CN108180892B - 复合水准仪互换式参数测定方法 - Google Patents

复合水准仪互换式参数测定方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种复合水准仪互换式参数测定方法，首先在复合水准仪的标尺旁安装与标尺面平行的平面反射镜；在地势平坦处选择两个地面点x与z，分别安置复合水准仪A和复合水准仪B；使各自对方高度测定器的视准轴通过对方复合水准仪上的反射镜照准自身标尺，观测读取自身标尺的分划刻度数据；使各自对方高度测定器的视准轴照准对方复合水准仪上标尺，观测读取对方标尺的分划刻度数据；再将复合水准仪A和复合水准仪B在地面点x与z互换，同样观测读取自身标尺的分划刻度数据及对方标尺的分划刻度数据；最后通过所测量的数据计算复合水准仪的i角及高度测定器的高度H。

Description

复合水准仪互换式参数测定方法
技术领域
本发明属于测量技术领域，尤其涉及一种提高测定效率的复合水准仪互换式参数测定方法。
背景技术
目前，应用于水准测量的设备有传统水准仪和复合水准仪两种。
传统水准仪的特点是尺仪分离，由一个水准仪和两个水准标尺配合使用。测量时先将两个水准标尺分别置于地面上的A、B两点，再将水准仪设置在A、B两点的中间位置，利用整平后水准仪望远镜的水平视线分别照准读取两个水准标尺的标高数值，所测标高数值之差即为地面A、B两点的水准高差。传统的水准仪存在的不足是：（1）测量工作效率及可靠性低。在复杂的地形环境中实现水准仪和水准标尺三点之间位置的合理配置，往往耗费测量人员大量的精力和时间，影响测量效率。（2）测量受到地形环境限制。当遇到陡坡、坑洼、水塘、沟渠、沟壑、江河、山区等复杂地形环境时，往往不能将水准仪架设在两个水准标尺的中间位置，导致水准测量无法实施。为了克服传统水准仪的不足，申请号为201220611636.6的中国专利公开了一种“对偶式观测用尺仪合一复合水准仪”（简称复合水准仪）。复合水准仪结构是设有柱形尺体及水准器，在柱形尺体的同一柱面上固定有与柱形尺体轴线平行的水准标尺及可上下滑动的观测单元，所述观测单元有相互固定连接的对方高度测定器和本方高度测定器，对方高度测定器的视准轴与柱形尺体轴线垂直。对方高度测定器即为望远镜，而本方高度测定器可为指针、微距摄像头、激光或红外测距装置及绝对式直线光栅等。与传统水准仪相比较，复合水准仪的使用真正实现了点对点的直接水准测量，提高了水准测量的工作效率及可靠性，并且水准测量的选点、布点不受地形环境限制，可以方便地在陡坡、坑洼、水塘、沟渠、沟壑、江河、山区等复杂地形环境下实施水准测量。测量时需两个复合水准仪配对使用，而且必须精确测定仪器参数：仪器高度
Figure 141907DEST_PATH_IMAGE001
及剩余i角。
为了配合复合水准仪的使用，专利号为201310049994.1的中国发明专利“适用于复合水准仪的水准测量方法”，公开了如何测定校正复合水准仪的剩余i角、如何改正及消除剩余i角对测量值的影响等方法，然而，该方法存在着以下不足：（1）若直接用指针为标记，通过标尺丈量本方高度，则一方面因难以精确确定对方高度测定器（望远镜）视准轴位置而存在误差，另一方面还受本方标尺零点差的影响；（2）若采用微距摄像头、激光或红外测距、绝对式直线光栅等竖向电子测距装置获取本方高度，不仅成本高，而且存在着与望远镜视准轴位置的安装匹配误差，同样也存在本方标尺零点差的影响。为了克服上述不足，申请号为201410585033.7的中国发明专利“复合水准仪本方高度测定方法”，公开了测定本方高度数据和复合水准仪剩余i角的改进方法，直接提高了测定仪器参数（即仪器高度
Figure 932140DEST_PATH_IMAGE001
及剩余i角）的精度。然而，在复合水准仪的应用实践中发现：上述专利申请的仪器参数测定方法均需两次交换式测量才能完成测定，费时费力，测定效率低。
发明内容
本发明是为了解决现有技术存在的上述技术问题，提供一种提高测定效率的复合水准仪互换式参数测定方法。
本发明的技术解决方案是：一种复合水准仪互换式参数测定方法，其特征在于按照如下步骤进行：
a. 在复合水准仪A和复合水准仪B上的标尺旁安装与标尺面平行的平面反射镜；
b. 在地势平坦处选择两个地面点x与z，然后将复合水准仪A安置在地面点x，复合水准仪B安置在地面点z，地面点x与z的水平距离为
Figure 590DEST_PATH_IMAGE002
；同时调平复合水准仪A和复合水准仪B，并使各自对方高度测定器的视准轴通过对方复合水准仪上的反射镜照准自身标尺，观测读取自身标尺的分划刻度数据；
设复合水准仪A的高度测定器在地面点x通过复合水准仪B上的反射镜照准自身标尺读取的分划刻度数据为
