测点投影中心无法重合的矛盾。测量一般房屋只能将GPS接收机靠在房角上，这样一方面墙体遮挡了大部分卫星信号，另一方面存在半个GPS接收机直径以上的误差，如果将GPS接收机举过房顶，仪器倾斜晃动同样存在误差。有的房屋带檐，檐下没有卫星信号，无法测量，将GPS接收机举过屋顶用目力进行投影，其误差更大一些。目前的测量方法尤其不适应1：500大比例尺地形图测绘以及地籍测量和房产测绘对房屋进行测量的精度要求。
发明内容
鉴于以上现有技术存在的问题，本发明提供一种GPS测量房角支架装置及其测量方法。在GPS接收机对中杆上加装本支架装置，利用支架快速等距距离交会法测量房角点，达到准确测量房角坐标的目的。
本发明采取的技术方案是：一种GPS测量房角支架装置，其特征在于，所述的支架装置包括固定在GPS接收机连接的对中杆上部的水平杆，水平杆的前端通过旋转轴安装有定位卡角。
本发明所述的支架装置还包括竖杆和斜杆，竖杆的上端与水平杆的后端固定连接，同时固定在GPS接收机连接的对中杆上；斜杆的上端固定在水平杆的中端，斜杆的下端与竖杆的下端固定连接，同时固定在GPS接收机连接的对中杆上。
本发明所述的采用GPS测量房角支架装置的测量方法，其特征在于，该测量方法是： 开始测量房角时，将定位卡角卡在被测房角上，GPS手簿输入区别于其它地形地物编码的单独编码，然后置平GPS接收机并且稳定后，按下测量键进行测量，固定解后记录储存数据，此时测量为房角测量的第一个点；然后顺时针移动GPS接收机的对中杆到新的位置再测量一次，固定解后记录储存数据，此时测量为房角测量的第二个点，两个测量点组成了一个房角的等距交会点；以下根据数学计算公式计算房角测量交会点的坐标：
（1）.设A、B、P分别为第一测点、第二测点、房角测量交会点；
XA、XB、YA、YB分别为第一测点A、第二测点B的X、Y坐标；
求第一测点A到第二测点B的方位角αAB：
由两点坐标求方位角：αAB =（YB- YA）/（XB- XA）---------------①
（2）.求第一测点A到第二测点B的距离DAB：
由两点坐标求距离：DAB=---------------②
（3）.求第一测点A的角度β：
由②式求角度：β=arc cos(1/2*DAB/D)---------------③
③式中：D为第一点到交会点的距离、水平杆的长度、对中杆中心到定位卡角轴心的距离；
（4）.最后求出房角测量交会点的坐标XP、YP：
由①式和③式计算坐标：XP= XA +D*cos（αAB+β）
YP=YA + D*sin（αAB+β）。
本发明所产生的有益效果是：1、本装置结构简单轻巧，主体是一个三脚架，甚至是一根悬臂杆，方便携带。2、提高了GPS房角测量精度，将无法有效测量变为半直接测量。3、改善了GPS接收卫星信号的条件。4、采用该装置，GPS接收机离开房屋高墙，可使接收机对空开放角更大，可接收更多卫星信号。5、水平杆可起到稳定对中杆作用，减弱对中杆晃动，使GPS接收机接收信号更快更准确。6、定位卡角可快速定位卡住房角，反转定位卡角还可测量房屋凹角和平角。
附图说明
图1为本发明GPS测量房角支架装置固定式结构示意图；
图2为本发明GPS测量房角支架装置伸缩式结构示意图；
图3为本发明GPS测量房角支架装置折叠式结构示意图；
图4为本发明GPS测量房角支架装置悬臂式结构示意图；
图5为图1、图2、图3、图4中定位卡角部分局部放大的俯视图；
图6为图1、图2、图3、图4中定位卡角部分局部放大的侧视图；
图7为本发明测量方法中两点距离交会计算示意图。图中箭头N表示指北方向，是坐标方位角α的起始方向。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
实施例1：参照图4、图5和图6，本支架装置为悬臂式结构，包括固定在GPS接收机5连接的对中杆6上部的水平杆1，水平杆1的前端通过旋转轴安装有定位卡角2，定位卡角2可实现旋转。
实施例2：参照图1、图5和图6，本支架装置为固定式结构，在悬臂式主体结构上安装竖杆3和斜杆4，竖杆3和斜杆4与水平杆1构成稳固的直角三角型支架，其中，竖杆3的上端与水平杆1的后端固定连接，同时通过卡扣固定在GPS接收机5连接的对中杆6上；斜杆4用于支撑水平杆1，其上端固定在水平杆1的中端，下端与竖杆3的下端固定连接，同时通过卡扣固定在GPS接收机5连接的对中杆6上。
实施例3：参照图2、图5和图6，本支架装置为伸缩式结构，即水平杆1的前部设为伸缩式结构，定位卡角2安装在伸缩杆7的前端，伸缩杆7从水平杆1中拉出后，用销钉固定。
实施例4：参照图3、图5和图6，本支架装置为折叠式结构，即水平杆1的前部设为折叠式结构，水平杆1的前部折叠通过折叠轴实现，便于携带。
支架装置的三角型支架是一个直角三角形，水平杆在GPS接收机对中杆气泡居中时处于水平状态，提供房角和GPS接收机间确定的水平距离。GPS接收机离开房角进行观测其信号遮挡大为减少。三角型支架结构其水平杆可以是固定式、可以是伸缩式、也可以是折叠式，增加了测量范围，同时方便携带。
