CN106289202A - 一种地籍与房产测量偏心棱镜及解算测点坐标方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种地籍与房产测量偏心棱镜及解算测点坐标方法，偏心棱镜包括短棱镜杆、小棱镜、缺口、瞄准杆、准星、可伸缩长棱镜杆、圆水准器、伸缩螺栓，棱镜员将棱镜杆水平放置、尖端抵于竖面目标点上，瞄准全站仪竖轴，测站测量员测量棱镜坐标，根据架站点坐标、棱镜点坐标及棱镜到瞄准器的固定距离，计算出棱镜杆轴线的方位角，然后根据棱镜点坐标及目标点到棱镜中心的距离归算出目标点坐标，技术效果是有效消除了竖面目标点常用棱镜放置误差、人为仪器偏心照准误差对测量精度的影响，解决了庭院门墩、树等障碍物遮挡问题，大大提高外业数据采集精度和效率，内业使用配套偏心解算程序，可将外业采集坐标文件进行一次性偏心改正。

Description

一种地籍与房产测量偏心棱镜及解算测点坐标方法

技术领域

本发明涉及一种地籍与房产测量仪器，特别涉及一种地籍与房产测量偏心棱镜及解算测点坐标方法。

背景技术

地籍与房产测量对测量精度要求高，目前应用最广、精度最高的测量方法为全站仪极坐标法。由于棱镜中心与目标点不一致，棱镜放置的偏心误差为制约地籍与房产测量中测量精度的决定因素。目前减弱棱镜偏心误差的通常做法有两种，方法一：在测量时采取人为偏心，即在照准棱镜测量距离后，人为旋转仪器照准目标点以减小棱镜偏心，然后记录目标点坐标；方法二：选用小棱镜，减小照准误差和棱镜偏心误差，直接以棱镜点坐标作为目标点坐标。由于地籍与房产测量多位于胡同内狭长环境下，两侧目标点可视角度小或被突出墙体、门墩等障碍物遮挡，导致方法一照准目标点误差大，甚至方法一和方法二中测量棱镜时，棱镜直接被遮挡导致需转站架站，增加作业强度、降低测量精度，耗时耗力。

发明内容

鉴于以上现有技术存在的不足，本发明提供了一种地籍与房产测量偏心棱镜及测点坐标解算方法，操作简便，可消除或有效减弱棱镜偏心误差，具体技术方案是，一种地籍与房产测量偏心棱镜，包括短棱镜杆、小棱镜、缺口、瞄准杆、准星、长棱镜杆、圆水准器、伸缩螺栓，其特征在于：长棱镜杆为伸缩式，伸缩螺栓控制其长度，长度范围为0.5～1.2m，长棱镜杆上标有杆长标尺，圆水准器位于伸缩螺栓上端1cm处且瞄准器平面垂直于长棱镜杆轴线，两个缺口镶嵌在长棱镜杆两侧且位于圆水准器上端1cm处，准星镶嵌在瞄准杆一端两侧，瞄准杆另一端固定于长棱镜杆的圆柱面上，使长棱镜杆两侧的缺口底点与瞄准杆两侧的准星顶点连线与长棱镜杆轴线垂直，瞄准杆、缺口、准星合称为瞄准器，缺口底点中心线、准星顶点连线及瞄准杆轴线共面为瞄准器平面，短棱镜杆中心线、小棱镜重心与长棱镜杆中心线同轴线且依次固定，小棱镜顶端与瞄准器的瞄准杆成180度向背、小棱镜中心轴线到瞄准器平面的垂直距离b为0.02～0.04m。

使用方法按以下步骤进行，①测站测量员在控制点架设全站仪，后视定向；②棱镜员根据待测竖面目标点通视情况选择地籍与房产测量偏心棱镜安置方式：目标点可见或被墙面等障碍物遮挡距离小，将短棱镜杆端头抵于目标点上；目标点被门墩、树等障碍物遮挡距离大，将长棱镜杆端头抵于目标点上；③棱镜员将长棱镜杆保持水平，用瞄准器瞄准全站仪竖轴轴线；④测量员照准小棱镜，测量小棱镜位置坐标；⑤测量员输入测点名，其命名方式为“测站点号”-“序号”，然后根据地籍与房产测量偏心棱镜放置方式及各棱镜杆长，输入测点编码，保存测点坐标，其中编码原则为,目标点编码采用“代码”“距离”的方式，测量员面向棱镜员，目标点位于全站仪中心与小棱镜中心连线的左侧，房屋代码为“F”、围墙代码为“W”，目标点位于全站仪中心与棱镜中心连线的右侧，房屋代码为“FF”、围墙代码为“WW”，距离以厘米为单位，短棱镜杆制作为整厘米长度，长棱镜杆测量时伸缩至整厘米；