Figure 873868DEST_PATH_IMAGE003
，复合水准仪B的高度测定器在地面点z通过复合水准仪A上的反射镜照准自身标尺读取的分划刻度数据为
Figure 392049DEST_PATH_IMAGE004
，则有以下关系式：
Figure 782711DEST_PATH_IMAGE005
（1）
Figure 502405DEST_PATH_IMAGE006
（2）
式中：
Figure 156371DEST_PATH_IMAGE007
、
Figure 899199DEST_PATH_IMAGE008
分别为复合水准仪A、B上高度测定器视准轴的高度数据；
Figure 421448DEST_PATH_IMAGE009
、
Figure 995648DEST_PATH_IMAGE010
分别为复合水准仪A、B的i角值，单位为秒；
Figure 945150DEST_PATH_IMAGE011
为206265，单位为角秒；
c. 使各自对方高度测定器的视准轴照准对方复合水准仪上标尺，观测读取对方标尺的分划刻度数据；
设复合水准仪A仪观测读取复合水准仪B的标尺刻度为
Figure 912624DEST_PATH_IMAGE012
，复合水准仪B观测读取复合水准仪A的标尺刻度为
Figure 238564DEST_PATH_IMAGE013
，则有以下关系式：
Figure 667271DEST_PATH_IMAGE014
（3）
Figure 787674DEST_PATH_IMAGE015
（4）
式中：
Figure 505094DEST_PATH_IMAGE016
为地面点x与z之间的高差；
d. 将复合水准仪A安置在地面点z，复合水准仪B安置在地面点x，双方再次照准观测读取自身标尺的分划刻度数据及对方标尺的分划刻度数据；
可得：
Figure 369145DEST_PATH_IMAGE017
（5）
Figure 652358DEST_PATH_IMAGE018
（6）
式中：
Figure 209242DEST_PATH_IMAGE019
为复合水准仪A在地面点z观测读取自身标尺的分划刻度数据；
Figure 148379DEST_PATH_IMAGE020
为复合水准仪B在地面点x观测读取自身标尺的分划刻度数据；
同时可得：
Figure 550541DEST_PATH_IMAGE021
（7）
Figure 688262DEST_PATH_IMAGE022
（8）
式中：
Figure 416046DEST_PATH_IMAGE016
为地面点x与z之间的高差；
Figure 373638DEST_PATH_IMAGE023
为复合水准仪A在z点照准x点对方标尺B读取的分划刻度数据；
Figure 107720DEST_PATH_IMAGE024
为复合水准仪B在x点照准z点对方标尺A读取的分划刻度数据；
e. 按下式计算复合水准仪A的i角
Figure 99947DEST_PATH_IMAGE009
和仪器高度
Figure 733054DEST_PATH_IMAGE007
：
Figure 646783DEST_PATH_IMAGE025
（9）
Figure 656327DEST_PATH_IMAGE026
（10）
或：
Figure 503061DEST_PATH_IMAGE027
（11）
Figure 572648DEST_PATH_IMAGE028
（12）
按下式计算复合水准仪B的i角
Figure 504832DEST_PATH_IMAGE010
和仪器高度：
Figure 583646DEST_PATH_IMAGE029
（13）
Figure 550465DEST_PATH_IMAGE030
（14）
或：
Figure 525374DEST_PATH_IMAGE031
（15）
Figure 210434DEST_PATH_IMAGE032
（16）。
本发明是基于复合水准仪对偶式精确调平、精确照准的特点，通过在标尺上安置反射镜、引入自反式测量的方法来测定复合水准仪的仪器参数，仅需一次互换式观测，减少了交换式观测的次数，提高了测定效率。
附图说明
图1是本发明实施例复合水准仪A、B的结构示意图。
图2、3是本发明实施例1复合水准仪A、B的安置示意图。
具体实施方式
实施例１：
本发明的复合水准仪互换式参数测定方法，按照如下步骤进行：
a. 如图1所示，复合水准仪A和复合水准仪B均与现有技术相同，由水准标尺1和对方高度测定器（望远镜）2等组成，与现有技术不同的是在复合水准仪A和复合水准仪B上的标尺旁均安装与标尺面平行（包括与标尺共面）的平面反射镜3，平面反射镜3的形状最好与复合水准仪A和复合水准仪B上的标尺形状相似；