本发明的测量方法是：首先将支架装置固定在GPS接收机5的对中杆6上。GPS测量的初始化准备与一般的测量相同。测量过程也与一般测量一样没有变化，只是将一点测量房角改成顺序两点测量。开始测量房角时，将定位卡角2卡在被测房角上，GPS手簿8输入区别于其它地形地物编码的单独编码（与其它测量点一样，在原有属性编码基础上规定一个单独编码，便于程序识别处理）。然后置平GPS接收机5并且稳定后，按下测量键进行测量，固定解后记录储存数据，此时测量为房角测量的第一个点；然后顺时针移动GPS接收机5的对中杆6到新的位置再测量一次，固定解后记录储存数据，此时测量为房角测量的第二个点，两个测量点组成了一个房角的等距交会点。
需要注意的是：第二次测量时，移动GPS接收机5的方向要始终保持一致，此处规定相对房角点顺时针移动GPS接收机5。保持两次测量移动GPS接收机5的方向一致，是使等距交会测量的方向一致，可使计算处理程序简捷，自动识别和处理，保障数据处理快速完成。
数据处理的数学模型公式是两点等距交会一点，原理如图7所示。
以下根据数学计算公式计算房角测量交会点的坐标：
（1）.设A、B、P分别为第一测点、第二测点、房角测量交会点；
XA、XB、YA、YB分别为第一测点A、第二测点B的X、Y坐标；
求第一测点A到第二测点B的方位角αAB：
由两点坐标求方位角：αAB =（YB- YA）/（XB- XA）---------------①
（2）.求第一测点A到第二测点B的距离DAB：
由两点坐标求距离：DAB= ---------------②
（3）.求第一测点A的角度β：
由②式求角度：β=arc cos(1/2*DAB/D)---------------③
③式中：D为第一点到交会点的距离、水平杆的长度、对中杆中心到定位卡角轴心的距离；
（4）.最后求出房角测量交会点的坐标XP、YP：
由①式和③式计算坐标：XP= XA +D*cos（αAB+β）
YP=YA + D*sin（αAB+β）
外业数据采集完成后，对数据进行处理，将两点房角数据用一点房角数据替换，使之转换成能被成图软件利用的形式。简便的办法是使用数据处理程序，根据编码和连续序号过滤识别出等距交会测量房角数据记录，按照上述等腰三角形计算数学公式求出房角点坐标，再按一般房角的编码放回原数据文件。至此操作过程结束。
本发明的测量过程与传统测量过程无大的区别变化，不需增加人员，也不需培训，只要求作业员记下该编码和测量的顺序，即可完成外业。虽然比传统过程多测量一个点，但比高举GPS过房顶，省力省时不少，提高了效率。同时由于增加了二次测量，其测量精度有所提高。

Claims (3)

1.一种GPS测量房角支架装置，其特征在于，所述的支架装置包括固定在GPS接收机（5）连接的对中杆（6）上部的水平杆（1），水平杆（1）的前端通过旋转轴安装有定位卡角（2）；所述的支架装置还包括竖杆（3）和斜杆（4），竖杆（3）和斜杆（4）与所述的水平杆（1）构成三角型支架，其中，竖杆（3）的上端与水平杆（1）的后端固定连接，同时固定在GPS接收机（5）连接的对中杆（6）上；斜杆（4）的上端固定在水平杆（1）的中端，斜杆（4）的下端与竖杆（3）的下端固定连接，同时固定在GPS接收机（5）连接的对中杆（6）上。
2.根据权利要求1所述的一种GPS测量房角支架装置，其特征在于：所述的水平杆（1）设为伸缩式或折叠式。
3.一种采用权利要求1所述的GPS测量房角支架装置的测量方法，其特征在于，该测量方法是：开始测量房角时，将定位卡角卡在被测房角上，GPS手簿输入区别于其它地形地物编码的单独编码，然后置平GPS接收机并且稳定后，按下测量键进行测量，固定解后记录储存数据，此时测量为房角测量的第一个点；然后顺时针移动GPS接收机的对中杆到新的位置再测量一次，固定解后记录储存数据，此时测量为房角测量的第二个点，两个测量点组成了一个房角的等距交会点；以下根据数学计算公式计算房角测量交会点的坐标：
（1）.设A、B、P分别为第一测点、第二测点、房角测量交会点；
XA、XB、YA、YB分别为第一测点A、第二测点B的X、Y坐标；
求第一测点A到第二测点B的方位角αAB：
由两点坐标求方位角：αAB =（YB- YA）/（XB- XA）---------------①
（2）.求第一测点A到第二测点B的距离DAB：
由两点坐标求距离：DAB= ---------------②
（3）.求第一测点A的角度β：
由②式求角度：β=arc cos(1/2*DAB/D)---------------③
③式中：D为第一点到交会点的距离、水平杆的长度、对中杆中心到定位卡角轴心的距离；
（4）.最后求出房角测量交会点的坐标XP、YP：
由①式和③式计算坐标：XP= XA +D*cos（αAB+β）
YP=YA + D*sin（αAB+β）。
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