解算测点坐标的方法为，①设A、B、P、P'分别为架站点、棱镜点、长棱镜杆端点、短棱镜杆端点,O为棱镜杆与瞄准器所在轴线交点，(X_A,Y_A)、(X_B,Y_B)、(X_P,Y_P)、(X_P‘,Y_P’)分别为架站点A、棱镜点B、长棱镜杆端点P的坐标、短棱镜杆端点P'的坐标,a为P到O的距离，b为B到O的距离，c为B到P'的距离；架站点A到棱镜点B的方位角α：

α＝arctan((Y_B-Y_A)/(X_B-X_A)) (1)

架站点A到棱镜点B的距离D_AB：

$D_{AB}=\sqrt{{(Y_B-Y_A)}^2+{(X_B-X_A)}^2}---\left(2\right)$

AO与AB的夹角ε：

$\mathrm{\ϵ}=\arcsin \left(\frac{b}{D_{AB}}\right)---\left(3\right)$

②根据偏心棱镜安置方式，求PP'的方位角β:

$\mathrm{\β}=\mathrm{\α}\±\mathrm{\ϵ}\±\frac{\mathrm{\π}}{2}---\left(4\right)$

③由式(1)、(2)、(3)、(4)，计算P的坐标为：

$\left\{\begin{array}{c}{X}_P=X_B+a\·cos\mathrm{\β}\\ Y_P=Y_B+a\·sin\mathrm{\β}\end{array}\right.---\left(5\right)$

P'的坐标为：

$\left\{\begin{array}{c}{X}_{P^{\′}}=X_B-c\·cos\mathrm{\β}\\ Y_{P^{\′}}=Y_B-c\·sin\mathrm{\β}\end{array}\right.---\left(6\right)$

本发明的有益效果是外业操作简单，有效消除或减小了竖面目标点常用棱镜放置误差和人为仪器偏心照准误差对测量精度的影响，解决了庭院门墩、树等障碍物遮挡问题，大大提高了数据采集精度和效率。

附图说明

图1是本发明立体图；

图2是本发明计算竖面目标点坐标示意图；

图3是本发明正视图；

图4是本发明侧视图；

图5是本发明俯视图。

具体实施方式

如图1、2、3、4、5所示，以长棱镜杆6长度为0.5-1.2m，短棱镜杆1长度为0.05m，瞄准杆3长度为0.2m，小棱镜2中心轴线到瞄准器平面的垂直距离b为0.04m，长棱镜杆端点P、短棱镜杆端点P'为例，制作地籍与房产测量偏心棱镜，以下简称“偏心棱镜”，其长棱镜杆6为伸缩式，伸缩螺栓8控制长棱镜杆长度，长度范围为0.5～1.2m，长棱镜杆6上标有杆长标尺，圆水准器7位于伸缩螺栓8上端1cm处且瞄准器7平面垂直于长棱镜杆6轴线，两个缺口4镶嵌在长棱镜杆6两侧且位于圆水准器7上端1cm处，准星5镶嵌在瞄准杆3一端两侧，瞄准杆3另一端固定于长棱镜杆6的圆柱面上，使长棱镜杆6两侧的缺口4底点与瞄准杆3两侧的准星5顶点连线与长棱镜杆6轴线垂直，瞄准杆3、缺口4、准星5合称为瞄准器，缺口4底点中心线、准星5顶点连线及瞄准杆3轴线共面为瞄准器平面，短棱镜杆1中心线、小棱镜2重心与长棱镜杆6中心线同轴线且依次固定，小棱镜2顶端与瞄准器的瞄准杆3成180度向背、小棱镜2中心轴线到瞄准器平面的垂直距离b为0.02～0.04m。

外业数据采集方法，测站测量员在控制点架设全站仪，后视定向；棱镜员根据待测竖面目标点通视情况选择偏心棱镜安置方式，将棱镜杆保持水平，用瞄准器瞄准全站仪竖轴轴线；偏心棱镜安置好后，测量员照准棱镜，按“测量键”测量坐标，输入测点名，根据偏心棱镜放置方式和杆长，输入测点编码，保存测点坐标。

外业数据采集完成后，采用配置的解算程序对数据文件进行偏心处理，处理过程为：打开解算程序，选择要处理的数据文件，然后点击解算，输入另存文件名、选择保存路径，点击保存，即完成外业数据偏心处理工作，随后按地籍与房产测量内业处理流程进行后续成图工作。

以测量坐标文件中测点点号A-10获取棱镜点B坐标为(280243.775，141160.281)、所对应的架站点A坐标为(280225.714，141133.907)，获取测点编码为F50，结合图1、2对解算方法的具体解算过程及原理进行详细说明，

①据编码信息说明测量员面向棱镜员，目标点位于全站仪中心与偏心棱镜中心连线的左侧，P点即为目标点A-10，长棱镜杆6的长度a为0.5m；

②根据式(1)计算架站点A到棱镜点B的方位角α＝34°24'7.8”；

③根据式(2)架站点A到棱镜点B的距离D_AB＝31.965m：

④棱镜点B到瞄准器的固定距离常数b为0.04m，根据式(3)可求AO与AB的夹角ε＝0°4'18.1”；

⑤根据式(4)可求PB的方位角β＝124°19'49.7”；

⑥然后根据式(5)，计算目标点P的坐标为(280243.352，141160.548)。

Claims (3)