b. 在地势平坦处选择两个地面点x与z，然后将复合水准仪A安置在地面点x，复合水准仪B安置在地面点z，地面点x与z的水平距离为
Figure 561780DEST_PATH_IMAGE002
；同时调平复合水准仪A和复合水准仪B，并使各自对方高度测定器的视准轴通过对方复合水准仪上的反射镜照准自身标尺，观测读取自身标尺的分划刻度数据；
设复合水准仪A的高度测定器在地面点x通过复合水准仪B上的反射镜照准自身标尺读取的分划刻度数据为
Figure 586368DEST_PATH_IMAGE003
，复合水准仪B的高度测定器在地面点z通过复合水准仪A上的反射镜照准自身标尺读取的分划刻度数据为
Figure 746827DEST_PATH_IMAGE004
，则有以下关系式：
Figure 653603DEST_PATH_IMAGE005
（1）
Figure 808641DEST_PATH_IMAGE006
（2）
式中：
Figure 484473DEST_PATH_IMAGE007
、
Figure 66764DEST_PATH_IMAGE008
分别为复合水准仪A、B上高度测定器视准轴的高度数据；
Figure 460836DEST_PATH_IMAGE009
、
Figure 419565DEST_PATH_IMAGE010
分别为复合水准仪A、B的i角值，单位为秒，当照准视线位于水平视线上方取正值，位于下方取负值；
Figure 418745DEST_PATH_IMAGE011
为206265，单位为角秒；
c. 使各自对方高度测定器的视准轴照准对方复合水准仪上标尺，观测读取对方标尺的分划刻度数据；
设复合水准仪A仪观测读取复合水准仪B的标尺刻度为
Figure 171938DEST_PATH_IMAGE012
，复合水准仪B观测读取复合水准仪A的标尺刻度为
Figure 787727DEST_PATH_IMAGE013
，则有以下关系式：
Figure 284567DEST_PATH_IMAGE014
（3）
（4）
式中：
Figure 934991DEST_PATH_IMAGE016
为地面点x与z之间的高差；
d. 将复合水准仪A安置在地面点z，复合水准仪B安置在地面点x，双方再次照准观测读取自身标尺的分划刻度数据及对方标尺的分划刻度数据；
可得：
Figure 859085DEST_PATH_IMAGE017
（5）
Figure 227749DEST_PATH_IMAGE018
（6）
式中：
Figure 528281DEST_PATH_IMAGE019
为复合水准仪A在地面点z观测读取自身标尺的分划刻度数据；
Figure 30282DEST_PATH_IMAGE020
为复合水准仪B在地面点x观测读取自身标尺的分划刻度数据；
同时可得：
Figure 125277DEST_PATH_IMAGE021
（7）
Figure 715658DEST_PATH_IMAGE022
（8）
式中：
Figure 554301DEST_PATH_IMAGE016
为地面点x与z之间的高差；
Figure 179317DEST_PATH_IMAGE023
为复合水准仪A在z点照准x点对方标尺B读取的分划刻度数据；
Figure 648476DEST_PATH_IMAGE024
为复合水准仪B在x点照准z点对方标尺A读取的分划刻度数据；
e. 按下式计算复合水准仪A的i角
Figure 726153DEST_PATH_IMAGE009
和仪器高度
Figure 102908DEST_PATH_IMAGE007
：
Figure 582431DEST_PATH_IMAGE025
（9）
Figure 19229DEST_PATH_IMAGE026
（10）
或：
Figure 849781DEST_PATH_IMAGE027
（11）
Figure 30227DEST_PATH_IMAGE028
（12）
按下式计算复合水准仪B的i角
Figure 629836DEST_PATH_IMAGE010
和仪器高度
Figure 237534DEST_PATH_IMAGE008
：
Figure 24225DEST_PATH_IMAGE029
（13）
Figure 11291DEST_PATH_IMAGE030
（14）
或：
Figure 714674DEST_PATH_IMAGE031
（15）
Figure 493274DEST_PATH_IMAGE032
（16）。

Claims (1)

1.一种复合水准仪互换式参数测定方法，其特征在于按照如下步骤进行：
a. 在复合水准仪A和复合水准仪B上的标尺旁安装与标尺面平行的平面反射镜；
b. 在地势平坦处选择两个地面点x与z，然后将复合水准仪A安置在地面点x，复合水准仪B安置在地面点z，地面点x与z的水平距离为
Figure 711926DEST_PATH_IMAGE001
；同时调平复合水准仪A和复合水准仪B，并使各自对方高度测定器的视准轴通过对方复合水准仪上的反射镜照准自身标尺，观测读取自身标尺的分划刻度数据；
设复合水准仪A的高度测定器在地面点x通过复合水准仪B上的反射镜照准自身标尺读取的分划刻度数据为
Figure 824239DEST_PATH_IMAGE002
，复合水准仪B的高度测定器在地面点z通过复合水准仪A上的反射镜照准自身标尺读取的分划刻度数据为
Figure 831509DEST_PATH_IMAGE003
，则有以下关系式：
Figure 29272DEST_PATH_IMAGE004
（1）
Figure 576928DEST_PATH_IMAGE005
（2）
式中：
Figure DEST_PATH_519003DEST_PATH_IMAGE012
、
Figure 540818DEST_PATH_IMAGE006
分别为复合水准仪A、B上高度测定器视准轴的高度数据；
Figure 515727DEST_PATH_IMAGE007
、
Figure 466365DEST_PATH_IMAGE008
分别为复合水准仪A、B的i角值，单位为秒；
Figure 817712DEST_PATH_IMAGE009
为206265，单位为角秒；
c. 使各自对方高度测定器的视准轴照准对方复合水准仪上标尺，观测读取对方标尺的分划刻度数据；
设复合水准仪A仪观测读取复合水准仪B的标尺刻度为
Figure 842300DEST_PATH_IMAGE010
，复合水准仪B观测读取复合水准仪A的标尺刻度为
Figure 519269DEST_PATH_IMAGE011
，则有以下关系式：
Figure 426045DEST_PATH_IMAGE012
（3）
Figure 518766DEST_PATH_IMAGE013
（4）
式中：
Figure 460177DEST_PATH_IMAGE014
为地面点x与z之间的高差；
d. 将复合水准仪A安置在地面点z，复合水准仪B安置在地面点x，双方再次照准观测读取自身标尺的分划刻度数据及对方标尺的分划刻度数据；
可得：
Figure 776889DEST_PATH_IMAGE015
（5）
Figure 170961DEST_PATH_IMAGE016
（6）
式中：
Figure 864111DEST_PATH_IMAGE017
为复合水准仪A在地面点z观测读取自身标尺的分划刻度数据；
Figure 925608DEST_PATH_IMAGE018
为复合水准仪B在地面点x观测读取自身标尺的分划刻度数据；
同时可得：
Figure 678800DEST_PATH_IMAGE019
（7）
Figure 563098DEST_PATH_IMAGE020
（8）
式中：
Figure 794359DEST_PATH_IMAGE014
为地面点x与z之间的高差；
Figure 116888DEST_PATH_IMAGE021
为复合水准仪A在z点照准x点对方标尺B读取的分划刻度数据；
Figure 40981DEST_PATH_IMAGE022
为复合水准仪B在x点照准z点对方标尺A读取的分划刻度数据；
e. 按下式计算复合水准仪A的i角
Figure 409646DEST_PATH_IMAGE007
和仪器高度
Figure 444598DEST_PATH_IMAGE023
：
Figure 949528DEST_PATH_IMAGE024
（9）
Figure 310103DEST_PATH_IMAGE025
（10）
或：
Figure 166063DEST_PATH_IMAGE026
（11）
Figure 739127DEST_PATH_IMAGE027
（12）
按下式计算复合水准仪B的i角
Figure 364143DEST_PATH_IMAGE008
和仪器高度
Figure 630040DEST_PATH_IMAGE006
：
Figure 910979DEST_PATH_IMAGE028
（13）
Figure 550384DEST_PATH_IMAGE029
（14）
或：
Figure 29906DEST_PATH_IMAGE030
（15）
Figure 466704DEST_PATH_IMAGE031
（16）。
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