1.一种地籍与房产测量偏心棱镜，包括短棱镜杆(1)、小棱镜(2)、缺口(4)、瞄准杆(3)、准星(5)、长棱镜杆(6)、圆水准器(7)、伸缩螺栓(8)，其特征在于：长棱镜杆(6)为伸缩式，伸缩螺栓(8)控制其长度，长度范围为0.5～1.2m，长棱镜杆(6)上标有杆长标尺，圆水准器(7)位于伸缩螺栓(8)上端1cm处且瞄准器(7)平面垂直于长棱镜杆(6)轴线，两个缺口(4)镶嵌在长棱镜杆(6)两侧且位于圆水准器(7)上端1cm处，准星(5)镶嵌在瞄准杆(3)一端两侧，瞄准杆(3)另一端固定于长棱镜杆(6)的圆柱面上，使长棱镜杆(6)两侧的缺口(4)底点与瞄准杆(3)两侧的准星(5)顶点连线与长棱镜杆(6)轴线垂直，瞄准杆(3)、缺口(4)、准星(5)合称为瞄准器，缺口(4)底点中心线、准星(5)顶点连线及瞄准杆(3)轴线共面为瞄准器平面，短棱镜杆(1)中心线、小棱镜(2)重心与长棱镜杆(6)中心线同轴线且依次固定，小棱镜(2)顶端与瞄准器的瞄准杆(3)成180度向背、小棱镜(2)中心轴线到瞄准器平面的垂直距离b为0.02～0.04m。

2.如权利要求1所述的地籍与房产测量偏心棱镜的使用方法，其特征在于：使用方法按以下步骤进行，

①测站测量员在控制点架设全站仪，后视定向；

②棱镜员根据待测竖面目标点通视情况选择偏心棱镜安置方式：目标点可见或被墙面等障碍物遮挡距离小，将短棱镜杆端头抵于目标点上；目标点被门墩、树等障碍物遮挡距离大，将长棱镜杆端头抵于目标点上；

③棱镜员将棱镜杆保持水平，用瞄准器瞄准全站仪竖轴轴线；

④测量员照准棱镜，测量棱镜位置坐标；

⑤测量员输入测点名，其命名方式为“测站点号”-“序号”，然后根据偏心棱镜放置方式及棱镜杆长，输入测点编码，保存测点坐标，其中编码原则为,目标点编码采用“代码”“距离”的方式，测量员面向棱镜员，目标点位于全站仪中心与棱镜中心连线的左侧，房屋代码为“F”、围墙代码为“W”，目标点位于全站仪中心与棱镜中心连线的右侧，房屋代码为“FF”、围墙代码为“WW”，距离以厘米为单位，短棱镜杆(1)制作为整厘米长度，长棱镜杆(2)测量时伸缩至整厘米。

3.采用权利要求1、2所述的地籍与房产测量偏心棱镜及使用方法的解算测点坐标的方法，其特征在于：解算方法为，

设A、B、P、P'分别为架站点、棱镜点、长棱镜杆端点、短棱镜杆端点,O为棱镜杆与瞄准器所在轴线交点，(X_A,Y_A)、(X_B,Y_B)、(X_P,Y_P)、(X_P‘,Y_P’)分别为架站点A、棱镜点B、长棱镜杆端点P的坐标、短棱镜杆端点P'的坐标,a为P到O的距离，b为B到O的距离，c为B到P'的距离；

架站点A到棱镜点B的方位角α：

α＝arctan((Y_B-Y_A)/(X_B-X_A)) (1)

架站点A到棱镜点B的距离D_AB：

$D_{AB}=\sqrt{{(Y_B-Y_A)}^2+{(X_B-X_A)}^2}---\left(2\right)$

AO与AB的夹角ε：

$\mathrm{\ϵ}=\arcsin \left(\frac{b}{D_{AB}}\right)---\left(3\right)$

②根据偏心棱镜安置方式，求PP'的方位角β:

$\mathrm{\β}=\mathrm{\α}\±\mathrm{\ϵ}\±\frac{\mathrm{\π}}{2}---\left(4\right)$

③由式(1)、(2)、(3)、(4)，计算P的坐标为：

$\left\{\begin{array}{c}{X}_P=X_B+a\·cos\mathrm{\β}\\ Y_P=Y_B+a\·sin\mathrm{\β}\end{array}\right.---\left(5\right)$

P'的坐标为：

$\left\{\begin{array}{c}{X}_{P^{\′}}=X_B-c\·\cos \mathrm{\β}\\ X_{P^{\′}}=Y_B-c\·\cos \mathrm{\β}\end{array}\right.---\left(6\right).$